CN105038295B

CN105038295B - 一种基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物、制备及其应用

Info

Publication number: CN105038295B
Application number: CN201510313016.2A
Authority: CN
Inventors: 尹军; 张宇峰; 刘盛华
Original assignee: Huazhong Normal University
Current assignee: Huazhong Normal University
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2035-06-08
Also published as: CN105038295A

Abstract

本发明涉及一种基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物、制备及其应用。其具有下述通式(Ⅰ)所述的结构。制备：1)在惰性无氧条件下，将IR‑780碘化物(菁染料中间体)与哌嗪在有机溶剂中反应，后处理制得哌嗪取代的菁染料中间体；2)在惰性无氧条件下，将步骤1)得到的哌嗪取代的菁染料中间体化合物与4‑氯‑7‑硝基‑2,1,3‑苯并氧杂恶二唑于有机溶剂中在碱存在的条件下进行反应，后处理制得式Ⅰ化合物。本发明的化合物可用于近红外荧光识别硫化氢分子。

Description

一种基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物、制备及其应用

技术领域

本发明涉及一种基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物、制备及应用。

背景技术

现代化学的检测方法有很多，比如紫外吸光光度法，红外分析法，电化学法等。近些年来，荧光探针检测法越来越受到人们的关注。荧光探针检测法是一种借助探针分子的光物理和光化学性质对微环境变化的敏感性在分子水平上研究生物体内结构变化的方法。这一变化伴随着荧光颜色或荧光强度的变化。通过检测所产生的荧光变化实现对被检测物质的定性或者定量分析。由于荧光探针具有较强的专一选择性和高度的灵敏性，因而被广泛应用于环境检测、生物分子成像及医学诊断等领域。

荧光染料作为分子探针在生命科学领域备受重视。但许多生物体及其组织在可见光的激发下自身会发射出荧光，干扰生物样品的荧光检测和成像。例如血浆中血清蛋白的荧光波长范围为325～350nm，还原性烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酶(NADPH)和胆红素的荧光波长范围为430～470nm，这使得可见光区荧光分析的灵敏度和准确性受到了很大的影响。而近红外荧光探针的荧光波长范围为600～900nm，由于其具有较深的组织穿透距离以及较弱的组织自发荧光干扰，使得在一定深度的组织内可获得较好的近红外荧光信号，因而近红外荧光探针非常具有应用前景。

发明内容

本发明的内容是提供一类新型的近红外荧光材料——一种基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物、制备及其应用。

本发明提供的基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物，结构如下：

本发明的另一个目的是提供一种制备上述化合物的方法，包括以下步骤：

1)在惰性无氧条件下，将IR-780碘化物(菁染料中间体)与哌嗪反应，后处理制得哌嗪取代的菁染料中间体；

2)在惰性无氧条件下，将步骤1)得到的哌嗪取代的菁染料中间体化合物与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂恶二唑反应，后处理制得Ⅰ所示的目标化合物。

按上述方案，步骤1)中IR-780碘化物(菁染料中间体)与哌嗪的摩尔比为1:3～1:4，所述反应为将IR-780,哌嗪和有机溶剂DMF于75-85℃下反应4-5小时。

按上述方案，步骤1)后处理为反应结束后，用CH₂Cl₂萃取，有机层用无水Na₂SO₄干燥，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离，得到哌嗪取代的菁染料中间体。

按上述方案，步骤2)中哌嗪取代的菁染料中间体化合物与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂恶二唑的摩尔比为1:1～1:1.2，反应条件为在0-5℃条件下将哌嗪取代的菁染料中间体化合物与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂恶二唑、束缚碱三乙胺和有机溶剂二氯甲烷混合后，室温下反应3-4小时。

按上述方案，步骤2)后处理为反应结束后，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离，得到菁染料目标产物。

基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物Ⅰ在近红外识别硫化氢分子中的应用。

本发明的有益效果：

本发明提供的基于菁染料为骨架的化合物是一种新型的近红外荧光探针材料。在客体分子的作用下，取代基团与哌嗪间的化学键断裂，从而引起荧光强度及紫外吸收的变化。本发明的化合物的发射波长在790nm左右，可以作为近红外荧光探针识别生物分子以高的灵敏度和高的选择性识别硫化氢分子。

