[发明专利]一种D‑π‑A结构硼氟染料及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光染料，该荧光染料为D-π-A结构硼氟染料，具体为BF₂-2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉。

背景技术

氟化硼络合二吡咯甲川(4,4-Difluoro-4-bora-dipyrromethen，BODIPY)类荧光染料因其自身优良性质而被广泛应用于生物标记、荧光分析检测、化学传感器、太阳能敏化电池等领域。然而在固态下易团聚和Stokes位移较小等限制了BODIPY更广泛的应用。近来的研究表明，用吡啶、咪唑取代吡咯的硼氟染料与BODIPY一样具有较高的荧光量子产率和摩尔吸光系数，但是可以在分子间形成非共价键作用力，从而固态下呈现较强的荧光，并且具有较大的Stokes位移。

本发明在前期的基础上改进了BODIPY的基本骨架结构，用喹啉、苯并咪唑取代吡咯，并引入三苯胺。三苯胺以氮为中心，具有强的给电子能力，电子通过π键转移到硼缺电子中心，促进了分子内电荷转移，增大Stokes位移，三苯胺和硼氟化合物以π键共轭体系相连，形成了具有典型D-π-A结构的分子。同时三个苯环呈近似螺旋桨的结构，空间位阻较大，可以很大程度上的抑制分子间的平面π-π堆积，使染料固态下不易团聚，同时增大了化合物的溶解性；烯键的引入，增大了染料的共轭体系，使得荧光发射波长红移。

发明内容

本发明设计的骨架结构中有甲基反应位点，通过Knoevenagel反应与4-甲酰基三苯胺缩合得到配体与BF₃·Et₂O配位，获得了新型硼氟荧光染料，该燃料的化合物为BF₂-2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉，具体结构式为：

所述的D-π-A结构硼氟染料的制备方法，包括如下步骤：

(1)向容器中依次加入化合物2-甲基-8-(2-苯并咪唑基)喹啉，4-甲酰基三苯胺，正丁醇，哌啶，冰乙酸，回流8-10h，冷却，有黄色固体析出，抽滤得固体，用乙醇洗涤滤饼3次，得产物2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉；

(2)向容器中依次加入2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉，氯仿，三乙胺，氮气保护下，在0℃下滴加三氟化硼乙醚，回流6-8h，加水淬灭，用氯仿萃取3次，合并有机相，干燥，柱层析，得目标产物BF₂-2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉。

上述步骤(1)中，2-甲基-8-(2-苯并咪唑基)喹啉与4-甲酰基三苯胺的摩尔比为1.8-2.0：2.5-3.5。

本发明专利中将D-π-A结构硼氟染料在荧光染料上的应用。具体为该荧光染料具体作为活体细胞中荧光追踪剂中的应用。或应用于金属离子、阴离子及不同性质溶剂的检测应用。或该荧光染料具体作为有机发光二极管中的应用，该荧光染料为固态。

本发明的染料的溶剂化效应明显，随着溶剂极性的增强，分子内电荷传递更加有效，从而导致发射峰向长波长方向移动，Stokes位移增大，该长波长(λem≥600nm)染料因其优良的荧光性能可应用于活体细胞中的荧光追踪；该染料固体下表现出较强的荧光，并且具有较大的Stokes位移，可应用于有机发光二极管等领域。

附图说明

图1.BF₂-2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉在不同溶剂中的紫外-可见吸收光谱(10^-5mol/L，Ex:420nm)。

图2.BF₂-2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉在不同溶剂中的荧光发射光谱(10^-5mol/L，Ex:420nm)。

图3.BF₂-2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉在不同浓度下(氯仿)的荧光发射光谱(10^-5mol/L，Ex:420nm)。

图4.BF₂-2-(4-三苯胺乙烯基)-8-(2-苯并咪唑基)喹啉在固态膜紫外吸收光谱和荧光发射光谱(Ex:490nm)。

具体实施方式

仪器与试剂