CN104774482A - 可多功能化的新型荧光染料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学生物学领域，提供可多功能化的新型荧光染料及其制备方法和应用。所述多功能化的新型荧光染料是基于BODIPY母体，由合成BODIPY的原料吡咯醛与丙二氰经过Knoevenagel反应而制得。通过Knoevenagel反应修饰，达到调节该荧光染料的光谱性质的目的；Cl-BODIPY-2CN活泼氯能够与多种含巯基或氨基类的化合物迅速发生亲核取代反应，在发生取代过程中该荧光染料的光学性质发生显著的变化；AL-BODIPY-2CN用于检测ONOO-。本发明提供的荧光染料光稳定性强，反应灵敏，可在多方面进行功能化的应用。该荧光染料的制备方法原料简单易得、成本低廉、产率较高、光稳定性好。
Description
技术领域
本发明属于化学生物学领域，涉及到构建修饰性强、可多功能化的新型荧光染料，具体涉及修饰性强、可多功能化的新型荧光染料及其制备方法和应用。
背景技术
氟化硼络合二吡咯甲川类(Boron-dipyrromethene，简称BODIPY)荧光染料是一类热门的新型荧光染料，BODIPY荧光染料具有优良的性质，譬如荧光量子产率很高、摩尔消光系数比较高、光稳定性良好等，得到了众多科研工作者的重视；由于BODIPY荧光染料结构容易修饰，目前该类荧光染料的体系得到迅速地扩展，使得该类荧光染料种类极为丰富。通过对BODIPY结构的适当修饰，可以调节该类荧光染料的光物理学性质，进而达到理想中的应用；同时该母体结构可供修饰的位点较多，能够更好的进行功能化修饰，从而扩展了该类荧光染料的应用领域。
荧光探针是荧光染料重要应用的方向之一，各种需求类型的荧光探针得到相应的开发和应用。在生物方面，硫醇类的转化与很多病变有着至关重要的联系，硫醇类在生命体中发挥着重要的作用。生命体中主要包括半光氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)、谷胱甘肽(GSH)这三种含巯基的氨基酸，用于检测含巯基的氨基酸的荧光探针得到应用。
活性氧(ROS)在病理学和生理学的过程中发挥着重要的作用。活性氧量在一定范围内对生物体起着有利的作用，但当生物体受到外因引起活性氧过量的话，活性氧就会对生物体有害，造成生物体内细胞的死亡。而过氧亚硝基阴离子(ONOO-)属于活性氧中重要的一类，ONOO-在休克、胰岛素依赖性糖尿病、败血症及感染炎症等疾病中的作用愈来愈受到重视，因此检测ONOO-的荧光探针有着重要的应用。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供可多功能化的新型荧光染料，所述荧光染料为一种修饰性强、可多功能化的新型荧光染料。
本发明第二个目的为提供所述可多功能化的新型荧光染料的制备方法。
本发明第三个目的为提供所述可多功能化的新型荧光染料在多领域进行功能化的应用。
本发明第四个目的为提供所述可多功能化的新型荧光染料在做为荧光探针上的应用，具体为在体内检测谷胱甘肽上的应用和在体内检测过氧亚硝基阴离子上的应用。
本发明的技术方案如下：
可多功能化的新型荧光染料，其特征在于，具有如下结构式：
其中：R为-Cl或含巯基或氨基的基团，R为修饰基团，通过改变R的修饰基团可以达到所述荧光染料的多功能化的应用。
所述R为含巯基的基团其实专利中，在本申请中R为-Cl时检测谷胱甘肽(GSH)的应用为R接巯基官能团的代表，见附图1)
所述R为含巯基或氨基的基团，即R基团通过自身的巯基或氨基与上述母核连接；优选的是通过R为-Cl使与含巯基或氨基的化合物发生反应后而得到。
根据本发明所述可多功能化的新型荧光染料，优选的是，所述荧光染料是基于BODIPY母体，由合成BODIPY的原料吡咯醛与丙二氰经过Knoevenagel反应而制得。
根据本发明所述可多功能化的新型荧光染料，优选的是，所述含氨基的基团为N-对羟苯氨基。
