一种基于长碳链修饰的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉铱(iii)配合物的制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机光电材料技术领域；具体涉及一种基于哌啶或吗啉亚甲基取代的 苯基喹啉铱配合物的制备方法及其应用领域。 技术背景
[0002] 近年来，随着生物化学的不断发展，人们对活细胞的活性物种、细胞信号传导及 细胞凋亡等方面的研究越来越深入。细胞膜在人体生命活动中扮演着非常重要的作用， 首先它为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境。其次它提供细胞了识别位点，并完成 细胞内外物质的跨膜传导。再次它为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效有序的进 行。其中，细胞膜PH值是一项非常重要的参数，由于其在活细胞内许多方面扮演着非常 重要的角色，比如以受体为媒介的信号传导、Na +和K +传输、细胞表面某些酶的活性以及 细胞的生长和凋亡等过程，因此拓展和研究新型的PH值传感器显得尤为重要。荧光标记 和成像分析是目前广泛应用于活细胞分析的一种有效可视化分析技术。目前用于活细胞 细胞膜标记和成像分析的荧光探针多为有机荧光染料分子，它们为活细胞分析提供了有 效的荧光探针，Hirose等利用酸性pH值激活的荧光探针实现了胞吐作用动态的可视化 (Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53, 6085-6089);马等合成了一种溶 酶体靶向近红外比率型荧光探针实现了由于对热冲击导致的溶酶体pH值的升高的监控 (Angewandte Chemie International Edition 2014,53,10916-10920);郭等利用 pH 敏 感的荧光素和pH不敏感的花菁染料作为参比，构建了线粒体靶向pH荧光探针（Chemical Science,2015, 6, 3187-3194)〇
[0003] 磷光过渡金属配合物具有优异的光物理性质，如室温下高的三线态光量子效率、 较长的发射寿命、易调节的发射波长、良好的光化学稳定性、大的斯托克斯位移和可见区激 发等，目前已被成功应用于电致发光和发光电化学池器件领域。另外，相比于有机荧光，磷 光过渡金属配合物大的斯托克斯位移可以很容易区分激发和发射信号，长的发射寿命可使 用时间分辨技术与背景荧光信号相区分以提高检测的信噪比和灵敏度以及可见光进行激 发等。
[0004] 由于磷光具有比荧光显著的长的发射寿命的优势，磷光信号可以有效地避免细胞 内自发荧光信号造成的干扰，提高检测精度。一个性能优异的适合于细胞生理PH值下的探 针应至少满足以下三点：第一，具有简单化学结构的单分子探针；第二，具有较小的生物损 伤的较长发射波段且具有较高的发光效率；第三，在生理范围内，如近中性的条件下，具有 可逆的依赖于PH值的比率型响应。然而，据我们了解，几乎没有基于铱配合物磷光细胞膜 PH探针被报道，因此，研究开发这一类铱配合物在pH值传感领域具有非常重要的意义和应 用前景。
【发明内容】
[0005] 技术问题：本发明的目的是提供一种基于以亚甲基取代的苯基喹啉作为主配体、 以连接长烷基链的吡啶基苯并咪唑为辅助配体的铱配合物，以及该配合物的制备方法，该 磷光铱配合物具有比荧光配合物显著的长的发射寿命的优势，磷光信号可以有效地避免细 胞内自发荧光信号造成的干扰，提高检测精度。
[0006] 技术方案：本发明提供的一种可用于活细胞细胞膜标记以及细胞膜pH值检测的 基于长碳链修饰的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉铱配合物，为下述通式表示的配合物：
[0008] 其中，R代表：氢、二甲胺基、二甲乙胺基、哌啶-1-基、吗啉-1-基、卤素中任一种； 札、R2、R3、R4各自独立地代表：氢、卤素 、C ! 4烷基、C ! 4烷氧基、C i 4氟代烷基、C i 4氟代烧氧 基、苯基、取代苯基中任一种；馬代表具有16至32个碳原子的直链、支链或者环状烷基链中 任一种；A代表具有一个单位负电荷的阴离子。
[0009] 其特征在于合成路线如下：
[0011] 具体是在四氯化碳溶剂体系中，由2-溴-4-甲基喹啉与N-溴代丁二酰亚胺（NBS) 反应，在过氧化苯甲酰（BPO)的引发下，获得2-溴-4-溴甲基喹啉；再在无水乙腈溶剂体系 中，与哌啶或吗啉反应，在无水碳酸钾或无水碳酸钠的催化下，得到2-溴-4-(哌啶-1-基 甲基）喹啉或2-溴-4-(吗啉-1-基甲基）喹啉；然后在甲苯、乙醇和水混合溶剂体系中， 与多取代苯硼酸反应，在四三苯基膦钯（Pd(PPh 3)4)以及碳酸钠的催化下，反应获得亚甲基 取代苯基喹啉衍生物配体；接下来在2-乙氧基乙醇和水溶剂体系中与三水合三氯化铱反 应获得相应配体的铱氯桥二聚体；最后在二氯甲烷和甲醇溶剂体系中与N-C n (η = 16~32) 烷基-2-(2-吡啶基）苯并咪唑以及六氟磷酸钾（KPF6)反应获得基于长碳链修饰的吡啶基 苯并咪唑苯基喹啉铱配合物。
[0012] 所述的具有长碳链修饰的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉铱配合物的应用为活细胞细 胞膜的标记、溶液和活细胞pH值检测、在活细胞或小动物活体水平检测pH值、通过时间分 辨技术检测PH值。
