专利名称：一类双氰基二苯乙烯双光子荧光染料的制作方法
技术领域：
本发明属于精细化工领域中生物分子标示、显微成像、粘度测定、环境温度测定及溶剂极性测定用双氰基二苯乙烯双光子荧光染料。
背景技术：
双光子荧光(two-photon excited fluorescence，TPEF)是指分子同时吸收两个光子到达激发态，然后产生荧光的过程。早在1931年，Gppert-Mayer就在理论上预言了双光子吸收的存在。但是，直到六十年代初激光器出现后，才由Kaiser等首先从实验上证实双光子吸收过程。TPEF与单光子激发荧光(one-photon excited fluorescence，OPEF)相比，存在着多方面的优越性TPEF的激发光波长为SPEF激发光波长的两倍左右，化合物在如此长波的激发光中具有较好的光化学稳定性；另外，激发波长的大幅度红移也使得激发光在介质中的散射大为降低、穿透性大大增加；再者，双光子激发中，光吸收与入射光强度的平方成正比，若采用紧聚焦或者双光束技术，可使材料的激发能够具有精密的三维空间选择性，这是SPEF所无法作到的。
双光子荧光显微镜是生物活体组织成像的一个极其重要的工具，愈来愈受到人们的重视。设计和合成双光子吸收截面大和上转换荧光强的有机分子能大大促进双光子荧光显微成像在生物系统中的应用，其应用包括单分子检测，免疫测定，DNA片断测定，化学和生物传感器，生物微芯片，毛细管分离检测等。双光子荧光分子能避免由单光子荧光分子产生的诸如荧光漂白、光致毒和生物自发荧光干扰等缺陷，并且兼具定靶激发、高横向分辨率与纵向分辨率、降低荧光损耗等优点。双光子成像显示了无与伦比的优越性，为探索生命体中各种客体的作用机制提供了强有力的工具，促进生命科学与医药科学的研究与发展。
具有D-π-A和D-π-D结构的二苯乙烯类的双光子吸收的研究很多，这类分子的双光子吸收截面不是太大(200-400GM)。这一结构存在很大的诱人处一是吸收截面相对于D-A-D结构分子(1800GM左右)尽管小得多，但相对于别的体系(如苯并噻唑类、碳碳叁键类等)则又大得多；二是分子体系相对来说是最小的一类，这正是用于显微成像分子所迫切需要的。对这一结构的修饰仅只有改变分子两端取代基种类[(a)Rumi M，Ehrlich J E，Ahmed A.Heikal A A.Structure-Property Relationships forTwo-Photon Absorbing ChromophoresBis-Donor Diphenylpolyene andBis(styryl)benzene Derivatives.J.Am.Chem.Soc.2000，122(39)9500-9510.(b)Liu Z-Q，Fang Q，Wang D，et al.Liu Z-Q，Fang Q，Wang D，et al.Trivalent Boron as an Acceptor inDonor-π-Acceptor-Type Compounds for Single-and Two-Photon Excited Fluorescence.Chem.Eur.J.2003，95074-5084.(c)Zhou X，Ren A-M，Feng J-K，Liu X-J.The studieson the two-photon absorption cross-sections and the second hyperpolarizabilities ofmulti-branched stilbene derivatives.Chemical Physics Letters 2002，362541-548.]及将苯环变成五元芳环(如噻吩等)[Liu Z-Q，Fang Q，Wang D，et al.Trivalent boron asacceptor in D-p-A chromophoressynthesis，structure and fluorescence following single-and two-photon excitation.CHEM.COMMUN.2002，2900-2901]，或虽有较大幅度的修饰，如在A端的五个碳原子上分别引入五个氟原子[Strehmel B，Sarker A M，Detert H.The Influence of Donors-and-Acceptors on Two-Photon Absorption and Solvatochromismof Dipolar and Quadrupolar Unsaturated Organic Compounds.CHEMPHYSCHEM 2003.4249-259.]，或在共轭桥双键(C＝C)碳上引入别的基团[Zojer E，Beljonne D，Pacher P，Brédas J-L.Two-Photon Absorption in Quadrupolar p-Conjugated MoleculesInfluence ofthe Nature of the Conjugated Bridge and the Donor±Acceptor Separation.Chem.Eur.J.2004，102668-2680.]，但对双光子吸收提高不大。要将这一结构作为双光子荧光团加以应用，就必须对这一结构进行建设性修饰以显著提高分子的吸收截面，从而合成一些分子量小而性能相对比较优良的新型的双光子荧光成像分子。这一研究开发具有重要的实际意义和应用前景。
本发明的目的是，将两个氰基引入到D-π-A结构的受体端，可起到三个显著的作用一是扩展π共轭电子体系，提高双光子吸收截面及荧光量子产率；二是增加受体端的拉电子能力，以提高激发态偶极矩，即激发态分子内的电荷转移程度，增大分子的倍频效应，显著地提高双光子吸收性能；三是降低分子的对称性，有助于生成非中心对称的空间群，保证激发态较大的偶极矩。同时在分子的另一端引入胺基，通过胺基与氰基的协同作用，实现分子的强双光子吸收。
发明内容
本发明对通用的二苯乙烯类染料结构进行突破性修饰改造合成出双光子吸收性能优良的新型双氰基二苯乙烯类双光子荧光染料，旨在促进双光子生物荧光标示和显微成像的应用与发展。
本发明在通用的二苯乙烯染料的同一苯环上引入双氰基以收到多倍效应，既显著扩张电子体系，又大大增加激发态偶极，其最终效果便是显著提高双光子吸收，显著地红移发射波长。
本发明的双氰基二苯乙烯类双光子荧光染料的结构通式如I所示。
上述通式I中R1、R2、R3为相同或不相同的H、C1-12烷基、C1-12环烷基、C1 -12烷基取代的苯基、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R为D1、D2、D3、D4或D5；它们中的R4、R5、R6、R7为相同或不同的H、C1-12烷基、C1- 12环烷基、C1-12烷基取代的苯基、OR17、N(R17)2、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R17为H、C1-12烷基、C1-12环烷基、C1-12烷基取代的苯基、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；D1中的X为H、C1-12烷基、C1-12环烷基、C1-12烷基取代的苯基、OR17、N(R17)2、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16为相同或不相同的H、C1-12烷基、C1-12环烷基；M为H、K、Na、Li、NH4、NH3R18、NH2(R18)2、NH(R18)3或N(R18)4；R18为H、C1-4烷基或CH2CH2OH；n、m＝1～8。
