专利名称：水溶性桥环多甲川3h-吲哚菁染料超声波合成方法
技术领域：
本发明涉及化工高新技术产品(功能染料)及传统染料的合成化学及 工艺技术领域。
背景技术：
3/7-吲哚类菁染料作为功能分子在高新技术领域DNA自动测序、免疫 分析、临床诊断、太阳能电池、光盘、照相感光、新药设计和开发等领域 得到了重要应用。中国专利公开了一种系列水溶性3//-吲哚菁染料(专利号02102927. X)，其中桥环3//-吲哚菁染料化合物的结构通式如下Z = O， S, Se, Te ， CR2R3; R2， R3 = H， CH3, CF3， C2H5Ri=(CH2)m CH3, (CH2)mCOOH, (CH2)mS03-， -CH2々 ；m= 1COOHR4， R5， ， R7 = H, F, (CH2)rCF3, (CH2)rCN， S03-， S03H, (CH2)rCH: OH, 0(CH2)rCH3, (CH2)rCOOH;r = 0-4桥环3//-吲哚菁染料化合物分子中的桥环结构Y不同，其合成方法差 异较大，大致可归纳为B型、C型、D型和E型四大类，它采用的是传统加 热合成方法，且多年来在方法和工艺上未有明显的改进，其最后一步的合 成工艺如下HOOC(lmol)+ZR, (l-3mo1)L=CH3, SR8 R『H, CH3， C2H5 X《l-, Br-'r， CH3C6H4SCV0=^~OH (i_2mol) OH苯，正丁醇，吡啶， 回流3-6hnu、 fun0々0 (l-2mol)苯，正丁醇，吡啶， 回流3-6hCI (OPh) ,HCy^YCHOH醋酸钠，醋酸酐，室温'5-8h(l-5mol)醋酸酐，加热10-16h; 吡啶，回流0.5-2hHOOC随着科学技术的发展，超声波合成技术作为一种新的能量形式用于有 机化学反应可以提高化工产品的合成效率，且能使很多难于或不能进行的 反应得以顺利进行，超声波技术作为一种方便、迅速、有效、安全的现代 合成技术大大优越于传统的搅拌和外加热等热力学手段。发明内容本发明目的在于提供一种水溶性桥环多甲川3//-吲哚菁染料的超声波 合成方法，该发明不改变原有水溶性3//-吲哚菁染料中桥环3/f-P引哚菁染料 的结构及整个合成工艺路线，只对其中由染料中间体与縮合剂縮合制备染 料步骤(整个合成工艺中的最后步骤-关键步骤)进行改进，即采用超声波 合成技术改进原有相应步骤的传统加热合成方法，从而提高染料和染料中 间体合成的化学反应速率，减少高温下产物的氧化分解及焦化副产物的生 成，提高产品的收率并使后处理操作更加简易。A.染料中间体的结构通式如下叫SR=o，m， or p-CH2C6H5COOH ， C2H5 ， (CH2)5COOH or CH3 X = Cl，BrorIB.染料化合物的结构通式如下:<formula>formula see original document page 7</formula>)rCN, SCV， S03H， (CH2)rCH3， OH, 0(CH2)rCH3， (CH2)rCOOH; r = 0-4本发明解决其技术问题所采用的技术方案是所述方法包括A染料中 间体的合成方法、B染料的超声波合成方法合成和C分离提纯三个步骤；A.染料中间体的合成方法从对氨基苯磺酸出发合成得到2,3,3-三甲基-3//-口引 哚啉-5-磺酸钾盐，然后其分别与邻或间或对氯甲基苯甲酸，六溴己酸，或 碘乙烷反应即可得到中间体l-邻或间或对羧苄基-2， 3， 3-三甲基-3H-吲哚 啉_5-磺酸钾，1-羧戊基-2，3，3-三甲基-3//-吲哚啉-5-磺酸钾，或1-乙基 -2， 3， 3-三甲基-3//-卩引哚啉-5-磺酸钾；其合成工艺流程如下 <formula>formula see original document page 7</formula>B.染料的超声波合成方法合成即采用超声波合成技术改进原有的传统加热合成方法，在超声波(频 率为10kHz 500MHz)作用下，水或有机物为藕合液；催化剂及溶剂为吡 啶、喹啉、醋酸酐、醋酸钠和醋酸酐混合物或者吡啶、苯或甲苯和正丁醇 混合物；合成反应温度为15 95°C，反应时间为20 400 min。中间体1-邻或间或对羧苄基-2,3，3-三甲基-37/-吲哚啉-5-磺酸钾与任何上述一种中间 体或2，3,3-三甲基-3//-吲哚啉及相应的方酸、克酮酸、异佛尔酮、2-氯-l-甲酰基-3-羟甲亚基环戊烯、2_氯-1-甲酰基-3-羟甲亚基环己烯、2-苯氧基 -1-甲酰基-3-羟甲亚基环己烯和2-苯氧基-l-甲酰基-3-羟甲亚基环戊烯縮 合剂，通过一步法或两步法縮合既可得到具有上述通式的系列桥环染料化 合物。