[0013] 有益效果：本发明制备得到的基于长碳链修饰的吡啶基苯并咪唑苯基喹啉铱配合 物的应用，其特征在于该铱配合物应用于细胞膜标记、pH值检测、细胞成像的应用，具有优 异的pH值响应特性，实现了在生理pH值范围内（pH = 6-8)的响应，同时实现了单分子的 比率法检测，提高了检测精度，与传统荧光探针相比，长的磷光发射寿命可使用时间分辨技 术与背景荧光信号相区分以实现降低信噪比，还可以使用寿命成像和时间门技术成像。
【附图说明】
[0014] 图1为实施例1配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6的核磁共振氢谱。
[0015] 图2为实施例1配合物[Ir(PQ-C)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振碳谱。
[0016] 图3为实施例2配合物[Ir(PQ-C-N)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振氢谱。
[0017] 图4为实施例2配合物[Ir (PQ-C-N) 2 (N-18C) ] +PF6的核磁共振碳谱。
[0018] 图5为实施例3配合物[Ir(PQ-C-N0)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振氢谱。
[0019] 图6为实施例3配合物[Ir(PQ-C-N0)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振碳谱。
[0020] 图7为实施例2配合物[Ir(PQ-C-N)2(N-18C)]+PF 6在不同酸含量下的滴定光谱。 (每次滴加〇· 14个当量）
[0021] 图8为实施例3配合物[Ir(PQ-C-N0)2(N-18C)]+PF 6在不同酸含量下的滴定光谱。 (每次滴加〇· 14个当量）
[0022] 图9为实施例1配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6的细胞膜标记图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例来进一步详细说明本发明，但下述实施例并不是用于限定本 发明的实施范围，凡是依据本发明技术内容所做的等效变化与润饰，均应包含在本发明的 技术范畴之内。
[0024] 实施例 1 :配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6 的合成
[0026] (1) 4-甲基-2-苯基喹啉的合成
[0027] 取2-溴-4-甲基喹啉880mg，苯硼酸520mg，Pd (PPh3) 4160mg，IOmL饱和碳酸钠水溶 液，IOmL无水乙醇，甲苯30mL，依次加入带搅拌子的三口烧瓶中，通氮气，回流反应14h后， 水洗干燥后，减压旋干，用石油醚/乙酸乙酯（V:V = 5:1)柱层析得白色结晶性粉末，产率 96%〇
[0028]
[0029] (2)氯桥联环金属铱二聚体的合成
[0030] 取4-甲基-2-苯基喹啉324mg，三水合三氯化铱200mg，2-乙氧基乙醇9mL，去离 子水3mL，依次加入带搅拌子的两口烧瓶中，通氮气，加热至IKTC回流搅拌反应24h，自然 冷却到室温，过滤，水洗，乙醇洗涤后45°C真空干燥，得合铱氯桥二聚体红色固体。
[0032] (3)配合物[Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ] +PF6 的合成
[0033] 取4-甲基-2-苯基喹啉合铱氯桥二聚体206mg，N-十八烷基-2- (2-吡啶 基）苯并咪唑150mg，六氟磷酸钾（KPF6)300mg，二氯甲烷20mL，无水甲醇10mL，依次加 入带搅拌子的两口烧瓶中，通氮气，回流搅拌24h，用二氯甲烷稀释反应液，过滤得橙红 色二氯甲烷澄清液，减压旋干后，用二氯甲烷/乙酸乙酯（V:V = 20:1)柱层析得配合物 [Ir (PQ-C) 2 (N-18C) ]+PF6 橙色粉末。
[0035] 配合物[Ir(PQ-C)2(N-18C)]+PF 6的核磁共振氢谱如图1所示：IH NMR(400MHz，CDC13) δ (ppm):8.21-8.19(m;3H) ;8.04(s;lH) ;8.01(d J = 7·20Ηζ;1Η); 7. 94 (d J = 8. 40Hz ；1H) ；7. 88 (d J = 7. 60Hz ；1H) ；7. 84 (dd J = 0. 80Hz J = 8. 40Hz ； 1H) ；7. 75-7. 73(m ；2H) ；7. 43-7. 39 (m ； 1H) ；7. 37-7. 36 (m ；2H) ；7. 33(ddd J = 0. 40Hz ； J = 7. 60Hz J = 8. OOHz ；1H) ；7. 30 (ddd J = I. 20Hz J = 4. 40Hz J = 5. 60Hz ；1H)； 7. 20-7. 12 (m ；3H) ；7. 11-7. 07 (m ；1H) ；6. 92 (ddd J = I. 20Hz J = 7. 20Hz J = 8. 80Hz ； 1H) ；6. 86-6. 78 (m ；2H) ；6. 75 (ddd J = I. 20Hz J = 6. 8