CN111961040A - 一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用 - Google Patents

一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111961040A
CN111961040A CN202010915801.6A CN202010915801A CN111961040A CN 111961040 A CN111961040 A CN 111961040A CN 202010915801 A CN202010915801 A CN 202010915801A CN 111961040 A CN111961040 A CN 111961040A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbazole
formaldehyde
fluorescent probe
malononitrile
infrared fluorescent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010915801.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111961040B (zh
Inventor
刘鸿志
王清正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202010915801.6A priority Critical patent/CN111961040B/zh
Publication of CN111961040A publication Critical patent/CN111961040A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111961040B publication Critical patent/CN111961040B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D405/00—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
    • C07D405/14—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针，其结构式如下式I所示：本发明的近红外荧光探针是在近红外波长区域有较强的发射，其光热性质和化学稳定性都比较高。本发明所述的近红外荧光探针制备方法简单、荧光量子产率高和斯托克斯位移大，在发展近红外荧光探针和生物荧光成像中具有重要的应用前景。

Description

一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法 与应用
技术领域
本发明涉及一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用，属于近红外荧光探针技术领域。
背景技术
生物光学成像由于检测仪器发展成熟、灵敏度高、对比度高、分辨率高、成像直观、成像速度快和无损检测等优点被广泛应用于医学生物研究。依据检测方式的不同生物光学成像可分为荧光成像、生物发光成像、光声成像、光学断层层析成像等，其中，荧光成像(Fluorescent Imaging)是采用荧光报告基团(GFP、RFP及Cyt等)或荧光染料进行标记，是生物医学领域研究的重要手段，可用于研究目标分子的所在位置及浓度等，能在细胞水平获得更高的分辨率等优势。荧光探针分子由于其合成简单、灵敏度高、选择性好、响应时间短、可直接观察等优点，在分子、离子检测和细胞成像技术中得到广泛的研究和应用。而近红外(near-infrared，NIR)荧光染料标记技术由于较低的组织自发荧光和较强的组织穿透能力等特点，通过荧光染料标记可以对目标细胞进行实时、连续检测，在小动物活体成像方面具有广阔的应用前景，目前正逐步应用于细胞标记示踪研究。
咔唑是一类含有富电子的含氮杂环化合物，具有大的π共轭刚性平面结构，这种独特的结构使其及衍生物表现出了许多优异的光电性能和生物活性。有机双杂环分子，特别是噻吩和呋喃这两类化合物及其它们的衍生物在医药领域和光电功能材料中都有着广泛的应用。目前已发展的近红外有机荧光探针要么斯托克斯位移较小，为10-20nm左右，会导致部分发射光被自吸收，造成荧光淬灭；要么荧光量子产率低，这些都会造成生物荧光成像中的对比度大大下降。
中国专利文献CN107501207A公开了一种基于噻吩嗪的近红外荧光染料及其合成方法和应用。该近红外荧光染料由10-乙基噻吩嗪-3-甲醛与4-(氰基甲基)苄腈通过缩合反应而得到。本发明所述的近红外荧光染料可对溃疡型结直肠炎动物模型进行荧光成像。该荧光探针发射波长较短、斯托克斯位移较小的缺陷。
因此发展具有大斯托克斯位移和发射波长较大的近红外有机荧光探针，可极大地提高荧光成像的精确度，这是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，尤其是目前近红外有机荧光探针斯托克斯位移较小、发射波长较短的难题，本发明提供一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用。
本发明提供的基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针具有斯托克斯位移大、发射波长较长和良好的化学稳定性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针，其结构式如下式Ⅰ所示：
Figure BDA0002664976560000021
其中，X为O或S。
根据本发明优选的，当X为O时，为具有呋喃结构的咔唑基有机双杂环近红外荧光探针：2-(2，6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈，结构式如下式Ⅱ所示：
Figure BDA0002664976560000022
根据本发明优选的，当X为S时，为具有噻吩结构的咔唑基有机双杂环近红外荧光探针：2-(2，6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈，结构式如下式Ⅲ所示：
Figure BDA0002664976560000031
一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针的制备方法，包括步骤如下：
(1)2，6-二甲基-4-吡喃酮与丙二腈反应，得到2，6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈；
(2)咔唑与5-溴-2-呋喃甲醛或5-溴噻吩-2-甲醛反应，得到5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛或5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛；
