CN103865290B

CN103865290B - 氟硼荧光染料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103865290B
Application number: CN201410129146.6A
Authority: CN
Inventors: 郝二宏; 高乃勋; 焦莉娟
Original assignee: Anhui Normal University
Current assignee: Anhui Normal University
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-04-01
Also published as: CN103865290A

Abstract

本发明公开了一种氟硼荧光染料及其制备方法和应用，其中，所述氟硼荧光染料的结构如式（I）或式（II）所示，式（I）和式（II）中，R₁为H或卤素；R₂为CN；R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、卤素、C1-C6的烷基或C1-C6的烷氧基；V、W、X、Y和Z各自独立为CH或N，且在V、W、X、Y或Z为N时，N上无取代基团；本发明提供的氟硼荧光染料以及通过该发明提供的方法制备的氟硼荧光染料最大荧光发射波长在518-600nm之间，同时其还具有优异的荧光量子产率和优异的Stokes位移，说明其在荧光标记和生物成像等生物分析领域具有良好的应用前景，同时该制备方法步骤简单，且原料易得。

Description

氟硼荧光染料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及荧光染料领域，具体地，涉及一种氟硼荧光染料及其制备方法和应用。

背景技术

氟硼二吡咯荧光染料(BODIPY)是近二十几年才发展起来的一类光物理化学性能优异的荧光染料分子，具有窄的吸收峰和发射峰、较高的摩尔吸光系数、较高的荧光量子产率、较好的光稳定性以及化学稳定性。但是传统的BODIPY荧光染料在应用上有一定的缺陷，比如它们的斯托克斯(Stokes)位移比较小，易荧光淬灭等。

因此，制备出一种具有较高的荧光量子产率和较大的Stokes位移全新的氟硼荧光染料具有十分重要的意义，同时现有技术中合成新型BODIPY类荧光染料类似物的方法中要么步骤繁杂，要么原料不易得、需要多步合成且产率低，所以设计出一种步骤简单，原料易得的制备BODIPY的方法也具有突出的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中氟硼荧光染料的Stokes位移比较小，易荧光淬灭以及合成氟硼荧光染料步骤繁杂，原料不易得的缺陷，提供一种全新的具有较高的荧光量子产量和较大的Stokes位移的氟硼荧光染料以及步骤简单，原料易得的制备氟硼荧光染料的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种氟硼荧光染料，其中，所述氟硼荧光染料的结构如式(I)或式(II)所示，

式(I)和式(II)中，R₁为H或卤素；R₂为CN；R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、卤素、C1-C6的烷基或C1-C6的烷氧基；V、W、X、Y和Z各自独立为CH或N，且在V、W、X、Y或Z为N时，N上无取代基团。

本发明还提供一种氟硼荧光染料的制备方法，所述氟硼荧光染料的结构如式(I)或式(II)所示，其中，所述制备方法包括如下步骤：

在路易斯酸存在下，将式(X)所示结构的化合物与反应物C进行第一接触反应后，得到第一接触反应后的产物，在得到的第一接触反应后的产物中添加三氟化硼乙醚进行第二接触反应；

所述反应物C选自式(V)或式(VI)所示结构的化合物，

式(X)中，R₁为H或卤素；

式(V)和式(VI)中，R₂为CN；R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、卤素、C1-C6的烷基或C1-C6的烷氧基；V、W、X、Y和Z各自独立地为CH或N，且在V、W、X、Y或Z为N时，N上无取代基团。

本发明还提供了上述氟硼荧光染料以及根据上述的方法制备的氟硼荧光染料在荧光标记和生物成像中的应用。

本发明制得的式(I)和式(II)所示结构的氟硼荧光染料具有窄的吸收峰和发射峰、优异的摩尔吸光系数、优异的荧光量子产率、优异的Stokes位移，使得制得其在荧光标记和生物成像中能够有广泛的应用；同时本发明提供的制备式(I)和式(II)所示结构的氟硼荧光染料的方法采取“一锅法”，即所有的发应均在同一发应容器中进行，该方法步骤简单，同时原料易得。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1：表示表示式A1、式A4、式A5和式A9所示结构的氟硼荧光染料在二氯甲烷中的紫外吸收光谱图。

