一類氟硼類熒光染料的合成及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于精細化工領(lǐng)域，具體涉及一類氟硼類熒光染料的合成及其應(yīng)用。氟硼類染料相對于其它染料，一般具有較大的摩爾吸光系數(shù)，較強的熒光強度等。這些優(yōu)點使其廣泛應(yīng)用于生物成像，生物傳感等領(lǐng)域。本人所涉及合成的一類氟硼類熒光染料具有較大結(jié)構(gòu)的共軛體系，較強的ICT作用，因此具有較大的斯托克斯位移和較長的發(fā)射波長，可以作為一種熒光染料進行深入研究。氰基作為吸電子基團，其吸電子能力要明顯強于甲氧基和甲基的吸電子能力，因而氰基的發(fā)射波長和斯托克斯位移也要大于甲氧基和甲基。綜合該類物質(zhì)的特性，較長的發(fā)射波長和較大的斯托克斯位移都使得其在一些生物標記、熒光成像等方面上具有更大的優(yōu)勢。
【專利說明】
一類氟硼類熒光染料的合成及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及的是精細化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類氟硼類熒光染料的合成及其應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 熒光染料因其廣泛的應(yīng)用前景而成為研究的熱點，氟化硼絡(luò)合二吡咯甲川類熒光 染料（B0DIPY)是其中一種重要的熒光染料，該類熒光染料由于具有優(yōu)異的光物理特性（如 較好的耐光性，相對窄的吸收和發(fā)射帶，高摩爾吸光系數(shù)，和較高的熒光量子產(chǎn)率），而被廣 泛用于各種研究領(lǐng)域，比如熒光標記、熒光探針、光動力治療、捕光系統(tǒng)和激光染料等。盡管 它們在溶液中有較強的熒光，然而大多數(shù)B0DIPY衍生物在固態(tài)時由于Jr-Jr堆積而導(dǎo)致熒 光猝滅。此外，大多數(shù)B0DIPY染料具有非常小的斯托克斯位移（< 20納米，在大多數(shù)情況 下），這不可避免地導(dǎo)致自猝滅及光散射而引起在測量上的誤差。為了解決這一問題，有人 將不對稱配體或龐大的側(cè)取代基引入B0DIPY衍生物或類似物，以此來增大斯托克斯位移。 近日，不對稱供體-受體（D-A)型B0DIPY類似物已經(jīng)引起相當大的關(guān)注。這種DA構(gòu)型分子 通過分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移（ICT)作用以實現(xiàn)增大斯托克斯位移的目的（> 80納米）。然而， 已經(jīng)報導(dǎo)的在溶液中和固態(tài)下都具有較強紅色熒光的B0DIPY類似物卻并不多見。眾所周 知，在生物化學(xué)和材料化學(xué)中，人們更想得到發(fā)射波長在紅色或近紅外區(qū)域的熒光染料，因 為這些較長波長的光子能減小內(nèi)源性生色團的干擾，并且能減少對生物樣品的光損傷。因 此，具有紅色熒光且擁有較大斯托克斯位移的氟硼類熒光染料的發(fā)展是極其重要的。
[0003] 對于上述情況，本發(fā)明的目的之一提供一種合成簡單、反應(yīng)條件溫和、成本較低的 熒光染料制備方法；目的之二是提供一種近紅外發(fā)射、斯托克斯位移較大的熒光染料；目 的之三提供該化合物的應(yīng)用。
[0004] 技術(shù)方案：為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一類氟硼類熒光染料 化合物，其結(jié)構(gòu)式為如下通式I。
[0005]
[0006] 其中：R為甲氧基、甲基和氰基中的一種；
[0007] 當式I中R為甲氧基時，本發(fā)明代表性化合物的合成路線如下所示：
[0008]
[0009] 具體制備方法包括以下步驟：
[0010] (1)將化合物3,對甲氧基苯胺溶于無水乙醇中，并加入催化量對甲苯磺酸，加熱 至80°C回流2h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液旋干，用二氯甲烷溶解，飽和碳酸氫鈉洗滌，并用無 水硫酸鈉干燥，旋干溶劑，柱層析分離純化后得到化合物2 ;
[0011] (2)將化合物2溶于1，2_二氯乙烷中，加熱至80°C，依次加入三氟化硼乙醚和二 異丙基乙胺，80°C下攪拌回流3h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物倒入二氯甲烷中，飽和碳酸 氫鈉洗滌，并用無水硫酸鈉干燥，減壓除去有機溶劑，柱層析分離純化后得最終產(chǎn)物化合物 1 ;