根据本发明所述可多功能化的新型荧光染料，所述荧光染料中R基团为-Cl，含有的活泼氯能够与多种含巯基或氨基类化合物迅速发生亲核取代反应，使得该荧光染料的光物理性质发生显著的变化。
本发明所述荧光染料中R基团为非常好的修饰性基团，该类荧光染料可在众多方面进行多样性的功能化的应用。
本发明还提供一种所述可多功能化的新型荧光染料的制备方法，所述荧光染料结构中R为-Cl时，包括如下步骤：
(1)以吡咯醛为原料经Knoevenagel成双键反应得到吡咯成双键部分；
(2)以苯甲酰氯为原料依次经过酰化反应、缩合反应得到苯甲酰吡咯氯；
(3)所述的吡咯成双键部分与苯甲酰吡咯氯反应生成新型BODIPY，即Cl-BODIPY-2CN；
本发明还提供一种所述可多功能化的新型荧光染料的制备方法，所述荧光染料结构中R为N-对羟苯氨基时，包括如下步骤：
(1)以吡咯醛为原料经Knoevenagel成双键反应得到吡咯成双键部分；
(2)以苯甲酰氯为原料依次经过酰化反应、缩合反应得到苯甲酰吡咯氯；
(3)所述的吡咯成双键部分与苯甲酰吡咯氯反应生成Cl-BODIPY-2CN；
(4)所述Cl-BODIPY-2CN与对氨基苯酚反应生成AL-BODIPY-2CN；
本发明还提供一种所述可多功能化的新型荧光染料的制备方法，所述荧光染料结构中R为含巯基或氨基的基团时，包括如下步骤：
(1)以吡咯醛为原料经Knoevenagel成双键反应得到吡咯成双键部分；
(2)以苯甲酰氯为原料依次经过酰化反应、缩合反应得到苯甲酰吡咯氯；
(3)所述的吡咯成双键部分与苯甲酰吡咯氯反应生成Cl-BODIPY-2CN；
(4)所述Cl-BODIPY-2CN与含巯基或氨基类化合物反应生成R-BODIPY-2CN；
本发明还提供一种所述可多功能化的新型荧光染料在多领域进行功能化的应用。
本发明还提供所述可多功能化的新型荧光染料在做为荧光探针上的应用。
本发明还提供所述可多功能化的新型荧光染料在做为荧光探针上的应用，其特征在于，所述的荧光染料做为荧光探针在体内检测谷胱甘肽上的应用。
本发明还提供所述可多功能化的新型荧光染料在做为荧光探针上的应用，其特征在于，所述的荧光染料做为荧光探针在体内检测过氧亚硝基阴离子上的应用。
本发明重点在于提供的荧光染料，所述荧光染料具有修饰性强、可多功能化的特点。修饰性强指的是该荧光染料中的活泼氯能够与多种含有氨基或巯基的化合物进行反应，也就是说该荧光染料可接不同的化合物进而形成一系列新的化合物。可多功能化的特性源于该荧光染料修饰性强，为了达到某一特定的功能，可以对该荧光染料进行修饰，接对应的化合物从而实现想要的功能。比如在检测方面应用，该荧光染料可以接不同的响应化合物用于检测不同的物质。该荧光染料可以直接作为荧光探针，应用于检测谷胱甘肽(GSH)，检测谷胱甘肽是该荧光染料的部分应用！
本发明合成的新型荧光染料中Cl-BODIPY-2CN含有的活泼氯能够与多种含巯基或氨基类的化合物迅速发生亲核取代反应，设计发明了一类可多功能化的新型荧光染料，通过对合成BODIPY的原料进行Knoevenagel反应修饰，达到调节该荧光染料的光谱性质的目的。该荧光染料Cl-BODIPY-2CN能够与多种含巯基或氨基的化合物迅速发生亲核取代反应，并且当化合物中含有与巯基空间距离相近的氨基时，该荧光染料能够进一步发生分子内亲核取代反应即氨基取代巯基反应,在发生取代过程中该荧光染料的光学性质发生显著的变化，该荧光染料中AL-BODIPY-2CN能够用于检测ONOO-，实现了荧光探针中“turn-on”的作用机制，利用光学性质的变化可在众多方面进行多功能化的应用。(例如在生物检测方面、化学检测方面、药物释放方面等)
本发明提供一类可多功能化的新型荧光染料，所述荧光染料是基于BODIPY母体，合成BODIPY的原料经过Knoevenagel反应修饰的。所述的一类化合物结构如下R-BODIPY-2CN，本文介绍其中的两种Cl-BODIPY-2CN和AL-BODIPY-2CN。
该类荧光染料的结构如下：
