[发明专利]一种近红外荧光染料及其在制备化学近红外辐射剂中的应用

说明书

本发明公开了一种近红外荧光染料及其在制备化学近红外辐射剂中的应用。所述近红外荧光染料的结构式如式Ⅰ所示，式Ⅰ中，R表示取代或未取代的烷基或芳基；Ar表示取代或未取代的苯基；X、Y和Z选自脂肪族杂环基团、卤素、氢和芳醚基，且至少一个取代基为脂肪族杂环基团，脂肪族杂环基团通过N‑C键连接于苝骨架上。本发明通过在苝酰二亚胺的1,6,7,12四个取代位接入至少一个杂环基团和至少一个芳醚基团，所得化合物的最大荧光波长还是呈现近红外的荧光特性；另外，芳醚基团与杂环基团的同时引入对苝骨架上剩余位置的卤素起到了稳定作用，使得该化合物在含有过氧化氢的化学发光反应中非常稳定，同时由于引入芳醚基团后荧光染料量子产率大大提高，近红外辐照强度得以增加。

技术领域

本发明涉及一种近红外荧光染料及其在制备化学近红外辐射剂中的应用。

背景技术

化学反应产生的近红外辐射输出波长通常在700～800nm之间，通过特定荧光波长的染料与化学赋能体系作用来达成，肉眼很难观察到它的存在。军用的微光夜视仪是应用像增强器对星光等极弱光线的增强放大实现的黑暗中的可视作用，由于其核心元件像增强器的响应波长延伸至800nm以上，可以观察到化学近红外辐射。所以化学近红外辐射装置成为在无星光月光条件的环境中如岩洞或人工构筑体内等场合下隐蔽的微光夜视仪的补充光源或信号光源。化学近红外辐射装置系统独立在工作状态下很难被破坏失效，可靠性优于电子红外装置。据此化学近红外辐射装置已经普遍应用于军事装备中，对其性能提高的改进是军事装备的普遍要求。

中国专利(200510059303.1)公开了一类以杂环化合物取代苝骨架的荧光染料为基础的化学红外辐射剂，其实施例表明该配方优于美国专利USP3630914公开的异紫蒽酮类近红外荧光染料为基础的化学红外辐射剂配方。中国专利(200510059303.1)公开的关键化合物是通过杂环化合物吗啉与多卤代苝酰胺反应生成的四取代或二取代化合物，一旦在苝的骨架上引入杂环化合物形成N-C键染料的荧光波长既达到700nm以上。实践中由于吗啉基团是强给电子基团，一旦取代卤素接入苝的1、6、7、12任意一个位置后使苝环的电子云密度升高，位阻较大，进一步的接入下一个吗啉基团就变得比较困难，由于还存在多种异构体情况所以合成产物多是各种取代情况的混合物，其中含有大量未完全取代在1、6、7、12任意位置上还留有卤素的化合物。这类混合物分离非常困难，而含有未完全取代的卤素的苝化合物活性较大在后续的含有过氧化剂的化学发光反应中非常不稳定，极易发生淬灭，因此需要对该类化合物进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定而且辐射强度更大的近红外荧光染料，并以此染料为基础提供一种化学近红外辐射剂。

本发明所提供的近红外荧光染料的结构式如式Ⅰ：

式Ⅰ中，R表示取代或未取代的烷基或芳基；

Ar表示取代或未取代的苯基；

X、Y和Z选自脂肪族杂环基团、卤素、氢和芳醚基，且至少一个取代基为所述脂肪族杂环基团，所述脂肪族杂环基团通过N-C键连接于苝骨架上。

具体地，式Ⅰ中，R可为C4～C18的直链烷基或醚基取代的直链烷基，或苯基或烷基取代的苯基，优选2,6-二异丙基苯基。

具体地，式Ⅰ中，Ar优选为苯基或C1～C8的烷基取代的苯基。

具体地，所述脂肪族杂环基团可为吗啉基或四氢吡咯基；

所述卤素优选为溴或氯；

所述芳醚基优选为苯氧基。

具体地，式Ⅰ中，X、Y和Z的取代情况如下1)或2)：

1)一个取代基为所述脂肪族杂环基团，另两个取代基均为卤素、芳醚基或氢；