具体实施方式
为了更具体地说明本发明,现给出若干实施例。但本发明所涉及的内容并不仅仅局限于这些实例。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为常规方法。在反应中所用到的原料均可以商购得到。
本发明的一类具有可见光敏化发光性能的铕配合物的合成方法,其反应过程如下所述:
其中式I,式II中的R1、R2是碳原子数为1至4的烷基,R3、R4为甲基或H,R5=R6=R7=R8为甲基或H。
本发明的铕配合物的合成方法,其具体步骤如下所述:
将结构如式III的化合物与结构如式II的化合物在有机溶液中反应,得到结构如式I所述的光敏发光铕配合物。
上述反应可在许多有机溶剂中进行,例如四氢呋喃、乙醚等醚类溶剂,苯、甲苯、二甲苯等芳香类溶剂,氯仿、二氯甲烷等氯代溶剂。
以下述实施例为例,具体说明上述式I所示的铕配合物的合成方法及其效果。
实施例1、合成结构式如式IV所示的铕配合物(即式I中R1=R2==H3CH2C-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)
取N,N-二乙基对溴苯胺4mmol,溶解在干燥过的四氢呋喃中,通氩气除氧,置于-78℃的干冰丙酮浴中,在氩气保护下,加入6.4mmol n-BuLi,缓慢升温至室温后,继续搅拌30min,将其加入冷冻于-78℃下的三聚氯嗪5.4mmol中,缓慢升温至室温后,继续搅拌60min。除去溶剂后,产物用硅胶柱色谱分离,洗脱剂为二氯甲烷。将所得粗产品在石油醚中重结晶,得到2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-二氯-1,3,5-三嗪黄色针状晶体0.65g。在氩气保护下,将新切的金属钾1.25mmol加入无水四氢呋喃中;加入3,5-二甲基吡唑1.75mmol,加热回流3h生成3,5-二甲基吡唑负离子;将反应混合物置于冰浴中,向其中加入2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-二氯-1,3,5-三嗪0.5mmol,室温搅拌1h,然后在80-85℃的油浴中回流反应8-9h。冷却后浓缩,用二氯甲烷和乙酸乙酯的混合液(二氯甲烷与乙酸乙酯的体积比为3∶1)作洗脱剂,通过硅胶柱色谱分离。所得粗产物用石油醚和二氯甲烷的混合液(石油醚与二氯甲烷的体积比为1∶1)重结晶,得结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体分子的黄色针状晶体0.18g。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的四氢呋喃中制得溶液A,取结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL四氢呋喃中制得溶液H,将溶液A逐滴加入溶液H中。25℃搅拌1h,减压蒸干溶剂,得结构如式IV的橙黄色固体72.7mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1454;元素分析(质量百分含量):C,43.66%(43.78%);H,4.38%(4.02%);N,7.43%(7.71%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述橙黄色固体产物为式IV所示的铕配合物,其1H NMR谱如图3所示。
式IV所示的铕配合物的荧光激发谱(λem=614nm)如图1所示;该配合物的荧光发射谱(λex=411nm)如图2所示。图1-2的结果表明,本发明所提供的铕配合物具有优异的可见光敏化发光性能。以4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p-dimethylaminostyrl-4H-pyran(DCM)的二甲亚砜溶液为参考物(Φ=0.8,J.M.Drake,et.al.,Chem.Phys.Lett.1985,113,530-534.),在波长为411nm激发光照射下,测得式IV所示的铕配合物的铕离子荧光量子产率为0.94(检测波长为614nm),该量子产率远高于其它已知可见光敏化发光铕配合物的稀土荧光量子产率。
实施例2、合成式V所示的铕配合物(即式I中R1=R2=H3C-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)
按照实施例1的合成方法,用N,N-二甲基对溴苯胺代替N,N-二乙基对溴苯胺,合成得到结构如式II所示(R1=R2=H3C-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的四氢呋喃中制得溶液A,取结构如式II所示(R1=R2=H3C-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL四氢呋喃中制得溶液I,将溶液A逐滴加入溶液I中。25℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式V的橙黄色固体71.3mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1426;元素分析(质量百分含量):C,43.29%(42.96%);H,3.77%(3.82%);N,7.65%(7.86%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明橙黄色固体产物的结构式为式V。
按照实施例1的方法,在波长为411nm激发光照射下,测得结构如式V的铕配合物的铕离子荧光量子产率为0.90(检测波长为614nm)。
实施例3、合成式VI所示的配合物(即式I中R1=R2=n-H9C4-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)
按照实施例1的合成方法,用N,N-二丁基对溴苯胺代替N,N-二乙基对溴苯胺,合成得到结构如式II所示(R1=R2=n-H9C4-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的乙醚中制得溶液B,取结构如式II所示(R1=R2=n-H9C4-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL乙醚中制得溶液J,将溶液B逐滴加入溶液J中。25℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式VI的橙黄色固体75.5mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1510;元素分析(质量百分含量):C,45.66%(45.34%);H,4.22%(4.41%);N,7.33%(7.42%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述橙黄色固体产物的结构式为式VI。
