CN114380828B - 一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用 - Google Patents

一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114380828B
CN114380828B CN202210102145.7A CN202210102145A CN114380828B CN 114380828 B CN114380828 B CN 114380828B CN 202210102145 A CN202210102145 A CN 202210102145A CN 114380828 B CN114380828 B CN 114380828B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
perylene
bicyclic compound
intermediate product
heating
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.)
Active
Application number
CN202210102145.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114380828A (zh
Inventor
杨飞
许颜清
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.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
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 Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN202210102145.7A priority Critical patent/CN114380828B/zh
Publication of CN114380828A publication Critical patent/CN114380828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114380828B publication Critical patent/CN114380828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/22—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed systems contains four or more hetero rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
    • A61K41/0052—Thermotherapy; Hyperthermia; Magnetic induction; Induction heating therapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • 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"
    • 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
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
    • G01N21/6458—Fluorescence microscopy
    • 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
    • C09K2211/1074—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing more than three nitrogen atoms as heteroatoms
    • 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

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)

Abstract

本发明公开了一种苝二酰亚胺基双环化合物合成方法及应用，提供了一种简单实用的双环化合物合成方法。所述苝二酰亚胺基双环化合物被开发为溶酶体靶向荧光探针，用于活细胞成像。在水中表现出优异的近红外光热性能和很高的耐久性，可用于选择性抗菌治疗。为水溶性非聚集有机染料的合成提供了新的途径，并促进了其在生物医学上的应用。

