五取代四氫嘧啶在制備溫度敏感熒光材料中的應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及溫度感應有機發(fā)光材料技術領域，具體公開一種具有五取代四氫嘧啶 結構的化合物在制備溫度敏感熒光材料中的應用。
【背景技術】
[0002] 溫度是影響物理化學過程及生物代謝過程的一個最基本的物理參數(shù)。因此，無 論是科學研宄還是日常生活都離不開溫度的檢測，溫度傳感器約占世界傳感器市場的 75-80% (Review of Scientific Instruments 2000,71,2959-2978)。不同環(huán)境或研宄對 象溫度的檢測需要不同的溫度傳感器。隨著分子生物學、蛋白組學、醫(yī)學、科學儀器等學科 和技術的快速發(fā)展，多種研宄領域已深入到微觀動態(tài)的檢測過程，如對生物代謝過程及疾 病的研宄已深入到生物細胞內分子變化的過程（Nature medicine 2003,9, 149-150)。這些 發(fā)展對溫度檢測提出了新的挑戰(zhàn)：實時及遠距離檢測微觀環(huán)境的溫度及溫度分布。通過局 部接觸檢測溫度的傳統(tǒng)傳感器，如基于物質熱脹冷縮體積變化的溫度傳感器、基于熱電效 應（Seebeck effect)設計的熱電偶溫度指示器等，已無法滿足這些學科發(fā)展的需要。在這 方面，具有超高靈敏度、極快響應速度、極高空間分辨率、安全遠程檢測等優(yōu)點的熒光分子 或納米溫度傳感器受到了極大的關注（Chemical Society Reviews 2013,42,7834-7869)。
[0003] 從理論上來說，所有熒光化合物的熒光都與溫度有關，因為溫度的改變一方面會 帶來原子或分子電子能級及電子振動能級分布的改變，從而改變熒光性質；另一方面溫度 的改變還會帶來化合物體積的改變，從而影響原子或分子間的相互作用力，使熒光性質發(fā) 生改變。但用作溫度探針的熒光化合物卻很少，因為作為溫度探針的化合物需要滿足靈敏 度高、穩(wěn)定性好、可逆等條件（Chemical Society Reviews 2013, 42, 7834-7869)。目前報道 的溫度感應熒光材料有高分子熒光化合物、有機小分子熒光化合物、有機金屬配合物、量子 點、有機、無機納米材料等（Chemical Society Reviews 2013, 42, 7834-7869)。其中一些焚 光溫度探針已用于細胞內溫度檢測及成像研宄，如高分子化合物1可以用于細胞內溫度成 像（Nature communications 2012, 3, 705)(圖 1)〇
[0004] 相對無機及高分子化合物熒光材料，有機小分子熒光材料的性能比較容易調控， 這是因為他們具有如下特性：1)易通過結構修飾得到不同光學性能的化合物；2)易通過 分子層面上的有序組裝，以改變材料的性能；3)能夠有目的地改變功能分子的結構，進行 多種功能的組合和集成。另外，相對金屬量子點、金屬配合物等溫度熒光探針，有機小分 子溫度熒光探針的毒性較低。但到目前為止，具有高靈敏度、寬溫度范圍的熒光探針是金 屬配合物、量子點和有機聚合物（Chemical Society Reviews 2013,42,7834-7869)。能 作為溫度探針的有機小分子種類也很少，其中絕大部分是溶液分子溫度熒光探針，這類 探針除了與溫度有關外，還與溶液的極性、酸堿度有關，如圖2中的化合物2，其化合物 的熒光不僅與溫度有關，還與溶劑的極性有關，只能檢測一定極性溶液的溫度，因此化合 物2對溫度的響應在極性的2-甲氧基乙基醚溶液中進行的（圖2) (Angew. Chem. Int. Ed. 2011，50, 8072-8076)。這就限制了這類探針的應用，因為，理想的溫度探針是只與溫度 有關，而其它環(huán)境因素無關。環(huán)境感應固態(tài)可逆熒光變化具有更廣泛的用途，但固體熒光因 溫度刺激而發(fā)生可逆變化的化合物非常少。如圖3中的化合物3的熒光強度可以通過改變 溫度發(fā)生可逆的變化（Nat Mater 2005, 4, 685-687)，化合物4的雙色熒光可以通過改變溫 度發(fā)生可逆的變化（Chemical Communications 2012,48,10895-10897)。有機化合物的熒 光不僅與分子結構有關，還與分子堆積方式有關。化合物3和化合物4對溫度的感應是因 為溫度刺激會使它們的分子堆積方式發(fā)生可逆的變化。
