[发明专利]AIE荧光材料的制备和应用

说明书

本发明属于荧光小分子自组装领域，具体公开了三种能自组装的荧光材料合成、自组装体的制备方法及其在阳离子检测上的应用。三种荧光材料分别为：（Z）‑5‑(4‑二甲氨基苯亚甲基)‑2‑(2‑氰基乙基)‑3‑甲基咪唑啉酮，（Z）‑5‑(3‑二甲氨基苯亚甲基)‑2‑(2‑氰基乙基)‑3‑甲基咪唑啉酮，（Z）‑5‑(4‑羟基‑3,5‑二氟苯亚甲基)‑2‑正己基‑3‑甲基咪唑啉酮。这三种化合物均可在甲醇和水溶剂体系中通过自组装形成具有荧光性质且结构均匀的纤维状结构。其中：（Z）‑5‑(4‑二甲氨基苯亚甲基)‑2‑(2‑氰基乙基)‑3‑甲基咪唑啉酮可在纯水相中识别铜离子和汞离子，并能对汞离子进行定量检测。

技术领域

本发明属于荧光小分子自组装领域，涉及三种能自组装的荧光材料合成、自组装体的制备方法及其在阳离子检测及细胞毒性方面的应用。

背景技术

具有可调控发光性能的发光材料是人们关注的热点，传统的有机荧光分子由于聚集引起的猝灭(ACQ)，只能在稀溶液中具有荧光性质，这极大地限制了其在固体发光材料中的应用。为了克服这一问题，人们做了许多努力，如在玻璃化转变温度较高的聚合物中加入支链或大环，或将其与玻璃化转变温度较高的聚合物共混，但结果都不理想。唐本忠院士等人在2001年发现的聚集诱导发光(aggregate-induced emission,AIE)现象为解决这一问题提供了另一种途径。他们开发了一种新的分子，这种分子在溶液中荧光很微弱，但聚集后会发出强烈的光。这种异常的荧光行为是由于分子内旋的限制，聚集诱导的平面化，以及在某些情况下J-聚集的形成。经过多年的研究，已经设计出许多具有AIE效应的神奇分子。

分子自组装是分子通过非共价键相互作用定向缔合成纳米或微米结构。AIE分子具有固态荧光效率高、发射颜色可变等优点，是构建发光微/纳米结构的理想基石。AIE分子由于其独特的性质，可以被设计为一种新型的功能材料，在生物、环境、材料、制药、农业等领域有着广泛的应用。然而，经典AIE分子由于其非平面拓扑结构难以有序排列，因而难以自发组装成有序的组装体。

发明内容

申请人课题组合成的绿色荧光蛋白发色团(HBI)衍生物同样具有AIE效应，并且绿色荧光蛋白发色团衍生物在一定条件下可通过自组装形成结构均匀的纳米材料。由于HBI来自于绿色荧光蛋白的发色团，因此，其衍生物的自组装体具有较好的生物相容性和较低的细胞毒性，使其在生物医药领域具有更好的应用。此外，由于分子自组装主要通过分子间氢键，π–π堆叠等非共价键形成，因此一些重金属离子可通过氢键的竞争抑制分子自组装导致荧光变化或通过离子瓦解分子自组装体导致荧光淬灭，从而实现对离子的检测。可基于此原理在纯水相体系或细胞内检测重金属离子。

基于上述技术原理，本发明有四个目的：(1)提供几种能够通过自组装形成具有荧光性质的纳米材料的HBI衍生物；(2)提供上述能够通过自组装形成具有荧光性质的纳米材料的HBI衍生物的制备方法；(3)提供上述HBI衍生物自组装形成纳米材料的方法；(4)提供上述具有荧光性质纳米材料检测汞离子和/或铜离子的方法。

为了实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

一、一种检测重金属离子(汞离子和/或铜离子)的分子探针

所述分子探针由HBI衍生物在溶剂体系中自组装形成均匀的纳米纤维状结构。所述分子探针能够识别汞离子和/或铜离子。

所述HBI衍生物的结构式如下所示：

其化学名称分别为：

(Z)-5-(4-二甲氨基苯亚甲基)-2-(2-氰基乙基)-3-甲基咪唑啉酮，标记为XSG；

(Z)-5-(3-二甲氨基苯亚甲基)-2-(2-氰基乙基)-3-甲基咪唑啉酮，标记为FSG；

(Z)-5-(4-羟基-3,5-二氟苯亚甲基)-2-正己基-3-甲基咪唑啉酮，标记为XWC。