一种双核环金属铱配合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种双核环金属铱配合物及其制备方法和应用，它的化学结构通式为：；式中，和分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体，其相互独立地具有以下结构：、、、、、或，式中R为氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基氨基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、亚氨基或羧基；X为Cl、Br、I、PF6、BF4或(CF3SO2)2N，n和m相互独立地为1~6的整数。它是单激发双发射的磷光探针，很好地保留了两个磷光团的吸收和发光性质；有望用于磷光比率型O2传感和成像；而且具有较强的亲脂性，可用于线粒体定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物成像领域，涉及一种双核环金属铱配合物，具体涉及一种双核环金属铱配合物及其制备方法和应用。
技术介绍
随着显微镜技术的发展，细胞和活体成像日益成为生命科学、化学生物学和生物医学的常规研究手段。寻找新型的生物成像探针和材料一直以来都是细胞和活体成像最重要的课题之一。迄今已报道的细胞和活体成像所用的发光成像剂或探针种类繁多、纷繁复杂，从尺度上大体可分为纳米探针、大分子探针和小分子探针三类。小分子探针是研究最早、种类最多、使用最广的一类生物探针，按激发方式可分为光致发光探针、化学发光探针、电化学发光探针和生物发光探针等。在生物成像中所用的主要是光致发光探针和生物发光探针。其中过渡金属配合物磷光探针具有量子效率较高、Stokes位移大、发光寿命较长、发光颜色可调、抗光漂白能力强等优良的光物理性质，在生物标记和成像领域越来越受到关注和重视，已报道的可用于生物成像的有Ru(II)、Os(II)、Re(I)、Rh(III)、Ir(III)、Pt(II)、Au(I)、Ag(I)、Zn(II)、Cu(I)等过渡金属的配合物，直接或偶联不同生物活性分子(生物素、雌激素、多肽、肽核酸等)和识别基团后用于细胞成像。在这些过渡金属配合物中，Ir(III)配合物由于良好的光热和化学稳定性、较低的细胞毒性、配体选择和修饰的多样性以及发射光谱可调性，在生物标记和成像方面受到的关注最多、研究最广。Ir(III)配合物较高的量子效率可以减少染料用量，降低对细胞和动物体的毒性，提高成像的清晰度；大的Stokes位移和较长发光寿命有利于消除来自生物体的自发光和背景荧光干扰，增加成像的灵敏度；通过对环金属Ir(III)配合物配体的修饰可以调节发光性质、引入靶向或功能性基团，可以实现对细胞亚结构和活体靶向性和功能性成像。绝大多数发光化合物和材料在激发波长下发射单峰，然而某些情况下需要化合物或材料发射两色或多色的光，如白光OLED、多重标记和荧光比率型检测中。目前已报道的双发射探针根据其结构可以分为纳米粒子、过渡金属配合物和有机小分子三类。其中研究最多的是双发射纳米粒子，如量子点、染料掺杂的纳米硅球和聚合物纳米粒子、上转换纳米粒子等，已广泛用于对pH、金属离子和温度等的检测和成像中。相较于纳米材料，双发射过渡金属配合物研究主要集中在钌(II)、Pt(II)和铱(III)配合物上。具有双发射性质的环金属铱(III)配合物主要是通过和其他发光分子偶联构成的，而直接由纯铱(III)配合物构成的双发射探针尚无报道。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种双核环金属铱配合物。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种双核环金属铱配合物，它的化学结构通式为：式中，分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体，其相互独立地具有以下结构：式中R为氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基氨基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、亚氨基或羧基；X为Cl、Br、I、PF6、BF4或(CF3SO2)2N，n和m相互独立地为1～6的整数。优化地，所述相互独立地为进一步地，所述相互独立地为优化地，所述X为Cl或PF6，n和m相互独立地为1～3的整数。优化地，它的化学结构通式为：本专利技术的又一目的在于提供一种上述双核环金属铱配合物的制备方法，它包括以下步骤：(a)在将分别与IrCl3溶于第一混合溶剂中，进行加热回流反应，冷却后过滤收集沉淀得(b)将与溶于第二混合溶剂中，进行回流反应，过滤旋干后过柱子得(c)将与溶于第二混合溶剂中，进行加热回流反至溶液透明，过柱子得(d)将进行酯化反应即可，或者向产物中滴入NH4X溶液析出产品后过柱子即可。优化地，步骤(a)中，所述第一混合溶剂为乙二醇乙醚与水组成的混合溶剂；回流温度为100～150℃，回流时间为10～15小时；与IrCl3反应冷却后减压抽滤收集沉淀，依次用水、乙醇、丙酮分别洗涤多次；与IrCl3反应冷却后加入过量稀盐酸，过滤收集沉淀，依次用水、乙醇分别洗涤多次。优化地，所述步骤(d)中，在惰性气体条件下将碳酸二月桂酯和4-二甲氨基吡啶溶于二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌反应10～15小时。优化地，所述第二混合溶剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶液。