[0005] 發(fā)明人在201110129857. X中，公開了一種具有五取代四氫嘧啶結構的化合物，其 具有聚集誘導發(fā)光效應，可以用于有機電致或光致發(fā)光器件或化學及生物熒光傳感器和探 針。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有五取代四氫嘧啶結構的 化合物在制備溫度敏感熒光材料的應用。
[0007] 本發(fā)明的上述目的通過如下技術方案予以實現(xiàn)：
[0008] 五取代四氫嘧啶在制備溫度敏感熒光材料中的應用，所述五取代四氫嘧啶具有如 (I)所示結構：
【主權項】
1. 五取代四氨喀晚在制備溫度敏感巧光材料中的應用，其特征在于，所述五取代四氨 喀晚具有如（I)所示結構： 式中：
Ri選自C1_8直鏈或支鏈烷基或取代的C1_8烷基； R2、R4各自獨立選自C1_8直鏈或支鏈烷基、取代的C1_8烷基、C環(huán)烷基、取代的C環(huán)燒 基、Cg_e芳香基、取代的C5_e芳香基、Cg_i8稠環(huán)芳香基、取代的Cg_i8稠環(huán)芳香基、C5_6雜環(huán)基、 取代的Cg_e雜環(huán)基、CW芳雜環(huán)基或取代的CW芳雜環(huán)基； R3選自C5_e芳香基、取代的C5_e芳香基、Cg_i8稠環(huán)芳香基、取代的Cg_i8稠環(huán)芳香基、C5_e芳雜環(huán)基或取代的Cg_e芳雜環(huán)基。
2. 根據(jù)權利要求1所述應用，其特征在于，所述五取代四氨喀晚在制備化學和/或生物 溫度巧光傳感器或探針中的應用。
3. 根據(jù)權利要求1所述應用，其特征在于，R1為C烷基。
4.根據(jù)權利要求1所述應用，其特征在于，R2為C1_5直鏈或支鏈烷基、取代的C1_5烷基、 環(huán)烷基、C5_6芳香基或取代的C5_6芳香基。
5.根據(jù)權利要求1所述應用，其特征在于，R3為C5_e芳香基或取代的C5_e芳香基。
6. 根據(jù)權利要求1所述應用，其特征在于，R4為C1_5直鏈或支鏈烷基、取代的C1_5烷基、 環(huán)烷基、C5_6芳香基或取代的C5_6芳香基。
7. 根據(jù)權利要求1所述應用，其特征在于，取代基選自選自下列基團：面素、全面代的 Ci_2烷基、面代C1_4烷基、哲基、Ci_e直鏈或支鏈烷氧基、硝基、氯基、氨基、Ci_e單烷基氨基、Ci_e二烷基氨基、C5_8單環(huán)烷基氨基、C5_6單雜環(huán)基氨基、C5_e單芳基氨基、Ci_e烷基酷氨基、C5_6芳 基酷氨基、氨基幾基、Ci_e單烷基氨基幾基、C二烷基氨基幾基、C烷基酷基、C5_8芳基酷 基、氨基諷基、Ci_e單烷基氨基諷基、CW二烷基氨基諷基、C芳基氨基諷基、CW烷基橫酷 氨基、駿基、Ci_e單烷基諷基、直鏈或支鏈烷基、C5_8環(huán)烷基、C5_8取代的環(huán)烷基、C2_4締基、C2_4 訣基、芳基烷基、C5_6芳香基、C5_e取代的芳香基、Cg_i8稠環(huán)芳香基、C5_6雜環(huán)基、C5_e芳雜 環(huán)基或Cg_i8稠環(huán)芳雜環(huán)基。
8. 根據(jù)權利要求1所述應用，其特征在于， Ri選自甲基或己基； R2選自苯基，甲基苯基，氯苯基，漠苯基，=氣甲基苯基， R3選自苯基，漠苯基，甲氧基哲基取代的苯基，漠苯基，=氣甲基苯基，蒙基，唾吩基； R4選自苯基，甲基苯基，氯苯基，漠苯基，=氣甲基苯基。
【專利摘要】本發(fā)明五取代四氫嘧啶在制備溫度敏感熒光材料中的應用。所述五取代四氫嘧啶化合物具有紅邊激發(fā)波長線性依賴溫度(linear temperature dependence of red-edge excitation wavelength,LTDREEW)的特性，以及選擇不同的激發(fā)波長，可以在不同的溫度范圍內發(fā)生熒光顏色突變和/或熒光強度on-off變化，并且熒光強度比率或熒光強度與溫度成很好的線性或冪函數(shù)關系，可以用作高靈敏度寬溫度范圍(0-450K)的溫度感應熒光材料。
【IPC分類】G01K11-00, G01N21-64, C09K11-06
【公開號】CN104845613
【申請?zhí)枴緾N201510212629
【發(fā)明人】朱秋華
【申請人】南方醫(yī)科大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月29日