CN109053815B - 一种铱(ⅲ)配合物及其制备方法和应用 - Google Patents
一种铱(ⅲ)配合物及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种铱(Ⅲ)配合物，以2‑苯基异烟酸乙酯衍生物为主配体、以3,6‑二‑叔丁基‑9‑(4‑(4,5‑二甲基‑2‑(吡啶‑2‑基)‑1H‑咪唑‑1‑基)丁基)‑9H‑咔唑为辅助配体。本发明提供的铱(Ⅲ)配合物光稳定性好、斯托克斯位移大、发光效率高、具有聚集诱导发光性质，可应用于细胞成像领域。
Description
技术领域
本发明涉及有机光电功能材料领域，尤其涉及一种铱(Ⅲ)配合物及其制备方法和应用。
背景技术
生物探针可以有效地帮助我们对生物体内环境进行实时监测或者药物的有效示踪，已经成为生命科学的生物医药领域非常重要的工具。而传统的生物探针普遍存在的一些缺点在于光稳定性差，斯托克斯位移小，容易发生浓度淬灭效应。近年来，正八面体构型的铱配合物由于具有高的量子产率、易于调节的发光波长、大的斯托克斯位移以及相对较长的寿命引起大家的广泛关注。
2010年，李富友课题组发表了5个发光颜色可调的阳离子型铱配合物作为磷光染料用于细胞成像的研究，结果表明：通过对铱配合物的结构修饰可以很好地调节铱配合物的发射波长，磷光寿命可以达到2.7μs。2013年，巢晖课题组首次发现了具有聚集诱导磷光发射的铱配合物用于生物成像领域，化合物表现出了良好的光稳定性，低的细胞毒性以及高的抗细胞膜电位流失的特点。
铱配合物作为新一代的生物探针表现出一系列的优点，但是获得光稳定性好、发光效率高、具有聚集诱导发光性质的铱配合物依然是研究的难点。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种铱(Ⅲ)配合物及其制备方法和应用。本发明提供的铱配合物光稳定性好、斯托克斯位移大、发光效率高、具有聚集诱导发光性质，可应用于细胞成像领域。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种铱(Ⅲ)配合物，具有式I所示结构:
式I中R为-OCH3、-CH3、-H、-F或-CF3。
本发明提供上述技术方案所述铱(Ⅲ)配合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在无水无氧条件下，在有机钯类催化剂和碱性物质作用下，使2-溴-4-甲酸乙酯吡啶和苯硼酸衍生物在有机溶剂中进行Suzuki偶联反应，得到2-苯基异烟酸乙酯衍生物；
(2)在无氧条件下，将步骤(1)得到的2-苯基异烟酸乙酯衍生物与水合三氯化铱在溶剂中进行第一配位反应，得到桥氯配合物；所述溶剂为有机溶剂和水的混合溶剂；
(3)在无水无氧条件下，将步骤(2)得到的桥氯配合物与3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑在乙二醇乙醚中进行第二配位反应，反应完成后，向反应液中加入六氟磷酸钾置换阴离子，得到具有式I所示结构的铱(Ⅲ)配合物。
优选地，所述步骤(1)中2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与苯硼酸衍生物的摩尔比为1:1～2。
优选地，所述有机钯类催化剂包括四(三苯基膦)钯和/或醋酸钯；所述2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与有机钯类催化剂的摩尔比为1:0.05～0.1；
优选地，所述碱性物质包括乙酸钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或几种；所述2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与碱性物质的摩尔比为1:2～6。
优选地，所述步骤(1)中偶联反应的温度为80～110℃，偶联反应的时间为10～20h。
优选地，所述步骤(2)中2-苯基异烟酸乙酯衍生物与水合三氯化铱的摩尔比为1:0.5～1。
优选地，所述步骤(2)中有机溶剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶液，或为乙二醇乙醚。
优选地，所述步骤(2)中第一配位反应的温度为80～120℃，反应的时间为18～24h。
优选地，所述步骤(3)中桥氯配合物与3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑的摩尔比为1:2～3。
优选地，所述步骤(3)中第二配位反应的温度为80～125℃，反应的时间为18～24h。
本发明提供以上技术方案所述的铱(Ⅲ)配合物或以上技术方案所述制备方法得到的铱(Ⅲ)配合物在细胞成像中的应用。
本发明提供了一种铱(Ⅲ)配合物，以2-苯基异烟酸乙酯衍生物为主配体、以3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑为辅助配体。本发明提供的铱(Ⅲ)配合物光稳定性好、斯托克斯位移大、发光效率高、具有聚集诱导发光性质。实施例结果表明，本发明提供的铱(Ⅲ)配合物具有一定的固体发射性质，发光颜色从黄光到红光；本发明提供的铱(Ⅲ)配合物具有聚集诱导发光性质，在含水量升高的情况下，会出现磷光发射增强的现象，有效避免荧光的淬灭；并且本发明提供的铱(Ⅲ)配合物具有较低的细胞毒性，抗漂白性和对细胞的染色效果均优于商业染料，可以很好地应用于细胞成像领域。