图2：表示式A1、式A4、式A5和式A9所示结构的氟硼荧光染料在二氯甲烷中的荧光发射光谱图。

图3：表示式A1所示结构的氟硼荧光染料分别以二氯甲烷、甲苯、己烷、四氢呋喃和乙腈为为溶剂的紫外吸收光谱图。

图4：表示式A1所示结构的氟硼荧光染料分别以二氯甲烷、甲苯、己烷、四氢呋喃、乙腈为溶剂的荧光发射光谱图。

图5：表示式A1、式式A3和式A11所示结构的氟硼荧光染料的X-射线单晶衍射结构图。

图6：表示在500瓦氙灯照射下，以甲苯为溶剂，式A1、式A4、式A5和式A9所示结构的氟硼荧光染料相对化合物A(1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯)的紫外吸收值的对比图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种氟硼荧光染料，其中，所述氟硼荧光染料的结构如式(I)或式(II)所示，

优选地，在式(I)和式(II)中，R₁为H、Cl或Br；R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地选自H、Cl、Br、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基；

更优选地，R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地选自H、Cl、Br、甲基或甲氧基；

进一步优选地，R₃为H，R₄选自H、Cl或甲氧基，R₅选自H、Cl或Br，R₆选自H、Cl或甲氧基；

更进一步优选地，式(I)和式(II)所示的氟硼荧光染料包括如下为式A1-A13所示结构的化合物中的一种。

本发明还提供了一种氟硼荧光染料的制备方法，所述氟硼荧光染料的结构如式(I)或式(II)所示，其中，所述制备方法包括如下步骤：

所述反应物C选自式(V)或式(VI)所示结构的化合物，

式(X)中，R₁为H或卤素；优选地，式(X)中，R₁为H或Br。

优选地，式(V)和式(VI)中，R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地选自H、Cl、Br、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基；

更进一步优选地，式(V)所示结构的化合物选自2-氨基吡啶、2-氨基-6-甲基吡啶、2-氨基喹啉、2-氨基嘧啶、2-氨基-4,6-二甲痒基嘧啶、2-氨基-5-溴嘧啶、4-氨基-6-氯嘧啶、2-氨基吡嗪、2-氨基-6-氯吡嗪、3-氨基-6-氯哒嗪或2-氰甲基吡啶，式(VI)所示结构的化合物为2-氰甲基吡啶。

为了使得经过第一接触反应和第二接触反应制得的氟硼荧光染料有优异的产率，相对于1mol所述式(X)所示的化合物，所述反应物C的用量为1-7mol，三氟化硼乙醚的用量为5-30mol，所述路易斯酸的用量为1-10mol；优选地，相对于1mol所述式(X)所示的化合物，所述反应物C的用量为1.4-5mol，三氟化硼乙醚的用量为10-25mol，所述路易斯酸的用量为2-8mol。

根据本发明，所述路易斯酸可以为本领域常用的各种路易斯酸。在本发明中，从反应活性的方面来考虑，优选所述路易斯酸为四氯化钛、三氯氧磷、氯化锌和三溴氧磷中的一种或多种，优选为四氯化钛或三氯氧磷。

为了使得经过第一接触反应和第二接触反应制得的氟硼荧光染料有优异的产率，所述第一接触反应和/或第二接触反应的体系中还包括缚酸剂；优选地，相对于1mol所述式(X)所示的化合物，所述缚酸剂的用量为5-30mol，优选，所述缚酸剂的用量为10-25mol。

在本发明中，对所述缚酸剂没有什么特别的限定，可以为本领域常用的各种缚酸剂。例如，所述缚酸剂为三乙胺、二乙胺和二异丙基胺中的一种或多种。优选为三乙胺。

为了使得第一接触反应和第二接触反应能够充分进行，并提高反应速率，优选所述第一接触反应和第二接触反应在溶剂存在下进行。对所述溶剂没有特别的限定，只有该溶剂对反应原料和反应产物为惰性，且能够溶解反应原料即可。作为这样的溶剂可以为甲苯、氯苯和苯中的一种或多种。优选为甲苯。