[0012] 有益效果：
【附圖說明】
[0013] 圖1本發(fā)明的熒光染料在二氯甲烷溶劑中，熒光發(fā)射光譜，橫坐標為波長，縱坐標 為歸一化的焚光強度；
[0014] 圖2本發(fā)明的熒光染料在四氫呋喃溶劑中，熒光發(fā)射光譜，橫坐標為波長，縱坐標 為歸一化的焚光強度；
[0015] 圖3本發(fā)明的熒光染料在甲醇溶劑中，熒光發(fā)射光譜，橫坐標為波長，縱坐標為歸 一化的熒光強度；
[0016] 圖4熒光染料1 (R = 0CH3)的核磁共振氫譜；
[0017] 圖5熒光染料1 (R = CH3)的核磁共振氫譜；
[0018] 圖6熒光染料1 (R = CN)的核磁共振氫譜；
【具體實施方式】
[0019] 通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的在于保護本發(fā)明 范圍內(nèi)的一切改進及想法，本發(fā)明不局限于下面的實施案例。
[0020] 實施例1
[0021] (R = 0CH3)的制備
[0022] (1)將1，4-二乙基-7-羥基-1，2, 3,4-四氫喹喔啉-6-甲醛和對甲氧基苯胺溶 于無水乙醇中，并加入催化量對甲苯磺酸，加熱至80°C回流2h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物 旋干，用二氯甲烷溶解，飽和碳酸氫鈉洗滌，并用無水硫酸鈉干燥，旋干溶劑，柱層析分離純 化后得產(chǎn)物；（2)將上步得到的產(chǎn)物溶于1，2-二氯乙烷中，加熱至80°C，依次加入三氟化 硼乙醚和二異丙基乙胺，80°C下攪拌回流3h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物倒入二氯甲烷中， 飽和碳酸氫鈉洗滌，并用無水硫酸鈉干燥，減壓除去有機溶劑，柱層析分離純化后得最終產(chǎn) 物（R = 0CH3)，產(chǎn)率為 60%。產(chǎn)物 I (R = 0CH3)表征如下"HNMRGOOMHzADCU S 7. 94(s， 1H)，7. 43(d，J = 8. 9Hz，2H)，6. 92(d，J = 9. 0Hz，2H)，6. 35(s，1H)，6. 18(s，1H)，3. 83(s， 3H)，3.60-3.52(m，2H)，3.42(q，J = 7.1Hz，2H)，3.27(q，J = 7.1Hz，2H)，3.18-3.13(m， 2H)，1.23(t，J = 7. lHz，3H)，l. 19(t，J = 7. 1Hz，3H).13C NMR(126MHz，CDC13) S 158.71(s)， 157. 34(s)，156. 64(s)，147. 19(s)，136. 77 (s)，129. 61 (s)，124. 20 (s)，114. 44(s)， 109. 66 (s)，106. 39 (s)，97. 06 (s)，55. 55 (s)，48. 14 (s)，46. 29 (s)，45. 31 (s)，44. 51 (s)， 10. 79(s),9. 91(s)〇
[0023] 實施例2
[0024] (R = CH3)的制備
[0025] (1)將1，4-二乙基-7-羥基-1，2, 3,4-四氫喹喔啉-6-甲醛和對甲基苯胺溶于 無水乙醇中，并加入催化量對甲苯磺酸，加熱至80°C回流2h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物旋 干，用二氯甲烷溶解，飽和碳酸氫鈉洗滌，并用無水硫酸鈉干燥，旋干溶劑，柱層析分離純化 后得產(chǎn)物；（2)將上步得到的產(chǎn)物溶于1，2-二氯乙烷中，加熱至80°C，依次加入三氟化硼 乙醚和二異丙基乙胺，80°C下攪拌回流3h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物倒入二氯甲烷中，飽 和碳酸氫鈉洗滌，并用無水硫酸鈉干燥，減壓除去有機溶劑，柱層析分離純化后得最終產(chǎn)物 〇? = 013)，產(chǎn)率為70%。產(chǎn)物11〇? = 013)表征如下：111匪1?(5001抱，0)(：13)8 7.97(8，111)， 7.39(d，J = 8.2Hz，2H)，7.21(d，J = 8. 1Hz，2H)，6.36(s，1H)，6. 