本发明提供了上述方案所述铱(Ⅲ)配合物的制备方法，本发明提供的制备方法合成路线短、过程简单。
附图说明
图1为配合物Ir-1～Ir-5的紫外-可见吸收光谱测试结果；
图2为配合物Ir-2～Ir-4的磷光发射光谱测试结果；
图3为配合物Ir-1～Ir-4的固体磷光发射光谱测试结果；
图4为配合物Ir-2～Ir-4的荧光强度随含水量的变化效果；
图5为配合物Ir-1～Ir-5的细胞毒性测试结果；
图6为配合物Ir-2的抗漂白测试结果；
图7为配合物Ir-2～Ir-4对细胞染色效果的测试结果。
具体实施方式
本发明提供了一种铱(Ⅲ)配合物，具有式I所示结构:
式I中R为-OCH3、-CH3、-H、-F或-CF3。
本发明提供了上述技术方案所述铱(Ⅲ)配合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在无水无氧条件下，在有机钯类催化剂和碱性物质作用下，使2-溴-4-甲酸乙酯吡啶和苯硼酸衍生物在有机溶剂中进行Suzuki偶联反应，得到2-苯基异烟酸乙酯衍生物；
(2)在无氧条件下，将步骤(1)得到的2-苯基异烟酸乙酯衍生物与水合三氯化铱在溶剂中进行第一配位反应，得到桥氯配合物；所述溶剂为有机溶剂和水的混合溶剂；
(3)在无水无氧条件下，将步骤(2)得到的桥氯配合物与3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑在乙二醇乙醚中进行第二配位反应，反应完成后，向反应液中加入六氟磷酸钾置换阴离子，得到具有式I所示结构的铱(Ⅲ)配合物。
本发明在无水无氧条件下，在有机钯类催化剂和碱性物质作用下，使2-溴-4-甲酸乙酯吡啶和苯硼酸衍生物在有机溶剂中进行Suzuki偶联反应，得到2-苯基异烟酸乙酯衍生物。在本发明中，所述Suzuki偶联反应中2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与苯硼酸衍生物的摩尔比优选为1:1～2，更优选为1:1.1～1.3。
在本发明中，所述有机钯类催化剂优选包括四(三苯基膦)钯和/或醋酸钯，当所述钯类催化剂优选为四(三苯基膦)钯和醋酸钯的混合物时，本发明对所述混合物中四(三苯基膦)钯和醋酸钯的质量比没有特殊的限定，采用任意质量比的四(三苯基膦)钯和醋酸钯的混合物均可；在本发明中，所述2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与有机钯类催化剂的摩尔比优选为1:0.05～0.1，更优选为1:0.07-0.09。
在本发明中，所述碱性物质优选包括乙酸钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或几种，更优选为碳酸钾；在本发明中，所述2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与碱性物质的摩尔比优选为1:2～6，更优选为1:2～4。
在本发明中，所述有机溶剂包括甲苯、1,4-二氧六烷和二甲基亚砜中的一种或几种。
本发明优选将苯硼酸衍生物、2-溴-4-甲酸乙酯吡啶、有机钯类催化剂、碱性物质和有机溶剂混合进行Suzuki偶联反应；本发明对所述苯硼酸衍生物、2-溴-4-甲酸乙酯吡啶、有机钯类催化剂、碱性物质、有机溶剂的混合顺序没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混合加料顺序即可。在本发明实施例中，优选依次加入苯硼酸衍生物、2-溴-4-甲酸乙酯吡啶、碱性物质、有机钯类催化剂和有机溶剂。
本发明对所述苯硼酸衍生物、2-溴-4-甲酸乙酯吡啶、有机钯类催化剂、碱性物质、有机溶剂的混合方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可；在本发明实施例中，优选采用搅拌的方式进行混合，所述搅拌的转速优选为100～300rpm，更优选为150～200rpm。
在本发明中，所述Suzuki偶联反应的温度优选为80～110℃，更优选为85～105℃；所述Suzuki偶联反应的时间优选为10～20h，更优选为13～15h。本发明优选在搅拌条件下进行Suzuki偶联反应，所述搅拌的转速和上述方案一致，在此不再赘述；本发明的反应时间自所有原料加入完毕后开始计算。
本发明对所述Suzuki偶联反应的装置没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的反应装置即可；在本发明实施例中优选在二口烧瓶中进行。
在本发明中，所述Suzuki偶联反应中无氧条件优选采用通入氮气保护实现。
Suzuki偶联反应完成后，本发明优选对Suzuki偶联反应液进行后处理，得到2-苯基异烟酸乙酯衍生物。在本发明中，所述后处理优选包括以下步骤：将Suzuki偶联反应液依次进行冷却和水洗，得到有机层；将所述有机层依次进行干燥、去除溶剂和纯化，得到2-苯基异烟酸乙酯衍生物。
本发明对所述冷却的方式没有特殊的限定，在本发明实施例中优选在室温下自然冷却。
在本发明中，所述水洗用水与偶联反应液体积比优选为1：1；所述水洗的次数优选为3次。