Description

一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用
技术领域
本发明属于超分子化学技术领域，具体涉及一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用。
背景技术
大环化合物由于其特殊的环状分子结构及优良的主客体性质，成为超分子化学研究的主要内容之一。设计和开发具有独特结构和良好主客体性质的新型大环主体是这一领域的一个永久而富有挑战性的课题。
苝二酰亚胺作为一类n型半导体材料，因其具有良好的堆积能力和优异的光电性能而引起了人们的极大兴趣。在过去的几年里，随着一系列基于苝二酰亚胺的环芳烃和大环的出现，许多有趣的光物理特征，如准分子形成、对称性破坏电荷分离和能量迁移等被揭示出来。近年来，随着生物医学的发展，人们发现苝二酰亚胺在生物领域也表现出重要的应用潜力。通过大量的基础研究，经过化学修饰后的苝二酰亚胺被发现具有荧光成像和光声成像造影的特性，易被还原生成的自由基阴离子具有很高的近红外光热活性，可以用于光热治疗和光动力治疗，同时还能作为纳米药物的载体用于肿瘤的治疗。然而苝二酰亚胺本身固有的溶解性较差，以及在水溶液中容易聚集而导致其荧光和自由基淬灭，限制了其在生物医药领域的应用。因此，设计合成一种水溶性苝二酰亚胺化合物，并避免苝发色团聚集的方法成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种苝二酰亚胺基双环化合物，所述苝二酰亚胺基双环化合物的结构通式如下：
Figure BDA0003492813460000021
其中，R1和R2基团如下：
R1为
Figure BDA0003492813460000022
中的一种；
R2为
Figure BDA0003492813460000023
中的一种。
主要分为两种类型，如下：
R1为
Figure BDA0003492813460000024
R2为
Figure BDA0003492813460000025
或R1为
Figure BDA0003492813460000026
中的一种，R2为
Figure BDA0003492813460000027
反应方程式如下：
Figure BDA0003492813460000031
本发明还提供一种所述的苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法，包括以下步骤：
1)将3,4,9,10-苝四甲酸二酐、2,6-二溴-4-叔丁基苯胺、醋酸锌和咪唑加入到圆底烧瓶中，150-180℃加热搅拌，反应36-72h，反应完全后冷却至室温，加入二氯甲烷，分别用1M的盐酸和水洗涤3-5次，每次盐酸和水的用量为加入的二氯甲烷体积的1/4；有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物A；
2)将步骤1)中得到的中间产物A、4-吡啶硼酸或4-羟甲基苯硼酸、钯催化剂、碱性无机物和溶剂加入到圆底烧瓶中，80-120℃加热搅拌，反应时间16-48h，反应结束冷却至室温后，加入水，加水量是加入溶剂的体积的1-3倍，用乙酸乙酯萃取3-5次，每次乙酸乙酯的用量为加入水的体积的1/2；有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物B；
3)将4,4'-双(溴甲基)联苯或4,4’-联吡啶、乙腈和步骤2)得到的中间产物B加入到圆底烧瓶中，40-80℃加热搅拌，反应40-72h，反应结束冷却至室温后，溶液浓缩干燥得到固体粉末，将所得固体溶于甲醇和水的混合溶液，甲醇和水的体积比为(0-2)：1，甲醇和水的混合溶液的用量与加入的乙腈的体积比为(0.2-2.0)：1.0；然后加入饱和六氟磷酸铵溶液，饱和六氟磷酸铵溶液的用量与加入甲醇和水混合溶液的体积比为(0.5-5.0)：1.0，有沉淀析出，过滤，沉淀用水洗涤，柱层析分离得到固体粉末，即为目标双环化合物GBox(苝二酰亚胺基双环化合物)。
进一步地，步骤1)中，所述3,4,9,10-苝四甲酸二酐、2,6-二溴-4-叔丁基苯胺、醋酸锌和咪唑的摩尔比为1：(2-5)：(0.1-0.5)：(10-40)；所述3,4,9,10-苝四甲酸二酐与二氯甲烷的摩尔体积比为1mmol：(50-200)mL。
进一步地，步骤2)中，所述溶剂为DMF、二氧六环、甲苯中的一种或多种；所述钯催化剂为双(三苯基膦)二氯化钯；所述碱性无机物为碳酸钠或碳酸钾。
进一步地，步骤2)中，所述中间产物A与4-吡啶硼酸/4-羟甲基苯硼酸的摩尔比为1:(5-40)；所述中间产物A与溶剂的质量体积比为1g：(5-60)mL。
进一步地，步骤3)中，所述中间产物B与4,4'-双(溴甲基)联苯/4,4’-联吡啶的摩尔比为1:(2-4)；所述混合溶液与饱和六氟磷酸铵溶液的体积比为1：(0.5-5.0)；所述中间产物B与乙腈的质量体积比为1g：(200-1500mL)。
步骤3)中，所述乙腈可以用乙腈和三氯甲烷的混合液代替，其中乙腈与三氯甲烷的体积比为(1-5):1。
本发明步骤1)、步骤2)、步骤3)的反应都是在无氧环境下进行。
