一类含硼簇化合物及其应用的制作方法

本发明属于发光分子的研究领域，具体涉及发光分子光物理及在肿瘤相关的成像研究，更具体的，涉及一类利用同位素效应影响发光分子光物理性质的含硼簇化合物及其应用。

背景技术：

1、高效有机发光材料的开发因其在多色显示器、防伪、信息加密和传感方面的重要应用而引起了人们的极大研究兴趣。目前，人们已经探索了各种分子设计策略来实现明亮的发光，例如，发光染料在实际应用中通常用作固体薄膜，如有机发光二极管oled。在成膜过程中，染料分子聚集，这往往导致其发射强度的减弱，甚至是其光发射的完全猝灭。虽然人们已经投入了大量的努力来防止发色团聚集，开发能够在聚集状态下有效发光体更理想和有用{chem.rev.2020,120,4534-4577}。其次，以及通过π-共轭{acc.chem.res.2019,52,1089-1100}，或增强分子间的电荷转移。除了这些涉及合理分子结构设计的特定策略外，为了开发高效发光，还广泛研究了通过光、湿度、压力和磁场等外部物理刺激对发光的动态调节{angew.chem.int.ed.2011,50,8072–8076}。然而，尽管建立了这些策略，它们并不总是保证明亮的发光。例如，由于与聚集引起的猝灭效应相关的强非辐射衰减，使用大的π-共轭系统可能无法实现有效的固态发光。因此，从分子本身获得高效的发光体一直是光功能材料研究的核心。

2、碳硼烷是二十面体硼簇，表现出独特的性质，包括3d笼状结构、多中心多电子键和取代位置依赖的吸电子或给电子能力。这些特性在高效固态发光材料的开发中受到了广泛关注{isbn:978-0-12-801894-1}。天然硼原子有两种稳定的同位素10b(～20％)和11b(～80％)，尽管大量基于碳硼烷簇的发光分子已经被报道，但通过硼的同位素效应改善其光物理性质尚未得到研究。目前对同位素效应(ie)的研究，主要涉及氢原子和其他原子在化学和材料领域的研究。这些研究通常旨在阐明分子在化学反应过程中的动力学行为或探索材料的物理过程。相比之下，对硼同位素效应的研究很少，主要局限于无机分子系统{science1496,8,164-166}。目前，硼同位素效应对有机分子光物理性质的影响尚未探索。这促使我们使用基于硼簇的发光体进一步研究硼同位素效应对光物理性质的影响。

技术实现思路

1、为了阐明硼的同位素效应，本发明通过使用高富集的10b原子(10b～100％)、11b原子(11b～100％)或天然富集的b原子(10b～20％，11b～80％)构建碳硼烷基发光体，设计并合成了碳硼烷衍生物作为电子受体的具有d-a分子结构的硼簇基发光体，并研究这类化合物在生物成像上的应用。

2、本发明具体技术方案如下：

3、一种含硼化合物，为具有如下式(i)所示的结构的化合物或其药学上可接受的盐：

4、

5、其中式(i)中，所述r1、r3-r6相同或不同，至少有一个基团为碳硼烷基，所述碳硼烷为含有8-11个硼原子的笼状碳硼烷，所述硼原子选自10b和/或11b，其它基团代表h，c1-c8的烷基、羟基、氨基、卤素，其中，r7-r12相同或不同，至少一个基团为其它基团代表h，c1-c8的烷基、羟基、氨基或卤素，所述碳硼烷为含有8-11个硼原子的笼状碳硼烷，所述硼原子选自10b和/或11b。所述可接受的盐根据碳硼烷基的不同可以为酸式盐或碱式盐：与无机酸形成的盐，如盐酸；与有机酸形成的盐，如三氟乙酸；或者与金属离子形成的盐，如钠盐、钾盐、钙盐或镁盐等。根据式(i)的化合物形式也可以是药学上可接受的溶剂化物形式，例如水合物，以及非溶剂化物的形式。