在本发明中，对第一接触反应中的各原料的添加方式没有特别的限定，可以将反应原料同时加入到反应体系中，也可以将其中的至少一个原料用溶剂溶解后，再加入其它的原料。对于原料添加的顺序也没有特别的限定，可以是先加式(X)所示的化合物，再加反应物C的方式，也可以是先加反应物C，再加式(X)所示的化合物的方式，还可以是两者同时加的方式。但为了得到更优异的产率，优选第一接触反应中添加原料的顺序为先将所述式(X)所示的化合物和所述反应物C在溶剂中溶解后再添加路易斯酸。

此外，需要添加所述缚酸剂时，可以将所述缚酸剂和反应原料同时加入到反应体系中，也可以在溶解有所述缚酸剂的溶液中加入原料，还可以是在至少溶解了一种原料的溶液中加入所述缚酸剂和其它的原料。

根据本发明，为了能够使所述第一接触反应能够充分进行，优选第一接触反应的反应时间为8-15h；更优选为8-12h。

根据本发明，为了能够使所述第二接触反应能够充分进行，优选第二接触反应的反应时间为2-6h；更优选为2-4h。

根据本发明，为了提高反应速度，优选所述第一反应在加热下进行。优选地，所述第一接触反应的反应温度为100-130℃，优选为100-120℃。

根据本发明，为了提高反应速度，优选所述第二反应在加热下进行。优选地，所述第二接触反应的反应温度为100-130℃，优选为100-120℃。此外，优选所述一接触反应的反应温度与所述第二接触反应的反应温度相同。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。

以下实施例中，核磁测定采用瑞士Bruker公司的AV-300型核磁共振仪进行；质谱的测定采用美国仪器集团的HPLC/ESI-MS型质谱仪进行；紫外光谱的测定采用日本岛津公司的UV-2450型紫外/可见分光光度计进行，荧光光谱的测定日本日立公司的F-4500FL荧光分光光度计进行，相对荧光量子产率的测定采用日本日立公司的F-4500FL荧光分光光度计进行，晶衍射的测定采用德国BrukerAXS公司的SMARAPEXⅡX-单晶衍射仪进行，其中λ_max表示最大吸收波长、ε_abs表示摩尔消光系数，λ_em ^max表示最大荧光发射波长，Φ_F表示相对荧光量子产率和Stokes-shift表示Stokes位移；相对荧光量子产率(Φ_F)的测定是以其中相对荧光量子产率Φ_F的测定以荧光黄(Φ＝0.90，在氢氧化钠溶液中)为标准染料，根据公式Φ_F＝Φ_S*(I_X/I_S)*(A_S/A_X)*(n_X/n_S)²计算所得，其中Φ_S为标准物荧光黄的荧光量子产率，I为谱图积分面积，A为吸光度，n为溶剂的折光率，下角标S为标准物，X为待测物。

以下实施例中使用的原料：四氢呋喃、乙腈、四氯化钛、三氟化硼乙醚、乙二醇、液溴和无水乙醚是上海凌峰化学试剂有限公司的产品，己烷、三氯甲烷、三乙胺、二氯甲烷、甲苯和丙二腈是国药集团化学试剂有限公司的产品，三氯氧磷、冰醋酸和氨水是无锡亚盛化学试剂有限公司的产品，盐酸是扬州沪宝化学试剂有限公司的产品，氢氧化钠是西陇化工股份有限公司的产品，1,8-萘酰亚胺、4-甲氧基苯胺、氨基吡嗪、2-氨基嘧啶和2-氨基-6-甲基吡啶是安耐吉化学公司的产品，2-氨基喹啉、2-氨基-6-氯吡啶、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶和2-氨基-4-甲基噻唑百灵威科技有限公司的产品，2-氨基苯并噻唑、、2-氨基吡啶、硫氰酸钠是阿拉丁化学公司的产品，2-氰甲基吡啶是阿法埃莎化学有限公司的产品，4-叔丁基苯胺是九鼎化学公司的产品。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