本发明还提供一种所述的苝二酰亚胺基双环化合物在溶酶体靶向荧光探针和选择性光热抗菌治疗中的应用。
进一步地，所述溶酶体靶向荧光探针用于活细胞成像。由于优异的近红外光热性能，所述苝二酰亚胺基双环化合物可用于选择性光热抗菌治疗。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明制备的苝二酰亚胺基双环化合物是一种结构新颖的大环化合物，该化合物可以生成稳定的高浓度的苝二酰亚胺自由基，在水中表现出优异的近红外光热性能和很高的耐久性，可用于选择性抗菌治疗。此外本发明制备的苝二酰亚胺基双环化合物可以被开发为溶酶体靶向荧光探针，用于活细胞成像。
本发明制备的苝二酰亚胺基双环化合物，由于两侧阳离子侧壁的存在，避免了中间苝发色团的聚集，同时由于抗衡离子Cl-的存在，使所制备的苝二酰亚胺基双环化合物能在水中溶解。
本发明方法简单，合成策略具有很好的普适性，可以设计合成具有不同功能的双环化合物，无需任何模板剂，为水溶性非聚集有机染料的合成提供了新的途径，并促进了其在生物医学上的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1制备的苝二酰亚胺基双环化合物GBox-1与溶酶体荧光探针在RAW264.7细胞中的共定位图像；其中，a)为GBox-1和RAW264.7细胞共孵育后的共聚焦显微镜图像；b)为通过溶酶体荧光探针染色RAW264.7细胞后的共聚焦显微镜图像；c)为a)和b)的叠加图；
图2为本发明实施例1制备的苝二酰亚胺基双环化合物GBox-1光热杀菌图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
一种苝二酰亚胺基双环化合物，所述双环化合物的化学式为C92H70N6O4 4+，其结构式为：
Figure BDA0003492813460000071
反应方程式如下：
Figure BDA0003492813460000081
具体步骤：
(1)将3,4,9,10-苝四甲酸二酐(0.78g,2.0mmol)、2,6-二溴-4-叔丁基苯胺(1.84g,6mmol)、醋酸锌(0.11g,0.6mmol)和咪唑(2.72g,40mmol)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，160℃加热搅拌，反应48h，反应结束冷却至室温后，加入二氯甲烷(200mL)，分别用1M的盐酸(50mL)和水(50mL)洗涤3-5次，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物A0.40g；产率为21％；
对中间产物A进行核磁测试，数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝8.79(d,J＝8.0Hz,4H),8.69(d,J＝8.0Hz,4H),7.73(s,4H),1.38(s,18H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝157.23,150.67,130.54,127.49,126.82,125.48,125.21,122.13,118.87,118.72,118.43,30.47,26.35.
(2)将中间产物A(1g,1.0mmol)、4-吡啶硼酸(3.82g,31.0mmol)、双(三苯基膦)二氯化钯(0.436g,0.6mmol)、碳酸钾溶液(16mL,2M)、DMF(30mL)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，90℃加热搅拌24h，反应结束后，加入水(20mL)稀释，然后用二氯甲烷萃取三次，每次二氯甲烷的用量为80mL，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物(固体粉末)B10.50g，产率为52％；
对固体粉末B1进行核磁测试，数据如下：
1H NMR(400MHz,CD2Cl2,298K):δ(ppm)＝8.47(d,J＝8.0Hz,4H),8.39(d,J＝8.0Hz,4H),8.28(d,J＝8Hz,8H),7.49(s,4H),7.20(d,J＝4Hz,8H),1.39(s,18H)；
13C NMR(100MHz,CD2Cl2,298K):δ(ppm)＝163.75,153.25,148.93,147.85,138.75,135.25,131.94,129.44,127.88,126.48,123.65,122.02,34.97,30.87.
(3)将中间产物B1(150.0mg,0.16mmol)、4,4'-双(溴甲基)联苯(115.6mg,0.34mmol)、乙腈和三氯甲烷混合溶液(140mL,1:1,v/v)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，60℃搅拌48h，反应结束后，溶液浓缩得到固体粉末，将所得固体溶于水和甲醇混合溶液(30mL,1:1,v/v)，加入饱和六氟磷酸铵溶液(30mL)，有沉淀析出，过滤，沉淀用水洗涤，柱层析分离得到固体粉末，即为目标苝二酰亚胺基双环化合物GBox-195mg，反应产率31％；