本发明对所述干燥的方式没有特殊的限定，在本发明实施例中优选用无水MgSO4干燥有机层。
本发明对所述去除溶剂的方式没有特殊的限定，在本发明实施例中优选用减压过滤的方式除去有机溶剂。
本发明优选使用柱色谱法对所述2-苯基异烟酸乙酯衍生物进行纯化，本发明对柱色谱法纯化没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的柱色谱纯化方法即可。在本发明实施例中，所述柱色谱法纯化使用的洗脱剂优选为石油醚和乙酸乙酯的混合溶液，所述混合溶液中石油醚和乙酸乙酯的体积比优选为80:1～100:1。
得到2-苯基异烟酸乙酯衍生物后，本发明将2-苯基异烟酸乙酯衍生物与水合三氯化铱在溶剂中进行第一配位反应，得到桥氯配合物；所述溶剂为有机溶剂和水的混合溶剂。在本发明中，所述2-苯基异烟酸乙酯衍生物与水合三氯化铱的摩尔比优选为1:0.5～1，更优选为1:0.6～0.8。
在本发明中，所述有机溶剂优选为二氯甲烷和甲醇的混合溶液，或为乙二醇乙醚；所述二氯甲烷和甲醇的混合溶液中二氯甲烷和甲醇的体积比优选为3:1，所述二氯甲烷和甲醇的混合溶液与水的体积比优选为3：1；所述乙二醇乙醚与水的体积比优选为3:1。
本发明优选将2-苯基异烟酸乙酯衍生物、水合三氯化铱、有机溶剂和水混合进行第一配位反应；本发明对所述2-苯基异烟酸乙酯衍生物、水合三氯化铱、有机溶剂和水的混合顺序没有任何特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的混合加料顺序即可。在本发明实施例中优选依次加入2-苯基异烟酸乙酯衍生物、水合三氯化铱、有机溶剂和水。
本发明对所述2-苯基异烟酸乙酯衍生物、水合三氯化铱、有机溶剂和水的混合方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本发明的具体实施例中，优选采用搅拌的方式进行混合，所述搅拌的转速优选为100～300rpm，更优选为150～200rpm。
在本发明中，所述第一配位反应的温度优选为80～120℃，更优选为100～120℃；所述第一配位反应的时间优选为18～24h，更优选为20～22h。本发明优选在搅拌条件下进行第一配位反应，所述搅拌的转速和上述方案一致，在此不再赘述；本发明的反应时间自所有原料加入完毕后开始计算。
本发明对第一配位反应的装置没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的反应装置即可；在本发明实施例中优选在二口烧瓶中进行。
在本发明中，所述第一配位反应中无氧条件优选采用通入氮气保护实现。
第一配位反应完成后，本发明优选对第一配位反应液进行后处理，得到桥氯配合物。在本发明中，所述后处理优选包括以下步骤：将第一配位反应液冷却，倒入水中，水和反应液的体积比为1:1，析出固体后抽滤，得到桥氯配合物。本发明对所述冷却的方式没有特殊的限定，在本发明实施例中优选在室温下自然冷却。
得到桥氯配合物后，本发明在无水无氧条件下，将桥氯配合物与3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑在乙二醇乙醚中进行第二配位反应，反应完成后，向反应液中加入六氟磷酸钾置换阴离子，得到具有式I所示结构的铱(Ⅲ)配合物。在本发明中，所述桥氯配合物与3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑的摩尔比优选为1:2～3，更优选为1:2～2.5。在本发明中，所述第二配位反应的温度优选为80～125℃，更优选为100～120℃，反应时间优选为18～24h，更优选为20～22h。在本发明中，所述第二配位反应的无氧条件优选采用通入氮气保护实现。在本发明中，所述六氟磷酸钾优选过量，更优选为3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑的3倍当量；所述置换阴离子的时间优选为4～8h，更优选为5～6h。本发明通过置换阴离子将氯离子置换为六氟磷酸根离子。
阴离子置换完成后，本发明优选对置换后反应液进行后处理，得到具有式I所示结构的铱(Ⅲ)配合物。在本发明中，所述后处理优选包括以下步骤：将置换后反应液进行冷却，用二氯甲烷和水萃取，减压蒸馏除去二氯甲烷得到粗产物；将上所述粗产物经柱层析色谱分离提纯，得到具有式I所示结构的铱(Ⅲ)配合物，所述柱层析色谱分离优选使用二氯甲烷和甲醇的体积比为80:1的洗脱液。本发明对所述冷却的方式没有特殊的限定，在本发明实施例中优选在室温下自然冷却。
本发明还提供了上述方案所述铱(Ⅲ)配合物或上述方案所述制备方法得到的铱(Ⅲ)配合物在细胞成像领域的应用。在本发明中，所述铱(Ⅲ)配合物在细胞成像领域的应用优选对线粒体成像的应用，更优选为对线粒体靶向性的应用。
下面结合实施例对本发明提供的铱(Ⅲ)配合物及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
配体2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯的合成