(3)将步骤(1)的2，6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈与步骤(2)的5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛或5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛反应，得到基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针。
根据本发明优选的，步骤(1)中，2，6-二甲基-4-吡喃酮与丙二腈反应具体如下：
将2，6-二甲基-4-吡喃酮、丙二腈和醋酸酐混合后，于140-150℃下加热反应8-12h，反应结束后减压蒸馏得到粗产物，粗产物用硅胶色谱柱提纯，得黄白色固体产物2，6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈。
进一步优选的，2，6-二甲基-4-吡喃酮与丙二腈的摩尔比为1：(1-2)，2,6-二甲基-4-吡喃酮与醋酸酐的摩尔体积比为1:(1-5)，单位，mol/L。
进一步优选的，硅胶色谱柱的溶剂为二氯甲烷与甲醇的混合溶剂，二氯甲烷与甲醇的体积比为9-10:1。
根据本发明优选的，步骤(2)中，当咔唑与5-溴-2-呋喃甲醛反应时，得到5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛，具体反应过程如下：
在氮气保护下，将碘化亚铜、碳酸钾、咔唑、5-溴-2-呋喃甲醛和N,N-二甲基甲酰胺在130-150℃下加热40-50小时，反应结束后，过滤除去固体，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，硅胶色谱柱提纯，获得黄白色固体产物5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛。
进一步优选的，咔唑与5-溴-2-呋喃甲醛的摩尔比1:(1-2)；5-溴-2-呋喃甲醛与碘化亚铜、碳酸钾的摩尔比为1:(0.1-0.5):(1-2)；5-溴-2-呋喃甲醛与N,N-二甲基甲酰胺的摩尔体积比为1:(1-3)，单位，mol/L。
进一步优选的，硅胶柱色谱提纯使用的溶剂为正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，正己烷与乙酸乙酯的体积比为(97-98)：(2-3)。
根据本发明优选的，步骤(2)中，当咔唑与5-溴噻吩-2-甲醛反应时，得到5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛，具体反应过程如下：
在氮气保护下，将碘化亚铜、碳酸钾、咔唑、5-溴噻吩-2-甲醛和N,N-二甲基甲酰胺在130-150℃下加热40-50小时，反应结束后，过滤除去固体，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，硅胶色谱柱提纯，获得黄色固体产物5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛。
进一步优选的，咔唑与5-溴噻吩-2-甲醛的摩尔比1:(1-2)。5-溴噻吩-2-甲醛与碘化亚铜、碳酸钾的摩尔比为1:(0.1-0.5):(1-2)；5-溴噻吩-2-甲醛与N，N-二甲基甲酰胺的摩尔体积比为1:(1-3)，单位，mol/L。
进一步优选的，柱色谱提纯使用的溶剂为正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，正己烷与乙酸乙酯的体积比为(97-98)：(2-3)。
根据本发明优选的，步骤(3)中，具体反应过程如下：
将5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛、2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈和溶剂乙腈放入单口烧瓶中，滴加哌啶，于85-95℃下反应20-26h，反应结束后静止冷却，析出红色固体产物，即得基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针。
进一步优选的，5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛与2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈的摩尔比为(1-2):(1-2)；5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛与乙腈的摩尔体积比为1：20～22，单位，mol/L；5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛与哌啶的摩尔体积比为1:0.18～0.23。
上述2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈的结构式，如式1所示：
Figure BDA0002664976560000051
5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛的结构式如式2所示：
Figure BDA0002664976560000052
5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛的结构式如式3所示：
Figure BDA0002664976560000053
上述基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针的应用，作为荧光成像试剂使用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针具有斯托克斯位移大、发射波长较长和光化学稳定性高等特点；发射波长为716nm，斯托克斯位移为251nm。
2、本发明的基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针制备方法简单，产率在80％以上。
3、本发明的基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针的发射波长位于近红外光区，可以对细胞进行荧光标记，是一种有用的荧光成像试剂。
附图说明
图1为实施例1基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅱ的1H NMR图谱。
图2为实施例1基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅱ的13C NMR图谱。
图3为实施例2基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅲ的1H NMR图谱。
图4为实施例2基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅲ的13C NMR图谱。
图5为实施例1基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅱ的HRMS图谱。