制备例1

原料4-溴-1,8萘酰亚胺的制备：将1,8萘酰亚胺0.52g(3.1mmol)于50ml圆底烧瓶中，加15ml三氯甲烷，冷却至0℃，在搅拌下向溶液中滴加0.16ml(3.1mmol)溴，1min内滴完，然后将反应置于20℃下搅拌24小时，反应完全后，用三氯甲烷萃取，干燥后得淡黄色固体。将淡黄色固体进行核磁氢谱检测，得到：¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.21(d,J＝8.1Hz,1H),8.13(d,J＝8.1Hz,1H),7.80-7.87(m,2H),7.67(d,J＝7.5Hz,1H),6.85(d,J＝7.5Hz,1H)。

实施例1

式(A1)所示的氟硼荧光染料的制备：

在50ml圆底烧瓶中，加入1,8萘酰亚胺(60mg，0.36mmol)和2-氨基吡啶(171mg，1.8mmol)，加入20ml甲苯，放入110℃的油浴锅中搅拌回流，再加入三乙胺(1ml，7.17mmol)和四氯化钛(0.3ml,2.7mmol)，反应12小时后，加入三氟化硼乙醚(1ml，8.10mmol)，继续反应4小时。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到黄色固体，产率42％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.45(d,J＝6.3Hz,1H),8.30(d,J＝7.2Hz,1H),8.10((d,J＝5.1Hz,1H),7.93-7.99(m,1H),7.75-7.80(m,1H),7.54-7.69(m,4H),7.22-7.24(m,1H)；¹³CNMR(75MHz,CDCl₃)160.9,155.3,141.7,140.4,138.6,131.4,130.1,129.5,129.3,128.7,126.6,124.9,124.0,122.1,118.0,111.8；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₆H₁₁BF₂N₃[M+H]⁺294.1009,found294.1009。

并对A1在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表1所示：

表1

上表中：Stokes-shift＝λ_em ^max-λ_max(nm)＝1/λ_max–1/λ_em ^max(cm^-1)；

A1在甲苯溶剂中进行荧光发射检测的颜色为黄绿色荧光，由图1可知，A1在二氯甲烷中的紫外吸收带较宽，最大吸收波长为466nm，由图2可知A1在二氯甲烷中的荧光发射带带较宽，最大发射波长为518nm，由3可知，A1在不同的溶剂中紫外吸收变化不是很大，(其中图3中二氯甲烷和乙腈作为溶剂的测得谱线重合)，由图4可知A1在不同的溶剂中荧光变化不是很大，由图5可知A1的空间构型接近平面型，由图6具有优异的光稳定性。

实施例2

式(A2)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例1的方法进行，所不同的是2-氨基吡啶(171mg，1.8mmol)换成2-氨基-6-甲基吡啶(194mg，1.8mmol)。反应结束后，冷却，用二氯甲烷(50mL×3)萃取，用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到橙色固体，产率35％。¹HNMR(300MHz,CDCl₃)：δ8.28(d,J＝6.9Hz,1H),8.08(d,J＝8.1Hz,1H),7.73-7.84(m,2H),7.52-7.66(m,3H),7.45(d,J＝8.1Hz,1H),7.03(d,J＝7.2Hz,1H),2.95(s,3H)；¹³CNMR(75MHz,CDCl₃)159.6,156.4,152.9,141.3,140.7,131.2,130.1,129.7,129.4,128.8,127.0,124.8,122.4,121.8,120.9,111.6,22.0；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₇H₁₃BF₂N₃[M+H]⁺308.1164,found308.1161。并对A2在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表2所示：

表2

实施例3

式(A3)所示的氟硼荧光染料的制备：

在50ml圆底烧瓶中，加入1,8萘酰亚胺(122mg，0.72mmol)和2-氨基-6-氯吡啶(184mg，1.44mmol)，加入20ml甲苯，放入120℃的油浴锅中搅拌回流，再加入三氯氧磷(0.3ml)，反应12小时，加入三乙胺(1ml)，半小时后加入三氟化硼乙醚(1ml)，继续反应4小时。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得得到橙色固体，产率26％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.29(d,J＝7.2Hz,1H),8.12(d,J＝8.1Hz,1H),7.76-7.85(m,2H),7.67-7.71(m,1H),7.60(d,J＝5.1Hz,2H),7.48(d,J＝8.4Hz,1H),7.24(d,J＝7.5Hz,1H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₆H₁₀BClF₂N₃[M+H]⁺328.0619,found328.0618。