其中：R为修饰基团，通过改变R的修饰基团可以达到多功能化的应用。
本发明所述可多功能化的新型荧光染料由合成BODIPY的原料与丙二氰发生Knoevenagel成双键反应进行修饰，使该荧光染料的吸收波长和发射波长都发生红移。
本发明所述可多功能化的新型荧光染料中Cl-BODIPY-2CN含有的活泼氯能够与多种含巯基或氨基类化合物迅速发生亲核取代反应。
本发明所述可多功能化的新型荧光染料中Cl-BODIPY-2CN的活泼氯与多种含巯基或氨基类化合物发生亲核取代反应时，该荧光染料的光物理性质发生显著的变化。
本发明提供的一类可多功能化的新型荧光染料的制备方法，包括如下步骤：
(1)以吡咯醛为原料经Knoevenagel成双键反应得到吡咯成双键部分；
(2)以苯甲酰氯为原料依次经过酰化反应、缩合反应得到苯甲酰吡咯氯；
(3)所述的吡咯成双键部分与苯甲酰吡咯氯反应生成Cl-BODIPY-2CN；
(4)所述Cl-BODIPY-2CN与对氨基苯酚反应生成AL-BODIPY-2CN；
(5)所述Cl-BODIPY-2CN与含巯基或氨基类化合物反应生成R-BODIPY-2CN。
其中：R为修饰基团，通过改变R的修饰基团可以达到多功能化的应用。
所述可多功能化的新型荧光染料的制备方法的合成路线如下：
(a)POCl3；(b)DCM,BF3·OEt2,TEA；(c)DCM,4-氨基苯酚；(d)DCM,HR
其中：R为修饰基团，通过改变R的修饰基团可以达到多功能化的应用。
本发明是合成BODIPY的原料先经过Knoevenagel成双键反应的修饰，得到一类可多功能化的新型荧光染料。
本发明所述该类可多功能化的新型荧光染料可在众多方面进行多样性功能化的应用。
本发明进一步提供该类可多功能化的新型荧光染料在荧光探针方面的应用。
根据本发明所述可多功能化的新型荧光染料的特点，该类荧光染料中Cl-BODIPY-2CN作为荧光探针可以用于检测谷胱甘肽(GSH)。该荧光探针首先与三种含巯基氨基酸的巯基迅速发生亲核取代反应，半光氨酸(Cys)和高半胱氨酸(Hcy)中与巯基空间距离相近的氨基可以进一步发生取代反应，而谷胱甘肽(GSH)不能够进一步发生取代反应。该荧光探针与半光氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)发生反应最终以氨基取代的形式存在；而该荧光探针与谷胱甘肽(GSH)发生反应以巯基取代的形式存在。因此该荧光染料在荧光探针方面可以作为检测谷胱甘肽(GSH)的应用。
而该类荧光染料中AL-BODIPY-2CN作为荧光探针可以用于检测过氧亚硝基阴离子(ONOO-)。该类荧光染料中Cl-BODIPY-2CN与对氨基苯酚反应后生成AL-BODIPY-2CN，由于该荧光染料AL-BODIPY-2CN中存在光诱导电子转移(PET)效应使得该荧光染料AL-BODIPY-2CN发生荧光猝灭，导致该荧光染料AL-BODIPY-2CN没有背景荧光，当ONOO-存在下该荧光染料迅速发生反应，生成有荧光的产物，实现了荧光探针中的“turn-on”检测机制。但次氯酸反应很缓慢，并且变化不明显，造成的干扰较小。
本发明提供一类可多功能化的新型荧光染料的详细制备方法：
(1)化合物1的合成：
在冰浴条件下，将苯甲酰吗啡啉与POCl3依次加入至圆底烧瓶中，搅拌至全部溶解，室温下反应，反应完全后；然后将吡咯慢慢滴加至反应体系中反应；待反应完全，将反应体系放入冰浴中，向反应体系滴加饱和Na2CO3溶液，至无气泡产生；萃取，干燥后旋干，得到白色固体。然后将得到的白色固体溶解在乙腈中，称取适量CuCl2·2H2O加入到反应体系中，待反应完全，向反应体系缓慢滴加H2SO4溶液，搅拌均匀后，萃取，干燥后旋干。过层析硅胶柱，得到化合物1。
(2)化合物2的合成：
称取适量吡咯醛溶解在乙醇中，然后将称量好的丙二氰加入到上述反应体系中，等大部分固体溶解后，然后加入少量的哌啶，升高反应温度回流，等反应完全后，将反应体系降至室温，用水洗有固体产生，得到粗产物，过层析硅胶柱，得到化合物2。