本发明代表性化合物的合成方法，是让1，4-二氰基-2-甲基-5-(二乙基磷酰基甲基)苯(I)，与芳甲醛(II)反应，经过柱分离得到染料纯品。在本说明书的实施例中更详细地说明了这类染料的合成和分析检测方法。
本发明的双氰基二苯乙烯类双光子荧光染料使用方法没有特殊的限制。通常，可直接用于溶剂极性、粘度、温度及固体硬度的检测，也可活化后用于DNA的标示，接上离子受体后可测定离子在生物内的三维成像分布。
本发明的双氰基二苯乙烯类双光子荧光染料的具体特征如下染料分子激发在340～430nm范围内，本身发射在410～630nm范围内，双光子吸收截面大，一般在1000～3000GM，在弱极性溶剂中双光子吸收截面更大，最高达到6805GM，荧光量子产率一般在0.1～0.9，很多甚至达到1，斯托克斯位移一般在100～200nm，并且化学-光稳定性好；染料分子随溶剂极性增大发射波长增大，显示了很宽的溶剂生色范围；溶剂粘度增大，发射强度也增大；溶液温度升高发射强度减小。
图1-a与图1-b分别是本发明的双光子荧光染料分子D1-1与D3-1在各种溶剂1-环己烷、2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF和10-DMSO里的归一化紫外-可见吸收光谱。荧光染料分子D1-1与D3-1的浓度为c＝10-5mol/L，横坐标为波长(nm)，纵坐标为归一化吸收强度。
图2-a与图2-b分别是本发明的双光子荧光染料分子D1-1与D3-1在各种溶剂1-环己烷、2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF和10-DMSO里的归一化荧光发射谱。横坐标为波长(nm)，纵坐标为归一化荧光强度。荧光染料分子D1-1与D3-1的浓度为c＝10-5mol/L，D1-1与D3-1的激发波长分别为λex＝410nm、λex＝360nm。
图3是本发明的双光子荧光染料分子D1-1在各种各种溶剂1-环己烷、2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF和10-DMSO里荧光照片图。荧光染料分子D1-1的浓度为c＝10-5mol/L，D1-1的激发波长为λex＝365nm。
图4是本发明的双光子荧光染料分子D3-1在各种溶剂1-环己烷、2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF和10-DMSO里荧光照片图。荧光染料分子D3-1的浓度为c＝10-5mol/L，D3-1的激发波长为λex＝365nm。
图5-a与图5-b分别是本发明的双光子荧光染料分子D1-1与D3-1在各种溶剂1-环己烷、2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF和10-DMSO里的发射最大波数与各种溶剂极性经验参数1-ET(30)、2-π*、3-Δf、4-δΔG≠、5-z的线性拟合图。横坐标为相对数值，纵坐标为波数(cm-1)。
图6-a与图6-b分别是本发明的双光子荧光染料分子D1-1的单光子荧光和双光子荧光随粘度的变化。荧光染料分子D1-1的浓度为c＝10-6mol/L，D1-1的激发波长为λex＝410nm，横坐标为波长(nm)，纵坐标为归一化荧光强度；公式Vg/(Vg+Ve)中的Vg、Ve分别代表甘油与乙醇的体积，公式的值分别等于1-0％、2-20％、3-40％、4-60％、5-80％、6-100％。
图7-a与图7-b分别是本发明的双光子荧光染料分子D1-1的单光子荧光和双光子荧光随温度的变化。荧光染料分子D1-1的浓度为c＝10-6mol/L，D1-1的激发波长为λex＝410nm，横坐标为波长(nm)，纵坐标为归一化荧光强度；其中1-20℃、2-35℃、2-59℃、4-65℃、5-80℃。
图8-a与图8-b分别是本发明的双光子荧光染料分子D3-1的单光子荧光和双光子荧光随粘度的变化。荧光染料分子D3-1的浓度为c＝10-6mol/L，D3-1的激发波长为λex＝360nm，横坐标为波长(nm)，纵坐标为归一化荧光强度；公式Vg/(Vg+Ve)中的Vg、Ve分别代表甘油与乙醇的体积，公式的值分别等于1-0％、2-20％、3-40％、4-60％、5-80％、6-100％。
图9-a与图9-b分别是本发明的双光子荧光染料分子D3-1的单光子荧光和双光子荧光随温度的变化。荧光染料分子D3-1的浓度为c＝10-6mol/L，D3-1的激发波长为λex＝360nm，横坐标为波长(nm)，纵坐标为归一化荧光强度；其中1-20℃、2-30℃、2-40℃、4-50℃、5-60℃、6-70℃。
图10是本发明的双光子荧光染料分子D1-1在各种溶剂里的最大双光子吸收截面随激发波长的变化。荧光染料分子D1-1的浓度为c＝10-6mol/L，横坐标为波长(nm)，纵坐标为双光子吸收截面(GM)；其中1-环己烷，2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF、10-DMSO。
图11是本发明的双光子荧光染料分子D3-1的在各种溶剂里的最大双光子吸收截面随激发波长的变化关系图。荧光染料分子D3-1的浓度为c＝10-6mol/L，横坐标为波长(nm)，纵坐标为双光子吸收截面(GM)；其中1-环己烷，2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF、10-DMSO。
研究染料对溶液粘度变化的方法是将甘油与无水乙醇按不同体积比混和(按甘油含量连续增大顺序进行测定)，在各混合液中加入待测染料使各混合液中所含待测染料的摩尔浓度相同(均为c＝10-6mol/L)，再于同一温度下(一般在室温测定)测定各种配比混合液的单光子荧光强度和双光子荧光强度(D1-1的单光子激发与双光子激发分别为λex＝410nm、λex＝790nm，D3-1的单光子激发与双光子激发分别为λex＝360nm、λex＝750nm)。
研究染料对溶液温度变化的方法是将染料溶于甘油，配成一定浓度(c＝10-6mol/L)的染料甘油溶液，再于不同温度下测定待测液的单光子荧光强度和双光子荧光强度(D1-1的单光子激发与双光子激发分别为λex＝410nm、λex＝790nm，D3-1的单光子激发与双光子激发分别为λex＝360nm、λex＝750nm)。
研究染料在各种溶剂中的最大双光子吸收截面随激发波长变化的方法是将染料在各种溶剂里配成相同的浓度(c＝10-6mol/L)，对于每一种溶剂分别测定在各种波长下的最大双光子吸收截面，这个截面的测定要与参比物相对照，通过公式计算出来。用最大双光子吸收截面对激发波长作图，得到对应溶剂的最大双光子吸收截面随激发波长变化的曲线。