在100mL二口烧瓶中加入2-溴-4-甲酸乙酯吡啶2.10g，3,5-二甲氧基苯硼酸2.01g，碳酸钾4.86g，四(三苯基膦)钯0.66g，甲苯60mL，110℃加热20小时。冷却至室温后，用水(3×60mL)洗涤溶液。将有机层用无水MgSO4干燥，过滤并减压除去溶剂。通过柱色谱法进行纯化(洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯＝80:1)得到1.47g白色产物，收率为56％。
采用核磁共振(NMR)对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.82(d,J＝4.9Hz,1H),8.26(s,1H),7.79(dd,J＝5.0,1.2Hz,1H),7.22(d,J＝2.2Hz,2H),6.56(t,J＝2.2Hz,1H),4.45(d,J＝7.1Hz,2H),3.89(s,6H),1.44(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ165.17,150.13,140.58,121.45,119.94,105.02,101.82,61.90,55.57,14.27；测试结果证明所得产物为2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯。
实施例2
配体2-(3,5-二甲基苯基)异烟酸乙酯的合成
制备方法同于实施例1，只是将3,5-二甲氧基苯硼酸换为3,5-二甲基苯硼酸。通过柱层析得到白色固体，收率为46％。
采用核磁共振(NMR)对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.82(d,J＝5.0Hz,1H),8.28(s,1H),7.84–7.74(m,1H),7.67(s,2H),7.10(s,1H),4.45(m,2H),2.42(s,6H),1.45(dd,J＝13.4,6.3Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ165.34,158.72,150.24,138.40,131.14,124.85,120.96,119.80,61.82,21.39,14.26；测试结果证明所得产物为2-(3,5-二甲基苯基)异烟酸乙酯。
实施例3
配体2-苯基异烟酸乙酯的合成
制备方法同于实施例1，只是将3,5-二甲氧基苯硼酸换为苯硼酸。通过柱层析得到白色固体，收率为71％。
采用核磁共振(NMR)对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.88(d,J＝5.0Hz,1H),8.29(s,1H),8.13(d,J＝7.6Hz,2H),7.79(d,J＝5.0Hz,1H),7.59–7.46(m,3H),4.40(q,J＝7.1Hz,2H),1.38(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ165.31,158.42,150.42,138.56,129.46,128.87,127.01,121.16,119.73,61.87,14.27；测试结果证明所得产物为2-苯基异烟酸乙酯。
实施例4
配体2-(3,5-二氟苯基)异烟酸乙酯的合成
制备方法同于实施例1，只是将3,5-二甲氧基苯硼酸换为3,5-二氟苯硼酸。通过柱层析得到淡黄色固体，收率为60％。
采用核磁共振(NMR)对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.83(d,J＝4.9Hz,1H),8.24(s,1H),7.83(m,1H),7.68–7.50(m,2H),6.89(m,1H),4.51,4.37(m,2H),1.51–1.37(m,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ164.84,163.62,155.39,142.79,141.68,140.25,122.16,109.32,104.21,62.03,14.11；测试结果证明所得产物为2-(3,5-二氟苯基)异烟酸乙酯。
实施例5
配体2-(3,5-二(三氟甲基)苯基)异烟酸乙酯
制备方法同于实施例1，只是将3,5-二甲氧基苯硼酸换为3,5-二(三氟甲基)苯硼酸。通过柱层析得到淡黄色固体，收率为41％。
采用核磁共振(NMR)对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.82(d,J＝5.0Hz,1H),8.28(s,1H),7.84–7.74(m,1H),7.67(s,2H),7.10(s,1H),4.45(dq,J＝14.6,7.1Hz,2H),2.42(s,6H),1.45(dd,J＝13.4,6.3Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ164.65,154.82,150.88,140.35,139.17,132.42,132.01,128.69,127.75,127.36,127.00,124.65,122.76,121.94,119.69,62.32；测试结果证明所得产物为2-(3,5-二(三氟甲基)苯基)异烟酸乙酯。
实施例6
配合物Ir-1的合成
