一種基于長碳鏈修飾的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉銥(iii)配合物的制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機光電材料技術領域；具體涉及一種基于哌啶或嗎啉亞甲基取代的 苯基喹啉銥配合物的制備方法及其應用領域。 技術背景
[0002] 近年來，隨著生物化學的不斷發(fā)展，人們對活細胞的活性物種、細胞信號傳導及 細胞凋亡等方面的研究越來越深入。細胞膜在人體生命活動中扮演著非常重要的作用， 首先它為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。其次它提供細胞了識別位點，并完成 細胞內(nèi)外物質(zhì)的跨膜傳導。再次它為多種酶提供結(jié)合位點，使酶促反應高效有序的進 行。其中，細胞膜PH值是一項非常重要的參數(shù)，由于其在活細胞內(nèi)許多方面扮演著非常 重要的角色，比如以受體為媒介的信號傳導、Na +和K +傳輸、細胞表面某些酶的活性以及 細胞的生長和凋亡等過程，因此拓展和研究新型的PH值傳感器顯得尤為重要。熒光標記 和成像分析是目前廣泛應用于活細胞分析的一種有效可視化分析技術。目前用于活細胞 細胞膜標記和成像分析的熒光探針多為有機熒光染料分子，它們?yōu)榛罴毎治鎏峁┝擞?效的熒光探針，Hirose等利用酸性pH值激活的熒光探針實現(xiàn)了胞吐作用動態(tài)的可視化 (Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53, 6085-6089);馬等合成了一種溶 酶體靶向近紅外比率型熒光探針實現(xiàn)了由于對熱沖擊導致的溶酶體pH值的升高的監(jiān)控 (Angewandte Chemie International Edition 2014,53,10916-10920);郭等利用 pH 敏 感的熒光素和pH不敏感的花菁染料作為參比，構(gòu)建了線粒體靶向pH熒光探針（Chemical Science,2015, 6, 3187-3194)〇
[0003] 磷光過渡金屬配合物具有優(yōu)異的光物理性質(zhì)，如室溫下高的三線態(tài)光量子效率、 較長的發(fā)射壽命、易調(diào)節(jié)的發(fā)射波長、良好的光化學穩(wěn)定性、大的斯托克斯位移和可見區(qū)激 發(fā)等，目前已被成功應用于電致發(fā)光和發(fā)光電化學池器件領域。另外，相比于有機熒光，磷 光過渡金屬配合物大的斯托克斯位移可以很容易區(qū)分激發(fā)和發(fā)射信號，長的發(fā)射壽命可使 用時間分辨技術與背景熒光信號相區(qū)分以提高檢測的信噪比和靈敏度以及可見光進行激 發(fā)等。
[0004] 由于磷光具有比熒光顯著的長的發(fā)射壽命的優(yōu)勢，磷光信號可以有效地避免細胞 內(nèi)自發(fā)熒光信號造成的干擾，提高檢測精度。一個性能優(yōu)異的適合于細胞生理PH值下的探 針應至少滿足以下三點：第一，具有簡單化學結(jié)構(gòu)的單分子探針；第二，具有較小的生物損 傷的較長發(fā)射波段且具有較高的發(fā)光效率；第三，在生理范圍內(nèi)，如近中性的條件下，具有 可逆的依賴于PH值的比率型響應。然而，據(jù)我們了解，幾乎沒有基于銥配合物磷光細胞膜 PH探針被報道，因此，研究開發(fā)這一類銥配合物在pH值傳感領域具有非常重要的意義和應 用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種基于以亞甲基取代的苯基喹啉作為主配體、 以連接長烷基鏈的吡啶基苯并咪唑為輔助配體的銥配合物，以及該配合物的制備方法，該 磷光銥配合物具有比熒光配合物顯著的長的發(fā)射壽命的優(yōu)勢，磷光信號可以有效地避免細 胞內(nèi)自發(fā)熒光信號造成的干擾，提高檢測精度。
[0006] 技術方案：本發(fā)明提供的一種可用于活細胞細胞膜標記以及細胞膜pH值檢測的 基于長碳鏈修飾的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉銥配合物，為下述通式表示的配合物：
[0008] 其中，R代表：氫、二甲胺基、二甲乙胺基、哌啶-1-基、嗎啉-1-基、鹵素中任一種； 札、R2、R3、R4各自獨立地代表：氫、鹵素 、C ! 4烷基、C ! 4烷氧基、C i 4氟代烷基、C i 4氟代燒氧 基、苯基、取代苯基中任一種；馬代表具有16至32個碳原子的直鏈、支鏈或者環(huán)狀烷基鏈中 任一種；A代表具有一個單位負電荷的陰離子。
[0009] 其特征在于合成路線如下：
[0011] 具體是在四氯化碳溶劑體系中，由2-溴-4-甲基喹啉與N-溴代丁二酰亞胺（NBS) 反應，在過氧化苯甲酰（BPO)的引發(fā)下，獲得2-溴-4-溴甲基喹啉；再在無水乙腈溶劑體系 中，與哌啶或嗎啉反應，在無水碳酸鉀或無水碳酸鈉的催化下，得到2-溴-4-(哌啶-1-基 甲基）喹啉或2-溴-4-(嗎啉-1-基甲基）喹啉；然后在甲苯、乙醇和水混合溶劑體系中， 與多取代苯硼酸反應，在四三苯基膦鈀（Pd(PPh 3)4)以及碳酸鈉的催化下，反應獲得亞甲基 取代苯基喹啉衍生物配體；接下來在2-乙氧基乙醇和水溶劑體系中與三水合三氯化銥反 應獲得相應配體的銥氯橋二聚體；最后在二氯甲烷和甲醇溶劑體系中與N-C n (η = 16~32) 烷基-2-(2-吡啶基）苯并咪唑以及六氟磷酸鉀（KPF6)反應獲得基于長碳鏈修飾的吡啶基 苯并咪唑苯基喹啉銥配合物。
[0012] 所述的具有長碳鏈修飾的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉銥配合物的應用為活細胞細 胞膜的標記、溶液和活細胞pH值檢測、在活細胞或小動物活體水平檢測pH值、通過時間分 辨技術檢測PH值。
