一種近紅外bodipy類熒光染料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種近紅外B0DIPY類熒光染料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氟硼二吡咯染料（B0DIPY)是近年來出現(xiàn)的一類新型熒光染料，它是由二吡咯亞 甲基與三氟化硼形成的復(fù)合物。該染料分子具有較高的光熱穩(wěn)定性，可以避免染料自身 在熒光分析過程中受激發(fā)光的照射、溫度的升高或檢測環(huán)境的改變而導(dǎo)致染料結(jié)構(gòu)迅速降 解，保證了光譜分析信號的穩(wěn)定性。此外，B0DIPY類熒光染料具有摩爾吸光系數(shù)較高、熒 光量子產(chǎn)率高、熒光信號對溶劑極性和pH不敏感、熒光光譜峰窄、熒光壽命長、適中的氧化 還原電勢、可忽略的三重態(tài)等優(yōu)點(diǎn)；而且B0DIPY熒光分子母核相對穩(wěn)定且具有一定化學(xué)活 性，結(jié)構(gòu)易于修飾，吸收和發(fā)射波長可調(diào)變至近紅外區(qū)?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，B0DIPY類熒光染料 越來越受到人們的關(guān)注。
[0003] 近紅外吸收和熒光發(fā)射染料分子由于在光學(xué)成像、腫瘤診斷、紅外偽裝、非線性光 學(xué)材料和熒光標(biāo)識等眾多領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。在近紅外區(qū)，染料的發(fā)射波長較長， 光穿透力強(qiáng)，背景干擾??；尤其是，近紅外光在生物組織內(nèi)的滲透能力強(qiáng)，且對生物體的損 害很小。因此，近年來，對B0DIPY染料的研究傾向于合成近紅外B0DIPY染料，并使其能很 好地應(yīng)用于生物分析和生物成像等領(lǐng)域。
[0004]目前大多數(shù)近紅外B0DIPY類染料合成步驟多、難度大、產(chǎn)率低、溶解性差，因而限 制了其在生物、環(huán)境等領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。本發(fā)明設(shè)計(jì)合成了一種結(jié)構(gòu)新穎、制備方法簡 單、性能優(yōu)良的新型近紅外B0DIPY類熒光染料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種近紅外B0DIPY 類熒光染料。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述的近紅外B0DIPY類熒光染料的制備方法。
[0006] 技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 本發(fā)明的近紅外B0DIPY類熒光染料及其衍生物，其結(jié)構(gòu)式如下：
[0008]
[0009] 式中，R為Η或I。
[0010] -種制備上述近紅外B0DIPY類熒光染料的制備方法，步驟如下：
[0011] 1)在配備有Dean-Stark裝置的圓底燒瓶中加入B0DIPY衍生物、2-醛基三聚茚 和對甲苯磺酸，然后溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加熱到140°C回流，TCL檢測原料反 應(yīng)完全，收集溶劑直到蒸干。其中，三聚茚甲醛、對甲苯磺酸和B0DIPY衍生物的摩爾比為 4:1:1。
[0012] 2)將反應(yīng)物冷至室溫，減壓除去溶劑，殘留物經(jīng)硅膠柱層析，得到目標(biāo)產(chǎn)物，藍(lán)綠 色固體。
[0013] 具體化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0015] 上述步驟（1)中，三聚茚甲醛、對甲苯磺酸與B0DIPY衍生物的摩爾比為4 : 1 : 1。
[0016] 上述步驟⑴中，加入的甲苯和哌啶的用量分別是25mL和2mL。
[0017] 上述步驟（1)中，催化劑為對甲苯磺酸和哌啶。
[0018] 上述步驟（2)中，柱層析分離洗脫劑為石油醚：二氯甲烷=6 : 4~8 : 2。
[0019] 本發(fā)明的有益效果
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的近紅外B0DIPY類熒光染料及其制備方法具有的優(yōu)點(diǎn) 有：（1)將三聚茚基團(tuán)對B0DIPY染料的3, 5-位結(jié)構(gòu)修飾，該熒光染料的吸收和發(fā)射波長紅 移至近紅外區(qū)（650nm以上）；（2)摩爾吸光系數(shù)高、熒光發(fā)射光譜窄、熒光量子效率高、光穩(wěn) 定性好及溶解性好；(3)該制備方法具有操作簡便經(jīng)濟(jì)、反應(yīng)選擇性好、得率高、污染少等 優(yōu)點(diǎn)，使其很容易在細(xì)胞成像、熒光探針或激光染料領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0021] 圖1是化合物A的ESI-MS譜圖；
[0022] 圖2是化合物A的核磁共振氫譜圖；
[0023] 圖3是化合物A的紫外-可見吸收光譜圖；
[0024] 圖4是化合物A的熒光發(fā)射光譜圖；
[0025] 圖5是化合物B的ESI-MS譜圖；
[0026] 圖6是化合物B的核磁共振氫譜圖；
[0027] 圖7是化合物B的紫外-可見吸收光譜圖；
[0028] 圖8是化合物B的熒光發(fā)射光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0030] 用1H-NMR、UV-Vis譜及ESIMASS表征并證實(shí)近紅外B0DIPY類熒光染料的結(jié)構(gòu)。檢 測所用儀器為：BrukerARX600型核磁共振儀（TMS為內(nèi)標(biāo)，氘代氯仿為溶劑），島津UV-3100 型紫外-可見分光光度計(jì)（掃描范圍300~900nm，光路狹縫2nm)，X-4數(shù)顯顯微熔點(diǎn)儀， 美國ThermoELECTRONCORPORATION質(zhì)譜工作站，熒光光譜用美國AmicoBowmanSeries2 LuminescenceSpectrometer測試。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 單頸圓底燒瓶中配備有分水器，將1，3, 5, 7-四甲基-8 (2,4,6-三甲 苯）_B0DIPY(146. 