本發(fā)明屬于熒光復(fù)合納米粒子領(lǐng)域，具體涉及一種超高熒光量子產(chǎn)率的共軛寡聚物與二氧化硅熒光復(fù)合納米粒子的制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)熒光生色團(tuán)多為具有π共軛體系的剛性平面分子，在稀溶液中有較高的熒光量子產(chǎn)率，但是在聚集狀態(tài)下熒光減弱甚至不發(fā)光，即聚集導(dǎo)致了熒光淬滅。造成這種現(xiàn)象的主要原因是分子間的相互作用導(dǎo)致了非輻射能量轉(zhuǎn)換或形成了不利于熒光發(fā)射的物種。有機(jī)熒光分子制備成為納米粒子后大多會(huì)發(fā)生聚集淬滅，從而導(dǎo)致其熒光量子產(chǎn)率降低而降低其使用價(jià)值。

為解決上述問(wèn)題，提出將共軛寡聚物共價(jià)接枝到二氧化硅的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合納米粒子。二氧化硅納米粒子經(jīng)常用于生命科學(xué)，尺寸大小方便調(diào)控，表面可以官能團(tuán)化，內(nèi)部可用于包封其他物質(zhì)，且顯示出非常低的細(xì)胞毒性。在熒光復(fù)合納米粒子體系中，二氧化硅作為物理化學(xué)穩(wěn)定的基體分散材料，增大共軛寡聚物之間的距離減少聚集淬滅，保護(hù)熒光基團(tuán)不受外界因素的干擾，從而使得體系具有優(yōu)異的穩(wěn)定性以及超高的熒光量子產(chǎn)率。因此，采用高穩(wěn)定低毒性的二氧化硅來(lái)分散熒光分子，對(duì)熒光量子產(chǎn)率的提高具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種超高熒光量子產(chǎn)率的共軛寡聚物與二氧化硅熒光復(fù)合納米粒子的制備方法,所述制備方法先將共軛寡聚物進(jìn)行硅烷修飾，并將其與硅烷試劑混合，加入到反相乳液體系，使用酸或堿作為催化劑，反應(yīng)完成后離心洗滌得到熒光復(fù)合納米粒子；

進(jìn)一步地，所述制備方法具體包括以下步驟：

①合成式1所示共軛寡聚物芴類(lèi)衍生物：

②將步驟①的共軛寡聚物溶于有機(jī)溶劑；

③將步驟②溶液與硅烷試劑按照一定比例混合均勻；

④采用反相乳液的方法制備納米粒子，向圓底燒瓶中依次加入有機(jī)溶劑、表面活性劑、去離子水，攪拌均勻后加入步驟③的混合溶液，再加入催化劑，反應(yīng)一定時(shí)間；

⑤向步驟④的反應(yīng)液中加入有機(jī)溶劑并攪拌一定時(shí)間，離心洗滌得到高熒光量子產(chǎn)率的熒光復(fù)合納米粒子；

進(jìn)一步地，所述式1中，n值的范圍為1-12；r1、r2、r3可以相同也可以不同，可以為氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、三甲基硅氧基或酯基；式1(a)中，ar1是六元的芳環(huán)、六元的雜芳環(huán)、五元芳雜環(huán)、芴類(lèi)、聯(lián)苯、稠環(huán)芳香烴、烯烴及所述結(jié)構(gòu)衍生物中的一種或幾種；式1(b)中，ar2和ar3代表的基團(tuán)和ar1相同，ar2和ar3兩者可以相同也可以不同；

進(jìn)一步地，步驟①所述的化合物為式2所示：

其中，ar1為9,9-二己基芴，n為1，r1、r2、r3均為甲氧基；

進(jìn)一步地，步驟①所述的(a)、(b)兩類(lèi)共軛寡聚物芴類(lèi)衍生物的制備方法，其通過(guò)如下的反應(yīng)進(jìn)行

其中，n、ar1、ar2、r1、r2、r3均與式1中定義相同，在進(jìn)行第二步偶聯(lián)反應(yīng)中，化合物1中的溴基與化合物2中的硼酸酯基可以互換，化合物4中的溴基與化合物5中的硼酸酯基也可以互換；

進(jìn)一步地，化合物1和4是在氫氧化鉀水溶液、四丁基溴化銨存在條件下，70～100℃下加熱5～30分鐘得到的；化合物3和6是在鈀催化劑以及堿的催化的作用下，反應(yīng)溶劑選自脫氣甲苯、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等有機(jī)溶劑中的一種或幾種和脫氣碳酸鉀或碳酸鈉水溶液，75～100℃加熱得到；共軛寡聚物(a)、(b)是分別化合物3、化合物6同硅烷試劑在鉑或金做催化劑通過(guò)硅氫加成得到；

進(jìn)一步地，步驟②中：所述的有機(jī)溶劑可為正己烷、環(huán)己烷、甲苯、二甲苯、正己醇、正丁醇、正丙醇、異丙醇、乙醇、甲醇、四氫呋喃、二氧六環(huán)、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、二氯甲烷、三氯甲烷、水中的一種或幾種；所述的一定比例為1:1～1:10000；