对GBox-1核磁分析，数据如下：
1H NMR(400MHz,CD3CN,298K):δ(ppm)＝8.89(d,J＝8.0Hz,4H),8.55(d,J＝4.0Hz,8H),8.41(d,J＝8.0Hz,4H),8.01(s,4H),7.90(d,J＝8.0Hz,8H),7.36(d,J＝8.0Hz,8H),7.03(d,J＝8.0Hz,8H),5.67(s,8H),1.55(s,18H)；
13C NMR(100MHz,CD3CN,298K):δ(ppm)＝163.33,156.50,155.32,145.59,140.29,136.51,135.41,133.17,132.50,130.14,129.75,128.50,128.25,127.58,126.57,125.05,122.90,64.01,35.97,30.85.
实施例2
一种苝二酰亚胺基双环化合物，所述双环化合物的化学式为C92H70N6O4 4+,其结构式为：
Figure BDA0003492813460000101
反应方程式如下：
Figure BDA0003492813460000102
具体步骤：
(1)将3,4,9,10-苝四甲酸二酐(0.78g,2.0mmol)、2,6-二溴-4-叔丁基苯胺(1.84g,6mmol)、醋酸锌(0.11g,0.6mmol)和咪唑(2.72g,40mmol)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，160℃加热搅拌，反应48h，反应结束冷却至室温后，加入二氯甲烷(200mL)，分别用1M的盐酸(50mL)和水(50mL)洗涤3-5次，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物A0.40g；产率为21％；
对中间产物A进行核磁测试，数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝8.79(d,J＝8.0Hz,4H),8.69(d,J＝8.0Hz,4H),7.73(s,4H),1.38(s,18H).
13C NMR(100MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝157.23,150.67,130.54,127.49,126.82,125.48,125.21,122.13,118.87,118.72,118.43,30.47,26.35.
(2)将中间产物A(1g,1.0mmol)、4-羟甲基苯硼酸(4.71g,31.0mmol)、双(三苯基膦)二氯化钯(0.436g,0.6mmol)、碳酸钾溶液(16mL,2M)、DMF(30mL)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，90℃加热搅拌24h，反应结束后，加入水(20mL)稀释，然后用二氯甲烷萃取三次，每次二氯甲烷的用量为80mL，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，得到固体粉末。将得到的固体粉末和溴化氢的乙酸溶液(30mL)加入到圆底烧瓶中，110℃搅拌24h。反应结束后，加入水(30mL)稀释，然后用二氯甲烷萃取三次，每次二氯甲烷的用量为50mL，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物(固体粉末)B20.24g，产率为18％；
对中间产物B2进行核磁测试，数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝8.13(brs,4H),7.72(brs,4H),7.48(s,4H),7.37(d,J＝8.0Hz,8H),7.23(d,J＝8.0Hz,8H),4.25(s,8H),1.44(s,18H).
13C NMR(100MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝163.64,153.35,148.83,147.89,138.75,135.35,131.64,129.48,127.68,126.58,123.75,122.23,64.56,34.87,30.81.
(3)将中间产物B2(150.0mg,0.11mmol)、4,4’-联吡啶(36.0mg,0.23mmol)、乙腈和三氯甲烷混合溶液(140mL,1:1,v/v)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，60℃搅拌48h，反应结束后，溶液浓缩得到固体粉末，将所得固体溶于水和甲醇混合溶液(30mL1:1,v/v)，加入饱和六氟磷酸铵溶液(30mL)，有沉淀析出，过滤，沉淀用水洗涤，烘干，得到固体粉末，即目标双环化合物GBox-250.2mg，反应产率25％；
对GBox-2核磁分析，数据如下：
1H NMR(400MHz,CD3CN,298K):δ(ppm)＝8.64(d,J＝8.0Hz,4H),8.49(d,J＝4.0Hz,8H),8.27(d,J＝8.0Hz,4H),7.86(d,J＝8.0Hz,8H),7.70(s,4H),7.38(d,J＝8.0Hz,8H),7.28(d,J＝8.0Hz,8H),5.68(s,8H),1.51(s,18H)；
13C NMR(100MHz,CD3CN,298K):δ(ppm)＝163.68,153.52,150.04,145.88,141.56,140.87,135.35,131.67,131.54,130.17,129.93,129.69,129.51,127.35,127.15,126.92,124.14,122.79,64.98,35.48,31.18.
实施例3
反应方程式同实施例1，区别在于，制备方法不同：
具体步骤：
(1)将3,4,9,10-苝四甲酸二酐(0.78g,2.0mmol)、2,6-二溴-4-叔丁基苯胺(3.07g,10mmol)、醋酸锌(0.18g,1.0mmol)和咪唑(5.44g,80mmol)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，180℃加热搅拌，反应68h，反应结束冷却至室温后，加入二氯甲烷(400mL)，分别用1M的盐酸(80mL)和水(80mL)洗涤3-5次，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物A0.29g；产率为15％；
对中间产物A进行核磁测试，数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝8.79(d,J＝8.0Hz,4H),8.69(d,J＝8.0Hz,4H),7.73(s,4H),1.38(s,18H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,298K):δ(ppm)＝157.23,150.67,130.54,127.49,126.82,125.48,125.21,122.13,118.87,118.72,118.43,30.47,26.35.
(2)将中间产物A(1g,1.0mmol)、4-吡啶硼酸(4.93g,40.0mmol)、双(三苯基膦)二氯化钯(0.436g,0.6mmol)、碳酸钠溶液(16mL,2M)、DMF(60mL)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，110℃加热搅拌36h，反应结束后，加入水(35mL)稀释，然后用二氯甲烷萃取三次，每次二氯甲烷的用量为90mL，有机相用无水硫酸镁干燥，干燥后过滤除去硫酸镁，滤液浓缩，柱层析分离得中间产物(固体粉末)B30.44g，产率为46％；
对固体粉末B3进行核磁测试，数据如下：
1H NMR(400MHz,CD2Cl2,298K):δ(ppm)＝8.47(d,J＝8.0Hz,4H),8.39(d,J＝8.0Hz,4H),8.28(d,J＝8Hz,8H),7.49(s,4H),7.20(d,J＝4Hz,8H),1.39(s,18H)；
13C NMR(100MHz,CD2Cl2,298K):δ(ppm)＝163.75,153.25,148.93,147.85,138.75,135.25,131.94,129.44,127.88,126.48,123.65,122.02,34.97,30.87.
(3)将中间产物B3(150.0mg,0.16mmol)、4,4'-双(溴甲基)联苯(217.6mg,0.64mmol)、乙腈和三氯甲烷混合溶液(220mL,1:1,v/v)加入到圆底烧瓶中，氮气保护确保在无氧条件下反应，80℃搅拌68h，反应结束后，溶液浓缩得到固体粉末，将所得固体溶于水和甲醇混合溶液(50mL,1:1,v/v)，加入饱和六氟磷酸铵溶液(45mL)，有沉淀析出，过滤，沉淀用水洗涤，柱层析分离得到固体粉末，即为目标苝二酰亚胺基双环化合物GBox-364mg，反应产率21％；
对GBox-3核磁分析，数据如下：
1H NMR(400MHz,CD3CN,298K):δ(ppm)＝8.89(d,J＝8.0Hz,4H),8.55(d,J＝4.0Hz,8H),8.41(d,J＝8.0Hz,4H),8.01(s,4H),7.90(d,J＝8.0Hz,8H),7.36(d,J＝8.0Hz,8H),7.03(d,J＝8.0Hz,8H),5.67(s,8H),1.55(s,18H)；
13C NMR(100MHz,CD3CN,298K):δ(ppm)＝163.33,156.50,155.32,145.59,140.29,136.51,135.41,133.17,132.50,130.14,129.75,128.50,128.25,127.58,126.57,125.05,122.90,64.01,35.97,30.85.
试验例1
将RAW264.7细胞(2×104cells/mL，500μL)接种于共聚焦培养皿中，过夜培养后加入30μM的GBox-1磷酸盐缓冲液(25μL)，孵育2h后，用磷酸盐缓冲液洗涤细胞，再用溶酶体荧光探针(LysoTrackerRed)进行染色，最后用激光共聚焦显微镜进行细胞成像检测，结果如图1所示。
将855μL的E.coil菌悬液(OD600≈0.03)与45μL的2mMGBox-1溶液在37℃孵育10h后，用波长为808nm的激光在1W/cm2的功率密度下照射15min，用红外热成像仪进行温度检测，用平板菌落计数法检测杀菌效果，结果如图2所示。
图1为本发明实施例1制备的苝二酰亚胺基双环化合物GBox-1与溶酶体荧光探针在RAW264.7细胞中的共定位图像。从图中可以看出，GBox-1与溶酶体荧光探针的荧光重叠，GBox-1可作为溶酶体靶向荧光探针应用于生物医药领。
图2为本发明实施例1制备的苝二酰亚胺基双环化合物GBox-1光热杀菌图。从图中可以看出，当用808nm激光照射GBox-1与E.coil混合溶液时，其溶液温度在15min后即可达到68℃，同时杀菌率高达99％。解决了苝二以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种苝二酰亚胺基双环化合物，其特征在于，所述苝二酰亚胺基双环化合物的结构式如下：
Figure FDA0004077101660000011
2.一种如权利要求1所述的苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将3,4,9,10-苝四甲酸二酐、2,6-二溴-4-叔丁基苯胺、醋酸锌和咪唑混合，加热搅拌，反应完全后冷却至室温，加入二氯甲烷，然后分别用1M的盐酸和水洗涤3-5次，在得到的有机相中加入无水硫酸镁进行干燥，过滤，浓缩，柱层析分离得中间产物A；
2)将步骤1)中的中间产物A与4-吡啶硼酸/4-羟甲基苯硼酸、钯催化剂、碱性无机物和溶剂混合，加热搅拌，冷却至室温后加入水，用乙酸乙酯萃取，在得到的有机相中加入无水硫酸镁进行干燥，过滤，浓缩，柱层析分离得中间产物B；所述钯催化剂为双(三苯基膦)二氯化钯；所述溶剂为DMF；
3)将步骤2)中的中间产物B与4,4'-双(溴甲基)联苯/4,4’-联吡啶和乙腈混合，加热搅拌，冷却至室温后的溶液进行浓缩干燥，得到固体粉末；将所得固体粉末溶于甲醇和水的混合溶液中，然后加入饱和六氟磷酸铵溶液，过滤，洗涤，柱层析分离得到固体粉末，即苝二酰亚胺基双环化合物；
步骤1)-步骤3)均在氮气保护无氧条件下进行反应。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1)中，所述3,4,9,10-苝四甲酸二酐、2,6-二溴-4-叔丁基苯胺、醋酸锌和咪唑的摩尔比为1：(2-5)：(0.1-0.5)：(10-40)；所述3,4,9,10-苝四甲酸二酐与二氯甲烷的摩尔体积比为1mmol：(50-200)mL。
4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1)中，所述加热温度为150-180℃，时间为36-72h。
5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤2)中，所述碱性无机物为碳酸钠或碳酸钾。
6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤2)中，所述中间产物A与4-吡啶硼酸/4-羟甲基苯硼酸的摩尔比为1:(5-40)；所述中间产物A与溶剂的质量体积比为1g：(5-60)mL。
7.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤2)中，所述加热温度为80-120℃，时间为16-48h。
8.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤3)中，所述中间产物B与4,4'-双(溴甲基)联苯/4,4’-联吡啶的摩尔比为1:(2-4)；所述甲醇和水的体积比为(0-2):1；所述混合溶液与饱和六氟磷酸铵溶液的体积比为1：(0.5-5.0)；所述加热温度为40-80℃，时间为40-72h。
9.一种如权利要求1所述的苝二酰亚胺基双环化合物在作为溶酶体靶向荧光探针的非治疗和诊断目的的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述溶酶体靶向荧光探针用于活细胞成像。
CN202210102145.7A 2022-01-27 2022-01-27 一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用 Active CN114380828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210102145.7A CN114380828B (zh) 2022-01-27 2022-01-27 一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210102145.7A CN114380828B (zh) 2022-01-27 2022-01-27 一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114380828A CN114380828A (zh) 2022-04-22
CN114380828B true CN114380828B (zh) 2023-04-28

Family

ID=81204350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210102145.7A Active CN114380828B (zh) 2022-01-27 2022-01-27 一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114380828B (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2062944A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-27 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Water-soluble rylene dyes, methods for preparing the same and uses thereof as fluorescent labels for biomolecules
CN108250790B (zh) * 2018-05-11 2020-06-30 山东师范大学 基于炔基三苯胺和苝二酰亚胺的近红外吸收的有机染料及其制备方法和应用
CN109438457B (zh) * 2018-12-17 2020-08-04 北京理工大学 一种二酰亚胺基大环化合物的合成方法
CN113248503B (zh) * 2021-06-04 2022-07-12 陕西师范大学 一种苝二酰亚胺肩位四取代衍生物及其制备方法和应用
CN113444089A (zh) * 2021-06-09 2021-09-28 上海交通大学 基于苝二酰亚胺衍生物的近红外二区聚集诱导发光分子及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114380828A (zh) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112566911B (zh) 光热试剂
CN103865520B (zh) 基于螯合诱导荧光增强的锌离子荧光探针及其应用
CN110759926B (zh) 基于水溶性的苯基吡啶衍生物-葫芦脲超分子假轮烷组装体及在细胞磷光成像的应用
Wang et al. Luminescent coordination polymers constructed using a mixed-ligand strategy for highly selective luminescence sensing of nitrobenzene, Fe 3+ and Cr 2 O 7 2− ions and photodegradation of rhodamine B
Ke et al. β-conjugation of gadolinium (III) DOTA complexes to zinc (II) porpholactol as potential multimodal imaging contrast agents
CN110642882B (zh) 一种兼具双氧水检测和光动力杀伤癌细胞活性的荧光探针及其制备方法和应用
Feng et al. In situ ligand-induced Ln-MOFs based on a chromophore moiety: white light emission and turn-on detection of trace antibiotics
Jiang et al. Tetracationic and tetraanionic manganese porphyrins: electrochemical and spectroelectrochemical characterization
Huo et al. Multistimuli-responsive pyrene-based lanthanide (III)-MOF construction and applied as dual-function fluorescent chemosensors for trace water and vitamins molecules
Yan et al. A novel hydrolytically stable fluorescent Cd (II) coordination polymer showing solvent-dependent multi-responsive fluorescence sensing to pH and some metal ions
CN114380828B (zh) 一种苝二酰亚胺基双环化合物的合成方法及应用
Chen et al. Photodynamic and photothermal synergistic behavior of triphenylamine-porphyrin nanoparticles for DNA interaction, cellular cytotoxicity and localization
CN113200913A (zh) 一种光激活i型光敏剂及其制备方法和应用
CN113248503B (zh) 一种苝二酰亚胺肩位四取代衍生物及其制备方法和应用
Ma et al. A novel colorimetric and fluorescent probe based on a core-extended perylene tetra-(alkoxycarbonyl) derivative for the selective sensing of fluoride ions
Xie et al. Porphocyanines: Expanded aromatic tetrapyrrolic macrocycles
Guo et al. The synthesis, molecular structure and photophysical properties of 2, 9, 16, 23-tetrakis (7-coumarinoxy-4-methyl)-phthalocyanine sensitizer
Fu et al. Synthesis, structures and optical power limiting of some transition metal and lanthanide monoporphyrinate complexes containing electron‐rich diphenylamino substituents
CN102391292B (zh) 一类以罗丹明b为荧光标记的多胺铜配合物及其检测一氧化氮的方法
CN112047876B (zh) 红色双光子荧光aie化合物及其合成和应用
Dilber et al. New octa-benzothiazole substituted metal free and metallophthalocyanines: Synthesis, characterization and electrochemical studies
CN115611912B (zh) 一种近红外稠环芳烃分子及其制备方法和应用
do Nascimento et al. Investigation of synthetic pathways of carboxylic acid phthalocyanines from glycolic and lactic acids
CN113004264B (zh) 一种聚集诱导发光光敏剂、制备方法和应用
Zhu et al. The applications of covalent organic framework materials as fluorescence probes

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
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Yang Fei

Inventor after: Xu Yanqing

Inventor before: Xu Yanqing

Inventor before: Yang Fei

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant