CN105985363B

CN105985363B - 一类氟硼类荧光染料的合成及其应用

Info

Publication number: CN105985363B
Application number: CN201510045092.XA
Authority: CN
Inventors: 宋相志; 罗红辰
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: CN105985363A

Abstract

本发明属于精细化工领域，具体涉及一类氟硼类荧光染料的合成及其应用。氟硼类染料相对于其它染料，一般具有较大的摩尔吸光系数，较强的荧光强度等。这些优点使其广泛应用于生物成像，生物传感等领域。本人所涉及合成的一类氟硼类荧光染料具有较大结构的共轭体系，较强的ICT作用，因此具有较大的斯托克斯位移和较长的发射波长，可以作为一种荧光染料进行深入研究。氰基作为吸电子基团，其吸电子能力要明显强于甲氧基和甲基的吸电子能力，因而氰基的发射波长和斯托克斯位移也要大于甲氧基和甲基。综合该类物质的特性，较长的发射波长和较大的斯托克斯位移都使得其在一些生物标记、荧光成像等方面上具有更大的优势。

Description

一类氟硼类荧光染料的合成及其应用

技术领域

本发明涉及的是精细化工技术领域，具体涉及一类氟硼类荧光染料的合成及其应用。

背景技术

荧光染料因其广泛的应用前景而成为研究的热点，氟化硼络合二吡咯甲川类荧光染料(BODIPY)是其中一种重要的荧光染料，该类荧光染料由于具有优异的光物理特性(如较好的耐光性，相对窄的吸收和发射带，高摩尔吸光系数，和较高的荧光量子产率)，而被广泛用于各种研究领域，比如荧光标记、荧光探针、光动力治疗、捕光系统和激光染料等。尽管它们在溶液中有较强的荧光，然而大多数BODIPY衍生物在固态时由于π-π堆积而导致荧光猝灭。此外，大多数BODIPY染料具有非常小的斯托克斯位移(＜20纳米，在大多数情况下)，这不可避免地导致自猝灭及光散射而引起在测量上的误差。为了解决这一问题，有人将不对称配体或庞大的侧取代基引入BODIPY衍生物或类似物，以此来增大斯托克斯位移。近日，不对称供体-受体(D-A)型BODIPY类似物已经引起相当大的关注。这种DA构型分子通过分子内的电荷转移(ICT)作用以实现增大斯托克斯位移的目的(＞80纳米)。然而，已经报导的在溶液中和固态下都具有较强红色荧光的BODIPY类似物却并不多见。众所周知，在生物化学和材料化学中，人们更想得到发射波长在红色或近红外区域的荧光染料，因为这些较长波长的光子能减小内源性生色团的干扰，并且能减少对生物样品的光损伤。因此，具有红色荧光且拥有较大斯托克斯位移的氟硼类荧光染料的发展是极其重要的。

对于上述情况，本发明的目的之一提供一种合成简单、反应条件温和、成本较低的荧光染料制备方法；目的之二是提供一种近红外发射、斯托克斯位移较大的荧光染料；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：一类氟硼类荧光染料化合物，其结构式为如下通式I。

其中：R为甲氧基、甲基和氰基中的一种；

当式I中R为甲氧基时，本发明代表性化合物的合成路线如下所示：

具体制备方法包括以下步骤：

(1)将化合物3，对甲氧基苯胺溶于无水乙醇中，并加入催化量对甲苯磺酸，加热至80℃回流2h。反应结束后，将反应液旋干，用二氯甲烷溶解，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，旋干溶剂，柱层析分离纯化后得到化合物2；

(2)将化合物2溶于1，2-二氯乙烷中，加热至80℃，依次加入三氟化硼乙醚和二异丙基乙胺，80℃下搅拌回流3h。反应结束后，将反应混合物倒入二氯甲烷中，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，柱层析分离纯化后得最终产物化合物1；