在100mL二口烧瓶中，加入2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯0.57g，水合三氯化铱0.35g，有机溶剂乙二醇乙醚18mL，水6mL，120℃加热24h，冷却，倒入24mL水中，析出固体，抽滤，得到2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物0.51g。
将528mg的2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物和334mg的3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑(辅助配体)在乙二醇乙醚为溶剂，氮气下回流24小时。冷却至室温后，加入六氟磷酸钾搅拌7h，反应完之后用二氯甲烷和水萃取反应混合物。粗产物通过在二氯甲烷/甲醇中柱层析进一步纯化得到红色粉末，收率为:33％。
采用核磁共振(NMR)和高分辨质谱对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.32–8.18(m,2H),8.06(s,2H),7.81–7.62(m,4H),7.47(d,J＝7.5Hz,3H),7.29(d,J＝2.6Hz,4H),7.07(d,J＝6.3Hz,1H),6.94(d,J＝6.6Hz,2H),6.03(d,J＝17.5Hz,2H),4.54–4.18(m,6H),3.82(d,J＝9.1Hz,6H),2.91(d,J＝11.8Hz,6H),2.16(s,2H),1.90(d,J＝4.7Hz,4H),1.41(t,J＝4.9Hz,18H).13C NMR(400MHz,CDCl3)δ169.96,169.40,166.02,165.67,164.44,157.21,151.06,150.86,150.39,149.19,147.13,144.92,144.52,141.80,139.91,138.93,137.54,130.68,125.40,123.36,122.72,122.09,118.05,116.10,108.23,67.99,66.73,65.49,62.17,55.48,54.98,45.73,42.00,34.57,32.06,26.68,25.41,14.28,11.18,9.01.HRMS(ESI)m/z calcd for C66H74IrN6O8 +(M-PF6 -)1271.5192,found 1271.5187；测试结果证明所得产物符合Ir-1的结构式。
实施例7
配合物Ir-2的合成
反应过程同于实施例6，只是将反应物2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物换为化合物2-(3,5-二甲基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物，投入2-(3,5-二甲基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物600mg，投入3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑414mg。反应结束后产物通过柱层析得到红色粉末，收率为36％。
采用核磁共振(NMR)和高分辨质谱对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.45(s,1H),8.35(s,1H),8.20–8.08(m,3H),7.98(t,J＝8.6Hz,1H),7.86(d,J＝6.2Hz,1H),7.80(s,1H),7.72(s,1H),7.63(d,J＝5.5Hz,1H),7.56(d,J＝6.2Hz,1H),7.49(d,J＝6.0Hz,1H),7.40(ddd,J＝10.5,7.4,1.8Hz,3H),7.34–7.24(m,3H),6.65(s,1H),6.61(s,1H),4.52–4.13(m,8H),2.29(d,J＝7.4Hz,6H),2.09(s,3H),1.85–1.66(m,4H),1.39(s,18H),1.35(s,3H),1.33(d,J＝7.1Hz,3H),1.31(s,3H),1.25(dd,J＝12.0,4.9Hz,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ170.30,169.46,164.04,150.30,149.70，149.50,148.42,147.12,145.80,145.64,145.44,144.33,141.77,140.43,140.11,138.77,138.41,135.31,134.88,134.50,132.32,131.92,131.21,125.83,123.64,123.27,122.73,122.24,121.75,121.37,118.99,118.73,116.21,108.24,62.49,45.83,41.96,34.60,32.06,26.46,25.42,22.99,20.69,14.17.HRMS(ESI)m/z calcd for C66H74IrN6O4 +(M-PF6 -)1207.5395,found 1207.5369；测试结果证明所得产物符合Ir-2的结构式。
实施例8
配合物Ir-3的合成