本发明涉及的染料分子具有极其重要的应用价值。特别是该系列染料分子使用近红外激发(800nm左右)，能避免由使用单光子荧光分子产生的诸如荧光漂白、光致毒和生物自发荧光干扰等缺陷，显示了大的双光子吸收截面和长的发射波长，不但能用于极性、粘度及温度的检测，而且能用于生物分子标示和显微成像，具有重要的实际应用价值。这类染料具有如下特点第一，本发明荧光染料分子双光子激发和发射光谱在可见区，荧光量子产率高，双光子吸收截面大，大的荧光发射波长(最大600～700nm)和大的斯托克斯位移(最大达到200nm)，化学/光稳定性好。
第二，本发明荧光染料分子的设计基于分子内电荷转移(ICT)原理及扭转分子内电荷迁移(TICT)原理。这类染料的最大吸收波长随溶剂极性变化很小，但发射波长随溶剂极性发生显著的变化，最大达到从非极性到强极性红移200nm，显示了一个相当宽的溶剂生色范围。双光子吸收截面随极性发生变化，且在强极性条件下双光子吸收截面小，弱极性条件下双光子吸收截面大，这也是双光子吸收截面的一个普遍特性；双光子吸收截面除与分子整体骨架相关性较大外，侧链取代基的亲水性强弱对双光子吸收截面也产生显著的影响，亲水性强，吸收截面小，反之则吸收截面大。
第三，本发明荧光染料分子对溶剂极性相当敏感，可用于溶剂极性的精确测定，具有很高的灵敏度(线性相关系数r2＝0.99)，因此可用作极性探针。
第四，本发明荧光染料分子对粘度与温度的响应相当灵敏，可用于溶液及血液的微粘度测定，也可作为环境友好探针对环境实施荧光温度监控；同时这类分子也可用于固体硬度的检测，可作为伤痕探针用于固体内部缺陷部位的探测(如建筑物、桥梁坏损检测)；此外可作为荧光标示和显微成像材料用于生物检测。
具体实施例方式
实施例1探针D1-1的合成
(1)中间体2的合成用量筒量取二氯甲烷(50mL)，置于150mL双口圆底烧瓶中，用移液管准确量取对二甲苯(16.96g，0.16mol，19.8mL)滴入到二氯甲烷中，称取单质碘(0.1g，0.8mmol)加到混合液中，在烧瓶的其中一个开口装上空气冷凝管并接上尾气回收装置，烧瓶的另一个开口装上恒压加料器，并用移液管准确量取液溴(18mL)转移到恒压加料器中，并于液溴顶面加一层水(约0.3～0.5cm)以防液溴挥发，再于恒压加料器的顶口加盖塞子。将反应体系的温度控制在12℃，在强烈搅拌和避光的条件下，将液溴逐滴滴加到混合液中(滴加时间40～50min)，注意不要把上部的水层滴入反应液中。反应18h。待反应完毕后，加入40mL w(KOH)＝25％的水溶液，再强烈搅拌30min。将反应混合液转入到分液漏斗中，分出下层有机相，并用水洗涤(2×50mL)，加入无水CaCl2干燥，过滤，减压脱除溶剂，残余物用乙醇(2×300mL)重结晶，得白色针状晶体，收率96.5％(40.44g)，熔点73.5～75℃，与文献值近似。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)，δ7.581(s，2H)，2.293(s，6H)。MS，m/zC8H8Br2(M+)的计算值(实测值)261.8993(261.9214)。
(2)中间体3的合成2，5-二溴对二甲苯(30mmol)与CuCN(8.1g，90mmol)于100mL DMF中在155℃下回流反应48h，冷却后将混合物倒入500mL w(NH3·H2O)＝15％的氨水中，过滤收集沉淀并分别用500mL w(NH3·H2O)＝15％的氨水、500mL水洗涤，固体于真空烘箱中干燥后溶于100mL氯仿中，再通过一根短的硅胶柱用氯仿洗脱，脱除溶剂得固体粗品，再用300mL乙醇重结晶，得白色针状晶体，收率87.4％(4.09g)，熔点210～212℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)，δ7.900(s，2H)，2.474(s，6H)。MS，m/zC10H8N2(M+)的计算值(实测值)156.0687(156.0723)。
(3)中间体4的合成用分析天平准确称取2，5-二甲基对苯二甲腈(1.560g，10.00mmol)、偶氮二异丁腈(0.041g，0.25mmol)与NBS(1.958g，11.00mmol)置于干燥的100mL单口圆底烧瓶中，再用量筒量取50mL四氯化碳倒入烧瓶中，装上回流冷凝管，抽真空并用氩气保护，将烧瓶置于事先加热到80℃以上的油浴中，强力搅拌，并用火焰枪辅助加热使之快速回流，至快速回流后再将反应体系温度调至80℃反应2h。反应完毕后，将反应混合物冷却到室温再过滤，并用CCl4(3×20mL)洗涤，减压浓缩滤液成棕红色黏滞油状物，加入乙醇(20mL)稍加热使之溶解，转入到烧杯(100mL)中，并用乙醇(3×10mL)洗涤烧瓶，将洗液一并倒入到烧杯中，室温搁置至总体积达10mL或更少时，再抽滤得白色粉末状产品。粗品经硅胶柱色谱分离〔洗脱液v(正己烷)∶v(乙酸乙酯)＝12∶1〕，得白色粉末，收率52.0％(1.22g)，熔点126～127℃。1H NMR(400MHz，CDCl3)，δ7.788(s，1H)，7.637(s，1H)，4.594(s，2H)，2.604(s，3H).MS，m/zC10H7BrN2(M+)的计算值(实测值)233.9793(233.9747)。
(4)中间体I的合成2-甲基-5-溴甲基对苯二甲腈(4)(234mg，1.0mmol)和亚磷酸三乙酯(250mg，1.5mmol)加热到165℃反应18h，减压除去过量的亚磷酸三乙酯，残余物用v(正己烷)∶v(乙酸乙酯)＝1∶1重结晶，得白色晶体，产率72％(210mg)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.758(d，J＝2.8Hz，1H)，7.619(s，1H)，4.133(m，4H)，3.377(d，J＝22Hz，2H)，2.580(s，3H)，1.312(t，J＝7.2Hz，6H).13C NMR(CDCl3，400MHz)δ141.267，134.723，134.662，134.283，117.416，116.391，62.929，62.861，32.672，31.298，20.102，16.527，16.466.MS，m/zC14H17N2O3P(M+)的计算值(实测值)292.0977(292.0977)。
(5)染料D1-1的合成分析天平准确称取对-二甲胺基苯甲醛(149mg，1mmol)和氢化钠(30mg，1.25mmol)置于25ml干燥单口烧瓶中，准确称取I(292mg，1mmol)溶于10ml四氢呋喃，置于恒压加料器中，将恒压加料器装在单口烧瓶上，并抽真空用氩气保护。将烧瓶置于冰水浴中，在强烈搅拌和避光的条件下，将I的四氢呋喃溶液逐滴滴加到混合液中(滴加时间40～50min)。滴加完毕后，室温搅拌反应24h。反应结束后，真空脱除THF，用二氯甲烷萃提(3×15mL)，水洗(3×10mL)，加无水硫酸镁干燥，过滤，真空脱除溶剂。粗品经硅胶柱色谱分离〔洗脱液v(正己烷)∶v(乙酸乙酯)＝12∶1〕，得淡黄色粉末，产率65％(187mg)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.969(s，1H)，7.534(s，1H)，7.472(d，J＝9.2Hz，2H)，7.211(d，J＝16Hz，1H)，7.128(d，J＝16Hz，1H)，6.725(d，J＝8.4Hz，2H)，3.030(s，6H)，2.546(s，3H).13C NMR(CDCl3，400MHz)δ140.075，139.050，135.171，134.404，128.939，128.802，117.477，117.105，116.991，113.902，112.497，40.567，20.056。MS，m/zC19H17N3(M+)的计算值(实测值)287.1422(287.1326)。
实施例2染料D1-2的合成 (1)染料D1-2的合成分析天平准确称取对甲氧基苯甲醛(136mg，1mmol)和氢化钠(30mg，1.25mmol)置于25ml干燥单口烧瓶中，准确称取I(292mg，1mmol)溶于10ml四氢呋喃，置于恒压加料器中，将恒压加料器装在单口烧瓶上，并抽真空用氩气保护。将烧瓶置于冰水浴中，在强烈搅拌和避光的条件下，将I的四氢呋喃溶液逐滴滴加到混合液中(滴加时间40～50min)。滴加完毕后，室温搅拌反应24h。反应结束后，真空脱除THF，用二氯甲烷萃提(3×15mL)，水洗(3×10mL)，加无水硫酸镁干燥。干燥，过滤，真空脱除溶剂。粗品经硅胶柱色谱分离〔洗脱液v(正己烷)∶v(乙酸乙酯)＝12∶1〕，得淡黄色粉末，产率82％(225mg)。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ7.100(s，1H)，6.921(s，1H)，6.427(d，J＝8.4Hz，2H)，6.186(d，J＝16Hz，1H)，6.009(d，J＝16Hz，2H)，5.836(d，J＝8.4Hz，2H)，2.423(s，3H)，1.361(s，3H)。MS，m/zC18H14N2O(M+)的计算值(实测值)274.1106(274.1100)。
实施例3染料D1-3的合成 (1)染料D1-3的合成由I与3，4，5-三甲氧基苯甲醛反应制得，其反应过程与染料D1-2的合成相同。得黄色粉末，产率63％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.992(s，1H)，7.861(s，1H)，7.600(s，1H)，7.244(d，J＝14.4Hz，1H)，6.995(d，J＝16.4Hz，1H)，6.782(s，1H)，3.930(s，6H)，3.890(s，3H)，2.584(s，3H)。13C NMR(CDCl3，400MHz)δ153.761，153.678，140.545，139.665，139.012，137.464，135.179，134.625，132.499，131.277，130.510，129.425，125.387，123.147，121.356，117.727，116.710，114.638，106.508，104.671，104.345，61.199，56.432，20.185.MS，m/zC20H18N2O3(M+)的计算值(实测值)334.1317(334.1354)。
实施例4染料D1-4的合成 (1)染料D1-4的合成由I与对氰基苯甲醛反应制得，其反应过程与染料D1-2的合成相同。得黄色粉末，产率81％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.023(s，1H)，7.707(d，J＝8.0Hz，2H)，7.661(d，J＝8.4Hz，2H)，7.651(s，1H)，7.451(d，J＝16.4Hz，1H)，7.279(d，J＝15.8Hz，1H)，2.613(s，3H)。13C NMR(CDCl3，400MHz)δ141.912，139.953，137.919，134.769，132.939，129.766，127.861，125.584，118.691，117.932，116.460，.115.366，112.687，20.329.MS，m/zC18H11N3(M+)的计算值(实测值)269.0953(269.0951)。
实施例5染料D1-5的合成
(1)中间体2的合成N，N-二羟乙基苯胺(1)(26.0g，0.14mol)、(CH3CO)2O(43.9g，0.43mol)、吡啶(32.0g，0.40mol)和CH2Cl2(200mL)加到圆底烧瓶中，装上带干燥管的回流管，回流反应1d后，冷却水洗，有机层无水硫酸镁干燥，过滤浓缩，产品真空蒸馏得到黄稠状的油，产率83％(31.6g)。IR(KBr，cm-1)1738(C＝O)，1599and 1505(ArCH)，1241(C-O).1HNMR(CDCl3，400MHz)δ7.2(m，2H，Ar H3and H5)，6.8(m，3H，Ar H2，H4and H6)，4.3(t，4H，J1＝J2＝6.2Hz，N(CH2CH2OAc)2)，3.6(t，4H，J1＝J2＝6.2Hz，N(CH2CH2OAc)2)，2.1(s，6H，OCOCH3).MS，m/zC14H19NO4(M+)的计算值(实测值)265.1314(265.1317)。
(2)中间体3的合成于100mL圆底烧瓶中加入无水DMF(40mL)，冰浴冷却，边搅拌边逐滴滴加POCl3(25.4g，0.17mol)，30min后，2(40.0g，0.15mol)加到混合液中，于90℃反应2h，反应完后冷却倒入碎冰中，逐滴滴加饱和NaOAc溶液中和至pH 6～8，混合液用乙酸乙酯萃取，并水洗，无水MgSO4干燥，过滤浓缩，残余物用硅胶柱色谱纯化，得黄色固体，产率96％(42.2g)。IR(KBr，cm-1)1736and 1660(C＝O)，1594and 1527(Ar，CH)，1241(C-O).1H-NMR(CDCl3，400MHz)δ9.7(s，1H，CHO)，7.7(d，2H，J＝8.9Hz，Ar H2and H6)，6.8(d，2H，J＝8.9Hz，Ar H3and H5)，4.2(t，4H，J1＝J2＝6.2Hz，N(CH2CH2OAc)2)，3.7(t，4H，J1＝J2＝6.2Hz，N(CH2CH2OAc)2)，2.0(s，6H，OCOCH3).MS，m/zC15H19NO5(M+)的计算值(实测值)293.1263(293.1265)。
(3)中间体4的合成4-[N，N-二(2-乙羧基乙基)]胺基苯甲醛(3)(334mg，1.14mmol)、NaH(55mg 2.28mmol)和THF(3mL)加到25mL圆底烧瓶中，充氮气保护并用冰水浴冷却到0℃。将1，4-二氰基-2-甲基-5-(二乙基磷酰基甲基)苯(I)(333mg，1.14mmol)的THF(10mL)溶液在搅拌下逐滴滴加到混合液中，加料完后继续在0℃下搅拌反应12h(TLC)。反应结束后将水(5mL)加到反应混合物中，用乙酸乙酯萃取，有机相用无水MgSO4干燥，过滤脱除溶剂，粗品用硅胶柱色谱分离，先用v(正己烷)∶v(CH2Cl2)＝20-0％、后用v(乙酸乙酯)∶v(CH2Cl2)＝0-20％进行洗脱，再经甲醇重结晶，得黄色固体，产率72％(336mg，0.82mmol)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.295(s，1H)，7.814(s，1H)，7.541(d，J＝16.4Hz，1H)，7.493(d，J＝8.4Hz，2H)，7.130(d，J＝16.4Hz，1H)，6.8162(d，J＝8.8Hz，2H)，3.769(t，J1＝6.0Hz，J2＝5.6Hz，4H)，3.6285(t，J1＝5.6Hz，J2＝6.0Hz，4H)，2.560(s，3H)，2.011(s，6H).13C NMR(CDCl3，400MHz)δ149.536，139.957，139.2420，135.575，134.520，128.944，128.882，123.652，117.449，116.912，116.728，116.309，113.475，112.168，59.531，54.312，19.031，17.852.MS，m/zC25H25N3O4(M+)的计算值(实测值)431.1845(431.1828)。