進(jìn)一步地，步驟③中所述的硅烷試劑為四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、乙烯三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、硅酸鈉、氨基三乙氧基硅烷或巰基三甲氧基硅烷；

進(jìn)一步地，步驟④中：所述的有機(jī)溶劑可為環(huán)己烷、正己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、異辛烷、四氯化碳、苯、環(huán)己烷、液體石蠟、甲苯、二甲苯、正己醇、正丁醇、正丙醇、異丙醇、乙醇、甲醇、四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷中的一種或幾種；所述的表面活性劑為二(2-乙基己基)琥珀酸磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二醇單辛基苯基醚、甲基三辛基氯化銨、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(吐溫)或失水山梨醇脂肪酸酯(司盤(pán))；所述的催化劑為酸或堿催化劑，其中酸催化劑包括醋酸和鹽酸，堿催化劑包括氨水和氫氧化鈉；所述的一定時(shí)間為1～48小時(shí)；

進(jìn)一步地，步驟⑤中：所述的有機(jī)溶劑為丙酮、丁酮、三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃或乙醚等；所述的一定時(shí)間為1～20分鐘；所述的超高熒光量子產(chǎn)率為80％以上；

本發(fā)明的有益效果如下：

1)通過(guò)對(duì)共軛寡聚物進(jìn)行硅烷修飾使其可通過(guò)共價(jià)鍵引入到二氧化硅納米粒子，調(diào)節(jié)硅烷試劑與硅烷改性的共軛寡聚物的比例，制得熒光量子產(chǎn)率最高可達(dá)98％的熒光復(fù)合納米粒子，有效的提高了共軛寡聚物的熒光量子產(chǎn)率；

2)該制備方法操作簡(jiǎn)單，二氧化硅納米粒子提高了熒光基團(tuán)的發(fā)光穩(wěn)定性，且生物相容性較好；

3)該熒光復(fù)合納米粒子在細(xì)胞成像、指紋顯影、熒光示蹤、傳感檢測(cè)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中超高熒光量子產(chǎn)率的共軛寡聚物與二氧化硅熒光復(fù)合納米粒子的透射電鏡圖片。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。下面為本發(fā)明的舉出最佳實(shí)施例：

實(shí)施例1

①合成硅烷改性的熒光共軛寡聚物opf-si-1，如下所示：

化合物1-1的合成：2-溴芴(5.07g，20.67mmol)、四丁基溴化銨(1.31g，4.1mmol)和50％氫氧化鉀(41.3ml)加入到烯丙基溴(25g，206.65mmol)中，75℃加熱15分鐘，冷卻，加水用二氯甲烷萃取三次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥后，除去溶劑，得到的固體用柱層析法提純得到化合物1-1。

化合物1-3的合成：在50ml圓底燒瓶中加入化合物1(2.33g，7.16mmol)，化合物2(2.14g，2.87mmol)，四(三苯基膦)鈀(656mg，0.52mmol)，四正丁基溴化銨(160mg，0.52mmol)，氬氣保護(hù)10分鐘，加入脫氣甲苯48ml和2mol/l的脫氣碳酸鉀溶液12ml，經(jīng)過(guò)抽真空/充氬氣反復(fù)三次之后，升到85℃反應(yīng)48小時(shí)，冷卻，加水用二氯甲烷萃取三次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥后，除去溶劑，得到的固體用柱層析法提純得到化合物1-3。

共軛寡聚物opf-si-1的合成：化合物3(1.89g)溶于三氯甲烷，加入三甲胺的乙醇溶液(30wt％，5ml)，室溫下攪拌48小時(shí)，真空干燥除去溶劑，得到的產(chǎn)物(0.70g，0.745mmol)加入到50ml無(wú)水的三氯甲烷中，過(guò)抽真空/充氬氣反復(fù)三次之后，加入三甲氧基硅烷(0.77ml，6.05mmol)和催化劑鉑(0)-1，3-二乙烯-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷，60℃下反應(yīng)12小時(shí)，真空除去溶劑和過(guò)量的三甲氧基硅烷，得到opf-si-1。

②將opf-si-1溶于三氯甲烷，濃度為5mg/ml；

③將64μl步驟②溶液與100μl四乙氧基硅烷混合均勻，硅烷改性的共軛寡聚物與四乙氧基硅烷的摩爾比為1:2000；

④采用反相乳液的方法制備熒光復(fù)合納米粒子，向圓底燒瓶中依次加入環(huán)己烷7.6ml，正己醇1.8ml，聚乙二醇單辛基苯基醚1.8ml，去離子水0.48ml，室溫下強(qiáng)力攪拌10分鐘，攪拌均勻后逐滴加入步驟③的混合溶液，再逐滴加入100μl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～28％的氨水作為催化劑，室溫下反應(yīng)24小時(shí)。

