CN105504860A

CN105504860A - 一类吡喃喹啉类荧光染料的合成及其应用

Info

Publication number: CN105504860A
Application number: CN201410555158.5A
Authority: CN
Inventors: 宋相志; 杨勤伟
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: CN105504860B

Abstract

本发明属于精细化工领域，具体涉及了一类吡喃喹啉类荧光染料的合成及应用。吡喃喹啉类化合物属于杂环化合物中的一种，由于杂环化合物通常具有生理活性，因此大部分吡喃喹啉类化合物都被用作生物试剂或药物试剂等。但由于其具有较大结构的共轭体系，因此也具有一定的荧光性能，可以作为一种荧光染料进行深入研究。当喹啉环上的氮原子被甲基化后，其因此具有很强的电负性，因而ICT效果显著增强，波长发生明显红移。由于甲基化后产物为季铵盐类，因而也具有良好的水溶性。综合该类物质的特性，良好的水溶性和较长的发射波长都使得其具有更大的优势在应用于一些生物标记、荧光成像等方面上。

Description

一类吡喃喹啉类荧光染料的合成及其应用

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一类吡喃喹啉类荧光染料的合成和应用。主要包含这一类吡喃喹啉荧光染料的制备及其在细胞染色中的应用。

背景技术

荧光染料由于具有广泛的应用领域，因而被越来越多的科学工作者所关注。例如它们可作为标记物用于生物体成像，作为一些光电材料应用与一些材料科学。此外荧光染料在工业和临床均有很重要的用途。在工业上，荧光染料常用于荧光染料产品的制备中，例如各种荧光路标，荧光标志服。此外荧光染料还可以纤维织物印染，污水系统监测等。由于荧光染料具有灵敏度高，操作方便，因而逐渐取代了传统的放射性同位素标记法，广泛应用于荧光探针，细胞染色，荧光免疫。荧光监测在DNA测序，核酸检测，基因分析有着无语伦比的优势。

吡喃喹啉衍生物属于杂环化合物中的一类，由于其具有生物活性，因此其具有很重要的作用，在很多时候常用于激素药物，抗菌剂，抗溃疡药物等。

与此同时，它也具有较大的共轭体系，因此吡喃喹啉类衍生物通常都具有荧光，在喹啉环上的氮原子被甲基化后，ICT效果增强，其波长发生红移，水溶性也因此变好。具有较长的荧光发射波长及良好的水溶性使得这一类物质具有更大的优势在生物成像及其他方面的应用上。

发明内容

对于上述情况，本发明针对现有方案存在的不足，进行补充及改进。本发明主要有三个目的。目的之一、合成一种新型结构吡喃喹啉类荧光染料化合物；目的之二、提供合成上述化合物的制备方法；目的之三、提供该化合物的应用。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明的技术方案如下：一种吡喃喹啉类荧光染料化合物，其结构式为如下通式I和通式II

式中，R为-CN，-OMe，-Me。

根据权利要求1所述的吡喃喹啉类荧光染料化合物，其中，吡喃喹啉类荧光染料化合物式I(R＝-Me)的合成方法，按如下步骤进行：(1)将2-乙氨基水杨醛，3-溴丙炔溶于无水DMF中，再加入碳酸钾，室温搅拌12h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品，然后柱层析分离得到产物；(2)将上步得到的产物和对甲基苯胺混合溶于无水DMF中，再加入催化剂CuI，110℃下反应5h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品；(3)将上述所得到产物于碘甲烷中，在高压反应釜中110℃下，反应12h，冷却后旋干得粗产品，然后柱层析分离得到最终产物。

有益效果：与现有技术相比，本发明的荧光染料化合物合成具有良好的水溶性及良好的细胞膜通透性。但在以往的合成过程中，暴露出最后一步产率较低的不足，在基础上进行改进。本发明提供了一种高效合成甲基化产物的新方法，在合成目标产物中，通过在反应体系引入无水DMF，可以大大促进反应，缩短反应时间，提高反应产率。本发明的荧光染料化合物，由于水溶性好，结构相对简单，原料便宜易得，因此易于产业化发展。