(3)化合物Cl-BODIPY-2CN的合成：
称取适量化合物1溶解在二氯甲烷中，向溶液中加入POCl3,室温搅拌。然后把化合物2溶解在少量二氯甲烷中加入上述反应体系。在惰性气体保护下，反应12h。至反应完全，加入饱和的NaHCO3溶液调节pH至中性，萃取，等干燥后旋干,将得到的产物溶解在适量二氯甲烷中，加入少量Et3N搅拌，然后滴加BF3·Et2O，滴加完毕后室温反应，搅拌过夜，反应完全后，萃取，干燥后旋干。过层析硅胶柱，得到青色固体Cl-BODIPY-2CN。
(4)化合物AL-BODIPY-2CN的合成：
称取适量的Cl-BODIPY-2CN和对氨基苯酚溶解在二氯甲烷中，室温搅拌，至反应完全，萃取，干燥后旋干。过层析硅胶柱，得到深红色固体AL-BODIPY-2CN。
(5)化合物R-BODIPY-2CN的合成
称取适量的Cl-BODIPY-2CN和HR溶解在二氯甲烷中，室温搅拌，至反应完全，萃取，干燥后旋干。过层析硅胶柱，得到固体R-BODIPY-2CN，R可以为含巯基或氨基的基团。
本发明所述可多功能化的新型荧光染料中能发生Knoevenagel反应的原料部分可修饰性较强，不但可以调节荧光染料的光物理学性质，而且可在修饰位点做深入的研究。
本发明所述修饰性强、可多功能化的新型荧光染料可在众多领域进行多种多样功能化的应用。
术语：
BODIPY分子为氟硼二吡咯化合物(BODIPY)。
Absorption(a.u.)为吸光度值。
Fluorescence intensity(a.u.)为荧光强度。
有益技术效果：
本发明提供的可多功能化的新型荧光染料可在众多领域进行多功能化的应用。通过对合成BODIPY的原料进行Knoevenagel反应修饰，达到调节该荧光染料的光谱性质的目的；本发明的荧光染料中Cl-BODIPY-2CN活泼氯能够与多种含巯基或氨基类的化合物迅速发生亲核取代反应，并且当化合物中含有与巯基空间距离相近的氨基时，该荧光染料能够进一步发生分子内亲核取代反应即氨基取代巯基反应，在发生取代过程中该荧光染料的光学性质发生显著的变化；本发明的荧光染料中AL-BODIPY-2CN能够用于检测ONOO-，实现了荧光探针中“turn-on”的作用机制；利用该类荧光染料的光学性质发生的变化可进行多功能化的应用；本发明提供的荧光染料R-BODIPY-2CN光稳定性强，反应灵敏，可在多方面进行功能化的应用。
本发明提供的可多功能化的新型荧光染料的制备方法，工艺简单，原料易得、成本低廉、产率较高、光稳定性好。
附图说明
图1是荧光染料Cl-BODIPY-2CN作为荧光探针用于检测谷胱甘肽(GSH)的效果示意图。
图2是荧光探针Cl-BODIPY-2CN在PBS(磷酸盐)缓冲溶液(pH＝7.4)中,当存在谷胱甘肽(GSH)时，该荧光探针的光物理性质变化过程；图(a)紫外吸收光谱图，图(b)荧光发射光谱图。
图3是荧光探针Cl-BODIPY-2CN在其它氨基酸以及硫化氢存在生理环境下的荧光干扰变化图。
图中，横坐标上：1-亮氨酸、2-苏氨酸、3-酪氨酸、4-脯氨酸、5-赖氨酸、6-色氨酸、7-丙氨酸、8-谷氨酸、9-甲硫氨酸、10-丝氨酸、11-苯丙氨酸、12-组氨酸、13-甘氨酸、14-精氨酸、15-硫氢化钠、16-谷胱甘肽。
图4是化合物Cl-BODIPY-2CN的氢谱，氘代试剂为CDCl3。
图5是化合物Cl-BODIPY-2CN的高分辨率质谱图HRMS(m/z)。
图6是荧光探针AL-BODIPY-2CN在PBS缓冲溶液(pH＝7.4)中，当存在过氧亚硝基阴离子(ONOO-)时，该荧光探针的光物理性质变化过程；图(a)紫外吸收光谱图，图(b)荧光发射光谱图。
图7是化合物AL-BODIPY-2CN的氢谱，氘代试剂为CDCl3。
图8是化合物AL-BODIPY-2CN的高分辨率质谱图HRMS(m/z)。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：化合物1的合成
