[发明专利]一种苯并噻二唑并咪唑类荧光染料及其合成方法

说明书

本发明公开了一种新型的苯并噻二唑并咪唑类荧光染料及合成方法，其结构通式如式I所示。苯并噻二唑为缺电子基团，是设计有机荧光小分子的良好受体，然而其在水中溶解性差，在水中荧光差等限制了其使用范围。本发明中，合成的染料具有苯并噻二唑并咪唑结构，由于咪唑具有供电子的氨基，可以增强苯并噻二唑的荧光强度，同时咪唑环上修饰的烷基或取代烷基R的不同，增大了苯并噻二唑母核的溶解度，取代芳基Ar的不同也可调节该类化合物从绿光到红光的改变。光学测试显示出该染料具有量子产率高、吸收发射波长长、Stokes位移大等优点，在光电材料、荧光探针等领域有着广阔的应用前景。

【技术领域】

本发明合成了一种苯并噻二唑并咪唑类荧光染料，属于新型荧光染料合成领域。

【背景技术】

近年来，小分子有机荧光材料在有机发光二极管、太阳能敏化电池、生命传感成像分析等领域取得了广泛的应用。常用传统荧光染料如香豆素、花菁、半花菁、BODIPY染料、罗丹明、荧光素、苯并噻二唑等，根据其结构特点和不同性能，已在各种领域被广泛研究并实现商用。然而其自身结构特点所导致的缺陷无法通过结构修饰来改善，如花菁类染料的光稳定性差，BODIPY类染料的斯托克斯位移较小，苯并噻二唑类染料的水溶性差等。因此，开发新型母核结构的染料，并根据其结构特点克服传统染料无法改变的结构缺陷仍具有重要的意义。

苯并噻二唑类染料通常依据苯并噻二唑母核的吸电子性，在苯环修饰以供电子的基团构成供体-受体的推拉电子结构，而平面性大，易堆积的结构特点导致其在水中溶解性差，荧光猝灭。通过对苯并噻二唑进行修饰，并入咪唑环，可以大大改善这一结构缺陷，增强水中荧光和溶解性。

【发明内容】

本发明鉴于对苯并噻二唑类染料的研究，设计合成了一种新型的苯并噻二唑并咪唑类荧光染料，通过核磁氢谱、核磁碳谱、高分辨质谱和单晶衍射等分析方法对其结构进行了表征，其结构通式如式I所示：

所述式I结构通式中，其结构特征为：Ar为取代的苯基，具体可为：苯基、1-萘基、4-(二苯基)氨-苯基；R为烷基，具体可为：甲基、叔丁基。

制备式I所示化合物的方法，具体包括如下步骤：

1)将4,7-二溴-5,6-二硝基苯并噻二唑(式II)与芳基硼酸进行Suzuki偶联得式III化合物；

2)将式III化合物用铁粉还原得式Ⅳ化合物；

3)将式Ⅳ化合物与不同酰氯得式Ⅴ化合物；

4)将式Ⅴ化合物与三氯氧磷反应关环，得到式Ⅰ所示目标产物；

其中，步骤1)其特征在于：溶剂具体为甲苯，4,7-二溴-5,6-二硝基苯并噻二唑与芳基硼酸摩尔比为1:2～4，反应时间为4～8小时，反应温度为80～120℃；

步骤2)其特征在于：式III化合物与铁粉摩尔比例为1:6～10，温度为60～120℃，反应时间2～8小时；

步骤3)其特征在于：式Ⅳ化合物、酰氯摩尔比例为1:2～10：2～10，温度为0～40℃，反应时间4～12小时；

步骤4)其特征在于：式Ⅴ化合物与三氯氧磷摩尔比例为1:1～5，溶剂为二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃，温度为0～40℃，反应时间2～8小时。