并对A3在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表3所示：

表3

由图5可知A3的空间构型接近平面型。

实施例4

式(A4)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例1的方法进行，所不同的是2-氨基吡啶(171mg，1.8mmol)换成2-氨基喹啉(259mg，1.8mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得产率30％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.83(d,J＝8.1Hz,1H),8.38(d,J＝6.9Hz,1H),8.23(d,J＝8.7Hz,1H),8.16(d,J＝8.1Hz,1H),7.63-7.84(m,6H),7.52-7.58(m,2H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₂₀H₁₃BF₂N₃[M+H]⁺344.1165,found344.1164。

并对A4在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表4所示：

表4

A4在甲苯溶剂中进行荧光发射的颜色为黄绿色荧光，由图1可A4在二氯甲烷中的紫外吸收带较宽，最大吸收波长为486nm，由图2可知A4在二氯甲烷中的荧光发射带带较宽，最大发射波长为538nm，由图6可知A4具有优异的光稳定性。

实施例5

式(A5)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例1的方法进行，所不同的是2-氨基吡啶(171mg，1.8mmol)换成2-氨基嘧啶(171mg，1.8mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到黄色固体，产率40％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ9.07-9.09(m,1H),8.69(d,J＝3.9Hz,1H),8.47(d,J＝7.2Hz,1H),8.18(d,J＝8.1Hz,1H),7.73-7.85(m,2H),7.63(d,J＝4.5Hz,2H),7.22-7.25(m,1H)；¹³CNMR(75MHz,CDCl₃)164.7,163.7,158.0,147.9,139.6,132.4,129.7,129.4,129.2,129.1,126.8,126.3,123.2,113.9,113.1；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₅H₁₀BF₂N₄[M+H]⁺295.0961,found295.0960。

并对A5在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表5所示：

表5

A5在甲苯溶剂中进行荧光发射的颜色为黄绿色荧光，由图1可A5在二氯甲烷中的紫外吸收带较宽，最大吸收波长为434nm，由图2可知A5在二氯甲烷中的荧光发射带带较宽，最大发射波长为515nm，，由图6可知A5具有优异的光稳定性。

实施例6

式(A6)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例3的方法进行，所不同的是2-氨基-6-甲基吡啶(184mg，1.44mmol)换成2-氨基-4,6-二甲痒基嘧啶(223mg，1.44mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到橙色固体，产率17％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.45(d,J＝7.2Hz,1H),8.14(d,J＝8.1Hz,1H),7.59-7.81(m,4H),5.93(s,1H),4.19(s,3H),4.14(s,3H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₇H₁₄BF₂N₄O₂[M+H]⁺355.1172,found355.1170。

并对A6在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表6所示：

表6

实施例7：

式(A7)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例3的方法进行，所不同的是2-氨基-6-甲基吡啶(184mg，1.44mmol)换成2-氨基-5-溴嘧啶(249mg，1.44mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到橙色固体，产率20％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ9.05(d,J＝2.7Hz,1H),8.72(s,1H),8.47(d,J＝6.9Hz,1H),8.19(d,J＝8.1Hz,1H),7.75-7.86(m,2H),7.61-7.65(m,2H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₅H₁₉BBrF₂N₄[M+H]⁺373.0066,found373.0057。

并对A7在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表7所示：

表7

实施例8

式(A8)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例3的方法进行，所不同的是2-氨基-6-甲基吡啶(184mg，1.44mmol)换成4-氨基-6-氯嘧啶(186mg，1.44mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到橙色固体，产率16％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.34-8.38(m,2H),8.20-8.24(m,1H),7.74-7.87(m,4H),7.63-7.70(m,1H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₅H₉BClF₂N₄[M+H]⁺329.0571,found329.0638。