在冰浴条件下，将苯甲酰吗啡啉(11.64g,0.061mol)与POCl3(7.0ml,0.077mol)依次加入至圆底烧瓶中，搅拌至全部溶解，室温下反应，待反应完全；然后将吡咯(4.2ml,0.061mol)慢慢滴加至反应体系中反应；待反应完全，将反应体系放入冰浴中，向反应体系滴加饱和Na2CO3溶液，至无气泡产生；用二氯甲烷萃取，干燥后旋干，得到白色固体9.13g。然后将得到的白色固体(2.91g,0.017mol)溶解在乙腈中，称取CuCl2·2H2O(6.02g,0.035mol)加入到反应体系中，待反应完全，向反应体系缓慢滴加H2SO4溶液，搅拌均匀后，用二氯甲烷萃取，干燥后旋干。过层析硅胶柱，得到1.65g白色固体化合物1。
实施例2：化合物2的合成
称取吡咯醛(0.95g,0.01mol)溶解在乙醇中，然后将丙二氰(0.73g,0.011mol)加入到上述反应体系中，等大部分固体溶解后，然后加入少量的哌啶，升高反应温度回流，等反应完全后，将反应体系降至室温，用水洗有固体产生，得到粗产物，过层析硅胶柱，得到1.08g黄色固体化合物2。
实施例3：化合物Cl-BODIPY-2CN的合成
称取化合物1(0.206g,0.001mol)溶解在二氯甲烷中，向溶液中加入POCl3(0.136ml,0.0015mol)，室温搅拌。然后把化合物2(0.172g,0.0012mol)溶解在少量二氯甲烷中加入上述反应体系。在惰性气体保护下，反应12h。至反应完全，加入饱和的NaHCO3溶液调节pH至中性，萃取，等干燥后旋干,将得到的产物溶解在适量二氯甲烷中，加入Et3N(0.693ml,0.005mol)搅拌，然后滴加BF3·Et2O(0.631ml,0.005mol)，滴加完毕后搅拌过夜，反应完全后，萃取，干燥后旋干。过层析硅胶柱，得到产物青色固体Cl-BODIPY-2CN0.176g；1HNMR(CDCl3,400MHz):δ8.29(s,1H),7.69-7.65(m,2H),7.61-7.57(t,2H),7.53-7.52(m,2H),7.16-7.15(d,1H),6.90-6.89(d,1H),6.67-6.66(d,1H)；13C NMR(CDCl3,100MHz):δ153.13,146.78,145.50,142.59,137.62,136.89,135.96,132.15,131.71,130.56,128.95,128.74,123.03,121.28,113.75,113.18,82.81；HRMS(ESI)calcd for C19H10BClF2N4Na:401.0553,Found:[M+Na]+:401.0543.
实施例4：化合物AL-BODIPY-2CN的合成
称取Cl-BODIPY-2CN(0.378g,0.001mol)和对氨基苯酚(0.131g,0.0012mol)溶解在二氯甲烷中，室温搅拌，至反应完全，萃取，干燥后旋干。过层析硅胶柱，得到深红色固体AL-BODIPY-2CN。1H NMR(CDCl3,400MHz):δ8.24(s,1H),8.17(s,1H),7.69-7.68(d,1H),7.55-7.48(m,3H),7.46-7.43(m,2H),7.23-7.20(d,2H),7.05-7.03(d,1H),6.95-6.93(d,2H),6.54-6.53(d,1H),6.44-6.43(d,1H)；13C NMR(DMSO,100MHz):δ161.85,156.89,145.87,139.47,138.02,136.91,132.94,132.75,130.13,129.42,128.66,128.18,127.03,125.29,120.86,119.47,118.68,115.73.115.53,114.57,71.36；HRMS(ESI)calcd forC25H16BF2N5ON a:474.1314,Found:[M+Na]+:474.1313.
效果例：
参看图1可以清晰地看到该荧光探针Cl-BODIPY-2CN的作用原理，发明人设计的这种荧光探针能够与含有巯基的氨基酸进行反应，并且利用了氨基酸中与巯基在空间距离上相近的氨基能进一步取代巯基的过程。该荧光探针在检测谷胱甘肽(GSH)时光学信号发生显著变化，从而用来检测谷胱甘肽(GSH)。
参看图2荧光探针Cl-BODIPY-2CN在PBS缓冲溶液(pH＝7.4)中,当存在谷胱甘肽(GSH)时，荧光探针的光学性质发生变化的过程；图(a)为荧光探针紫外吸收光谱图，图(b)为荧光探针荧光发射光谱图。
由图中得出：荧光探针Cl-BODIPY-2CN在没有加入谷胱甘肽(GSH)时的情况下，该荧光探针在PBS缓冲溶液中的紫外最大吸收波长在560nm处，在578nm处能产生很强的荧光。当PBS缓冲溶液中存在谷胱甘肽(GSH)时，荧光探针Cl-BODIPY-2CN与谷胱甘肽(GSH)在几秒内能迅速反应完全，紫外吸收发生了红移，由原来的560nm红移到583nm处，并在571nm处产生等吸收点；而当PBS缓冲溶液中存在不易区分的半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)时，荧光探针Cl-BODIPY-2CN与半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)也在几秒内迅速反应完全，先是由巯基与活泼氯发生亲核取代反应，然后与巯基空间距离相近的氨基进一步发生亲核取代反应，由巯基取代形式转变为氨基取代形式，此时紫外吸收发生了蓝移，由原来的560nm蓝移到528nm处，并在540nm处产生等吸收点，如图2a所示。当PBS缓冲溶液中存在谷胱甘肽(GSH)时，该荧光探针的荧光发生红移，由原来的578nm红移到608nm处，荧光强度发生显著降低；而当PBS缓冲溶液中存在不易区分的半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)时，该荧光探针的荧光也发生蓝移，由原来的578nm蓝移到555nm处，荧光强度降低的更明显，如图2b所示。由此可以看出Cl-BODIPY-2CN对谷胱甘肽(GSH)能够区分开来，同时显示出Cl-BODIPY-2CN对谷胱甘肽(GSH)具有很高的灵敏性。
参看图3是荧光探针Cl-BODIPY-2CN在其它氨基酸以及硫化氢存在生理环境下的荧光干扰变化图。
从图中可以发现：Cl-BODIPY-2CN在PBS缓冲溶液中当含有亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸、脯氨酸、赖氨酸、色氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甲硫氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸以及硫化氢等条件下时，该荧光探针在PBS缓冲溶液中很稳定而且光学性质基本没有发生变化，这说明该荧光染料的抗干扰能力较强，展现了荧光探针Cl-BODIPY-2CN对谷胱甘肽(GSH)具有特异性识别作用。
参看图6是荧光探针AL-BODIPY-2CN在PBS缓冲溶液(pH＝7.4)中，当存在过氧亚硝基阴离子(ONOO-)时，该荧光探针的光物理性质变化过程；图(a)紫外吸收光谱图，图(b)荧光发射光谱图。
由图中得出：荧光探针AL-BODIPY-2CN在没有加入过氧亚硝基阴离子(ONOO-)的情况下，该荧光探针在PBS缓冲溶液的紫外光谱中在578nm处产生一个宽峰，并且该探针几乎没有荧光。当PBS缓冲溶液中存在过氧亚硝基阴离子(ONOO-)时，荧光探针AL-BODIPY-2CN与过氧亚硝基阴离子(ONOO-)在几秒内能迅速反应完全，紫外吸收发生了蓝移，由原来的578nm蓝移到485nm和519nm，并在528nm处产生等吸收点，如图6a所示；当PBS缓冲溶液中存在过氧亚硝基阴离子(ONOO-)时，该荧光探针的荧光从无到有，在530nm处产生强烈的荧光强度，如图6b所示。