反应过程同于实施例6，只是将反应物2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物换为化合物2-苯基异烟酸乙酯的桥氯配合物，投入2-苯基异烟酸乙酯的桥氯配合物300mg，投入3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑76mg。反应结束后产物通过柱层析得到橙色粉末，收率为69％。
采用核磁共振(NMR)和高分辨质谱对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.41(d,J＝7.3Hz,2H),8.08(d,J＝1.6Hz,2H),7.92(t,J＝7.4Hz,1H),7.74(dd,J＝19.6,7.7Hz,5H),7.63(dd,J＝6.0,1.8Hz,1H),7.54–7.46(m,4H),7.35(d,J＝8.6Hz,2H),7.11(t,J＝6.4Hz,1H),7.05(t,J＝7.6Hz,1H),6.98(t,J＝7.5Hz,1H),6.90(t,J＝7.4Hz,1H),6.82(t,J＝7.4Hz,1H),6.17(dd,J＝10.6,8.1Hz,2H),4.51–4.31(m,8H),1.94(s,4H),1.45(s,18H),1.42(dd,J＝7.1,4.2Hz,6H),1.31(d,J＝16.5Hz,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ169.1,168.92,164.01,151.35,150.86,150.22,149.23,148.94,147.31,142.79,142.50,141.84,140.07,138.95,135.92,131.82,131.15,130.74,125.16,123.57,122.80,122.36,118.81,118.51,116.20,108.30,108.11,62.55,45.95,42.02,34.67,32.06,26.70,25.62,11.42,8.99,8.79.HRMS(ESI)m/z calcd for C62H66IrN6O4 +(M-PF6 -)1151.4769,found 1151.4769；测试结果证明所得产物符合Ir-3的结构式。
实施例9
配合物Ir-4的合成
反应过程同于实施例6，只是将反应物2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物换为化合物2-(3,5-二氟苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物，投入2-(3,5-二氟苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物501mg，投入3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑336mg。反应结束后产物通过柱层析得到黄色粉末，收率为34％。
采用核磁共振(NMR)和高分辨质谱对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.31(d,J＝10.4Hz,2H),8.10(dd,J＝7.8,1.6Hz,3H),7.94(d,J＝8.3Hz,1H),7.86(d,J＝6.1Hz,1H),7.84–7.75(m,2H),7.64(dd,J＝6.1,1.6Hz,1H),7.55–7.48(m,4H),7.44(s,1H),7.42(s,2H),7.37(s,1H),7.34(s,1H),7.22–7.15(m,1H),6.40(dtd,J＝11.3,9.1,2.1Hz,2H),4.51(dt,J＝8.9,4.5Hz,4H),4.46–4.36(m,4H),3.80–3.73(m,4H),3.62–3.54(m,4H),1.45(s,18H),1.23(d,J＝7.0Hz,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ163.82,151.10,150.64,149.64,147.30,141.72,139.04,135.57,131.28,125.78,124.10,123.80,124.10,122.96,122.68,119.25,118.97,116.32,108.31,107.93,66.76,66.56,65.61,46.01,42.00,34.52,31.91,29.56,25.70,11.40,9.05.HRMS(ESI)m/z calcd forC62H62F4IrN6O4 +(M-PF6 -)1223.4392,found 1223.4394；测试结果证明所得产物符合Ir-4的结构式。
实施例10
配合物Ir-5的合成
反应过程同于实施例6，只是将反应物2-(3,5-二甲氧基苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物换为化合物2-(3,5-二(三氟甲基)苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物，投入2-(3,5-二(三氟甲基)苯基)异烟酸乙酯的桥氯配合物500mg，投入3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑266mg。反应结束后产物通过柱层析得到黄绿色粉末，收率为29％。