⑤向步驟④的反應(yīng)液中加入6ml丙酮并攪拌10分鐘，離心洗滌得到熒光量子產(chǎn)率高于90％的熒光復(fù)合納米粒子。

實(shí)施例2

①合成硅烷改性的熒光共軛寡聚物opf-si-2，如下所示：

化合物2-1的合成：2-溴芴(5.07g，20.67mmol)、四丁基溴化銨(1.31g，4.1mmol)和50％氫氧化鉀(41.3ml)加入到烯丙基溴(25g，206.65mmol)中，75℃加熱15分鐘，冷卻，加水用二氯甲烷萃取三次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥后，除去溶劑，得到的固體用柱層析法提純得到化合物2-1。

化合物2-3的合成：在50ml圓底燒瓶中加入化合物2-1(2.33g，7.16mmol)，化合物2-2(1.11g，2.87mmol)，四(三苯基膦)鈀(656mg，0.52mmol)，四正丁基溴化銨(160mg，0.52mmol)，氬氣保護(hù)10分鐘，加入脫氣甲苯48ml和2mol/l的脫氣碳酸鉀溶液12ml，經(jīng)過(guò)抽真空/充氬氣反復(fù)三次之后，升到85℃反應(yīng)48小時(shí)，冷卻，加水用二氯甲烷萃取三次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥后，除去溶劑，得到的固體用柱層析法提純得到化合物2-3。

共軛寡聚物opf-si-2的合成：化合物2-3(0.47g，0.745mmol)加入到50ml無(wú)水的三氯甲烷中，過(guò)抽真空/充氬氣反復(fù)三次之后，加入三甲氧基硅烷(0.77ml，6.05mmol)和催化劑鉑(0)-1，3-二乙烯-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷，60℃下反應(yīng)12小時(shí)，真空除去溶劑和過(guò)量的三甲氧基硅烷，得到opf-si-2。

②將opf-si-2溶于三氯甲烷，濃度為5mg/ml；

③將32μl步驟②溶液與100μl四乙氧基硅烷混合均勻，硅烷改性的共軛寡聚物與四乙氧基硅烷的摩爾比為1:3000；

④采用反相乳液的方法制備熒光復(fù)合納米粒子，向圓底燒瓶中依次加入環(huán)己烷7.6ml，正己醇1.8ml，聚乙二醇單辛基苯基醚1.8ml，去離子水0.48ml，室溫下強(qiáng)力攪拌10分鐘，攪拌均勻后逐滴加入步驟③的混合溶液，再逐滴加入100μl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～28％的氨水作為催化劑，室溫下反應(yīng)24小時(shí)。

⑤向步驟④的反應(yīng)液中加入6ml丙酮并攪拌10分鐘，離心洗滌得到熒光量子產(chǎn)率高于80％的熒光復(fù)合納米粒子。

實(shí)施例3

①合成硅烷改性的熒光共軛寡聚物opf-si-3，如下所示：

化合物3-1的合成：2-溴芴(5.07g，20.67mmol)、四丁基溴化銨(1.31g，4.1mmol)和50％氫氧化鉀(41.3ml)加入到烯丙基溴(25g，206.65mmol)中，75℃加熱15分鐘，冷卻，加水用二氯甲烷萃取三次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥后，除去溶劑，得到的固體用柱層析法提純得到化合物3-1。

化合物3-3的合成：在50ml圓底燒瓶中加入化合物3-1(2.33g，7.16mmol)，化合物3-2(2.14g，2.87mmol)，四(三苯基膦)鈀(656mg，0.52mmol)，四正丁基溴化銨(160mg，0.52mmol)，氬氣保護(hù)10分鐘，加入脫氣甲苯48ml和2mol/l的脫氣碳酸鉀溶液12ml，經(jīng)過(guò)抽真空/充氬氣反復(fù)三次之后，升到85℃反應(yīng)48小時(shí)，冷卻，加水用二氯甲烷萃取三次，有機(jī)層用無(wú)水硫酸鈉干燥后，除去溶劑，得到的固體用柱層析法提純得到化合物3-3。

共軛寡聚物opf-si-3的合成：化合物3-3(0.61g，0.745mmol)加入到50ml無(wú)水的三氯甲烷中，過(guò)抽真空/充氬氣反復(fù)三次之后，加入三甲氧基硅烷(0.77ml，6.05mmol)和催化劑鉑(0)-1，3-二乙烯-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷，60℃下反應(yīng)12小時(shí)，真空除去溶劑和過(guò)量的三甲氧基硅烷，得到opf-si-3。

②將opf-si-3溶于三氯甲烷，濃度為5mg/ml；

③將29μl步驟②溶液與100μl四乙氧基硅烷混合均勻，硅烷改性的共軛寡聚物與四乙氧基硅烷的摩爾比為1:4000；

④采用反相乳液的方法制備熒光復(fù)合納米粒子，向圓底燒瓶中依次加入環(huán)己烷7.6ml，正己醇1.8ml，聚乙二醇單辛基苯基醚1.8ml，去離子水0.48ml，室溫下強(qiáng)力攪拌10分鐘，攪拌均勻后逐滴加入步驟③的混合溶液，再逐滴加入100μl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25～28％的氨水作為催化劑，室溫下反應(yīng)24小時(shí)。

⑤向步驟④的反應(yīng)液中加入6ml丙酮并攪拌10分鐘，離心洗滌得到熒光量子產(chǎn)率高于90％的熒光復(fù)合納米粒子。

以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。