并对A8在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表8所示：

表8

实施例9

式(A9)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例1的方法进行，所不同的是2-氨基吡啶(171mg，1.8mmol)换成2-氨基吡嗪(171mg，1.8mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到橙色固体，产率38％。¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.98(s,1H),8.35-8.39(m,2H),8.16(d,J＝7.8Hz,2H),8.72-8.84(m,2H),7.60-7.64(m,2H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₅H₁₀BF₂N₄[M+H]⁺295.0961,found295.0960。

并对A9在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表9所示：

表9

A9在甲苯溶剂中进行荧光发射的颜色为黄绿色荧光，由图1可A9在二氯甲烷中的紫外吸收带较宽，最大吸收波长为479nm，由图2可知A9在二氯甲烷中的荧光发射带带较宽，最大发射波长为532nm，，由图6可知A9具有优异的光稳定性。

实施例10

式(A10)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例3的方法进行，所不同的是2-氨基-6-甲基吡啶(184mg，1.44mmol)换成2-氨基-6-氯吡嗪(186mg，1.44mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到橙色固体，产率23％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.83(s,1H),8.37(d,J＝7.2Hz,1H),8.29(s,1H),8.20(d,J＝7.5Hz,1H),7.77-7.86(m,2H),7.62-7.71(m,2H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₅H₉BClF₂N₄[M+H]⁺329.0571,found329.0568。

并对A10在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表10所示：

表10

实施例11

式(A11)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例3的方法进行，所不同的是2-氨基-6-甲基吡啶(184mg，1.44mmol)换成3-氨基-6-氯哒嗪(186mg，1.44mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到橙色固体，产率18％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.35(d,J＝7.2Hz,1H),8.21(d,J＝8.1Hz,1H),7.77-7.86(m,3H),7.62-7.73(m,3H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₅H₉BClF₂N₄[M+H]⁺329.0571,found329.0569。

并对A11在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表11所示：

表11

由图5可知A11的空间构型接近平面型。

实施例12

式(A12)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例3的方法进行，所不同的是1,8萘酰亚胺是0.36mol，2-氨基-6-甲基吡啶(184mg，1.44mmol)换成2-氰甲基吡啶(59mg，0.5mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到红色固体，产率45％。

¹HNMR(300MHz,CDCl₃)δ8.65(d,J＝7.5Hz,1H),8.61(d,J＝6.3Hz,1H),8.13((d,J＝8.1Hz,1H),7.99-8.05(m,1H),7.79-7.89(m,2H),7.61-7.71(m,3H),7.32-7.37(m,1H)；¹³CNMR(75MHz,CDCl₃)149.9,141.6,141.0,140.0,131.8,129.9,129.4,129.0,127.2,122.2,121.3,119.3,117.4,112.5；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₈H₁₁BF₂N₃[M+H]⁺318.1009,found318.1006。

并对A12在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表12所示：

表12

实施例13

式(A13)所示的氟硼荧光染料的制备：

按照实施例3的方法进行，所不同的是1,8萘酰亚胺换为4-溴1,8萘酰亚胺(0.36mol)，2-氨基-6-甲基吡啶(184mg，1.44mmol)换成2-氰甲基吡啶(59mg，0.5mmol)。反应结束后，冷却，用50mL的二氯甲烷萃取3次，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，使用硅胶柱层析得到红色固体，产率45％。

¹HNMR(500MHz,CDCl₃)δ8.69(d,J＝7.5Hz,1H),8.63(d,J＝6.5Hz,1H),8.26(d,J＝8.0Hz,1H),8.05-8.08(m,1H),7.89-7.92(m,2H),7.81(d,J＝7.5Hz,1H),7.44-7.46(m,1H),7.38-7.41(m,1H)；HRMS(APCI)Calcd.forC₁₈H₁₀BBrF₂N₃[M+H]⁺396.0114,found396.0110。

