CN102093371A - 一种硫代罗丹明b内酰胺衍生物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫代罗丹明B内酰胺衍生物其化学结构式如下。该硫代罗丹明B内酰胺衍生物的制备方法为,通过以罗丹明B与乙酸乙酯反应生成内酯化合物,再经三氯氧磷氧化得罗丹明B氯化物,该氯化物与氨气反应得氨基罗丹明B化合物,最后经与Lawesson′s试剂反应制得硫代罗丹明B内酰胺衍生物。该类荧光化合物在酸碱性环境中具有较高的稳定性,可作为荧光探针用于细胞及细胞器中pH的测定。
Description
技术领域:
本发明涉及一种荧光染料----硫代罗丹明B内酰胺衍生物及其制备方法。
背景技术:
罗丹明系列化合物是一种以氧杂蒽为母体的碱性呫吨染料,其单体水溶液能发出强的荧光,有大的摩尔消光系数,高的荧光量子产率,常作为荧光探针标记生物分子。
罗丹明内酰胺类荧光探针对金属离子的选择性识别是通过金属离子与探针分子产生络合作用,诱导探针的螺环结构打开,从而产生荧光信号。鉴于此可设计长波长发光的荧光开关型(OFF-ON)分子探针,这样既能避免短波长内样品本底的干扰,又能实现荧光增强。杯芳烃具有“全能”的三维平台,可以对其上下沿进行官能化,引入各种具有荧光性质的键合单元,形成主体分子,选择性地识别金属离子引起荧光信号的改变,从而具备光化学传感器的功能。一些基于杯芳烃平台的荧光探针已有合成,并展现出对金属离子良好的选择性[Ji H F,Yang Y M,Xu X H,et al.J.Org.Biomol.Chem.,2006,4:770;Kim J S,Quang D T.Chem.Rev.,2007,107:3780;Lee M H,Quang,D T,J ung H S,et al.J.Org.Chem.,2007,72:4242;刘时铸,汤又文.光谱学与光谱分析.2008,28(5):1118.]。迄今为止,这类化合物中螺环部分主要为内酰胺并芳烃结构[张文娟,吴翀,曾晞,等.光谱学与光谱分析.2010,30(5):1305;李宏林,樊江莉,刘晓健,等.高等学校化学学报.2010,31(9):1725.张玲菲,郑相勇,曾晞,等.无机化学学报.2010,26(7):1183.],但螺环部分为硫代内酰胺并芳环的罗丹明B衍生物的合成并未见报道。
发明内容:
针对现有技术的不足以及本领域研究和应用的需求,本发明的目的在于提供一种硫代罗丹明B内酰胺衍生物;同时本发明还提供了所述所有化合物的制备方法。
本发明是以内酯化的罗丹明B为原料,经三氯氧磷氧化后,所得罗丹明B氯化物与氨反应制得内酰胺罗丹明B衍生物,最后经Lawesson’s试剂处理制得了荧光化合物硫代罗丹明B内酰胺衍生物。
本发明提供的一种硫代罗丹明B内酰胺衍生物,其结构如下式(I)所示:
其中R1、R2、R3、R4各自选自氢、含有1~4个碳原子的烷基或芳基中的一种;R5、R6、R7、R8各自选自氢、含有1~4个碳原子的烷基或芳基中的一种、烷氧基、卤素、氨基。
本发明提供的一种硫代罗丹明B内酰胺衍生物的制备方法如下:
第一步:罗丹明B氯化物的合成
将内酯化的罗丹明B溶于干燥的有机溶剂中,缓慢滴加POCl3,滴加完毕后,加热至回流继续反应2~12h,冷却,减压蒸馏得罗丹明B氯化物;
第二步:氨基罗丹明B的合成
罗丹明B氯化物溶于干燥的有机溶剂中,5~50℃条件下通入NH3与之反应,TLC监测至反应结束,水洗分液,水层用有机溶剂萃取3~5次后合并有机层,干燥剂干燥,减压蒸馏除去溶剂得氨基罗丹明B;
第三步:硫代罗丹明B内酰胺衍生物的合成
将氨基罗丹明B溶于干燥的有机溶剂中,加入0.5~3.0倍于氨基罗丹明B摩尔量的Lawesson′s试剂,在惰性气体保护条件下回流反应,TLC监测至氨基罗丹明B反应完全,减压蒸馏除去溶剂,柱层析分离得淡紫色的硫代罗丹明B内酰胺衍生物;
