CN110256339B - 有机荧光染料分子及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机荧光染料分子及其制备方法；该化合物合成所述方法包括：将4‑（1,2,2‑三苯乙烯基）苯乙酮和6‑（二乙基氨基）喹啉‑2‑甲醛于乙醇溶液中、碱性条件下室温搅拌反应2～16小时，反应结束后分离纯化得到所述的荧光染料分子。本发明选用的四苯乙烯的结构有较大的共轭体系，利用醛酮缩合反应引入喹啉基团具有良好的光稳定性，且化合物中具有查尔酮的结构增加其共轭程度；所述的化合物能够快速进入细胞，发出较强信号的荧光，细胞膜通透性好，光透过性较好。

Description

有机荧光染料分子及其制备方法
技术领域
本发明属于荧光染料领域，具体涉及一种新型简单易于合成的有机荧光染料。
背景技术
有机小分子荧光染料被广泛地应用于生物成像、生物分子标记、环境分析、细胞染色和临床检验诊断、光化学治疗、有机发光二极管等方面，是化学、生物学、环境科学、医学和材料研究领域中不可缺少的重要工具。
传统的一些荧光染料容易受到温度、溶液酸碱度以及浓度等的影响，因此在进行荧光染色的过程中，往往有较多的限制，不能满足不断发展的生物分析及其他应用领域应用的要求。为了满足日新月异的生物分析应用对荧光染料的需求，研究开发出具有更多良好性质和荧光光谱性能的新型荧光材料，是荧光分析技术发展的关键和核心。
发明内容
本发明目的是提供易合成的新型有机荧光染料，该化合物在溶液中有较强的荧光。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种新型荧光染料，所述染料化学结构式为：
Figure BDA0002097046090000011
所述荧光染料1具体合成路线如下：
Figure BDA0002097046090000012
包括以下步骤：
方法一：在室温下向反应瓶中加入碱，再加入溶剂使其充分溶解；将4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯乙酮加入到上述的溶液中，搅拌溶解后再加入6-(二乙基氨基)喹啉-2-甲醛，室温搅拌反应2～16h；向反应液中加入10～20ml的水，然后用二氯甲烷萃取后，用无水硫酸钠干燥后旋干得到粗产品，用硅胶柱层析进一步分离提纯得到红色荧光染料1；
方法二：在室温下向反应瓶中加入碱，再加入溶剂使其充分溶解；将4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯乙酮加入到上述的溶液中，搅拌溶解后再加入6-(二乙基氨基)喹啉-2-甲醛，室温搅拌反应2～16h；反应结束后，将反应液过滤，用乙醇洗2-3次后，干燥后得到粗产品，用硅胶柱层析进一步分离提纯得到红色荧光染料1；
其中，所有化合物的结构式如合成路线中所示；4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯乙酮和6-(二乙基氨基)喹啉-2-甲醛的摩尔比为1:(0.5～4)；所述的柱层析所用固定相为100-200目的硅胶；化合物1的分离提纯所用柱色谱的流动相为石油醚-乙酸乙酯混合溶液，体积比为(7～15):1。所述碱为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钾，哌啶中的任意一种；所述醇溶液为无水乙醇或质量分数为10-12％NaOH溶液和无水乙醇的混合溶液，其中质量分数为10-12％NaOH溶液与无水乙醇的体积比为1：4.5-6。
四苯乙烯是一类典型的、具有大π共轭结构的有机分子发色团，因其具有易于合成、便于官能团修饰、发光性能良好等特点，已被广泛应用在材料化学、生物化学等相关研究领域。另外，查尔酮是α,β不饱和羰基化合物,一般由芳香醛与芳香酮经交叉羟醛缩合而得到。查尔酮衍生物具有抗氧化、抗抑郁、抗癌、抗病毒等生物活性,可以用作药物，因为具有大共轭结构,有较好的光学性质,也可以用作有机非线性光学、光存储、光敏等功能材料。对查尔酮结构的化学修饰可以通过变换不饱和键两端的芳基来实现，改变芳环位置上的取代基类型能极大地改变产物的荧光量子效率以及化合物的波长。
本发明所述的荧光染料发射靠近红光区，可有效避免细胞自吸收和自身荧光的干扰，在生物体内红光信号有更强的穿透力，可直接用于细胞成像染色，以及其他领域的应用。
附图说明
图1为实施例1或实施例2制得的荧光染料的核磁氢谱图。
图2为实施例1或实施例2制得的荧光染料的核磁碳谱图。
图3为实施例1或实施例2制得的荧光染料的高分辨质谱图。
