[发明专利]五取代四氢嘧啶在制备温度敏感荧光材料中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及温度感应有机发光材料技术领域，具体公开一种具有五取代四氢嘧啶结构的化合物在制备温度敏感荧光材料中的应用。

背景技术

温度是影响物理化学过程及生物代谢过程的一个最基本的物理参数。因此，无论是科学研究还是日常生活都离不开温度的检测，温度传感器约占世界传感器市场的75-80％(Review of Scientific Instruments 2000,71,2959-2978)。不同环境或研究对象温度的检测需要不同的温度传感器。随着分子生物学、蛋白组学、医学、科学仪器等学科和技术的快速发展，多种研究领域已深入到微观动态的检测过程，如对生物代谢过程及疾病的研究已深入到生物细胞内分子变化的过程(Nature medicine 2003,9,149-150)。这些发展对温度检测提出了新的挑战：实时及远距离检测微观环境的温度及温度分布。通过局部接触检测温度的传统传感器，如基于物质热胀冷缩体积变化的温度传感器、基于热电效应(Seebeck effect)设计的热电偶温度指示器等，已无法满足这些学科发展的需要。在这方面，具有超高灵敏度、极快响应速度、极高空间分辨率、安全远程检测等优点的荧光分子或纳米温度传感器受到了极大的关注(Chemical Society Reviews 2013,42,7834-7869)。

从理论上来说，所有荧光化合物的荧光都与温度有关，因为温度的改变一方面会带来原子或分子电子能级及电子振动能级分布的改变，从而改变荧光性质；另一方面温度的改变还会带来化合物体积的改变，从而影响原子或分子间的相互作用力，使荧光性质发生改变。但用作温度探针的荧光化合物却很少，因为作为温度探针的化合物需要满足灵敏度高、稳定性好、可逆等条件(Chemical Society Reviews 2013,42,7834-7869)。目前报道的温度感应荧光材料有高分子荧光化合物、有机小分子荧光化合物、有机金属配合物、量子点、有机、无机纳米材料等(Chemical Society Reviews 2013,42,7834-7869)。其中一些荧光温度探针已用于细胞内温度检测及成像研究，如高分子化合物1可以用于细胞内温度成像(Nature communications 2012,3,705)(图1)。

相对无机及高分子化合物荧光材料，有机小分子荧光材料的性能比较容易调控，这是因为他们具有如下特性：1)易通过结构修饰得到不同光学性能的化合物；2)易通过分子层面上的有序组装，以改变材料的性能；3)能够有目的地改变功能分子的结构，进行多种功能的组合和集成。另外，相对金属量子点、金属配合物等温度荧光探针，有机小分子温度荧光探针的毒性较低。但到目前为止，具有高灵敏度、宽温度范围的荧光探针是金属配合物、量子点和有机聚合物(Chemical Society Reviews 2013,42,7834-7869)。能作为温度探针的有机小分子种类也很少，其中绝大部分是溶液分子温度荧光探针，这类探针除了与温度有关外，还与溶液的极性、酸碱度有关，如图2中的化合物2，其化合物的荧光不仅与温度有关，还与溶剂的极性有关，只能检测一定极性溶液的温度，因此化合物2对温度的响应在极性的2-甲氧基乙基醚溶液中进行的(图2)(Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,8072-8076)。这就限制了这类探针的应用，因为，理想的温度探针是只与温度有关，而其它环境因素无关。环境感应固态可逆荧光变化具有更广泛的用途，但固体荧光因温度刺激而发生可逆变化的化合物非常少。如图3中的化合物3的荧光强度可以通过改变温度发生可逆的变化(Nat Mater 2005,4,685-687)，化合物4的双色荧光可以通过改变温度发生可逆的变化(Chemical Communications 2012,48,10895-10897)。有机化合物的荧光不仅与分子结构有关，还与分子堆积方式有关。化合物3和化合物4对温度的感应是因为温度刺激会使它们的分子堆积方式发生可逆的变化。

发明人在201110129857.X中，公开了一种具有五取代四氢嘧啶结构的化合物，其具有聚集诱导发光效应，可以用于有机电致或光致发光器件或化学及生物荧光传感器和探针。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种具有五取代四氢嘧啶结构的化合物在制备温度敏感荧光材料的应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

五取代四氢嘧啶在制备温度敏感荧光材料中的应用，所述五取代四氢嘧啶具有如(Ⅰ)所示结构：

式中：