图6为实施例2基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅲ的HRMS图谱。
图7为实施例1基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅱ的紫外吸收光谱和固态荧光发射光谱。
图8为实施例2基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅲ的紫外吸收光谱和固态荧光发射光谱。
图9为实施例1基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅱ在二氯甲烷中的量子产率。
图10为实施例2基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅲ在二氯甲烷中的固体量子产率。
具体实施例子
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明，但本发明的保护范围并不受限于此。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
实施例中所用原料和设备均为本领域技术人员熟知，且均为市场上能够购买到或容易获得或制得。
实施例1
一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针的制备方法，步骤如下：
(1)2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈1的合成
将2.48g(20mmol)2,6-二甲基-4-吡喃酮和1.59g(24mmol)丙二腈置于50ml单口烧瓶中，加入25ml醋酸酐，142℃加热反应10小时，反应结束减压蒸馏得到粗产物，用硅胶色谱柱(溶剂：二氯甲烷与甲醇的混合溶剂，甲醇体积分数9-10％)提纯，得黄白色固体产物2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈，产率86％。
合成路线如下：
Figure BDA0002664976560000061
(2)5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛2的合成
在N2气氛下，将16mL N,N-二甲基甲酰胺DMF、2.006g(12mmol)咔唑和2.65g(15mmol)5-溴-2-呋喃甲醛加入三颈烧瓶中，常温搅拌30分钟。然后加入0.38g(2mmol)碘化亚铜和2.50g(18mmol)碳酸钾，在140℃反应48小时。反应结束后，过滤除去固体，通过旋转蒸发仪除去N,N-二甲基甲酰胺。通过柱色谱(溶剂：正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，乙酸乙酯体积分数2-3％)提纯，获得纯产物5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛，产率52％。
合成路线如下：
Figure BDA0002664976560000071
(3)近红外荧光探针2-(2,6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈Ⅱ的合成
将0.261g(1mmol)5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛和0.086g(0.5mmol)2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈放入50ml单口烧瓶中，加入20ml乙腈和0.2ml哌啶，88℃反应24小时。在乙腈中重结晶得到近红外荧光探针Ⅰ，产率84％。
基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅱ的数据表征如下：
1H NMR(400MHz,DMSO-d6),δ(ppm):8.29(d,J＝4Hz4H),7.75-7.80(m,6H),7.58(t,J＝8Hz,4H),7.41(t,J＝8Hz,4H),7.26(d,J＝4Hz,2H),7.15(d,J＝16Hz,2H),7.03(s,2H),6.98(d,J＝4Hz,2H).
13C NMR(400MHz,CD2Cl2),δ(ppm):102.38,102.52,106.16,106.53,107.13,114.14,115.03,116.98,120.37,121.82,123.44,123.66,124.23,126.82,126.85,139.25,147.45.
HRMS m/z:Calculated for C44H26N4O3,[M+H]+＝659.2078,found 659.1922.
合成路线如下：
Figure BDA0002664976560000072
实施例2
一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针的制备方法，步骤如下：
(1)2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈1的合成同实施例1；
(2)5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛3的合成
在N2气氛下，将16mL DMF、2.006g(12mmol)咔唑和2.87g(15mmol)5-溴噻吩-2-甲醛加入三颈烧瓶中，常温搅拌30分钟。然后加入0.38g(2mmol)碘化亚铜和2.50g(18mmol)碳酸钾，在140℃反应48小时。反应结束后，过滤除去固体，通过旋转蒸发仪除去N,N-二甲基甲酰胺。通过柱色谱(溶剂：正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，乙酸乙酯体积分数2-4％)提纯，获得纯产物5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛，产率70％。
合成路线如下：
Figure BDA0002664976560000081
(3)近红外荧光探针2-(2,6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈Ⅲ的合成
将0.277g(1mmol)5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛和0.086g(0.5mmol)2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈放入50ml单口烧瓶中，加入20ml乙腈和0.2ml哌啶，88℃反应24小时。在乙腈中重结晶得到近红外荧光探针ⅠI，产率87％。
基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针Ⅲ的数据表征如下：
1H NMR(400MHz,DMSO-d6),δ(ppm):8.28(d,J＝8Hz,4H),8.10(d,J＝16Hz,2H),7.75(d,J＝4Hz,2H),7.67(d,J＝8Hz,2H),7.52-7.56(m,6H),7.38(t,J＝16Hz,4H),7.22(d,J＝16Hz,2H),6.99(s,2H).
