一种含噻吩基团的苯并吲哚盐染料及其制备方法和用途
【专利摘要】本发明涉及一类式(1)所示的具有较强表面增强拉曼散射(SERS)效应的含噻吩基团的苯并吲哚盐染料及其合成制备方法和应用。该苯并吲哚盐的阳离子为D-π-A结构，分别以二烷基胺基为电子给体，含氮杂环苯并吲哚阳离子为电子受体，噻吩乙烯基为共轭桥。此类结构的染料分子可与纳米金或银颗粒复合形成SERS标记物，用于表面增强拉曼光谱检测，SERS强度高，反应灵敏；调控分子共轭链长度可使染料吸收波长可控，此类SERS染料分子有望在生物医学光谱检测中得到应用。
【专利说明】一种含噻吩基团的苯并吲哚盐染料及其制备方法和用途
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机材料、拉曼光谱分析领域，具体涉及一类含噻吩基团的苯并吲哚 盐染料及其制备方法和用途。
【背景技术】
[0002] 高速发展的SERS技术极大地提高了拉曼光谱检测的灵敏度，能克服拉曼光谱强 度方面的先天不足，再加上拉曼光谱可提供丰富结构信息的优势使得SERS技术在生化分 析研究领域逐渐成为一个重要的研究手段。
[0003] SERS探针技术是新兴的用于免疫、DNA和细胞细菌检测的方法。Nie小组（Qian X，Peng X，Nie S, et al. Nature Biotechnology, 2008, 26 (1) : 83-90)设计了 一种疏基化 PEG包埋的金纳米颗粒SERS标记物（参见附图1)，将其称为第三代SERS标记物，其主要由 粒径为60nm的纳米金、拉曼活性分子和巯基化PEG三部分组成。SERS染料（拉曼活性分 子）是其重要的组成部分，开发兼具大SERS效应和最大吸收波长在生物光学范围的SERS 染料具有重要意义。
[0004] 在红外630nm至785nm区域，生物体内的天然的发色团和水的吸收最小，被称为生 物医学光谱窗口。噻吩是优良的共轭连接基团，相比结构类似的含有苯环的分子，含噻吩环 的分子的最大吸收波长更大，更容易得到吸收在生物医学光谱窗口区域的新材料。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一类含噻吩基团的D- π -A型苯并吲哚盐染料及其制备方 法和用途。产物是有机离子型化合物，具有较好的水溶性；通过改变噻吩基共轭链长度改变 染料分子的吸收波长，使得生物体内天然的发色团和水对吸收波长影响较小；同时，产物的 SERS强度随其浓度的变化较灵敏，有望在SERS标记物中得到应用。
[0006] -种含噻吩基团的苯并吲哚盐染料，其特征是利用双键将苯并吲哚盐与不同的噻 吩基团相连，并作为二者之间电荷转移的通道，形成D- π -A结构的SERS染料化合物。（1) 为含噻吩基团的苯并吲哚盐的结构通式：
【权利要求】
其中
1. 一种含噻吩基团的苯并吲哚盐染料，其特征在于该苯并吲哚盐染料结构通式为（I) 所示：
R1, R2和R3各自独立地为C1-C4直链或支链烷基， X 为 F、Cl、fc或 I ; η为2-5的整数。
2. 根据权利要求1所述的含噻吩基团的苯并吲哚盐染料，其特征是结构通式中，R1, R2 和R3各自独立地为C1-C2烷基； X为Br或I ; η为2或3。
3. 根据权利要求1所述的含噻吩基团的苯并吲哚盐染料，其特征是结构通式中R1, R2 和R3均为甲基； X为I ; η为2或3。
4. 根据权利要求1所述的含噻吩基团的苯并吲哚盐染料，其特征在于该苯并吲哚盐染 料结构式为：
5. -种如权利要求1-4中任一项所述的含噻吩基团的苯并吲哚盐类染料的制备方法， 其特征在于包括以下几个步骤： a. 末端5位分别以溴和甲醛为取代基的η联噻吩和二烷基胺水溶液回流反应生成以末 端5位二烷基胺基和甲醛为取代基的η联噻吩； b. 苯并吲哚与卤代烷在乙醇中回流反应生成苯并吲哚盐； c. 末端5位分别以二烷基胺基和甲醛为取代基的η联噻吩与苯并吲哚盐反应生成所述 的含噻吩基团的苯并吲哚盐。
6. 如权利要求5所述的含噻吩基团的苯并吲哚盐类染料的制备方法，其特征在于具体 制备步骤如下： (1)末端5位分别以二烷基胺基和甲醛为取代基的η联噻吩的合成：在容器中以1:4的 摩尔比加入末端5位分别以溴和甲醛为取代基的η联噻吩和二烷基胺水溶液，在催化剂作 用下加热反应，反应过程中点板追踪反应进程；每隔6小时补充一定量的二烷基胺水溶液， 直到末端5位分别以溴和甲醛为取代基的η联噻吩的原料反应完全；反应结束后利用柱层 析的方法获得目标产物； ⑵苯并吲哚盐的合成：在容器中以1:1的摩尔比加入卤代烷和1，1，2-三甲基-IH-苯 并[e]吲哚，并加入适量无水乙醇，加热回流6小时，冷却至室温，过滤出固体，真空干燥，最 后得到淡蓝色苯并吲哚盐； (3)联噻吩苯并吲哚盐的合成：将末端5位分别以二烷基胺基和甲醛为取代基的η联 噻吩和苯并吲哚盐以1. 1:1的摩尔比加入到无水乙醇中，滴加2?3滴哌啶作为催化剂， 85°C回流反应12小时；反应结束后冷却至室温，旋蒸除去大部分溶剂，然后倒入乙醚中沉 析，过滤得到粗产物，通过柱层析的方法分离提纯，得目标产物。
7.如权利要求1-4中任一项所述的含噻吩基团的苯并吲哚盐在表面增强拉曼散射光 谱分析中作为拉曼活性分子的应用。
【文档编号】G01N21/65GK104387790SQ201410612172
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】杨洲, 段金帅, 戴艺强, 钱细妹 申请人:北京科技大学