19(s，lH)，3.62-3.52(m， 2H)，3.43(q，J = 7.1Hz，2H)，3.27(q，J = 7.1Hz，2H)，3.21-3.10(m，2H)，2.37(s，3H)， 1.23(t，J = 7. 2Hz，3H)，1.20 (t，J = 7.1Hz，3H).13C NMR(126MHz，CDC13) 5 157. 58 (s)， 156. 78 (s)，147. 35 (s)，141. 07 (s)，137. 05 (s)，129. 84 (s)，129. 69-129. 50 (m)，122. 86 (s)， 109. 67 (s)，106. 47 (s)，97. 03 (s)，48. 10 (s)，46. 30 (s)，45. 35 (s)，44. 50 (s)，21. 00 (s)， 10. 80 (s)，9. 91 (s)。
[0026] 實施例3 :
[0027] (R = CN)的制備
[0028] (1)將1，4-二乙基-7-羥基-1，2, 3,4-四氫喹喔啉-6-甲醛和對氰基苯胺溶于 無水乙醇中，并加入催化量對甲苯磺酸，加熱至80°C回流2h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物 旋干，用二氯甲烷溶解，飽和碳酸氫鈉洗滌，并用無水硫酸鈉干燥，旋干溶劑，柱層析分離純 化后得產(chǎn)物；（2)將上步得到的產(chǎn)物溶于1，2-二氯乙烷中，加熱至80°C，依次加入三氟化 硼乙醚和二異丙基乙胺，80°C下攪拌回流3h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物倒入二氯甲烷中， 飽和碳酸氫鈉洗滌，并用無水硫酸鈉干燥，減壓除去有機溶劑，柱層析分離純化后得最終產(chǎn) 物〇? = 0抑，產(chǎn)率為50%。產(chǎn)物111〇? = 〇吣表征如下：111匪1?(5001抱，0)(：13)8 7.97(8， 1H)，7. 63(d，J = 8. 8Hz，2H)，7. 58(d，J = 8. 7Hz，2H)，6. 30(s，1H)，6. 12(s，1H)，3. 62(t， J = 5. 1Hz，2H)，3. 47 (q，J = 7. 1Hz，2H)，3. 27 (q，J = 7. 0Hz，2H)，3. 18 (s，2H)，1. 26 (t，J =7. 2Hz，3H)，1. 19(t，J = 7. lHz，3H). 13C NMR(126MHz，CDC13) S 158. 87(s)，155. 13(s)， 148. 91 (s)，146. 94(s)，133. 19(s)，130. 09 (s)，123. 16(s)，118. 60(s)，109. 69 (s)， 109. 25 (s)，107. 35 (s)，96. 67 (s)，48. 30 (s)，46. 70 (s)，45. 35 (s)，44. 25 (s)，10. 93 (s)，
【主權(quán)項】
1. 一類氣棚類巧光染料的合成及其應(yīng)用，其特征是具有式I中的化學(xué)結(jié)構(gòu)式：其中：R為甲氧基、甲基和氯基中的一種。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣棚類巧光染料，其特征在于合成方法按如下步驟進行： (1) 將1,4-二乙基-7-徑基-1,2, 3,4-四氨哇喔嘟-6-甲醒和對甲基苯胺、對甲氧基 苯胺W及對徑基苯胺中的一種溶于無水乙醇中，并加入催化量對甲苯橫酸，加熱至80°C回 流化。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物旋干，用二氯甲燒溶解，飽和碳酸氨鋼洗涂，并用無水硫酸 鋼干燥，旋干溶劑，柱層析分離純化后得到且有式TT中化舉結(jié)構(gòu)式的化合物；其中R為甲氧基、甲基和氯基中的一種； (2) 將式II中的化合物溶于1，2-二氯乙燒中，加熱至80°C，依次加入=氣化棚乙酸和 二異丙基乙胺，80°C下攬拌化。停止反應(yīng)，將反應(yīng)混合物倒入二氯甲燒中，飽和碳酸氨鋼洗 涂，并用無水硫酸鋼干燥，減壓蒸饋除去溶劑，柱層析分離純化后得具有式I目標產(chǎn)物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的的任一項氣棚類巧光染料在生物染色及其他方面的應(yīng) 用。
【文檔編號】C09K11/06GK105985363SQ201510045092
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月29日
【發(fā)明人】宋相志, 羅紅辰
【申請人】中南大學(xué)