CN110183466B - 一种稠环二吡咯烯及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

一种稠环二吡咯烯及其合成方法，涉及一种稠环二吡咯烯及其合成方法。稠环二吡咯烯的结构式为：
Figure DDA0002137038940000011
或
Figure DDA0002137038940000012
方法：将砜基二吡咯烯和苯醌混合于溶剂内，避光加热进行加成反应，然后置于空气中进行氧化反应，本发明中的氧化反应过程中通过空气氧化，不产生试剂污染，合成条件温和。制备的稠环二吡咯烯能够在荧光探针领域中应用。本发明适用于合成稠环二吡咯烯。

Description

一种稠环二吡咯烯及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种稠环二吡咯烯及其合成方法。
背景技术
卟啉类化合物被誉为生命色素，在自然界中广泛存在且扮演着非常重要的角色，例如血红素、叶绿素、维生素B12等。基于此类化合物优良的生物相容性，它们在医药领域应用广泛，例如光动力治疗药物替莫泊酚等。当然，许多卟啉类化合物也用于荧光成像研究，其中，近红外荧光探针具有细胞伤害小、光穿透组织能力强、可避免自发射干扰、检测灵敏度高等优点，表现出非常好的应用前景。近几年，大多数探针分子的响应信号发生于600nm以下(He W.L.et al，ACS Appl.Mater.Interfaces 2015，7，12809–12813；He X.Y.et al，Chem.Commun.2016，52，9410-9413；Ou-yang J.et al，Sensor.Actuat.B-Chem.2017，240，1165-1173)，在一定程度上影响了其在应用方面的扩展。扩展共轭结构是增加探针分子在长波长区域发生光学响应的重要手段，可以通过引入不饱和桥连基团实现；也可以通过在原有母体骨架结构上进行稠环实现。
目前，制备稠环卟啉类化合物多使用稠环吡咯为原料，通过酸催化实现(DescalzoH.J.et al，Org.Lett.2008，10，1581-1584；Swavey S.et al，Eur.J.Org.Chem.2016，4429-4435；Luo D.et al，Org.Lett.2014，16，6080-6083)。然而稠环吡咯本身的合成难度就很高，用其构建二吡咯烷衍生物的过程又会涉及到催化剂、溶剂等反应条件的筛选，并且该类反应条件要求严格、步骤较多，因此制备难度较大，在一定程度上限制了这种方法的推广。
发明内容
本发明为了解决现有稠环卟啉类化合物的制备难度大的问题，提出一种稠环二吡咯烯及其合成方法。
本发明稠环二吡咯烯的结构式为：
Figure BDA0002137038920000011
上述稠环二吡咯烯的制备方法按照以下步骤进行：
步骤一：将砜基二吡咯烯和苯醌混合于溶剂内，避光加热进行加成反应；加成反应的反应式为：
Figure BDA0002137038920000021
步骤二：将步骤一得到的产物置于空气中进行氧化反应，得到稠环二吡咯烯，稠环二吡咯烯包括单加成产物：5-(3,5-二叔丁基)-单萘醌并二吡咯烯和双加成产物：5-(3,5-二叔丁基)-双萘醌并二吡咯烯；
其中，氧化反应得到单加成产物的反应式为：
Figure BDA0002137038920000022
其中，氧化反应得到双加成产物的反应式为：
Figure BDA0002137038920000023
进一步地，步骤一所述砜基二吡咯烯和苯醌的质量比为(1～5)：10。
进一步地，步骤一所述溶剂为邻二氯苯。
进一步地，步骤一所述加热温度为90～150℃。
进一步地，步骤一中在惰性气体保护气氛下进行。
进一步地，步骤二所述氧化反应在室温条件下进行。
进一步地，步骤二所述氧化反应时间至少为1天。随着氧化反应时间的延长，反应产物的收率提高。
本发明有益效果为：
本发明中的氧化反应过程中通过空气氧化，没有引入另外的氧化试剂，因此不会产生试剂污染。本发明不需要使用催化剂，仅需要加热，反应条件要求少、步骤少，与现有技术相比并且合成条件温和。本发明得到的稠环二吡咯烯的吸收波长实现76～200nm的红移，可作为近红外染料在荧光探针领域中应用。
附图说明：
图1为实施例1中二吡咯烯及其衍生物的吸收光谱。
具体实施方式：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加的清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例1：
在惰性气体保护气氛下，使用2mL邻二氯苯溶解二吡咯烯甲烷(10.0mg，19.5μmol)和1,4-苯醌(100mg，0.925mmol)，得到溶液；在黑暗中，将上述溶液加热到150℃，该温度下反应30分钟后冷却至室温。然后放置一周，进行氧化反应。使用柱层析分离，得单加成产物5.50mg，产率51.1％，得双加成产物3.60mg，产率33.4％。
本实施例中的氧化反应过程中通过空气氧化，没有引入另外的氧化试剂，因此不会产生试剂污染。本实施例不需要使用催化剂，仅需要加热，反应条件要求少、步骤少，与现有技术相比并且合成条件温和。
实施例1得到产物的核磁共振氢谱数据：
单加成产物：1H NMR(500MHz，CDCl3)δ12.68(s，1H)，8.59(s，1H)，8.31(s，1H)，7.77(m，J＝3.35Hz，1H)，7.21(d，J＝1.75Hz，2H)，6.93(d，J＝10.3Hz，1H)，6.85(d，J＝10.3Hz，1H)，6.73(d，J＝1.87Hz，2H)，4.15(s，2H)，3.28(s，2H)，1.06(s，18H)。
双加成产物：1H NMR(500MHz，CDCl3)δ8.54(s,1H)，7.86(t，J＝3.54Hz，1H)，6.91(q，J＝35.65Hz，2H)，6.72(m，3H)，3.64(t，J＝11.95Hz)，2.81(t，J＝11.90Hz,2H)，1.39(s，18H)。
核磁共振氢谱数据证明本实施例得到了5-(3,5-二叔丁基)-单萘醌并二吡咯烯和5-(3,5-二叔丁基)-双萘醌并二吡咯烯。图1为实施例1中二吡咯烯及其衍生物的吸收光谱。图中曲线1对应二氯甲烷溶解二吡咯烯甲烷，曲线2对应单加成产物，曲线3对应双加成产物。图1说明单加成产物的最大吸收比原料红移76nm，双加成产物的最大吸收比原料移动201nm。
实施例2：
在惰性气体保护气氛下，使用2mL邻二氯苯溶解二吡咯烯甲烷(10.0mg，19.5μmol)和1,4-苯醌(100mg，0.925mmol)，得到溶液；在黑暗中，将上述溶液加热到90℃，在该温度下反应60分钟后冷却至室温。然后放置一周，行氧化反应。使用柱层析分离，得单加成产物3.3mg，产率30.7％，得双加成产物0.60mg，产率5.6％。本实施例中的氧化反应过程中通过空气氧化，没有引入另外的氧化试剂，因此不会产生试剂污染。本实施例不需要使用催化剂，仅需要加热，反应条件要求少、步骤少，与现有技术相比并且合成条件温和。