13C NMR(400MHz,CDCl3),δ(ppm):109.22,109.30,119.44,120.33,120.67,122.63,122.93,123.21,123.89,125.54,125.68,135.12,138.66,139.49,140.07,147.59,181.84.HRMS m/z:Calculated for C44H26N4O3,[M+H]+＝691.1621,found 691.1393.
合成路线如下：
Figure BDA0002664976560000091
实验例
采用德国Bruker公司生产的AVANCE 400MHz核磁共振波谱仪对上述制备的近红外荧光探针Ⅱ和近红外荧光探针Ⅲ进行液体1H NMR和液体13C NMR测试，测试结果分别见图1-图4所示。
采用HITACHI F-7000型荧光光谱仪对上述制备的近红外荧光探针Ⅱ和近红外荧光探针Ⅲ的荧光特性进行测试，测试结果分别见图5-图8所示。
测试结果：
近红外荧光探针Ⅱ的激发波长为465nm，发射波长为716nm，斯托克斯位移为182nm。近红外荧光探针Ⅲ的激发波长为455nm，发射波长为651nm，斯托克斯位移为196nm；因此，本发明的近红外荧光探针具有斯托克斯位移大、发射波长较长。
本领域的技术人员容易理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用以限定本发明。凡本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针，其结构式如下式Ⅰ所示：
Figure FDA0002664976550000011
其中，X为O或S。
2.根据权利要求1所述的基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针，其特征在于，当X为O时，为具有呋喃结构的咔唑基有机双杂环近红外荧光探针：2-(2，6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈，结构式如下式Ⅱ所示：
Figure FDA0002664976550000012
当X为S时，为具有噻吩结构的咔唑基有机双杂环近红外荧光探针：2-(2，6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈，结构式如下式Ⅲ所示：
Figure FDA0002664976550000021
3.一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针的制备方法，包括步骤如下：
(1)2，6-二甲基-4-吡喃酮与丙二腈反应，得到2，6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈；
(2)咔唑与5-溴-2-呋喃甲醛或5-溴噻吩-2-甲醛反应，得到5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛或5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛；
(3)将步骤(1)的2，6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈与步骤(2)的5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛或5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛反应，得到基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，2，6-二甲基-4-吡喃酮与丙二腈反应具体如下：
将2，6-二甲基-4-吡喃酮、丙二腈和醋酸酐混合后，于140-150℃下加热反应8-12h，反应结束后减压蒸馏得到粗产物，粗产物用硅胶色谱柱提纯，得黄白色固体产物2，6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，2，6-二甲基-4-吡喃酮与丙二腈的摩尔比为1：(1-2)，2,6-二甲基-4-吡喃酮与醋酸酐的摩尔体积比为1:(1-5)，单位，mol/L，硅胶色谱柱的溶剂为二氯甲烷与甲醇的混合溶剂，二氯甲烷与甲醇的体积比为9-10:1。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，当咔唑与5-溴-2-呋喃甲醛反应时，得到5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛，具体反应过程如下：
在氮气保护下，将碘化亚铜、碳酸钾、咔唑、5-溴-2-呋喃甲醛和N,N-二甲基甲酰胺在130-150℃下加热40-50小时，反应结束后，过滤除去固体，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，硅胶色谱柱提纯，获得黄白色固体产物5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，咔唑与5-溴-2-呋喃甲醛的摩尔比1:(1-2)；5-溴-2-呋喃甲醛与碘化亚铜、碳酸钾的摩尔比为1:(0.1-0.5):(1-2)；5-溴-2-呋喃甲醛与N,N-二甲基甲酰胺的摩尔体积比为1:(1-3)，单位，mol/L，硅胶柱色谱提纯使用的溶剂为正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，正己烷与乙酸乙酯的体积比为(97-98)：(2-3)。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，当咔唑与5-溴噻吩-2-甲醛反应时，得到5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛，具体反应过程如下：