(4)染料D1-5的合成2，5-二氰基-4-甲基-4’-(N，N-二羟乙基)胺基二苯乙烯(F4)(400mg，0.93mmol)、Na2CO3(10％，5mL)和EtOH(10mL)加到25mL圆底烧瓶中，在50℃下搅拌反应2h(TCL)。反应结束后，加入5mL盐酸(1mol/L)中和过量的Na2CO3，真空脱除溶剂，残余物用硅胶柱色谱分离[v(丙酮)∶v(CH2Cl2)＝2∶3]，得深黄色晶体，产率96％(310mg)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.290(s，1H)，7.804(s，1H)，7.545(d，J＝16.4Hz，1H)，7.495(d，J＝8.4Hz，2H)，7.127(d，J＝16.4Hz，1H)，6.816(d，J＝8.8Hz，2H)，3.773(t，J1＝6.0Hz，J2＝5.6Hz，4H)，3.628(t，J1＝5.6Hz，J2＝6.0Hz，4H)，3.038(s，2H)，2.552(s，3H).13C NMR(CDCl3，400MHz)δ149.548，139.961，139.232，135.588，134.510，128.954，128.886，123.648，117.446，116.900，116.733，116.300，113.469，112.171，59.521，54.306，19.024.MS，m/zC21H21N3O2(M+)的计算值(实测值)347.1634(347.1631)。
实施例6
染料D1-6的合成 (1)中间体2的合成三苯胺2.5g至100mL三口瓶中，加入10mL除水的DMF中，冰水浴冷却，搅拌下缓慢加入1.5g POCl3，温度不超过20℃，室温搅拌30min，沸水浴加热1.5h，将反应液倒入200g碎冰中，待冰完全熔化后，用1mol/L氢氧化钠调节pH＝6-8，将所得淡黄色沉淀干燥，用乙醇重结晶，得白色粉末，收率73％(4.1g)。1H NMR(400MHz，CDCl3)，δ9.808(s，1H，CHO)，7.676(d，J＝8.8Hz，2H)，7.340(t，J1＝J2＝8.0Hz，4H)，7.183～7.149(m，6H)，7.014(d，J＝8.8Hz，2H).13C NMR(CDCl3，400MHz)δ190.630，146.435，131.490，129.918，129.296，126.502，125.295，119.534。ESI-MS Positive[M+H]+(m/z 274.1).
(2)染料D1-6的合成由I与对-二苯胺基苯甲醛(2)反应制得，其反应过程与3.5.1相同。得绿色晶体，产率62％，熔点213-214℃。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.977(s，1H)，7.567(s，1H)，7.424(d，J＝7.6Hz，2H)，7.310～7.258(m，5H)，7.234(d，J＝19.6Hz，1H)，7.120(d，J＝16.4Hz，1H)，7.121～7.039(m，5H)，2.565(s，3H).13C NMR(CDCl3，400MHz)δ147.271，139.893，139.521，134.617，134.496，129.622，129.129，128.484，125.303，123.937，122.570，1119.731，117.598，116.885，114.387，20.132。MS，m/zC29H21N3(M+)的计算值(实测值)411.1735(411.1697)。
实施例7染料D2-1的合成
(1)中间体2的合成分析天平准确称取咔唑(5g，30mmol)、氢氧化钾(3g，53.6mmol)加到盛有30mL DMSO的100mL干燥的单口烧瓶中，移液管准确量取4mL 1-溴辛烷置于恒压滴液漏斗中，于烧瓶上装上恒压滴液漏斗。将烧瓶置于80～85℃的油浴中，搅拌下滴入1-溴辛烷，反应3h，冷却后加入100mL蒸馏水混合。静置后有淡黄色固体析出，过滤，干燥。用无水乙醇重结晶，得白色针状晶体，收率68％(5.7g)，熔点68～70℃。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.074(d，J＝7.6Hz，2H)，7.428(t，J1＝J2＝7.6Hz，2H)，7.354(d，J＝8.0Hz，2H)，7.197(t，J1＝J2＝7.6Hz，2H)，4.218(t，J1＝J2＝7.2Hz，2H)，1.811(m，2H)，1.212(m，10H)，0.849(t，J1＝J2＝6.4Hz，3H).13CNMR(400MHz，CDCl3)δ140.591，125.705，122.988，120.483，118.843，108.801，43.186，31.974，29.545，29.347，29.112，27.473，22.781，14.249。MS，m/zC20H25N1(M+)的计算值(实测值)279.1987(279.1987)。
(2)中间体3的合成移液管准确量取6mL干燥的DMF置于100mL干燥的单口烧瓶中，将单口烧瓶置于冰水浴中，将5mL三氯氧磷滴入单口烧瓶。分析天平准确称取9-辛基咔唑(4g，14.3mmol)溶于40ml氯苯置于恒压滴液漏斗，于烧瓶上装上恒压滴液漏斗。0.5h后，将9-辛基咔唑的氯苯溶液缓缓滴入单口烧瓶，在70～75℃的油浴中搅拌反应6h。反应完毕后，冷却，用碳酸氢钠调pH至中性，用氯仿萃取，再用无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，无水乙醇重结晶，得白色晶体，收率95％(4.17g)。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ10.059(s，1H)，8.554(s，1H)，8.114(d，J＝8Hz，1H)，7.907(d，J＝8.4Hz，1H)，7.508(t，J1＝J2＝8Hz，1H)，7.414(d，J＝8.4Hz，2H)，7.278(t，J1＝J2＝7.6Hz，1H)，4.260(t，J1＝J2＝7.6Hz，2H)，1.842(m，2H)，1.221(m，10H)，0.850(t，J1＝J2＝6.4Hz，3H)。13C NMR(400MHz，CDCl3)δ191.927，144.227，141.342，128.666，127.292，126.882，124.134，123.223，123.170，120.900，120.460，109.590，109.112，43.572，31.959，29.507，29.332，29.104，27.442，22.796，14.272。MS，m/zC21H25NO(M+)的计算值(实测值)307.1936(307.1938)。