并对A13在不同种溶剂中的光谱性质进行了检测，测试结果如表13所示：

表13

通过上述实施例1-13可知，通过“一锅法”制得氟硼荧光染料的最大荧光发射波长在518-600nm之间，同时其还具有优异的荧光量子产率和优异的Stokes位移，说明其在荧光标记和生物成像等生物分析领域具有良好的应用前景，同时该制备方法步骤简单，且原料易得。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种氟硼荧光染料，其特征在于，所述氟硼荧光染料的结构如式(I)或式(II)所示，

式(I)和式(II)中，R₁为H或卤素；R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、卤素、C1-C6的烷基或C1-C6的烷氧基；V为N，W、X、Y和Z各自独立为C或N，且在W、X、Y或Z为N时，N上无取代基团。

2.根据权利要求1所述的氟硼荧光染料，其中，式(I)和式(II)中，R₁为H、Cl或Br；R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地选自H、Cl、Br、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基。

3.根据权利要求2所述的氟硼荧光染料，其中，R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地选自H、Cl、Br、甲基或甲氧基。

4.根据权利要求2所述的氟硼荧光染料，其中，R₃为H，R₄选自H、Cl或甲氧基，R₅选自H、Cl或Br，R₆选自H、Cl或甲氧基。

5.根据权利要求1所述的氟硼荧光染料，其中，式(I)和式(II)所示的氟硼荧光染料为式A1-A11所示结构的化合物中的一种，

6.一种氟硼荧光染料的制备方法，所述氟硼荧光染料的结构如式(I)或式(II)所示，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

所述反应物C选自式(V)或式(VI)所示结构的化合物，

上式中，R₁为H或卤素；R₃、R₄、R₅和R₆各自独立地选自H、卤素、C1-C6的烷基或C1-C6的烷氧基；V为N，W、X、Y和Z各自独立地为C或N，且在W、X、Y或Z为N时，N上无取代基团。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，R₁为H、Cl或Br；R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地选自H、Cl、Br、C1-C3的烷基或C1-C3的烷氧基。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，R₃、R₄、R₅、R₆各自独立地选自H、Cl、Br、甲基或甲氧基。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，R₃为H，R₄选自H、Cl或甲氧基，R₅选自H、Cl或Br，R₆选自H、Cl或甲氧基。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，式(V)所示结构的化合物选自2-氨基吡啶、2-氨基-6-甲基吡啶、2-氨基-6-氯吡啶、2-氨基喹啉、2-氨基嘧啶、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶、2-氨基-5-溴嘧啶、4-氨基-6-氯嘧啶、2-氨基吡嗪、2-氨基-6-氯吡嗪或3-氨基-6-氯哒嗪，式(VI)所示结构的化合物为2-氨基喹啉。

11.根据权利要求6-10中任意一项所述的制备方法，其中，相对于1mol所述式(X)所示的化合物，所述反应物C的用量为1-7mol，三氟化硼乙醚的用量为5-30mol，所述路易斯酸的用量为1-10mol。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，相对于1mol所述式(X)所示的化合物，所述反应物C的用量为1.4-5mol，三氟化硼乙醚的用量为10-25mol，所述路易斯酸的用量为2-8mol。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其中，所述路易斯酸为四氯化钛或三氯氧磷。

14.根据权利要求6-10中的任意一项所述的制备方法，其中，所述第一接触反应和/或第二接触反应的体系中还包括缚酸剂；相对于1mol所述式(X)所示的化合物，所述缚酸剂的用量为5-30mol。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其中，相对于1mol所述式(X)所示的化合物，所述缚酸剂的用量为10-25mol。

16.根据权利要求14所述的制备方法，其中，所述缚酸剂为三乙胺。

17.根据权利要求6-10中的任意一项所述的制备方法，其中，所述第一接触反应和第二接触反应在溶剂存在下进行。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其中，所述溶剂为甲苯。

19.根据权利要求6-10中的任意一项所述的制备方法，其中，所述第一接触反应的反应时间为8-15h，第二接触反应的反应时间为2-6h；

所述第一接触反应和第二接触反应的反应温度为100-130℃。

20.根据权利要求1-5中任意一项所述氟硼荧光染料在荧光标记和生物成像中的应用。