采用核磁共振(NMR)和高分辨质谱对所得产物进行测定，所得结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.47(s,2H),8.21(d,J＝18.3Hz,2H),8.06(d,J＝1.7Hz,2H),7.71(d,J＝12.4Hz,2H),7.67–7.62(m,1H),7.62–7.55(m,2H),7.53(dd,J＝8.6,1.8Hz,2H),7.43(dd,J＝9.7,4.8Hz,3H),7.30(d,J＝8.6Hz,2H),7.10–7.05(m,1H),6.97(d,J＝5.8Hz,1H),4.51(dd,J＝8.3,4.2Hz,4H),4.37–4.23(m,4H),3.82–3.73(m,4H),3.59(dq,J＝9.9,7.0Hz,4H),2.25–1.97(m,3H),1.92(s,3H),1.67(d,J＝8.0Hz,2H),1.42(s,18H),1.26–1.23(m,6H),1.21(dd,J＝5.4,3.8Hz,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ167.40,166.43,166.23,163.41,151.20,149.78,146.73,146.53,145.92,145.72,144.29,144.09,142.02,141.57,139.94,139.70,138.86,135.11,132.24.HRMS(ESI)m/z calcd for C62H62F4IrN6O4 +(M-PF6 -)1423.4265,found 1423.4409；测试结果证明所得产物符合Ir-5的结构式。
实施例11
配合物Ir-1～Ir-5的紫外-可见吸收光谱测试，测试方法如下：
以二氯甲烷为溶剂，将配合物Ir-1～Ir-5分别配成浓度为1×10-5mol/L的溶液。在室温条件下，使用TU-1900型紫外可见分光度计，用1cm的石英比色皿，在200-800nm波段进行紫外吸收光谱扫描，测量化合物Ir-1～Ir-5在二氯甲烷溶液中的紫外-可见吸收光谱，测试结果见图1。
根据图1可以看出，这些铱配合物的二氯甲烷溶液都在紫外-可见光区表现出较强的吸收。波长在200-300nm的强吸收归属为配合物配体内的1π-π*跃迁，波长在300-400nm的吸收归属为1MLCT和1LLCT的跃迁，波长在450nm之后吸收归属为3MLCT或者3LLCT或者3π-π*的跃迁。
实施例12
配合物Ir-2～Ir-4的磷光发射光谱测试，测试方法如下：
以二氯甲烷为溶剂，将化合物Ir-2～Ir-4配成浓度为1×10-5mol/L的溶液。在室温条件下，用1cm的石英比色皿，狭缝宽度为λex/λem＝5nm/5nm，使用日立F-4600荧光分光光度计测量化合物Ir-2～Ir-4在二氯甲烷溶液中的发射光谱，测试结果见图2。
根据图2可以看出，Ir-2～Ir-4配合物的发射位于绿光到橙色区域。其中在2-苯基异烟酸乙酯衍生物上的苯环上引入不同的供吸电子基团发现引入供电子基团会使得发射光谱红移，结合负的溶剂化效应，可将其发射归属为3MLCT激发态。
实施例13
配合物Ir-1～Ir-4的固体磷光发射光谱测试，测试方法如下：
在室温条件下，将配合物Ir-1～Ir-4固体粉末加入固体样品槽中，用365nm波长激发测试配合物的固体发射光谱，测试结果见图3。
根据图3可以看出，所有铱配合物的发射位于黄绿色到红色区域。固态磷光相对于溶液中的磷光而言发生了明显的红移现象，其中Ir-3发射光谱最为红移，在2-苯基异烟酸乙酯衍生物上的苯环上引入吸电子基团的Ir-4配合物相比于引入吸电子基团的Ir-2配合物更加的蓝移。
实施例14
配合物Ir-2～Ir-4的含水量测试
通过常见的含水量的测试，测试结果见图4，其中(a)为配合物Ir-2的发光强度随含水量的变化图；(d)为配合物Ir-2的峰值强度随含水量的变化图；(b)为配合物Ir-3的发光强度随含水量的变化图；(e)为配合物Ir-3的峰值强度随含水量的变化图；(c)为配合物Ir-4的发光强度随含水量的变化图；(f)为配合物Ir-4的峰值强度随含水量的变化图。
根据图4可以看出，Ir-2～Ir-4这三个配合物在含水量达到90％的时候，发光强度有了明显的提升，分别提高了8倍、8倍、4倍；测试结果说明本发明提供的铱(Ⅲ)配合物具有聚集诱导发光的性质，这种聚集诱导发光的性质在人体内水环境的作用下可以很好地避免荧光的淬灭。
实施例15
配合物Ir-1～Ir-5的细胞毒性测试
通过生物上常用的噻唑蓝比色法(MTT法)测试配合物Ir-1～Ir-5的细胞毒性，测试结果见图5，图5所示分别为细胞存活率随配合物Ir-1～Ir-5浓度的变化图。
根据图5可以看出，配合物Ir-1～Ir-5在浓度为10μM条件下存在相对较低的细胞毒性；测试结果说明本发明提供的铱(Ⅲ)配合物，具有低的细胞毒性。
实施例16
配合物Ir-2的抗漂白测试