按照实施例1的方法,在波长为411nm激发光照射下,测得式VI铕配合物的铕离子荧光量子产率为0.87(检测波长为614nm)。
实施例4、合成式VII所示的铕配合物(即式I中R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)
取N,N-二乙基-2,6-二甲基-对溴苯胺4mmol,溶解在干燥过的四氢呋喃中,通氩气除氧,置于-78℃的干冰丙酮浴中,在氩气保护下,加入6.4mmol n-BuLi,缓慢升温至室温后,继续搅拌30min,将其加入冷冻于-78℃下的三聚氯嗪5.4mmol中,缓慢升温至室温后,继续搅拌60min。除去溶剂后,产物用硅胶柱色谱分离,洗脱剂为二氯甲烷。将所得粗产品在石油醚中重结晶,得到2-(N,N-二乙基-2,6-二甲基苯胺-4-基)-4,6-二氯-1,3,5-三嗪黄色针状晶体0.65g。在氩气保护下,将新切的金属钾1.25mmol加入无水四氢呋喃中;加入3,5-二甲基吡唑1.75mmol,加热回流3h生成3,5-二甲基吡唑负离子;将反应混合物置于冰浴中,向其中加入2-(N,N-二乙基-2,6-二甲基苯胺-4-基)-4,6-二氯-1,3,5-三嗪0.5mmol,室温搅拌1h,然后在80-85℃的油浴中回流反应8-9h。冷却后浓缩,用二氯甲烷和乙酸乙酯的混合液(二氯甲烷与乙酸乙酯的体积比为3∶1)作洗脱剂,通过硅胶柱色谱分离。所得粗产物用石油醚和二氯甲烷的混合液(石油醚与二氯甲烷的体积比为1∶1)重结晶,得结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体分子的黄色针状晶体90mg。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的氯仿中制得溶液C,取结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL氯仿中制得溶液K,将溶液C逐滴加入溶液K中。-10℃下搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式VII的橙黄色固体74.1mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1482;元素分析(质量百分含量):C,44.70%(44.57%);H,4.19%(4.22%);N,7.47%(7.56%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述产物的结构式为式VII。
按照实施例1的方法,在波长为411nm激发光照射下,测得式VII所示的铕配合物的铕离子荧光量子产率为0.93(检测波长为614nm)。
实施例5、合成式VIII所示的铕配合物(即式I中R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)
按照实施例4的合成方法,用N,N-二甲基-2,6-二甲基-对溴苯胺代替N,N-二乙基-2,6-二甲基-对溴苯胺,合成得到结构如式II所示(R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的甲苯中制得溶液D,取结构如式II所示(R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL甲苯中制得溶液L,将溶液D逐滴加入溶液L中。在氩气保护下,100℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式VIII的橙黄色固体72.7mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1454;元素分析(质量百分含量):C,43.67%(43.78%);H,4.04%(4.02%);N,7.79%(7.71%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述得到的橙黄色固体产物的结构式为式VIII。
按照实施例1的方法,在波长为411nm激发光照射下,测得式VIII铕配合物的铕离子荧光量子产率为0.85(检测波长为614nm)。
实施例6、合成式IX所示的铕配合物(即式I中R1=R2=n-H9C4-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)
按照实施例4的合成方法,用N,N-二丁基-2,6-二甲基-对溴苯胺代替N,N-二乙基-2,6-二甲基-对溴苯胺,合成得到结构如式II所示(R1=R2=n-H9C4-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的苯中制得溶液E,取结构如式II所示(R1=R2=n-H9C4-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL苯中制得溶液M,将溶液E逐滴加入溶液M中。50℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式IX的橙黄色固体76.9mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1538;元素分析(质量百分含量):C,45.87%(46.07%);H,4.72%(4.59%);N,7.25%(7.28%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述得到的橙黄色固体产物的结构式为式IX。
按照实施例1的方法,在波长为411nm激发光照射下,测得式IX所示的铕配合物的铕离子荧光量子产率为0.75(检测波长为614nm)。
实施例7、合成式X所示的铕配合物(即式I中R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H)