附图说明

图1本发明的荧光染料在乙腈溶剂中，荧光发射光谱，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；

图2本发明的荧光染料在乙醇溶剂中，荧光发射光谱，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；

图3本发明的荧光染料在二氯甲烷溶剂中，荧光发射光谱，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；

图4本发明的荧光染料在DMSO溶剂中，荧光发射光谱，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；

图5荧光染料V(R＝Me)的核磁共振氢谱；

图6荧光染料V(R＝OMe)的核磁共振氢谱；

图7荧光染料V(R＝CN)的核磁共振氢谱；

图8荧光染料VIII(R＝Me)的核磁共振氢谱；

图9荧光染料VIII(R＝OMe)的核磁共振氢谱；

图10荧光染料VIII(R＝CN)的核磁共振氢谱；

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的在于保护本发明范围内的一切改进及想法，本发明不局限于下面的实施案例。

实施例1

I(R＝-Me)的制备

(1)将2-乙氨基水杨醛，3-溴丙炔溶于无水DMF中，再加入碳酸钾，室温搅拌12h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品，然后柱层析分离得到产物；(2)将上步得到的产物和对甲基苯胺混合溶于无水DMF中，再加入催化剂CuI，110℃下反应5h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品；(3)将上述所得到产物于碘甲烷中，在高压反应釜中110℃下，反应12h，冷却后旋干得粗产品，然后柱层析分离得到最终产物I(R＝-Me)，产率为75％。产物I(R＝-Me)表征如下：¹HNMR(500MHz，DMSO)δ8.58(s，1H)，8.22(d，J＝8.8Hz，1H)，7.98(s，1H)，7.92(d，J＝9.1Hz，2H)，6.77(d，J＝8.8Hz，1H)，6.49(s，1H)，5.30(s，2H)，4.42(s，3H)，3.54(q，4H)，2.57(s，3H)，1.19(t，J＝6.7Hz，6H)。

实施例2

I(R＝-OMe)的制备

(1)将2-乙氨基水杨醛，3-溴丙炔溶于无水DMF中，再加入碳酸钾，室温搅拌12h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品，然后柱层析分离得到产物；(2)将上步得到的产物和对甲氧基苯胺混合溶于无水DMF中，再加入催化剂CuI，110℃下反应5h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品；(3)将上述所得到产物于碘甲烷中，在高压反应釜中110℃下，反应12h，冷却后旋干得粗产品，然后柱层析分离得到最终产物I(R＝-OMe)，产率为80％。产物I(R＝-OMe)表征如下：¹HNMR(400MHz，CDCl3)δ8.65(s，1H)，8.19(d，J＝9.5Hz，1H)，8.00(d，J＝9.3Hz，1H)，7.53(d，J＝2.5Hz，1H)，7.46(d，J＝9.4Hz，1H)，6.68(d，J＝9.3Hz，1H)，6.31(s，1H)，5.14(s，2H)，4.65(s，3H)，3.90(s，3H)，3.50(q，J＝7.1Hz，4H)，1.28(t，J＝7.2Hz，6H)。

实施例3

I(R＝-CN)的制备

(1)将2-乙氨基水杨醛，3-溴丙炔溶于无水DMF中，再加入碳酸钾，室温搅拌12h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品，然后柱层析分离得到产物；(2)将上步得到的产物和对氨基苯腈混合溶于无水DMF中，再加入催化剂CuI，110℃下反应5h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品；(3)将上述所得到产物于碘甲烷中，在高压反应釜中110℃下，反应12h，冷却后旋干得粗产品，然后柱层析分离得到最终产物I(R＝-CN)，产率为20％。产物I(R＝-CN)表征如下：¹HNMR(500MHz，CD3OD_SPE)δ8.35(d，J＝8.5Hz，2H)，8.19(d，J＝9.1Hz，1H)，8.09(d，J＝10.9Hz，1H)，7.78(d，J＝9.5Hz，1H)，6.70(d，J＝9.5Hz，1H)，6.34(d，J＝2.6Hz，1H)，5.17(s，2H)，4.38(s，3H)，3.50(q，J＝7.2Hz，4H)，1.22(t，J＝7.2Hz，6H)。

实施例4

II(R＝-Me)的制备

(1)将8-羟基-9-醛基-久洛利定，3-溴丙炔溶于无水DMF中，加入碳酸钾固体，室温反应12h，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取。过柱得中间体；(2)将上述中间体和对甲基苯胺混合溶于无水DMF中，加入少许催化剂CuI升温至110℃，反应5h后，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取，过柱得中间体固体；(3)将上述中间体溶于碘甲烷中，加入几滴无水DMF，反应在密闭试管中进行，升温至110℃，反应12h，冷却后旋干过柱，得产物II(R＝-Me)，产率为70％。产物I(R＝-Me)表征如下：1HNMR(500MHz，DMSO)δ8.48(s，1H)，8.13(d，J＝8.9Hz，1H)，8.02-7.80(m，2H)，7.53(s，1H)，5.23(s，2H)，4.36(s，3H)，3.46-3.34(m，4H)，2.78(t，J＝6.0Hz，2H)，2.68(t，J＝6.2Hz，2H)，2.51(s，3H)，2.01-1.82(m，4H)。