图4为实施例3荧光染料(5μM)在不同溶剂中的荧光光谱图，所述的溶剂包括二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、四氢呋喃、甲苯。
图5为实施例4荧光染料在B-16细胞中的成像：图A染料溶液处理后，在550nm～630nm的范围荧光发射信号的细胞成像，图B染料溶液处理的细胞荧光成像和明场的叠加。
具体实施方式
染料的合成
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：荧光染料1的合成
配置10％的NaOH溶液(EtOH:H2O,V:V＝5:1)，室温搅拌，使氢氧化钠充分溶解；将4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯乙酮(83.7mg,0.22mmol)加入到上述10％的氢氧化钠溶液中，搅拌溶解后再加入6-(二乙基氨基)喹啉-2-甲醛(51mg,0.22mmol)，室温搅拌反应12h。反应结束后，向反应液中加入20mL的水，然后用二氯甲烷萃取，用无水硫酸钠干燥后旋干得到粗产品，用硅胶柱层析分离(石油醚：乙酸乙酯＝8：1)得到红色纯品，即为染料1，收率58.5％。
实施例2：
称取0.2g氢氧化钠溶于10mL的乙醇中，室温搅拌，使氢氧化钠充分溶解；将4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯乙酮(74.8mg,0.2mmol)加入到上述氢氧化钠的乙醇溶液中，搅拌溶解后再加入6-(二乙基氨基)喹啉-2-甲醛(45.6mg,0.2mmol)，室温反应搅拌反应16h。反应结束后，过滤，用乙醇洗2-3次，干燥后得到粗产品，用硅胶柱层析分离(石油醚：乙酸乙酯＝15：1)得到红色纯品，即为染料1，收率29.2％。
实施例3：化合物荧光特性
准确称取荧光染料，所述化合物用N,N-二甲基甲酰胺配制浓度为500μM的荧光染料母液，用移液枪吸取30μL分别加入到3mL不同有机溶剂中(二氯甲烷、N,N-二甲基苯甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、四氢呋喃、甲苯)，室温下充分摇匀后测试其荧光光谱，光学性质数据如图3所示。所述染料有一个很好的溶剂致变性和溶剂相容性。
实施例4
将染料溶于DMF中，配制成500μM的荧光染料溶液，用浓度为5μM的染料在37℃下培养小鼠B-16黑色素瘤细胞20分钟，通过激光共聚焦扫描显微镜，以405nm作为激发波长、在550nm～630nm的范围接受荧光发射信号，观察到在细胞中有较强的信号，说明该探针可用于细胞成像。

Claims (5)

1.一种有机荧光染料在制备用于B-16黑色素瘤细胞成像的有机荧光染料上的应用，其特征在于：用于B-16黑色素瘤细胞成像过程中，以405nm作为激发波长、在550nm～630nm的范围接收荧光发射信号，该荧光染料的化学式为C42H36N2O，其结构式如下：
Figure FDA0003760056760000011
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
荧光染料的合成：在室温下向反应瓶中加入碱，再加入无水乙醇使其充分溶解，然后向其中加入4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯乙酮，搅拌使其充分溶解后加入6-(二乙基氨基)喹啉-2-甲醛，搅拌反应2～16h,反应结束后将混合物逐渐倒入水中，用二氯甲烷进行萃取，有机相经洗涤、干燥、旋转蒸发浓缩后；或将反应液过滤，洗涤固体后干燥后通过硅胶柱层析分离得到荧光染料，反应方程式如下：
Figure FDA0003760056760000012
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，4-(1,2,2-三苯乙烯基)苯乙酮和6-(二乙基氨基)喹啉-2-甲醛的摩尔比为1:(0.5～4)。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述反应温度为0～80℃。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述碱为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钾，哌啶中的任意一种。
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