通过抗漂白测试，主要的方法是将LO2细胞以每毫升大约10000个细胞分散在含有10％FBS和1％抗生素的DMEM培养基中，在37℃含有5％CO2的培养箱中培养24h。用PBS进行洗涤，10μM铱配合物在DMSO/PBS(pH＝7.4,体积比为1:99，)条件下于37℃培养1h。分别用商用的线粒体染料MTR和配合物Ir-2对细胞进行染色，在共聚焦激光的照射下分别选取拍摄了100s，200s，300s，400s，500s，600s这几个时间的细胞成像图。测试结果见图6。
根据图6可以看出，通过在共聚焦激光辐射不同的时间下看成像的效果，发现配合物Ir-2的抗漂白性优于商业线粒体染料，商业的染料随着辐射时间的延长出现了明显的荧光淬灭的现象，而配合物Ir-2在600s之后依然能够表现出显著的成像效果；测试结果说明本发明提供的铱(Ⅲ)配合物有很好的抗漂白效果和光稳定性。
实施例17
配合物Ir-2～Ir-4的细胞染色效果测试
对配合物Ir-2～Ir-4的细胞染色效果进行测试，测试步骤如下：
将LO2细胞以每毫升大约40000个细胞分散在含10％FBS和1％抗生素的DMEM培养基中，在37℃含有5％CO2的培养箱中培养24h。用PBS进行洗涤，10μM铱配合物在DMSO/PBS(pH＝7.4,体积比为1:99，)条件下于37℃培养1h。采用共同染色(双染)的方法，首先是将细胞从培养皿中分离出来，利用10nM商业的线粒体染料对细胞进行染色，之后用10μM的配合物对细胞进行染色30min。用PBS进行洗涤3次然后固定在发光成像的设备上，通过调节共聚焦显微镜的波长，拍摄效果理想的图片。测试结果见图7。
根据图7可以看出配合物Ir-2～Ir-4对细胞的染色效果要优于商用的线粒体染料；测试结果说明本发明提供的铱(Ⅲ)配合物对细胞有很好的染色效果。
根据上述实施例可以看出，本发明提供的铱(Ⅲ)配合物，具有一定的固体发射性质，发光颜色从黄光到红光；本发明提供的铱(Ⅲ)配合物具有聚集诱导发光性质，在含水量升高的情况下，会出现磷光发射增强的现象，有效避免荧光的淬灭；并且本发明提供的铱(Ⅲ)配合物具有较低的细胞毒性，抗漂白性和对细胞的染色效果均优于商业染料，可以很好地应用于细胞成像领域。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铱(Ⅲ)配合物，其特征在于，具有式I所示结构:
式I中R为-OCH3、-CH3、-H、-F或-CF3。
2.权利要求1所述铱(Ⅲ)配合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在无水无氧条件下，在有机钯类催化剂和碱性物质作用下，使2-溴-4-甲酸乙酯吡啶和苯硼酸衍生物在有机溶剂中进行Suzuki偶联反应，得到2-苯基异烟酸乙酯衍生物；所述有机钯类催化剂为四(三苯基膦)钯和/或醋酸钯；所述碱性物质为乙酸钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或几种；
(2)在无氧条件下，将步骤(1)得到的2-苯基异烟酸乙酯衍生物与水合三氯化铱在溶剂中进行第一配位反应，得到桥氯配合物；所述溶剂为有机溶剂和水的混合溶剂；
(3)在无水无氧条件下，将步骤(2)得到的桥氯配合物与3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑在乙二醇乙醚中进行第二配位反应，反应完成后，向反应液中加入六氟磷酸钾置换阴离子，得到具有式I所示结构的铱(Ⅲ)配合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与苯硼酸衍生物的摩尔比为1:1～2；
所述2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与有机钯类催化剂的摩尔比为1:0.05～0.1；
所述2-溴-4-甲酸乙酯吡啶与碱性物质的摩尔比为1:2～6。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Suzuki偶联反应的温度为80～110℃，Suzuki偶联反应的时间为10～20h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中2-苯基异烟酸乙酯衍生物与水合三氯化铱的摩尔比为1:0.5～1。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中有机溶剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶液，或乙二醇乙醚。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中第一配位反应的温度为80～120℃，反应的时间为18～24h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中桥氯配合物与3,6-二-叔丁基-9-(4-(4,5-二甲基-2-(吡啶-2-基)-1H-咪唑-1-基)丁基)-9H-咔唑的摩尔比为1:2～3。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中第二配位反应的温度为80～125℃，反应的时间为18～24h。
10.权利要求1所述的铱(Ⅲ)配合物或权利要求2～9任意一项所述制备方法制备的铱(Ⅲ)配合物在细胞成像中的应用。
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