(3)染料D2-1的合成分析天平准确称取3(307mg，1mmol)和氢化钠(30mg，1.25mmol)置于25ml干燥单口烧瓶中，准确称取I(292mg，1mmol)溶于10ml四氢呋喃，置于恒压加料器中，将恒压加料器装在单口烧瓶上，并抽真空用氩气保护。将烧瓶置于冰水浴中，在强烈搅拌和避光的条件下，将I的四氢呋喃溶液逐滴滴加到混合液中(滴加时间40～50min)。滴加完毕后，室温搅拌反应24h。反应结束后，真空脱除THF，用二氯甲烷萃提(3×15mL)，水洗(3×10mL)，加无水硫酸镁干燥。干燥，过滤，真空脱除溶剂。粗品经硅胶柱色谱分离〔洗脱液v(正己烷)∶v(乙酸乙酯)＝12∶1〕，得黄色粉末，产率63％(280mg)。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.260(s，1H)，8.139(d，J＝7.2Hz，1H)，8.025(s，1H)，7.724(d，J＝8.8Hz，1H)，7.555(s，1H)，7.494(t，J1＝J2＝7.2Hz，2H)，7.439(d，J＝11.6Hz，1H)，7.388(d，J＝10.4Hz，1H)，7.315(d，J＝16.4Hz，1H)，7.256(d，J＝16.4Hz，1H)，4.304(t，J1＝J2＝7.2Hz，1H)，2.556(s，J＝7.2Hz，2H)，1.880(m，2H)，1.356(m，2H)，1.255(m，8H)，0.862(s，3H)。13C NMR(CDCl3，400MHz)δ141.115，140.469，139.839，139.581，136.219，134.488，129.053，126.723，126.366，125.136，123.512，121.417，120.764，120.270，119.648，118.919，117.583，117.082，114.228，109.377，43.482，31.966，29.537，29.347，29.180，27.480，23.700，22.781，20.117，14.249。MS，m/zC31H31N3(M+)的计算值(实测值)445.2518(445.2507)。
实施例78染料D3-1的合成
(1)中间体2的合成在500mL三口圆底烧瓶上装上机械搅拌、温度计和回流管，于烧瓶中加入对氟苯甲醛(25.0g，0.2mol)、咔唑(100.2g，0.6mol)、无水K2CO3(41.5g，0.3mol)、十六烷基三甲基溴化胺(0.5g)和250mL DMSO，在100℃下反应72h。冷却后倒入冰水中，用氯仿萃取，水洗，干燥，减压脱除溶剂，柱色谱分离，得淡黄色固体，产率65％(35.2g)。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.808(s，1H)，7.675(d，J＝8.8Hz，2H)，7.340(t，J1＝7.6Hz，J2＝8.0Hz，4H)，7.166(m，4H)，7.014(d，J＝8.8Hz，2H)。13C NMR(400MHz，CDCl3)δ190.614，153.548，146.345，131.482，129.911，129.296，126.502，125.288，119.534。MS，m/zC19H13NO(M+)的计算值(实测值)271.0997(271.0999)。
(2)染料D3-1的合成分析天平准确称取2(271mg，1mmol)和氢化钠(30mg，1.25mmol)置于25ml干燥单口烧瓶中，准确称取I(292mg，1mmol)溶于10ml四氢呋喃，置于恒压加料器中，将恒压加料器装在单口烧瓶上，并抽真空用氩气保护。将烧瓶置于冰水浴中，在强烈搅拌和避光的条件下，将I的四氢呋喃溶液逐滴滴加到混合液中(滴加时间40～50min)。滴加完毕后，室温搅拌反应24h。反应结束后，真空脱除THF，用二氯甲烷萃提(3×15mL)，水洗(3×10mL)，加无水硫酸镁干燥。干燥，过滤，真空脱除溶剂。粗品经硅胶柱色谱分离〔洗脱液v(正己烷)∶v(乙酸乙酯)＝12∶1〕，得黄绿色粉末，产率83％黄绿色粉末，产率83％(361mg)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.152(d，J＝7.6Hz，2H)，8.062(s，1H)，7.809(d，J＝8.0Hz，2H)，7.642(d，J＝8.0Hz，2H)，7.632(s，1H)，7.481～7.425(m，6H)，7.328～7.291(m，2H)，2.608(s，3H).13C NMR(CDCl3，400MHz)δ140.712，138.799，134.625，134.048，129.516，128.886，127.459，126.267，123.785，122.783，120.574，120.452，117.781，116.695，114.972，109.954，20.238.MS，m/zC29H19N3(M+)的计算值(实测值)409.1579(409.1572)。
实施例9染料D4-1的合成 (1)中间体2的合成分析天平准确称取1(5.97g，30mmol)、氢氧化钾(3g，53.6mmol)加到盛有30mL DMSO的100mL干燥的单口烧瓶中，移液管准确量取4mL 1-溴辛烷置于恒压滴液漏斗中，于烧瓶上装上恒压滴液漏斗。将烧瓶置于80～85℃的油浴中，搅拌下滴入1-溴辛烷(7.68g，40mmol)，反应3h，冷却后加入100mL蒸馏水混合。静置后有淡黄色固体析出，过滤，干燥。用无水乙醇重结晶，得白色固体，收率65％(6.1g)。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.045(d，J＝6.4Hz，2H)，7.028(d，J＝7.6Hz，2H)，6.781(d，J＝10.0Hz，2H)，6.758(d，J＝8.0Hz，2H)，3.736(s，2H)，1.695(m，2H)，1.320(m，2H)，1.168(m，8H)，0.771(t，J1＝J2＝6.0Hz，3H)。13C NMR(400MHz，CDCl3)δ127.307，122.631，115.647，32.953，32.111，31.913，29.886，29.385，27.123，22.797，14.265。MS，m/zC20H25NS(M+)的计算值(实测值)311.1708(307.1700)。
