一種含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料及其製備方法和用途

2023-09-15 22:05:05 2

一種含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料及其製備方法和用途
【專利摘要】本發明涉及一類式(1)所示的具有較強表面增強拉曼散射(SERS)效應的含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料及其合成製備方法和應用。該苯並吲哚鹽的陽離子為D-π-A結構，分別以二烷基胺基為電子給體，含氮雜環苯並吲哚陽離子為電子受體，噻吩乙烯基為共軛橋。此類結構的染料分子可與納米金或銀顆粒複合形成SERS標記物，用於表面增強拉曼光譜檢測，SERS強度高，反應靈敏；調控分子共軛鏈長度可使染料吸收波長可控，此類SERS染料分子有望在生物醫學光譜檢測中得到應用。
【專利說明】一種含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料及其製備方法和用途

【技術領域】
[0001] 本發明屬於有機材料、拉曼光譜分析領域，具體涉及一類含噻吩基團的苯並吲哚 鹽染料及其製備方法和用途。

【背景技術】
[0002] 高速發展的SERS技術極大地提高了拉曼光譜檢測的靈敏度，能克服拉曼光譜強 度方面的先天不足，再加上拉曼光譜可提供豐富結構信息的優勢使得SERS技術在生化分 析研究領域逐漸成為一個重要的研究手段。
[0003] SERS探針技術是新興的用於免疫、DNA和細胞細菌檢測的方法。Nie小組（Qian X，Peng X，Nie S, et al. Nature Biotechnology, 2008, 26 (1) : 83-90)設計了 一種疏基化 PEG包埋的金納米顆粒SERS標記物（參見附圖1)，將其稱為第三代SERS標記物，其主要由 粒徑為60nm的納米金、拉曼活性分子和巰基化PEG三部分組成。SERS染料（拉曼活性分 子）是其重要的組成部分，開發兼具大SERS效應和最大吸收波長在生物光學範圍的SERS 染料具有重要意義。
[0004] 在紅外630nm至785nm區域，生物體內的天然的發色團和水的吸收最小，被稱為生 物醫學光譜窗口。噻吩是優良的共軛連接基團，相比結構類似的含有苯環的分子，含噻吩環 的分子的最大吸收波長更大，更容易得到吸收在生物醫學光譜窗口區域的新材料。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在於提供一類含噻吩基團的D- π -A型苯並吲哚鹽染料及其製備方 法和用途。產物是有機離子型化合物，具有較好的水溶性；通過改變噻吩基共軛鏈長度改變 染料分子的吸收波長，使得生物體內天然的發色團和水對吸收波長影響較小；同時，產物的 SERS強度隨其濃度的變化較靈敏，有望在SERS標記物中得到應用。
[0006] -種含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料，其特徵是利用雙鍵將苯並吲哚鹽與不同的噻 吩基團相連，並作為二者之間電荷轉移的通道，形成D- π -A結構的SERS染料化合物。（1) 為含噻吩基團的苯並吲哚鹽的結構通式：

【權利要求】
其中
1. 一種含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料，其特徵在於該苯並吲哚鹽染料結構通式為（I) 所示：
R1, R2和R3各自獨立地為C1-C4直鏈或支鏈烷基， X 為 F、Cl、fc或 I ; η為2-5的整數。
2. 根據權利要求1所述的含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料，其特徵是結構通式中，R1, R2 和R3各自獨立地為C1-C2烷基； X為Br或I ; η為2或3。
3. 根據權利要求1所述的含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料，其特徵是結構通式中R1, R2 和R3均為甲基； X為I ; η為2或3。
4. 根據權利要求1所述的含噻吩基團的苯並吲哚鹽染料，其特徵在於該苯並吲哚鹽染 料結構式為：
5. -種如權利要求1-4中任一項所述的含噻吩基團的苯並吲哚鹽類染料的製備方法， 其特徵在於包括以下幾個步驟： a. 末端5位分別以溴和甲醛為取代基的η聯噻吩和二烷基胺水溶液回流反應生成以末 端5位二烷基胺基和甲醛為取代基的η聯噻吩； b. 苯並吲哚與滷代烷在乙醇中回流反應生成苯並吲哚鹽； c. 末端5位分別以二烷基胺基和甲醛為取代基的η聯噻吩與苯並吲哚鹽反應生成所述 的含噻吩基團的苯並吲哚鹽。
6. 如權利要求5所述的含噻吩基團的苯並吲哚鹽類染料的製備方法，其特徵在於具體 製備步驟如下： (1)末端5位分別以二烷基胺基和甲醛為取代基的η聯噻吩的合成：在容器中以1:4的 摩爾比加入末端5位分別以溴和甲醛為取代基的η聯噻吩和二烷基胺水溶液，在催化劑作 用下加熱反應，反應過程中點板追蹤反應進程；每隔6小時補充一定量的二烷基胺水溶液， 直到末端5位分別以溴和甲醛為取代基的η聯噻吩的原料反應完全；反應結束後利用柱層 析的方法獲得目標產物； ⑵苯並吲哚鹽的合成：在容器中以1:1的摩爾比加入滷代烷和1，1，2-三甲基-IH-苯 並[e]吲哚，並加入適量無水乙醇，加熱回流6小時，冷卻至室溫，過濾出固體，真空乾燥，最 後得到淡藍色苯並吲哚鹽； (3)聯噻吩苯並吲哚鹽的合成：將末端5位分別以二烷基胺基和甲醛為取代基的η聯 噻吩和苯並吲哚鹽以1. 1:1的摩爾比加入到無水乙醇中，滴加2?3滴哌啶作為催化劑， 85°C回流反應12小時；反應結束後冷卻至室溫，旋蒸除去大部分溶劑，然後倒入乙醚中沉 析，過濾得到粗產物，通過柱層析的方法分離提純，得目標產物。
7.如權利要求1-4中任一項所述的含噻吩基團的苯並吲哚鹽在表面增強拉曼散射光 譜分析中作為拉曼活性分子的應用。
【文檔編號】G01N21/65GK104387790SQ201410612172
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】楊洲, 段金帥, 戴藝強, 錢細妹 申請人:北京科技大學