6、式(i)的化合物存在形式还可以是药学上可接受的立体异构体的混合物，如对映异构体混合物和/或非对映异构体混合物。

7、式(i)的化合物可以是药学上可接受的单一立体异构体形式，如单一对映异构体和/或非对映异构体。

8、式(i)的化合物还可以是药学上可接受的外消旋混合物的形式，及对映异构体的等摩尔混合物。

9、碳硼烷在这里定义为至少为一个碳原子被纳入到多面体碳硼烷的化合物，其可以为天然碳硼烷，也可以为经过同位素改造的碳硼烷。进一步优选，式(i)中的碳硼烷基可以是：

10、

11、r2为氢、苯基、烷基、羟基、氨基或卤素。

12、更优选的，所述碳硼烷基11b丰度为0％，、80％或100％。

13、本发明一个具体的示例，所述的含硼化合物，具有如下结构：

14、

15、上述碳硼烷的的拓展点为碳原子(即通过c原子与通式(i)的母核连接)；邻、间、对碳硼烷及其阴离子巢式化合物可以通过高温及强路易斯碱，如醇盐(alkoxides)，胺(amines)，氟化物(fluorides)或n-杂环卡宾(n-heterocyclic carbenes)等条件的相互作用转化。

16、本发明另一目的在于提供所述含硼化合物在制备发光分子中的应用。进一步的，所述发光分子为细胞成像试剂或发光材料。本发明一个具体的示例，所述细胞为肿瘤细胞，例如肺癌细胞、肾癌细胞或黑色素瘤细胞,优选为黑色素癌细胞。

17、以上所提到的发光化合物不仅用于细胞成像，也可用于其他成像应用，如光学器件，oled材料的应用。

18、本发明所述式(i)的化合物可以通过包括以下步骤的制备方法来实现的。制备路线如下：

19、

20、其中碳硼烷乙腈中间体(b10h12(ch3cn)2)分别使用10b原子丰度为100％或者11b原子丰度为100％或为天然富集的b原子(10b丰度为20％，11b丰度为80％)碳硼烷。

21、上述方法中所使用的甲苯，四氢呋喃，三乙胺均为干燥试剂，反应在无水无氧及室温或回流状态下完成，后用柱层析分离提纯，真空干燥。

22、本发明优点：

23、1.本发明基于硼同位素效应影响有机分子发光性质的设计构思，利用不同同位素硼富集的碳硼烷作为吸电子基，通过碳硼烷对分子的调控作用构筑发光分子，结果表明11b富集的化合物光物理性质得到了明显的改善。

24、2.本发明设计的含硼化合物具有合成容易且高效，操作简便。

25、3.本发明所述的含硼化合物具有聚集诱导发光及生物相容性，并且细胞成像实验表明可在癌细胞内成功用于生物显影。

26、4.本发明所述的含硼化合物的光物理性质实验证明硼同位素效应确实可以改善化合物的光物理性质。

27、5.本发明所述的含硼化合物11b-napcb,对比10b-napcb，napcb光物理实验表明，大大提高了化合物的荧光量子产率，荧光寿命和色纯度，并且更适合作为荧光显影剂用于细胞成像研究。

技术特征：

1.一种含硼化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于所述化合物如下式(i)所示的结构的化合物：

2.根据权利要求1所述的含硼化合物，其特征在于，其中所述碳硼烷基具有如下结构：

3.根据权利要求1所述的含硼化合物，其特征在于，其中所述碳硼烷基11b丰度为0％、80％或100％。

4.根据权利要求1所述的含硼化合物，其特征在于，具有如下结构：其中代表11b丰度为0％、80％或100％的碳硼烷基。

5.权利要求1-4任一项所述含硼化合物在制备发光分子中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于所述发光分子为细胞成像试剂或发光材料。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述细胞为肿瘤细胞。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于所述肿瘤细胞为肺癌细胞、肾癌细胞或黑色素瘤细胞。

技术总结本发明公开了含硼簇化合物，结构式如下，其中，R<subgt;1</subgt;、R<subgt;3</subgt;‑R<subgt;6</subgt;相同或不同，至少有一个基团为碳硼烷基，其它基团代表H，C1‑C8的烷基、羟基、氨基、卤素；R<subgt;7</subgt;‑R<subgt;12</subgt;相同或不同，至少一个基团为其它基团代表H，C1‑C8的烷基、羟基、氨基或卤素，所述碳硼烷为含有8‑11个硼原子的笼状碳硼烷，所述硼原子选自<supgt;10</supgt;B和/或<supgt;11</supgt;B。本发明所述化合物使用不同硼同位素纯度的硼簇构筑的发光化合物，通过硼同位素效应影响发光分子的光物理性质，提高发光量子产率及相关性质，并改善生物成像能力。技术研发人员：李学庆,侯冬霞,严岗,燕红,芦昌盛,马文丽受保护的技术使用者：山东锐华氟业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2