4mg，0· 40mmol)，2-酸基三聚諱（0· 862g，1. 60mmol)和對甲苯橫酸（68mg) 溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加熱到140°C回流，TLC跟蹤檢測原料反應(yīng)完全，收集 溶劑直到蒸干。將反應(yīng)物濃縮，硅膠柱層析，洗脫劑為（石油醚/CH2C12= 6 : 4)，得到 深綠色固體A(182.0mg，32. 33 %)。Esi-MS:calcdforC^H^BFA1407. 8417,found: 1407·8459(Μ+Η+)(圖 1)NMR:(600MHz，CDC13)S8.46(d，J= 4.20Hz，2H)，8.40(d，J= 7. 20Hz，4H)，7. 93(d，J= 16. 2Hz，2H)，7. 83(d，J= 8. 40Hz，2H)，7. 67(s，1H)，7. 54-7. 52(m， 2H)，7. 50-7. 48 (m，2H)，7. 46-7. 42 (m，6H)，7. 38-7. 33 (m，4H)，7. 03 (s，2H)，6. 74 (s，2H)， 3. 15-3. 03 (m，12H)，2. 40 (s，3H)，2. 3卜2. 18 (m，18H)，1. 53 (s，6H)，0· 33-0. 25 (m，36H)(圖 2) ;UV_vis:348nm，404nm，613nm，667nm(圖 3);EmissionWavelength:691nm(圖 4) 〇
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 圓底燒瓶中配備有分水器，將1，3,5,7-四甲基-2,6-二碘-8(2,4,6-三甲 苯）-B0DIPY(247. 2mg，0. 40mmol)，三聚茚甲醛（0. 862g，1.60mmol)和對甲苯磺酸（68mg) 溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加熱到140°C回流，TLC跟蹤檢測原料反應(yīng)完全，收集 溶劑直到蒸干。將反應(yīng)物濃縮，硅膠柱層析，洗脫劑為（石油醚/CH2C12= 8 : 2)，得到 綠色固體B(196.2mg，29.54 % )。Esi-MS:calcdfor 1658.6272,found: 1658·6218(Μ+)(圖 5)NMR:(600MHz，CDC13)S8.46(d，J= 8.40Hz，2H)，8.39(t，J= 8. 40Hz，6H)，7. 95(d，J= 16. 2Hz，2H)，7. 88(d，J= 7. 20Hz，2H)，7. 69(s，2H)，7. 49-7. 33(m， 12H)，7· 06 (s，2H)，3· 14-2. 99 (m，12H)，2· 43 (s，3H)，2· 33-2. 13 (m，18H)，1· 56 (s，6H)，0.34-0.23(m，36H)(圖6) ;UV-vis:356nm，410nm，483nm，682nm(圖7) ;Emission Wavelength :718nm(圖8)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種近紅外BODIPY類熒光染料及其制備方法，其特征在于，其結(jié)構(gòu)通式如下：式中，R為Η或I。2. 權(quán)利要求1所述一種近紅外BODIPY類熒光染料及其制備方法，其特征在于：以2-醛 基三聚茚和BODIPY衍生物為原料，在對甲苯磺酸和哌啶的催化作用下生成目標(biāo)物，步驟如 下： 1) 在無水條件下，在配備有Dean-Stark裝置的圓底燒瓶中加入B0DIPY、三聚茚甲醛 和對甲苯磺酸，然后溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加熱到140°C回流，TLC檢測反應(yīng)原 料點(diǎn)消失，收集溶劑直到蒸干。其中，三聚茚甲醛、對甲苯磺酸和BODIPY衍生物的摩爾比為 4:1:1。 2) 將反應(yīng)物冷至室溫，減壓蒸干溶劑，硅膠柱層析，得到目標(biāo)產(chǎn)物，藍(lán)綠色固體。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外BODIPY類熒光染料的制備方法，其特征在于，步驟1) 中，需要配備有Dean-Stark裝置。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外BODIPY類熒光染料的制備方法，其特征在于，步驟1) 中，2-醛基三聚茚、對甲苯磺酸和BODIPY衍生物的摩爾比為4 : 1 : 1。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外BODIPY類熒光染料的制備方法，其特征在于，步驟1) 中，催化劑為重結(jié)晶過的對甲苯磺酸。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外BODIPY類熒光染料的制備方法，其特征在于，步驟1) 中，甲苯和哌啶的用量分別是25mL和2mL。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外BODIPY類熒光染料的的制備方法，其特征在于，步驟 2)中，柱層析分離洗脫劑為石油醚：二氯甲烷=6 : 4~8 : 2。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種近紅外BODIPY類熒光染料及其制備方法，采用2-醛基三聚茚和BODIPY衍生物在對甲苯磺酸和哌啶催化作用下發(fā)生Knoevenagel縮合反應(yīng)合成，最大吸收和發(fā)射波長在有機(jī)溶劑中均650nm以上。該制備方法具有反應(yīng)步驟簡單、反應(yīng)條件溫和、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。該類熒光染料具有高的摩爾消光系數(shù)、較好的溶解性和光穩(wěn)定性等優(yōu)異的光物理性能，在細(xì)胞成像和生物標(biāo)記中具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C09K11/06, C07F5/02, C09B23/12
【公開號】CN105462576
【申請?zhí)枴緾N201510559304
【發(fā)明人】徐海軍, 袁雪梅, 孫丹, 徐莉, 黃超伯, 姚建峰
【申請人】南京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年9月1日