(2)中间体3的合成移液管准确量取6mL干燥的DMF置于100mL干燥的单口烧瓶中，将单口烧瓶置于冰水浴中，将5mL三氯氧磷滴入单口烧瓶。分析天平准确称取2(4.5g，14.3mmol)溶于40ml氯苯置于恒压滴液漏斗，于烧瓶上装上恒压滴液漏斗。0.5h后，将2的氯苯溶液缓缓滴入单口烧瓶，在70～75℃的油浴中搅拌反应6h。反应完毕后，冷却，用碳酸氢钠调pH至中性，用氯仿萃取，再用无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，无水乙醇重结晶，得白色固体，收率92％(4.45g)。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.779(s，1H)，7.622(d，J＝8.4Hz，1H)，7.566(s，1H)，7.155(t，J1＝J2＝8.4Hz，1H)，7.099(d，J＝7.6Hz，1H)，6.953(t，J1＝J2＝7.6Hz，1H)，6.884(d，J＝4.8Hz，1H)，6.864(d，J＝4.4Hz，1H)，3.870(t，J1＝J2＝7.2Hz，2H)，1.800(m，2H)，1.427(m，2H)，1.245(m，8H)，0.862(t，J1＝J2＝6.4Hz，3H)。13C NMR(400MHz，CDCl3)δ191.927，144.227，141.342，128.666，127.292，126.882，124.134，123.223，123.170，120.900，120.460，109.590，109.112，43.572，31.959，29.507，29.332，29.104，27.442，22.796，14.272。MS，m/zC21H25NOS(M+)的计算值(实测值)339.1657(339.1658)。
(3)染料D4-1的合成由I与3反应制得，其反应过程与染料D3-1合成相同。得红褐色粉末，产率58％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.954(s，1H)，7.566(s，1H)，7.318(s，2H)，7.142(m，4H)，6.846(m，2H)，3.869(s，2H)，2.567(s，3H)，1.806(m，2H)，1.438(m，2H)，1.284(m，8H)，0.868(t，J1＝6.0Hz，J2＝7.2Hz，3H)。13C NMR(400MHz，CDCl3)δ134.442，129.364，127.482，126.897，117.530，116.824，115.845，31.921，29.401，27.070，22.804，20.102，14.272。MS，m/zC31H31N3S(M+)的计算值(实测值)477.2239(477.2234)。
实施例10染料D5-1的合成
(1)中间体2的合成用分析天平准确称取咔唑(5.0g，30mmol)、氢氧化钾(3.2g，54mmol)置于100mL干燥的单口烧瓶中，并加入氯苯(3.7g，33mmol)和30mL硝基苯，抽真空充氮气保护，回流反应72h。反应结束后，减压脱除过量的氯苯和硝基苯，残余物用乙醇(2×300mL)重结晶，得白色片状晶体，产率76％(5.5g)。1H NMR(400MHz，CDCl3)，δ8.142(d，J＝7.2Hz，2H)，7.613～7.546(m，4H)，7.474～7.373(m，5H)，7.298～7.258(m，2H)。MS，m/zC18H13N(M+)的计算值(实测值)243.1048(243.1047)。
(2)中间体3的合成移液管准确量取6mL干燥的DMF置于100mL干燥的单口烧瓶中，将单口烧瓶置于冰水浴中，将5mL三氯氧磷滴入单口烧瓶。分析天平准确称取N-苯基咔唑(3.5g，14.3mmol)溶于40mL氯苯置于恒压滴液漏斗，装上恒压滴液漏斗。0.5h后，将N-苯基咔唑的氯苯溶液缓缓滴入单口烧瓶，在70～75℃的油浴中搅拌反应6h。反应完毕后，冷却，用10％碳酸氢钠溶液调pH至中性，用氯仿萃取，再用无水硫酸钠干燥，减压脱去溶剂，无水乙醇(2×200mL)重结晶，得白色粉末，收率95％(4.17g)。1H NMR(400MHz，CDCl3)，δ10.105(s，1H)，8.657(s，1H)，8.197(d，J＝7.6Hz，1H)，7.934(d，J＝8.4Hz，1H)，7.631(t，J＝8.0Hz，2H)，7.533(d，J＝7.6Hz，3H)，7.464～7.346(m，4H).13C NMR(400MHz，CDCl3)，δ191.905，144.644，142.018，136.856，130.290，129.599，128.491，127.603，127.337，127.155，124.005，123.739，123.383，121.356，120.824，110.577，110.266。MS，m/zC18H13N(M+)的计算值(实测值)271.0997(271.0995)。
(2)染料D5-1的合成由I与3反应制得，其反应过程与染料D3-1合成相同。得黄绿色粉末，产率85％。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.311(s，1H)，8.185(d，J＝7.2Hz，1H)，8.041(s，1H)，7.657～7.609(m，3H)，7.560(d，J＝6.8Hz，3H)，7.517～7.314(m，7H)，2.559(s，3H)。13C NMR(CDCl3，400MHz)δ141.654，139.764，139.688，137.403，135.976，134.511，130.184，130.100，129.121，128.005，127.861，127.223，126.692，125.500，124.066，123.314，120.711，120.407，120.027，119.428，117.598，117.029，116.885，114.304，110.486，110.296，20.117。MS，m/zC29H19N3(M+)的计算值(实测值)409.1579(409.1572)。
实施例11染料D1-1对粘度的测定使用上述合成的化合物D1-1评价对溶液微粘度的测定情况。将染料溶于甘油-乙醇中，按Vg/(Vg+Ve)＝20、40、60、80、100％的体积比配制甘油-乙醇溶液各5mL，保持染料浓度在c＝10-6～10-5mol/L的范围内，其中Vg、Ve分别代表甘油与乙醇的体积，用染料最大的单光子吸收波长和双光子吸收波长分别作为单光子激发波长和双光子激发波长，分别测定各溶液的单光子发射谱和双光子发射谱，在单-双光子荧光强度与粘度之间进行拟合，分别得到单-双光子荧光强度与粘度的函数表达式，染料D1-1的单-双光子荧光强度与粘度的函数表达式分别为Vg/(Vg+Ve)＝-651.97/(1+e(I+0.31468)/0.3745)+118.94和Vg/(Vg+Ve)＝-849.04/(1+e(I+0.31007)/0.28161)+118.96，根据函数表达式及测得的任一溶液的单-双光子荧光强度的大小分别计算出该溶液的粘度。