本发明所述硫代罗丹明B内酰胺衍生物的制备方法中,第一步反应中的有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷或乙腈;第二步反应中的有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷或乙腈;干燥剂为无水氯化镁或无水硫酸钠;第三步反应中的有机溶剂为苯、甲苯或二甲苯;惰性气体为氮气、氦气或氩气。
本发明所述硫代罗丹明B内酰胺衍生物的合成路线如下:
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8与权利要求2中所述相同。
与现有技术得到的罗丹明荧光染料化合物相比,本发明提供的硫代罗丹明B内酰胺衍生物是一种新品种,该染料相对未改性的罗丹明具有在氯仿中的溶解速度加快,对pH值稳定性增强,在酸性碱性环境中更加稳定等优点,可作为探针用于pH的荧光指示剂,来测定生物体细胞及细胞器中的pH。
具体实施方式:
以下实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明,但不以任何方式限制本发明。下面通过实验具体说明本发明硫代罗丹明B内酰胺衍生物的合成方法。
实施例1:
将1g罗丹明B(2.1mmol)溶于约15mL 1mol/L的NaOH溶液和等摩尔量的乙酸乙酯的混合物液中,室温搅拌2h后分液,水相用乙酸乙酯萃取(2×15mL)三次。合并有机层,无水Na2SO4干燥2h以上,旋转蒸发除去溶剂得内酯化罗丹明B粗产品;该内酯化罗丹明B粗产品溶于15mL干燥的二氯甲烷中,缓慢滴加0.6mLPOCl3,滴加完毕后,升温回流。3h后反应结束,冷却,旋转蒸发去溶剂后得罗丹明B的氯化物;将此氯化物溶于干燥的二氯甲烷中,25℃条件下通入NH3与之反应,TLC监测至反应结束,水洗、分液,水层用二氯甲烷萃取三次后合并有机层,无水Na2SO4干燥,得到中间体氨基罗丹明B;将氨基罗丹明B溶于干燥的15mL苯中,加入1.0倍于氨基罗丹明B摩尔量的Lawesson′s试剂,在氮气保护条件下回流反应,TLC监测至氨基罗丹明B反应完全,减压蒸馏除去溶剂,柱层析分离得淡紫色的硫代罗丹明B内酰胺衍生物0.653g,产率68%。熔点:224-225℃;1H-NMR(500MHz,CDCl3):δ1.1(t,J=7Hz,12H),3.4(q,J=7Hz,8H),6.4(s,6H),7.0(d,J=8Hz,1H),7.5(t,J=3.5Hz,2H),7.9(d,J=6Hz,1H),11.5(s,1H).13C-NMR(500MHz,CDCl3):δ191.9,153.4,152.3,148.8,137.3,133.1,128.9,128.3,124.7,123.4,108.5,105.6,98.1,67.4,60.2,44.2,21.2,12.8.元素分析C28H31N3OS,计算值(%):C,73.49;H,6.83;N,9.18;实测值(%):C,73.52;H,6.78;N,9.19.
实施例2:
将1g罗丹明B(2.1mmol)溶于约15mL 1mol/L的NaOH溶液和等摩尔量的乙酸乙酯的混合物液中,室温搅拌2h后分液,水相用乙酸乙酯萃取(2×15mL)三次。合并有机层,无水Na2SO4干燥2h以上,旋转蒸发除去溶剂得内酯化罗丹明B粗产品;该内酯化罗丹明B粗产品溶于15mL干燥的二氯甲烷中,缓慢滴加0.6mLPOCl3,滴加完毕后,升温回流。5h后反应结束,冷却,旋转蒸发去溶剂后得罗丹明B的氯化物;将此氯化物溶于干燥的二氯甲烷中,35℃条件下通入NH3与之反应,TLC监测至反应结束,水洗、分液,水层用二氯甲烷萃取三次后合并有机层,无水Na2SO4干燥,得到中间体氨基罗丹明B;将氨基罗丹明B溶于干燥的15mL苯中,加入2.0倍于氨基罗丹明B摩尔量的Lawesson′s试剂,在氮气保护条件下回流反应,TLC监测至氨基罗丹明B反应完全,减压蒸馏除去溶剂,柱层析分离得淡紫色的硫代罗丹明B内酰胺衍生物0.585g,产率61%。表征数据同实施例1。