Claims (7)

1.稠环二吡咯烯的制备方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：
步骤一：将砜基二吡咯烯和苯醌混合于溶剂内，避光加热进行加成反应；
步骤二：将步骤一得到的产物置于空气中进行氧化反应，得到双加成产物5-(3,5-二叔丁基)-双萘醌并二吡咯烯；
双加成产物5-(3,5-二叔丁基)-双萘醌并二吡咯烯的结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
所述砜基二吡咯烯结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
2.根据利要求1所述的稠环二吡咯烯的制备方法，其特征在于：步骤一所述砜基二吡咯烯和苯醌的质量比为（1 ~ 5）：10。
3.根据利要求1或2所述的稠环二吡咯烯的制备方法，其特征在于：步骤一所述溶剂为邻二氯苯。
4.根据利要求3所述的稠环二吡咯烯的制备方法，其特征在于：步骤一所述加热温度为90～150℃。
5.根据利要求1、2或4所述的稠环二吡咯烯的制备方法，其特征在于：步骤一中在惰性气体保护气氛下进行。
6.根据利要求5所述的稠环二吡咯烯的制备方法，其特征在于：步骤二所述氧化反应在室温条件下进行。
7.根据利要求6所述的稠环二吡咯烯的制备方法，其特征在于：步骤二所述氧化反应时间至少为1天。
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