[0013] 有益效果：本發(fā)明制備得到的基于長碳鏈修飾的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉銥配合 物的應用，其特征在于該銥配合物應用于細胞膜標記、pH值檢測、細胞成像的應用，具有優(yōu) 異的pH值響應特性，實現(xiàn)了在生理pH值范圍內(nèi)（pH = 6-8)的響應，同時實現(xiàn)了單分子的 比率法檢測，提高了檢測精度，與傳統(tǒng)熒光探針相比，長的磷光發(fā)射壽命可使用時間分辨技 術與背景熒光信號相區(qū)分以實現(xiàn)降低信噪比，還可以使用壽命成像和時間門技術成像。
【附圖說明】
[0014] 圖1為實施例1配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6的核磁共振氫譜。
[0015] 圖2為實施例1配合物[Ir(PQ-C)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振碳譜。
[0016] 圖3為實施例2配合物[Ir(PQ-C-N)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振氫譜。
[0017] 圖4為實施例2配合物[Ir (PQ-C-N) 2 (N-18C) ] +PF6的核磁共振碳譜。
[0018] 圖5為實施例3配合物[Ir(PQ-C-N0)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振氫譜。
[0019] 圖6為實施例3配合物[Ir(PQ-C-N0)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振碳譜。
[0020] 圖7為實施例2配合物[Ir(PQ-C-N)2(N-18C)]+PF 6在不同酸含量下的滴定光譜。 (每次滴加〇· 14個當量）
[0021] 圖8為實施例3配合物[Ir(PQ-C-N0)2(N-18C)]+PF 6在不同酸含量下的滴定光譜。 (每次滴加〇· 14個當量）
[0022] 圖9為實施例1配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6的細胞膜標記圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體實施例來進一步詳細說明本發(fā)明，但下述實施例并不是用于限定本 發(fā)明的實施范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明技術內(nèi)容所做的等效變化與潤飾，均應包含在本發(fā)明的 技術范疇之內(nèi)。
[0024] 實施例 1 :配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6 的合成
[0026] (1) 4-甲基-2-苯基喹啉的合成
[0027] 取2-溴-4-甲基喹啉880mg，苯硼酸520mg，Pd (PPh3) 4160mg，IOmL飽和碳酸鈉水溶 液，IOmL無水乙醇，甲苯30mL，依次加入帶攪拌子的三口燒瓶中，通氮氣，回流反應14h后， 水洗干燥后，減壓旋干，用石油醚/乙酸乙酯（V:V = 5:1)柱層析得白色結(jié)晶性粉末，產(chǎn)率 96%〇
[0028]
[0029] (2)氯橋聯(lián)環(huán)金屬銥二聚體的合成
[0030] 取4-甲基-2-苯基喹啉324mg，三水合三氯化銥200mg，2-乙氧基乙醇9mL，去離 子水3mL，依次加入帶攪拌子的兩口燒瓶中，通氮氣，加熱至IKTC回流攪拌反應24h，自然 冷卻到室溫，過濾，水洗，乙醇洗滌后45°C真空干燥，得合銥氯橋二聚體紅色固體。
[0032] (3)配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6 的合成
[0033] 取4-甲基-2-苯基喹啉合銥氯橋二聚體206mg，N-十八烷基-2- (2-吡啶 基）苯并咪唑150mg，六氟磷酸鉀（KPF6)300mg，二氯甲烷20mL，無水甲醇10mL，依次加 入帶攪拌子的兩口燒瓶中，通氮氣，回流攪拌24h，用二氯甲烷稀釋反應液，過濾得橙紅 色二氯甲烷澄清液，減壓旋干后，用二氯甲烷/乙酸乙酯（V:V = 20:1)柱層析得配合物 [Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ]+PF6 橙色粉末。
[0035] 配合物[Ir(PQ-C)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振氫譜如圖1所示：IH NMR(400MHz，CDC13) δ (ppm):8.21-8.19(m;3H) ;8.04(s;lH) ;8.01(d J = 7·20Ηζ;1Η); 7. 94 (d J = 8. 40Hz ；1H) ；7. 88 (d J = 7. 60Hz ；1H) ；7. 84 (dd J = 0. 80Hz J = 8. 40Hz ； 1H) ；7. 75-7. 73(m ；2H) ；7. 43-7. 39 (m ； 1H) ；7. 37-7. 36 (m ；2H) ；7. 33(ddd J = 0. 40Hz ； J = 7. 60Hz J = 8. OOHz ；1H) ；7. 30 (ddd J = I. 20Hz J = 4. 40Hz J = 5. 60Hz ；1H)； 7. 20-7. 12 (m ；3H) ；7. 11-7. 07 (m ；1H) ；6. 92 (ddd J = I. 20Hz J = 7. 20Hz J = 8. 80Hz ； 1H) ；6. 86-6. 78 (m ；2H) ；6. 75 (ddd J = I. 20Hz J = 6. 8