附图说明：

图1为化合物Ⅰ在700nm激发下的荧光发射图。

具体实施方式：

下面结合附图和以下实施例对本发明的发明内容做进一步说明。

实施例1：化合物Ⅰ的合成

合成路线如下：

具体合成步骤如下：

1)在惰性无氧条件下，将IR-780碘化物(0.5mmol)、哌嗪(2mmol)和干燥除水的N,N-二甲基甲酰胺加入两口烧瓶中，85℃反应4小时，反应结束后，用CH₂Cl₂萃取，有机层用无水Na₂SO₄干燥，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离，得到蓝色固体哌嗪取代的菁染料中间体。产率：85％；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.66(d,J＝15.0Hz,2H),7.26-7.32(m,4H),7.09(t,J＝6.0Hz,2H),6.97(d,J＝6.0Hz,2H),5.80(d,J＝15.0Hz,2H),3.88(m,8H),3.26(t,J＝6.0Hz,4H),2.44(t,J＝6.0Hz,4H),1.84(m,6H),1.68(s,12H),1.02(t,J＝6.0Hz,6H)；ESIMS m/z589.6[M-I^-]⁺,calcd exact mass 716.3。

2)在惰性无氧条件下，将步骤1得到的蓝色固体(0.5mmol)、三乙胺和干燥除水的二氯甲烷加入两口烧瓶中，0℃下搅拌5分钟。接着在0℃下缓慢滴加4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂恶二唑(0.5mmol)的二氯甲烷溶液。室温反应4小时，反应结束后，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离，得到暗金黄色固体。产率：45％；¹H NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ8.65-8.62(d,J＝12Hz,1H),7.74-7.71(d,J＝12Hz,1H),7.35-7.28(m,4H),7.16-7.14(t,J＝8.0Hz,2H),6.86-6.84(d,J＝8.0Hz,1H),6.06-6.03(d,J＝12Hz,2H),4.44(s,4H),4.08-4.04(t,J＝8.0Hz,4H),3.92(s,4H),2.57-2.53(t,J＝8.0Hz,4H),1.75(m,6H)1.58(s,12H),0.97(t,J＝6.0Hz,6H)；ESI MS m/z 752.2[M-I^-]⁺,calcd exact mass 879.33.

如图1所示，是该实施例产品的荧光发射光谱(激发波长为700nm)，图中虚线为化合物Ⅰ的发射图，实线为化合物Ⅰ与硫化氢作用后的发射图。从图1中可以看出，化合物Ⅰ在780nm处有一个弱的发射峰，在与硫化氢作用后，在788nm处出现一个强的发射峰。

Claims

1.基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物，其特征在于：其具有式Ⅰ所述的结构：

2.权利要求1所述的基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在惰性无氧条件下，将IR-780碘化物与哌嗪反应，后处理制得哌嗪取代的菁染料中间体；

2)在惰性无氧条件下，将步骤1)得到的哌嗪取代的菁染料中间体化合物与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂恶二唑反应，后处理制得式Ⅰ所示的目标化合物；步骤2)中哌嗪取代的菁染料中间体化合物与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂恶二唑的摩尔比为1:1～1:1.2，反应条件为在0-5℃条件下将哌嗪取代的菁染料中间体化合物与4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并氧杂恶二唑、束缚碱三乙胺和有机溶剂二氯甲烷混合后，室温下反应3-4小时。

3.根据权利要求2所述的基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于：步骤1)中IR-780碘化物与哌嗪的摩尔比为1:3～1:4，所述反应为将IR-780,哌嗪和有机溶剂DMF于75-85℃下反应4-5小时。

4.根据权利要求2所述的基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于：步骤1)后处理为反应结束后，用CH₂Cl₂萃取，有机层用无水Na₂SO₄干燥，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离，得到哌嗪取代的菁染料中间体。

5.根据权利要求2所述的基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于：步骤2)后处理为反应结束后，旋蒸除去溶剂，柱色谱分离，得到菁染料目标产物。

6.权利要求1所述的基于菁染料为骨架的近红外荧光化合物在制备近红外识别硫化氢分子的物质中的应用。