本专利技术的再一目的在于提供一种上述双核环金属铱配合物作为单激发双发射的磷光探针在荧光细胞成像中的应用由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术双核环金属铱配合物由于具有特定的化学结构式，是单激发双发射的磷光探针，很好地保留了两个磷光团的吸收和发光性质；有望用于磷光比率型O2传感和成像；而且具有较强的亲脂性，可用于线粒体定位。附图说明附图1为6-(2-苯并[b]噻吩基)菲啶(BTPhen)的合成路线：i)POCl3/PCl5或SOCl2/DMF；ii)Pd(PPh3)4/Na2CO3；Tol/C2H5OH/H2O；附图2为实施例6中的合成路线；附图3为实施例7中的合成路线；附图4为实施例8中的合成路线；附图5为实施例6至实施例8中的产品在乙腈中的光谱图；附图6为实施例8中的产品不同含量空气/氮气饱和的乙腈中的发射光谱图，激发波长411nm(内插图显示525和705nm处的发光比率与空气含量的关系)；附图7为双发射探针IrbtphenCOOIrpbt的细胞成像图；附图8为IrbtphenCOOIrpbt和MitoRed共染细胞成像图。具体实施方式本专利技术双核环金属铱配合物，它的化学结构通式为：式中，分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体，其相互独立地具有以下结构：式中R为氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基氨基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、亚氨基或羧基；X为Cl、Br、I、PF6、BF4或(CF3SO2)2N，n和m相互独立地为1～6的整数。所述相互独立地优选为更优选相互独立地为所述X优选为Cl或PF6。n和m相互独立地优选为1～3的整数。最优选为本专利技术的又一目的在于提供一种上述双核环金属铱配合物的制备方法，它包括以下步骤：(a)在将分别与IrCl3溶于第一混合溶剂中，进行加热回流反应，冷却后过滤收集沉淀得(b)将与溶于第二混合溶剂中(第二混合溶剂优选为二氯甲烷和甲醇的混合溶液)，进行回流反应，过滤旋干后过柱子得(c)将与溶于第二混合溶剂中，进行加热回流反至溶液透明，过柱子得(d)将进行酯化反应即可，或者向产物中滴入NH4X溶液析出产品后过柱子即可。不同结构的产品可参考下面实施例中的方法进行合成，下面实施例中不一一赘述不同产品的合成步骤。步骤(a)中，所述第一混合溶剂为乙二醇乙醚与水组成的混合溶剂；回流温度为100～150℃，回流时间为10～15小时；与IrCl3反应冷却后减压抽滤收集沉淀，依次用水、乙醇、丙酮分别洗涤多次；与IrCl3反应冷却后加入过量稀盐酸，过滤收集沉淀，依次用水、乙醇分别洗涤多次；制得纯度较高的产品，不需要经进一步纯化和表征直接投下一步。所述步骤(d)中，在惰性气体条件下将碳酸二月桂酯和4-二甲氨基吡啶溶于二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌反应10～15小时，以获得产率和纯度较高的产品。下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双核环金属铱配合物，其特征在于，它的化学结构通式为：；式中，和分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体，其相互独立地具有以下结构：、、、、、或，式中R为氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基氨基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、亚氨基或羧基；X为Cl、Br、I、PF6、BF4或(CF3SO2)2N，n和m相互独立地为1~6的整数。

【技术特征摘要】
1.一种双核环金属铱配合物，其特征在于，它的化学结构通式为：；式中，和分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体，其相互独立地具有以下结构：、、、、、或，式中R为氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基氨基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、亚氨基或羧基；X为Cl、Br、I、PF6、BF4或(CF3SO2)2N，n和m相互独立地为1~6的整数。2.根据权利要求1所述的双核环金属铱配合物，其特征在于：所述和相互独立地为、、、、或。3.根据权利要求2所述的双核环金属铱配合物，其特征在于：所述和相互独立地为或。4.根据权利要求1所述的双核环金属铱配合物，其特征在于：所述X为Cl或PF6，n和m相互独立地为1~3的整数。5.根据权利要求1所述的双核环金属铱配合物，其特征在于，它的化学结构通式为：。6.一种权利要求1至5中任一所述双核环金属铱配合物的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：（a）在将、分别与IrCl3溶于第一混合溶剂中，进行加热回流反应，冷却后过滤收集沉淀得、；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，张庆庆，周明，
申请(专利权)人：苏州纳凯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32