按照实施例1的合成方法,用吡唑代替3,5-二甲基吡唑,合成得到结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的四氢呋喃中制得溶液A,取结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H)配体化合物0.05mmol溶解于30mL四氢呋喃中制得溶液N,将溶液A逐滴加入溶液N中。25℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式X的橙黄色固体69.8mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1398;元素分析(质量百分含量):C,41.80%(42.10%);H,3.63%(3.61%);N,8.21%(8.02%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述得到的橙黄色固体的结构式为式X。
实施例8、合成式XI所示的铕配合物(即式I中R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=H3C-,R5=R6=R7=R8=H)
按照实施例4的合成方法,用吡唑代替3,5-二甲基吡唑,合成得到结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=H3C-,R5=R6=R7=R8=H)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的二氯甲烷中制得溶液F,取结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=R4=H3C-,R5=R6=R7=R8=H)配体化合物0.05mmol溶解于30mL二氯甲烷中制得溶液P,将溶液F逐滴加入溶液P中。25℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式XI的橙黄色固体71.3mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1426;元素分析(质量百分含量):C,42.64%(42.96%);H,3.96%(3.82%);N,7.99%(7.86%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述得到的橙黄色固体产物的结构式为式XI。
实施例9、合成式XII所示的铕配合物(即式I中R1=H3C-,R2=n-H9C4-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)
按照实施例4的合成方法,用N-甲基-N-丁基-2,6-二甲基-对溴苯胺代替N,N-二乙基-2,6-二甲基-对溴苯胺,合成得到结构如式II所示(R1=H3C-,R2=n-H9C4-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的四氢呋喃中制得溶液A,取结构如式II所示(R1=H3C-,R2=n-H9C4-,R3=R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL苯中制得溶液Q,将溶液A逐滴加入溶液Q中。50℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式XIII的橙黄色固体74.8mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1496;元素分析(质量百分含量):C,45.17%(44.96%);H,4.39%(4.31%);N,7.34%(7.49%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述得到的橙黄色固体产物的结构式为式XII。
实施例10、合成式XIII所示的铕配合物(即式I中R1=H3C-,R2=n-H9C4-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)
按照实施例1的合成方法,用N-甲基-N-丁基对溴苯胺代替N,N-二乙基对溴苯胺,合成得到结构如式II所示(R1=H3C-,R2=n-H9C4-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的四氢呋喃中制得溶液A,取结构如式II所示(R1=H3C-,R2=n-H9C4-,R3=R4=H,R5=R6=R7=R8=H3C-)配体分子0.05mmol溶解于30mL乙醚中制得溶液R,将溶液A逐滴加入溶液R中。25℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式XIII的橙黄色固体73.4mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1468;元素分析(质量百分含量):C,45.29%(44.18%);H,4.06%(4.12%);N,7.61%(7.63%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述得到的橙黄色固体产物的结构式为式XIII。
实施例11、合成式XIV铕配合物(即式I中R1=R2=H3CH2C-,R3=H,R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)
按照实施例4的合成方法,用N,N-二乙基-2-甲基-对溴苯胺代替N,N-二乙基-2,6-二甲基-对溴苯胺,合成得到结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=H,R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)的配体化合物。
取结构如式III所示的化合物0.05mmol溶解在30mL的四氢呋喃中制得溶液A,取结构如式II所示(R1=R2=H3CH2C-,R3=H,R4=R5=R6=R7=R8=H3C-)配体化合物0.05mmol溶解于30mL甲苯中制得溶液S,将溶液A逐滴加入溶液S中。在氮气保护下,30℃搅拌1h后,减压蒸干溶剂,得结构如式XIV的橙黄色固体73.4mg。
对上述得到的橙黄色固体进行质谱(MALDI-TOF MS)分析,测得分子离子峰M/Z=1468;元素分析(质量百分含量):C,45.34%(44.18%);H,4.09%(4.12%);N,7.72%(7.63%),括号中为理论值;核磁共振谱表征证明上述得到的橙黄色固体产物的结构式为式XIV。
按照实施例1的方法,在波长为411nm激发光照射下,测得式IX所示的铕配合物的铕离子荧光量子产率为0.70(检测波长为614nm)。
上述实施例表明本发明所提供的结构如式I所示的新型铕配合物具有优异的可见光敏化发光性能,其可见光敏化铕离子荧光量子产率远高于目前已报道的最高值0.52,同时铕离子荧光敏化窗口长波方向大于440nm.本发明所提供的结构如式I所示的配合物的优异敏化发光性能表明其在生物荧光探针合成,生物传感与成像等领域具有重要应用价值。