实施例3:
将1g罗丹明B(2.1mmol)溶于约15mL 1mol/L的NaOH溶液和等摩尔量的乙酸乙酯的混合物液中,室温搅拌2h后分液,水相用乙酸乙酯萃取(2×15mL)三次。合并有机层,无水Na2SO4干燥2h以上,旋转蒸发除去溶剂得内酯化罗丹明B粗产品;该内酯化罗丹明B粗产品溶于15mL干燥的二氯甲烷中,缓慢滴加0.6mLPOCl3,滴加完毕后,升温回流。8h后反应结束,冷却,旋转蒸发去溶剂后得罗丹明B的氯化物;将此氯化物溶于干燥的二氯甲烷中,45℃条件下通入NH3与之反应,TLC监测至反应结束,水洗、分液,水层用二氯甲烷萃取三次后合并有机层,无水Na2SO4干燥,得到中间体氨基罗丹明B;将氨基罗丹明B溶于干燥的15mL苯中,加入1.0倍于氨基罗丹明B摩尔量的Lawesson′s试剂,在氮气保护条件下回流反应,TLC监测至氨基罗丹明B反应完全,减压蒸馏除去溶剂,柱层析分离得淡紫色的硫代罗丹明B内酰胺衍生物0.566g,产率58%。表征数据同实施例1。
实施例4:
将1g罗丹明B(2.1mmol)溶于约15mL 1mol/L的NaOH溶液和等摩尔量的乙酸乙酯的混合物液中,室温搅拌2h后分液,水相用乙酸乙酯萃取(2×15mL)三次。合并有机层,无水Na2SO4干燥2h以上,旋转蒸发除去溶剂得内酯化罗丹明B粗产品;该内酯化罗丹明B粗产品溶于15mL干燥的二氯甲烷中,缓慢滴加0.6mLPOCl3,滴加完毕后,升温回流。10h后反应结束,冷却,旋转蒸发去溶剂后得罗丹明B的氯化物;将此氯化物溶于干燥的二氯甲烷中,50℃条件下通入NH3与之反应,TLC监测至反应结束,水洗、分液,水层用二氯甲烷萃取三次后合并有机层,无水Na2SO4干燥,得到中间体氨基罗丹明B;将氨基罗丹明B溶于干燥的15mL苯中,加入2.0倍于氨基罗丹明B摩尔量的Lawesson′s试剂,在氮气保护条件下回流反应,TLC监测至氨基罗丹明B反应完全,减压蒸馏除去溶剂,柱层析分离得淡紫色的硫代罗丹明B内酰胺衍生物0.528g,产率55%。表征数据同实施例1。
Claims (4)
2.权利要求1所述硫代罗丹明B内酰胺衍生物,其特征在于R1、R2、R3、R4为乙基;R5、R6、R7、R8为氢。
3.权利要求1所述硫代罗丹明B内酰胺衍生物的制备方法,其特征在于所述目标化合物经以下三步反应合成:
第一步:罗丹明B氯化物的合成
将内酯化的罗丹明B溶于干燥的有机溶剂中,缓慢滴加POCl3,滴加完毕后,加热至回流继续反应2~12h,冷却,减压蒸馏得罗丹明B氯化物;
第二步:氨基罗丹明B的合成
罗丹明B氯化物溶于干燥的有机溶剂中,5~50℃条件下通入NH3与之反应,TLC监测至反应结束,水洗分液,水层用有机溶剂萃取3~5次后合并有机层,干燥剂干燥,减压蒸馏除去溶剂得氨基罗丹明B;
第三步:硫代罗丹明B内酰胺衍生物的合成
将氨基罗丹明B溶于干燥的有机溶剂中,加入0.5~3.0倍于氨基罗丹明B摩尔量的Lawesson′s试剂,在惰性气体保护条件下回流反应,TLC监测至氨基罗丹明B反应完全,减压蒸馏除去溶剂,柱层析分离得淡紫色的硫代罗丹明B内酰胺衍生物;
上述硫代罗丹明B内酰胺衍生物的制备方法中,第一步反应中的有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷或乙腈;第二步反应中的有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷或乙腈;干燥剂为无水氯化镁或无水硫酸钠;第三步反应中的有机溶剂为苯、甲苯或二甲苯;惰性气体为氮气、氦气或氩气。
4.权利要求3所述硫代罗丹明B内酰胺衍生物的制备方法,其特征在于,第一步反应中的有机溶剂为二氯甲烷;第二步反应中的有机溶剂为二氯甲烷;干燥剂为无水硫酸钠;第三步反应中的有机溶剂为苯;惰性气体为氮气。
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