在氮气保护下，将碘化亚铜、碳酸钾、咔唑、5-溴噻吩-2-甲醛和N,N-二甲基甲酰胺在130-150℃下加热40-50小时，反应结束后，过滤除去固体，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，硅胶色谱柱提纯，获得黄色固体产物5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛；
5-溴噻吩-2-甲醛与碘化亚铜、碳酸钾的摩尔比为1:(0.1-0.5):(1-2)；5-溴噻吩-2-甲醛与N，N-二甲基甲酰胺的摩尔体积比为1:(1-3)，单位，mol/L，柱色谱提纯使用的溶剂为正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂，正己烷与乙酸乙酯的体积比为(97-98)：(2-3)。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，具体反应过程如下：
将5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛、2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈和溶剂乙腈放入单口烧瓶中，滴加哌啶，于85-95℃下反应20-26h，反应结束后静止冷却，析出红色固体产物，即得基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛与2,6-二甲基-4-吡喃亚基丙二腈的摩尔比为(1-2):(1-2)；5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛与乙腈的摩尔体积比为1：20～22，单位，mol/L；5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-甲醛/5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-甲醛与哌啶的摩尔体积比为1:0.18～0.23。
CN202010915801.6A 2020-09-03 2020-09-03 一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用 Active CN111961040B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010915801.6A CN111961040B (zh) 2020-09-03 2020-09-03 一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010915801.6A CN111961040B (zh) 2020-09-03 2020-09-03 一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111961040A true CN111961040A (zh) 2020-11-20
CN111961040B CN111961040B (zh) 2023-03-21

Family

ID=73391903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010915801.6A Active CN111961040B (zh) 2020-09-03 2020-09-03 一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111961040B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113061128A (zh) * 2021-03-19 2021-07-02 华东理工大学 具有聚集诱导发光和宽光谱吸收特性的光敏剂及其制备方法和应用
CN113402514A (zh) * 2021-05-17 2021-09-17 南方医科大学 一种有机染料化合物及其制备方法和应用
CN113429421A (zh) * 2021-07-19 2021-09-24 南京诺源医疗器械有限公司 一种有机小分子荧光探针的制备方法
CN114540011A (zh) * 2022-01-28 2022-05-27 华南理工大学 一种近红外二区荧光探针分子及用于多模式诊疗一体化的纳米粒子
CN114573571A (zh) * 2022-03-15 2022-06-03 安徽大学 一种含有二氰基异佛尔酮基的咔唑衍生物荧光探针及其制备方法和用途
WO2023010925A1 (zh) * 2021-08-03 2023-02-09 南京诺源医疗器械有限公司 一种近红外二区荧光小分子的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001019946A (ja) * 1999-07-05 2001-01-23 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
CN104804723A (zh) * 2014-01-28 2015-07-29 中国科学院大连化学物理研究所 一类基于dcdhf发色团的溶致变色荧光探针、其制备及应用
CN107382982A (zh) * 2017-07-28 2017-11-24 温州大学 二氰基亚甲基‑4h‑吡喃衍生物及其制备方法与用途
CN109369636A (zh) * 2018-11-15 2019-02-22 济南大学 一种区分不同粘度的双光子荧光探针及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001019946A (ja) * 1999-07-05 2001-01-23 Toyo Ink Mfg Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子