经实验证明，本发明所要求保护的荧光染料均具有上述效果例所述的功能，即本发明提供的一类可多功能化的新型荧光染料和化合物，所述的一类化合物结构如下R-BODIPY-2CN，本文主要介绍其中的两种Cl-BODIPY-2CN和AL-BODIPY-2CN。
该类化合物的结构如下：
本发明提供的新型荧光染料可在众多领域或方面进行多功能化的应用。本发明通过对合成BODIPY的原料进行Knoevenagel反应修饰，达到调节该荧光染料的光谱性质的目的；本发明的荧光染料中Cl-BODIPY-2CN活泼氯能够与多种含巯基或氨基类的化合物迅速发生亲核取代反应，并且当化合物中含有与巯基空间距离相近的氨基时，该荧光染料能够进一步发生分子内亲核取代反应即氨基取代巯基反应,在发生取代过程中该荧光染料的光学性质发生显著的变化；本发明的荧光染料中AL-BODIPY-2CN能够用于检测ONOO-，实现了荧光探针中“turn-on”的作用机制；本发明利用荧光染料的光学性质变化可进行多功能化的应用；本发明提供的荧光染料R-BODIPY-2CN光稳定性强，反应灵敏，可在多方面进行功能化的应用。
本发明提供的一类可多功能化的新型荧光染料的化合物R-BODIPY-2CN，该化合物在制备过程中具有简单易得、成本低廉、产率较高、光稳定性好等优点。
以上展示了本发明的基本原理、主要特征和本发明的主要用途。本领域的技术人员应该了解，该发明不受上述实施例的限制，上述说明书和实施例中描述说明了本发明的原理，在不脱离本发明本质和范围的前提下本发明还会有进一步的扩展与延伸，这些扩展与延伸都将落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.可多功能化的新型荧光染料，其特征在于，具有如下结构式：
其中：R为-Cl或含巯基或氨基的基团，R为修饰基团，通过改变R的修饰基团可以达到所述荧光染料的多功能化的应用。
2.根据权利要求1所述可多功能化的新型荧光染料，其特征在于，所述荧光染料是基于BODIPY母体，由合成BODIPY的原料吡咯醛与丙二氰经过Knoevenagel反应而制得。
3.根据权利要求1所述可多功能化的新型荧光染料，其特征在于，所述含氨基的基团为N-对羟苯氨基。
4.根据权利要求1所述可多功能化的新型荧光染料，其特征在于，所述荧光染料中R基团为-Cl，含有的活泼氯能够与多种含巯基或氨基类化合物迅速发生亲核取代反应，使得该荧光染料的光物理性质发生显著的变化。
5.一种权利要求1所述可多功能化的新型荧光染料的制备方法，所述荧光染料结构中R为-Cl时，包括如下步骤：
(1)以吡咯醛为原料经Knoevenagel成双键反应得到吡咯成双键部分；
(2)以苯甲酰氯为原料依次经过酰化反应、缩合反应得到苯甲酰吡咯氯；
(3)所述的吡咯成双键部分与苯甲酰吡咯氯反应生成Cl-BODIPY-2CN；
6.一种权利要求1所述可多功能化的新型荧光染料的制备方法，所述荧光染料结构中R为含巯基或氨基的基团时，包括如下步骤：
(1)以吡咯醛为原料经Knoevenagel成双键反应得到吡咯成双键部分；
(2)以苯甲酰氯为原料依次经过酰化反应、缩合反应得到苯甲酰吡咯氯；
(3)所述的吡咯成双键部分与苯甲酰吡咯氯反应生成Cl-BODIPY-2CN；
(4)所述Cl-BODIPY-2CN与含巯基或氨基类化合物反应生成R-BODIPY-2CN；
7.一种权利要求1所述可多功能化的新型荧光染料在多领域进行功能化的应用。
8.一种权利要求1所述可多功能化的新型荧光染料在做为荧光探针上的应用。
9.根据权利要求8所述可多功能化的新型荧光染料在做为荧光探针上的应用，其特征在于，所述的荧光染料做为荧光探针在体内检测谷胱甘肽上的应用。
10.根据权利要求8所述可多功能化的新型荧光染料在做为荧光探针上的应用，其特征在于，所述的荧光染料做为荧光探针在体内检测过氧亚硝基阴离子上的应用。
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