实施例12染料D1-1对温度的测定使用上述合成的化合物D1-1评价对溶液温度的测定情况。将染料溶于甘油、苯或甲苯中，保持染料浓度在c＝10-6～10-5mol/L的范围内，用染料最大的单光子吸收波长及双光子吸收波长分别作为单光子激发波长和双光子激发波长，按t＝20、35、50、65、80℃递增的顺序分别测定染料的单光子发射谱和双光子发射谱，在单-双光子荧光强度与温度之间进行拟合，分别得到单-双光子荧光强度与温度的函数表达式，染料D1-1的单-双光子荧光强度与温度的函数表达式分别为t＝1120.96/[1+e(I-2.2957)/1.6832]-806.31和t＝69.66/[1+e(I-0.25517)/0.091734]+18.707，式中t的单位为℃，根据函数表达式及测得的任一环境下的溶液的单-双光子荧光强度的大小，分别计算出该溶液的温度，即为环境温度。
实施例13染料D1-1对溶剂极性的测定使用上述合成的化合物D1-1评价对溶剂极性的测定情况。将染料分别溶解于1-环己烷，2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF或10-DMSO中，保持染料浓度在c＝10-6～10-5mol/L的范围内，用染料固有的最大吸收波长作为激发波长，测定染料在各溶剂中的最大发射波长，在最大发射波长的倒数—波数与溶剂极性经验参数ET(30)、π*、Δf、δΔG≠、Z之间进行线性拟合，得到一个线性函数表达式，染料D1-1的极性参数π*与波数υ之间的函数关系式为π*＝2.59-1105.44υ，其中υ的单位为nm-1，π*是个无单位的量，再根据这个函数表达式及在任意溶剂中测得的最大发射波长，计算出对应溶剂的极性参数大小，即为该溶剂的极性大小。
实施例14染料D1-1在各种溶剂里的最大双光子吸收截面对激发波长的变化采用飞秒双光子诱导荧光方法，以荧光素(10-4mol/L)的NaOH(0.1mol/L)溶液作为标准参比物。其计算公式如(4.2)与(4.3)所示。公式中的c为溶液的浓度，在测量时，探针P1的浓度c＝10-5mol/L。n是溶剂的折射率，可查表得到。F是上转换荧光强度，由实验测得。σTPE是双光子荧光激发截面。参比溶液的物理量均用下标cal表示。参比物的σTPE是从文献[79b]中查得，其单位为GM(1GM＝10-50cm4.s/photon)。每改变一个双光子激发波长，则测一次，根据每次所测得的F计算出双光子吸收截面。根据测量结果得到了双光子吸收截面随双光子激发波长变化的关系图(见图10)。由图可知，D1-1的双光子吸收截面随极性增大而降低。
σ2=σTPEη---(1)]]>σTPE=σcalTPE·ccalc·ncal·Fn·Fcaal---(2).]]>
权利要求
1.一类双氰基二苯乙烯双光子荧光染料，其特征在于该类染料结构中均含有2，5-二氰基苯乙烯基，并且只有一个碳-碳双键，碳-碳双键两端均为芳香环；具体结构式如通式I所示 上述通式I中R1、R2、R3为相同或不相同的H、C1-12烷基、C1-12环烷基、C1-12烷基取代的苯基、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R为D1、D2、D3、D4或D5；它们中的R4、R5、R6、R7为相同或不同的H、C1-12烷基、C1-12环烷基、C1-12烷基取代的苯基、OR17、N(R17)2、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R17为H、C1-12烷基、C1-12环烷基、C1-12烷基取代的苯基、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；D1中的X为H、C1-12烷基、C1-12环烷基、C1-12烷基取代的苯基、OR17、N(R17)2、CN、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM或(CH2)mSO3M；R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16为相同或不相同的H、C1-12烷基、C1-12环烷基；M为H、K、Na、Li、NH4、NH3R18、NH2(R18)2、NH(R18)3或N(R18)4；R18为H、C1-4烷基或CH2CH2OH；n、m＝1～8。
2.按照权利要求1所述的双氰基二苯乙烯双光子荧光染料的用途，其特征是该类染料用于溶剂极性测定时，将染料分别溶解于1-环己烷，2-甲苯、3-苯、4-二氧六环、5-四氢呋喃、6-氯仿、7-丙酮、8-乙腈、9-DMF或10-DMSO中，保持染料浓度在c＝10-6～10-5mol/L的范围内，用染料固有的最大吸收波长作为激发波长，测定染料在各溶剂中的最大发射波长，在最大发射波长的倒数—波数与溶剂极性经验参数ET(30)、π*、Δf、δΔG≠、Z之间进行线性拟合，得到一个线性函数表达式，染料D1-1的极性参数π*与波数υ之间的函数关系式为π*＝2.59-1105.44υ，其中υ的单位为nm-1，π*是个无单位的量，再根据这个函数表达式及在任意溶剂中测得的最大发射波长，计算出对应溶剂的极性参数大小，即为该溶剂的极性大小。
3.按照权利要求1所述的双氰基二苯乙烯双光子荧光染料的用途，其特征是该染料用于微粘度测定时，将染料溶于甘油-乙醇中，按Vg/(Vg+Ve)＝20、40、60、80、100％的体积比配制甘油-乙醇溶液各5mL，保持染料浓度在c＝10-6～10-5mol/L的范围内，其中Vg、Ve分别代表甘油与乙醇的体积，用染料最大的单光子吸收波长和双光子吸收波长分别作为单光子激发波长和双光子激发波长，分别测定各溶液的单光子发射谱和双光子发射谱，在单-双光子荧光强度与粘度之间进行拟合，分别得到单-双光子荧光强度与粘度的函数表达式，染料D1-1的单-双光子荧光强度与粘度的函数表达式分别为Vg/(Vg+Ve)＝-651.97/(1+e(I+0.31468)/0.3745)+118.94和Vg/(Vg+Ve)＝-849.04/(1+e(I+0.31007)/0.28161)+118.96，根据函数表达式及测得的任一溶液的单-双光子荧光强度的大小分别计算出该溶液的粘度。
4.按照权利要求1所述的双氰基二苯乙烯双光子荧光染料的用途，其特征是该染料用于测定环境温度时，将染料溶于甘油、苯或甲苯中，保持染料浓度在c＝10-6～10-5mol/L的范围内，用染料最大的单光子吸收波长及双光子吸收波长分别作为单光子激发波长和双光子激发波长，按t＝20、35、50、65、80℃递增的顺序分别测定染料的单光子发射谱和双光子发射谱，在单-双光子荧光强度与温度之间进行拟合，分别得到单-双光子荧光强度与温度的函数表达式，染料D1-1的单-双光子荧光强度与温度的函数表达式分别为t＝1120.96/[1+e(I-2.2957)/1.6832]-806.31和t＝69.66/[1+e(I-0.25517)/0.091734]+18.707，式中t的单位为℃，根据函数表达式及测得的任一环境下的溶液的单-双光子荧光强度的大小，分别计算出该溶液的温度，即为环境温度。
全文摘要
本发明涉及一类双氰基二苯乙烯双光子荧光染料，该类染料是将1，4－二氰基－2－甲基－5－(二乙基磷酰基甲基)苯与芳甲醛缩合而成。该类染料拥有大的双光子吸收截面δ
文档编号C09K11/06GK101037541SQ20071001078
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者彭孝军, 黄池宝, 樊江莉, 孙世国 申请人:大连理工大学