CN104804723A (zh) * 2014-01-28 2015-07-29 中国科学院大连化学物理研究所 一类基于dcdhf发色团的溶致变色荧光探针、其制备及应用
CN107382982A (zh) * 2017-07-28 2017-11-24 温州大学 二氰基亚甲基‑4h‑吡喃衍生物及其制备方法与用途
CN109369636A (zh) * 2018-11-15 2019-02-22 济南大学 一种区分不同粘度的双光子荧光探针及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHRISTOPHER R. M. ETAL: "Christopher R. M. etal (Dicyanomethylene)pyran Derivatives with C2V Symmetry: An Unusual Class of Nonlinear Optical Chromophores", 《J. AM. CHEM. SOC.》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113061128A (zh) * 2021-03-19 2021-07-02 华东理工大学 具有聚集诱导发光和宽光谱吸收特性的光敏剂及其制备方法和应用
CN113402514A (zh) * 2021-05-17 2021-09-17 南方医科大学 一种有机染料化合物及其制备方法和应用
CN113429421A (zh) * 2021-07-19 2021-09-24 南京诺源医疗器械有限公司 一种有机小分子荧光探针的制备方法
WO2023010925A1 (zh) * 2021-08-03 2023-02-09 南京诺源医疗器械有限公司 一种近红外二区荧光小分子的制备方法
CN114540011A (zh) * 2022-01-28 2022-05-27 华南理工大学 一种近红外二区荧光探针分子及用于多模式诊疗一体化的纳米粒子
CN114540011B (zh) * 2022-01-28 2023-11-10 华南理工大学 一种近红外二区荧光探针分子及用于多模式诊疗一体化的纳米粒子
CN114573571A (zh) * 2022-03-15 2022-06-03 安徽大学 一种含有二氰基异佛尔酮基的咔唑衍生物荧光探针及其制备方法和用途
CN114573571B (zh) * 2022-03-15 2023-07-07 安徽大学 一种含有二氰基异佛尔酮基的咔唑衍生物荧光探针及其制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN111961040B (zh) 2023-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111961040B (zh) 一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用
CN108864056B (zh) 具有aie性能的近红外荧光化合物及其制备方法和应用
CN111689950B (zh) 一种基于二苯胺基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用
CN113214672B (zh) 酰胺取代的氮杂吲哚-五甲川菁染料，其合成方法及其应用
CN109867683B (zh) 一种三唑基苯甲醛缩荧光素内酰肼席夫碱及其制备方法
CN114591633A (zh) 一类氧杂蒽-半花菁近红外荧光染料，其合成方法及应用
CN114230494A (zh) 大斯托克斯位移近红外荧光探针的合成及其在检测硫化氢中的应用
CN106478626A (zh) 一类喹吖啶酮衍生物及其制备方法与应用
CN113861225A (zh) 一种近红外发射有机光敏分子、其制备方法及应用
CN115724848B (zh) 一种新型pH荧光探针材料及其制备方法和应用
CN114773875B (zh) 一类氮杂吲哚-方酸菁染料，其合成方法及应用
CN112279832A (zh) 一种基于三苯胺基的有机近红外荧光探针及其制备方法与应用
CN110669350B (zh) 一种哌啶基bodipy类红光荧光染料及其制备方法和应用
CN112812088A (zh) 一种近红外发光的三苯胺衍生物荧光分子及其制备方法与应用
CN113501836A (zh) 一种星型bodipy近红外荧光染料及其制备方法
CN108410202A (zh) 一种喹啉七甲川菁染料的制备方法
Deviprasad o-Benzoquinone appended zinc (II) porphyrin: a new fluorescent sensor for catechols
CN111763187B (zh) 一种基于香豆素的硫化氢荧光探针及其制备方法和应用
CN111334080B (zh) 一种高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶荧光探针
CN111333574B (zh) 一类高亮度、高光稳定性的碳酸酐酶检测荧光探针
JP4545370B2 (ja) キラルセンサー
CN112341453A (zh) 一种基于香豆素的荧光探针及其制备方法和应用
CN112110887A (zh) 一种3位甲酰基取代的2h-色烯衍生物的合成方法及其应用
CN112939950A (zh) 羰基氮杂环丁烷取代的香豆素类荧光染料及其合成方法和应用
CN116239893B (zh) 一种季铵盐修饰的花菁类荧光染料及其合成方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant