含氮杂环化合物及其用途制造技术

本发明专利技术涉及一类含氮杂环化合物及其用途，所述含氮杂环化合物具有式Ⅰ所示结构(详见说明书)。本发明专利技术提供的含氮杂环化合物将荧光拓展延长至近红外波长区域(最大波长可至721nm)，作为近红外(长波长)的聚集诱导荧光探针的应用，很好地用于生物活体成像。

【技术实现步骤摘要】
含氮杂环化合物及其用途
本专利技术涉及一类含氮杂环化合物及其用途，具体地说，涉及一类氰亚甲基氮杂吡喃腈衍生物或4-二氰亚甲基喹啉腈衍生物及其用途。
技术介绍
2001年，香港科技大学唐本忠教授发现了具有聚集诱导发光现象(B.Z.Tang,etal.,Chem.Commun.,2001,1740-1741),该类发光材料在良性有机溶液中，呈现弱的荧光，然而在固态时却拥有高的荧光量子产率。吡喃腈(DCM)类化合物作为传统的激光染料，其本身具有聚集荧光淬灭的本性，对许多应用领域(如电致发光、生物成像等)的发展起到制约作用。最近，朱为宏等通过对传统DCM类荧光染料中的苯并吡喃腈母体进行分子修饰，合成了一系列具有发红光的固体荧光材料喹啉腈衍生物(W.H.Zhu,etal.,Appl.Chem.Mater.,2013,5,192-198)。该类发光材料在良性有机溶剂中，由于分子内旋转和分子扭曲使其激发态的能量以非辐射的形式释放，而在聚集态存在或形成固体薄膜时，分子内的旋转受阻及J-聚集体的形成，其激发态的能量以辐射的形式释放，产生荧光聚集增强(AIE)现象。该类功能材料在光电材料、刺激响应、生物荧光探针、活体成像及药物缓释等方面具有巨大的商业应用价值。然而，目前现有的聚集诱导发光化合物其荧光波长大多数集中在可见光区域，如四苯乙烯(式B所示化合物，荧光发射在400-500nm)、四苯基取代硅杂环戊烯(式C所示化合物，荧光发射在400-500nm)等，包括本研究组已合成的红光AIE化合物(式D所示化合物)波长也只能达到614nm，这使得其生物应用尤其是在活体成像或药物缓释等方面会受到诸多限制(一般要求荧光波长在近红外区域，即大于或等于650nm)，特别是容易受到生物活体自身产生的荧光干扰。鉴于此，设计并合成具有更长荧光波长的化合物，成为本专利技术需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人经广泛及深入的研究，设计并合成一类结构新颖的含氮杂环化合物，所述含氮杂环化合物将荧光拓展延长至近红外波长区域(最大波长可至721nm)，很好地用于生物活体成像。本专利技术所述的含氮杂环化合物，其为式Ⅰ所示化合物：式Ⅰ中，R1为C1～C4的烃基或苯基；R2、R3和R4分别独立选自：氢(H)、C1～C3的烃基、或苯基或取代苯基取代的C1～C3的烃基中一种，或R2与R3的组合(R2+R3)为苯基、R4为H；R5为氰基(-CN)或式Ⅱ所示基团(其中曲线标记处为取代位，下同)；A为取代的5～6元的芳环基或芳杂环基，所述芳杂环基的杂原子为氧原子(O)或硫氧原子(S)；其中，所述取代苯基的取代基选自：羟基(-OH)或式Ⅲ所示基团中一种，R6和R7分别独立选自H或C1～C3烷基中一种；所述取代的5～6元的芳环基或芳杂环基的取代基选自：-OH，式Ⅲ所示基团(R6和R7分别独立选自H或C1～C3烷基中一种)，C1～C3烷基，式Ⅳ所示基团，式Ⅴ所示基团或有烷氧基取代的式Ⅴ所示基团中一种或二种。本专利技术另一个目的在于，揭示上述式Ⅰ所示化合物的一种用途，即式Ⅰ所示化合物作为近红外(长波长)的聚集诱导荧光探针的应用；或者说，在制备近红外(长波长)的聚集诱导荧光探针中的应用。此外，本专利技术还有一个目的在于，提供一种制备式Ⅰ所示化合物的方法，所述方法的主要步骤是：由式Ⅵ所示化合物与相应的醛(A-CHO)经Knoevenagel缩合反应，制得目标物。其中，R1～R5和A的定义与前文所述相同。式Ⅵ所示化合物为已知化合物，其合成可参考相关文献(Horwitz,L.,J.Am.Chem.Soc.,1955,77,1687；和G.G.Badcock,F.M.Dean,A.RobertsonandW.B.Whalley,J.Chem.Soc.,1950,903)。附图说明图1.式I-1所示化合物(详见实施例1)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图2.式I-2所示化合物(详见实施例2)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图3.式IA-1所示化合物(详见实施例3)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图4.式IA-2所示化合物(详见实施例4)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图5.式IA-3所示化合物(详见实施例5)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图6.式IA-4所示化合物(详见实施例6)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图7.式IA-5所示化合物(详见实施例7)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图8.式IA-6所示化合物(详见实施例8)在四氢呋喃和水混合溶剂中不断增加水含量的荧光发射光谱图(10-5mol·L-1)；其中，横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光强度(a.u.)。图9.式IA-2所示化合物的肿瘤靶向性活体成像及解剖图。图10.式IA-6所示化合物的肿瘤靶向性活体成像及解剖图。具体实施方式在本专利技术一个优选的技术方案中：R1为C1～C4的直链或支链烷基，C2～C4的直链或支链炔基或苯基；R2、R3和R4分别独立选自：H，C1～C3的直链或支链烷基，C2～C4的直链或支链烯基，或苯基或取代苯基取代的C2～C4的直链或支链烯基中一种；R5为-CN或式Ⅱ所示基团；A为苯基或取代苯基；其中，所述取代苯基的取代基选自：-OH或式Ⅲ所示基团中一种，R6和R7分别独立选自H或C1～C3烷基中一种。进一步优选的R1为正丙基，正丁基，或苯基。进一步优选的R2、R3和R4是：R2、R3和R4分别独立选自：H，甲基，苯基或取代苯基取代的乙烯基，其中，所述取代苯基的取代基选自：-OH或式Ⅲ所示基团中一种，R6和R7分别独立选自C1～C3烷基中一种；更进一步优选的R2、R3和R4是：R2、R3和R4分别独立选自：H，甲基，苯基或取代苯基取代的乙烯基，其中，所述取代苯基的取代基选自：-OH或式Ⅲ所示基团中一种，R6和R7均为甲基。进一步优选的A为苯基或取代苯基；其中，所述取代苯基的取代基选自：-OH或式Ⅲ所示基团中一种，R6和R7分别独立选自C1～C3烷基中一种；更进一步优选的A为苯基或取代苯基；其中，所述取代苯基的取代基选自：-OH或式Ⅲ所示基团中一种，R6和R7均为甲基；本专利技术推荐的A是下列基团中一种：在本专利技术另一个优选的技术方案中：本专利技术所述的含氮杂环化合物为ⅠA所示化合物：式ⅠA中，R1为C1～C4的直链或支链烷基；R5为-CN；A为取代的5元芳杂环基，所述芳杂环基的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氮杂环化合物，其为式Ⅰ所示化合物：式Ⅰ中，R1为C1～C4的烃基或苯基；R2、R3和R4分别独立选自：H、C1～C3的烃基、或苯基或取代苯基取代的C1～C3的烃基中一种，或R2与R3的组合为苯基、R4为H；R5为氰基或式Ⅱ所示基团；A为取代的5～6元的芳环基或芳杂环基，所述芳杂环基的杂原子为O或S；其中，所述取代苯基的取代基选自：羟基或式Ⅲ所示基团中一种；所述取代的5～6元的芳环基或芳杂环基的取代基选自：羟基，式Ⅲ所示基团，C1～C3烷基，式Ⅳ所示基团，式Ⅴ所示基团或有烷氧基取代的式Ⅴ所示基团中一种或二种；R6和R7分别独立选自H或C1～C3烷基中一种。

【技术特征摘要】
1.一种含氮杂环化合物，其特征在于，所述的含氮杂环化合物为ⅠA所示化合物：式ⅠA中，R1为C1～C4的直链或支链烷基；R5为-CN；A为取代的5元芳杂环基，所述芳杂环基的杂原子为O或S；其中，所述取代的5元芳杂环基的取代基选自：式Ⅳ所示基团，式Ⅴ所示基团或有C1～C3的烷氧基取代的式Ⅴ所示基团中一种或两种；2.如权利要求1所述含氮杂环化合物，其特征在于，其中A是取代的噻吩基；所述取代的噻吩基的取代基选自：式Ⅳ所示基团，式Ⅴ所示基团或有C1～C3的烷氧基取代的式Ⅴ所示基团中一种或两种。3.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱为宏，郭志前，邵安东，王晓航，燕宸旭，顾开智，许丹丹，张维伟，杨婷婷，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31