[发明专利]一种基于1,2-二氮杂-苯并苝的荧光染料及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于1,2‑二氮杂‑苯并苝的荧光染料，在1,2‑二氮杂‑苯并苝母体上引入丙烯酰基基团，其结构式如式I。基于1,2‑二氮杂‑苯并苝的有机小分子荧光染料易于合成，产率高，适于放大生产。在水中荧光量子产率高，达到40.81％，摩尔消光系数大，生物膜穿透性好，生物相容性好，在极性溶剂中不易溶致变色，稳定性好，能够用于细胞成像，在生物系统中具有广阔的应用前景。

【技术领域】

本发明属于新型荧光染料合成领域，具体是基于1,2-二氮杂-苯并苝的荧光染料及制备方法与应用。

【背景技术】

近年来，小分子有机荧光材料广泛应用于发光材料、太阳能敏化电池以及生物成像等领域。常见染料母核结构通常分为香豆素类染料、花菁类染料、BODIPY类染料、罗丹明类染料以及苯并噻二唑类染料等，但其各具有各自缺点如：吸收发射波长短、光稳定性差、斯托克斯位移小等。设计具有吸收波长长、毒性低且光学性质稳定的近红外荧光染料广泛吸引科研工作者兴趣。

1,2-二氮杂-苯并苝衍生物是一种新型的荧光染料。苯并骨架与重氮基团结合的显著改变了其原来的电子结构与光物理性质，使化合物具有较长的发射波长和大的斯托克斯位移。遗憾的是大部分的荧光染料在水中均表现出摩尔消光系数明显降低，波长变宽，荧光显著淬灭，稳定性变差等诸多缺点，这严重限制了其在生物应用中的表现。

【发明内容】

本发明的目的针对上述技术分析与存在问题，提供了一种水中量子产率高、生物相容性好的有机荧光染料及其制备方法和应用。

本发明的技术方案：

本发明以1,2-二氮杂-苯并苝为母体，向其中引入丙烯酰基基团，设计合成了一种基于1,2-二氮杂-苯并苝的荧光染料，其结构式如式I所示：

具体步骤如下：

(1)将化合物1与三乙胺溶于二氯甲烷，冰浴条件下滴加丙烯酰氯，滴加完毕后室温反应3～6小时，使用二氯甲烷萃取，经柱层析提纯得到化合物2；

(2)将化合物2和半胱氨酸溶于有机溶剂中，室温搅拌3～5小时，柱层析提纯得到化合物I。

所述合成步骤(1)中，其特征在于：化合物1、三乙胺与丙烯酰氯摩尔比为1mol:4～8mol:4～8mol。

所述合成步骤(2)中，其特征在于：有机溶剂为乙醇、二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺，化合物2与半胱氨酸的摩尔比为1mol:2～8mol。

一种基于1,2-二氮杂-苯并苝的荧光染料的应用，其特征在于：在细胞成像上的应用，可将该荧光染料溶解在四氢呋喃，乙醇，乙腈，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺等有机溶剂中，或者水与上述溶剂任意比例的混合溶剂，然后把溶解有该荧光染料的溶液用于细胞培养。

本发明提供的基于1,2-二氮杂-苯并苝的有机小分子荧光染料易于合成，产率高。在水中荧光量子产率高，达到40.81％，摩尔消光系数大，生物膜穿透性好，生物相容性好，在极性溶剂中不易溶致变色，稳定性好，能够用于细胞成像，在生物系统中具有广阔的应用前景。

【附图说明】

图1为中间体2的核磁共振氢谱图。

图2为本发明的荧光染料的核磁共振氢谱图。

图3为本发明的荧光染料在水中荧光发射光谱。

图4为本发明的荧光染料在水中的紫外吸收光谱。

图5为本发明的荧光染料用于细胞内的共聚焦荧光成像

【具体实施方式】

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。