实施例5

II(R＝-OMe)的制备

(1)将8-羟基-9-醛基-久洛利定，3-溴丙炔溶于无水DMF中，加入碳酸钾固体，室温反应12h，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取。过柱得中间体；(2)将上述中间体和对甲氧基苯胺混合溶于无水DMF中，加入少许催化剂CuI升温至110℃，反应5h后，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取，过柱得中间体固体；(3)将上述中间体溶于碘甲烷中，加入几滴无水DMF，反应在密闭试管中进行，升温至110℃，反应12h，冷却后旋干过柱，得产物II(R＝-OCH3)，产率为80％。产物I(R＝-OMe)表征如下：¹HNMR(500MHz，DMSO)δ8.47(s，1H)，8.18(d，J＝9.5Hz，1H)，7.67(dd，J＝9.5，2.8Hz，1H)，7.63(d，J＝2.8Hz，1H)，7.50(s，1H)，5.24(s，2H)，4.37(s，3H)，3.96(s，3H)，3.46-3.36(m，4H)，2.77(t，J＝6.0Hz，2H)，2.68(t，J＝6.3Hz，2H)，2.00-1.83(m，4H)。

实施例6

II(R＝-CN)的制备

(1)将8-羟基-9-醛基-久洛利定，3-溴丙炔溶于无水DMF中，加入碳酸钾固体，室温反应12h，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取。过柱得中间体；(2)将上述中间体和对甲氧基苯胺混合溶于无水DMF中，加入少许催化剂CuI升温至110℃，反应5h后，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取，过柱得中间体固体；(3)将上述中间体溶于碘甲烷中，加入几滴无水DMF，反应在密闭试管中进行，升温至110℃，反应12h，冷却后旋干过柱，得产物II(R＝-CN)，产率为20％。产物I(R＝-CN)表征如下：1HNMR(500MHz，DMSO)δ8.70(s，1H)，8.43(s，1H)，8.34(d，J＝8.7Hz，1H)，8.29(d，J＝8.8Hz，1H)，7.53(s，1H)，5.28(s，2H)，4.31(s，3H)，3.55-3.40(m，4H)，2.78(t，2H)，2.68(t，J＝5.1Hz，2H)，1.95-1.87(m，4H)。

以上内容是结合具体的优选实施方案对本发明的一个详细补充说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些。

Claims

1.一类吡喃喹啉类荧光染料化合物，其结构式为如下结构通式I和式II

式中，R为-CN，-OCH₃，-CH₃。

2.根据权利要求1所述的吡喃喹啉类荧光染料化合物，其中，吡喃喹啉类荧光染料化合物式I(R＝-CN，-OCH₃，-CH₃)的合成方法，按如下步骤进行：

(1)将2-乙氨基水杨醛，3-溴丙炔溶于无水DMF中，再加入碳酸钾，室温搅拌12h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品，然后柱层析分离得到产物；

(2)将上步得到的产物和对氨基苯腈(或对甲氧基苯胺或对甲基苯胺)混合溶于无水DMF中，再加入催化剂CuI，110℃下反应5h，反应液倒入水中，二氯甲烷萃取，除去溶剂得到粗产品；

(3)将上述所得到产物于碘甲烷中，在高压反应釜中110℃下，反应12h，冷却后旋干得粗产品，然后柱层析分离得到最终产物。

3.根据权利要求1所述的吡喃喹啉类荧光染料化合物，其中，吡喃喹啉类荧光染料化合物式II(R＝-CN，-OCH3，-CH3)的合成方法，按如下步骤进行：

(1)将8-羟基-9-醛基-久洛利定，3-溴丙炔溶于无水DMF中，加入碳酸钾固体，室温反应12h，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取，过柱得中间体；

(2)将上述中间体和对甲基苯胺混合溶于无水DMF中，加入少许催化剂CuI升温至110℃，反应5h后，冷却倒入冰水中，用二氯甲烷萃取，过柱得中间体固体；(3)将上述中间体溶于碘甲烷中，加入几滴无水DMF，反应在密闭试管中进行，升温至110℃，反应12h，冷却后旋干过柱，得目标产物。

4.权利要求1或2的任一项所述的吡喃喹啉类荧光染料在和生物染色及其他方面的应用。