有益效果：

附图说明

图1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，纵坐标为归一化的荧光强度；

图2本发明的荧光染料在四氢呋喃溶剂中，荧光发射光谱，横坐标为波长，纵坐标为归一化的荧光强度；

图3本发明的荧光染料在甲醇溶剂中，荧光发射光谱，横坐标为波长，纵坐标为归一化的荧光强度；

图4荧光染料1(R＝OCH₃)的核磁共振氢谱；

图5荧光染料1(R＝CH₃)的核磁共振氢谱；

图6荧光染料1(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

(R＝OCH₃)的制备

(1)将1，4-二乙基-7-羟基-1，2，3，4-四氢喹喔啉-6-甲醛和对甲氧基苯胺溶于无水乙醇中，并加入催化量对甲苯磺酸，加热至80℃回流2h。反应结束后，将反应混合物旋干，用二氯甲烷溶解，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，旋干溶剂，柱层析分离纯化后得产物；(2)将上步得到的产物溶于1，2-二氯乙烷中，加热至80℃，依次加入三氟化硼乙醚和二异丙基乙胺，80℃下搅拌回流3h。反应结束后，将反应混合物倒入二氯甲烷中，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，柱层析分离纯化后得最终产物(R＝OCH₃)，产率为60％。产物I(R＝OCH₃)表征如下：¹HNMR(500MHz，CDCl₃)δ7.94(s，1H)，7.43(d，J＝8.9Hz，2H)，6.92(d，J＝9.0Hz，2H)，6.35(s，1H)，6.18(s，1H)，3.83(s，3H)，3.60-3.52(m，2H)，3.42(q，J＝7.1Hz，2H)，3.27(q，J＝7.1Hz，2H)，3.18-3.13(m，2H)，1.23(t，J＝7.1Hz，3H)，1.19(t，J＝7.1Hz，3H).¹³C NMR(126MHz，CDCl₃)δ158.71(s)，157.34(s)，156.64(s)，147.19(s)，136.77(s)，129.61(s)，124.20(s)，114.44(s)，109.66(s)，106.39(s)，97.06(s)，55.55(s)，48.14(s)，46.29(s)，45.31(s)，44.51(s)，10.79(s)，9.91(s)。

实施例2

(R＝CH₃)的制备

(1)将1，4-二乙基-7-羟基-1，2，3，4-四氢喹喔啉-6-甲醛和对甲基苯胺溶于无水乙醇中，并加入催化量对甲苯磺酸，加热至80℃回流2h。反应结束后，将反应混合物旋干，用二氯甲烷溶解，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，旋干溶剂，柱层析分离纯化后得产物；(2)将上步得到的产物溶于1，2-二氯乙烷中，加热至80℃，依次加入三氟化硼乙醚和二异丙基乙胺，80℃下搅拌回流3h。反应结束后，将反应混合物倒入二氯甲烷中，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，柱层析分离纯化后得最终产物(R＝CH₃)，产率为70％。产物II(R＝CH₃)表征如下：¹HNMR(500MHz，CDCl₃)δ7.97(s，1H)，7.39(d，J＝8.2Hz，2H)，7.21(d，J＝8.1Hz，2H)，6.36(s，1H)，6.19(s，1H)，3.62-3.52(m，2H)，3.43(q，J＝7.1Hz，2H)，3.27(q，J＝7.1Hz，2H)，3.21-3.10(m，2H)，2.37(s，3H)，1.23(t，J＝7.2Hz，3H)，1.20(t，J＝7.1Hz，3H).¹³C NMR(126MHz，CDCl₃)δ157.58(s)，156.78(s)，147.35(s)，141.07(s)，137.05(s)，129.84(s)，129.69-129.50(m)，122.86(s)，109.67(s)，106.47(s)，97.03(s)，48.10(s)，46.30(s)，45.35(s)，44.50(s)，21.00(s)，10.80(s)，9.91(s)。

实施例3：

(R＝CN)的制备

(1)将1，4-二乙基-7-羟基-1，2，3，4-四氢喹喔啉-6-甲醛和对氰基苯胺溶于无水乙醇中，并加入催化量对甲苯磺酸，加热至80℃回流2h。反应结束后，将反应混合物旋干，用二氯甲烷溶解，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，旋干溶剂，柱层析分离纯化后得产物；(2)将上步得到的产物溶于1，2-二氯乙烷中，加热至80℃，依次加入三氟化硼乙醚和二异丙基乙胺，80℃下搅拌回流3h。反应结束后，将反应混合物倒入二氯甲烷中，饱和碳酸氢钠洗涤，并用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，柱层析分离纯化后得最终产物(R＝CN)，产率为50％。产物III(R＝CN)表征如下：¹H NMR(500MHz，CDCl₃)δ7.97(s，1H)，7.63(d，J＝8.8Hz，2H)，7.58(d，J＝8.7Hz，2H)，6.30(s，1H)，6.12(s，1H)，3.62(t，J＝5.1Hz，2H)，3.47(q，J＝7.1Hz，2H)，3.27(q，J＝7.0Hz，2H)，3.18(s，2H)，1.26(t，J＝7.2Hz，3H)，1.19(t，J＝7.1Hz，3H).¹³C NMR(126MHz，CDCl₃)δ158.87(s)，155.13(s)，148.91(s)，146.94(s)，133.19(s)，130.09(s)，123.16(s)，118.60(s)，109.69(s)，109.25(s)，107.35(s)，96.67(s)，48.30(s)，46.70(s)，45.35(s)，44.25(s)，10.93(s)，9.82(s)。

Claims

1.一类红光氟硼类荧光染料，其结构通式为式I：

其中R＝-CH₃，-OCH₃，-CN。