<formula>formula see original document page 8</formula>超声波16kHz 80MHz; 醋酸酐，90 95'C 500~800min; 吡啶，9f) 95。C 20 100minHOOCC.产品的分离与提纯将获得的产品采用普通硅胶柱，以适宜比例的 正丁醇、吡啶(或喹啉)、乙醇和水混合物，三氯甲烷和甲醇或正丁醇和醋酸混合物为洗脱剂，或RP-C18反相柱甲醇和水混合物为洗脱剂进行分离 提纯。8本发明的有益效果是在原有传统合成法中，桥环3if-吲哚菁染料合成 除了D型是室温反应之外，其余合成关键步骤的反应温度都较高(一般在回流下，约80。C或110。C以上)，反应时间较长(一般在240 min以上，最 高者达960 min)。运用现代超声波合成技术，采用新的合成方法合成，不 仅使反应温度降低(50 95°C)、反应时间縮短(20 400 min)，而且减少 了因高温长时间下反应而产生的焦化副产物，使染料产品收率有所提高， 并且反应产物的转移和分离提纯变得更加容易，操作更加简便、安全、迅 速而有效。
具体实施方式
实施例1(染料中间体1-对羧苄基-2,3，3-三甲基-3iZ-吲哚啉-5-磺酸钾) 2,3,3-三甲基-3//-卩引哚啉-5-磺酸钾盐4.0腿o1和对氯甲基苯甲酸 4. 8mmo1在邻二氯苯10ml中混合并加热到105-1 l(TC ，反应10h后，冷却， 移去溶剂，残渣固体用异丙醇研磨，得到中间体固体颗粒。实施例2(B型Z=CR2R3; R2，R^CH3;R产CH2C6H4C00H; R4，RS，R7=H; R5=S03K) 将l-对羧苄基-2,3,3-三甲基-3A吲哚啉-5-磺酸钾1. 4腿o1的8ml吡啶溶 液和方酸O. 7mmo1的苯和正丁醇(l: 1) 10ml溶液分别加入到三口瓶中，在 超声波(超声波清洗器)作用下于7(TC反应3h后冷却至室温。加乙醚稀释， 静置。过滤，得蓝色固体。硅胶柱分离，洗脱液为正丁醇吡啶乙醇水 =3-1:1:1:0-0. 5。实施例3(型:Z=CR2R3; R2， R3=CH3;R^QftCOOH; R4，R6，R7=H; R5=S03K) 1-对羧苄基-2,3，3-三甲基-3//-吲哚啉-5-磺酸钾1. 4匪o1的8ml吡啶溶液 和克酮酸0.7mmo1的苯和正丁醇(l: 1)10ml溶液混合后，在超声波(超声波 清洗器)作用下于7(TC反应3h，冷却至室温。加乙醚稀释，静置。过滤， 得绿色固体。硅胶柱分离，洗脱液为正丁醇吡啶乙醇二3-1:1:1。实施例4(D型Z=CR2R3; R^R^CftKH^^COOH; R4，R6，R7=H; R5=S03K)1-对羧苄基-2,3,3-三甲基-3//-吲哚啉-5-磺酸钾3.0咖o1，缩合剂 2. Ommol，以30ml醋酸酐溶解，再加入无水醋酸钠5. Ommol，氮气保护，在超声 波(超声波清洗器)作用下于室温下反应4h。加入乙醚稀释，静置。过滤， 沉淀物用甲醇溶解，滤去不溶物，减压浓縮。硅胶柱分离，洗脱液为正丁 醇:吡啶:乙醇=3-1:1:1或三氯甲烷乙醇=4:1 ，收集绿色组分。实施例5(E型Z=S; L=SCH3; R产(CH2) 4S03—; R4， R5， R6， R7=H;X=CH3C6H4S03—) l-对羧苄基-2,3，3-三甲基-3乐吲哚啉-5-磺酸钾3.0mmol，异佛尔酮 9. Ommol加入到35ml醋酸酐中，在超声波(超声波清洗器)作用下于95'C反 应约12h，冷却，析出固体后，过滤。滤饼和N- ( 5-磺丁基)-2-甲硫基 杂环季铵盐6. Ommol加入到10ml吡啶中，继续在超声波(超声波清洗器)作 用下于95。C反应lh。冷却至室温。加乙醚稀释，静置。过滤得染料固体。10
权利要求
1.一种系列水溶性桥环多甲川3H-吲哚菁染料的超声波合成方法，其特征是采用超声波合成方法合成系列水溶性桥环多甲川3H-吲哚菁染料，所述方法包括以下步骤A.染料中间体的合成；B.染料的超声波合成方法合成；C.分离与提纯；所述系列水溶性桥环多甲川3H-吲哚菁染料的结构通式如下Z＝O，S，Se，Te，CR2R3；R2，R3＝H，CH3，CF3，C2H5R1＝(CH2)m CH3，(CH2)mCOOH，(CH2)mSO3-， id="icf0002" file="A2008100553450002C2.tif" wi="27" he="9" top= "171" left = "113" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>m＝0-18R4，R5，R6，R7＝H，F，(CH2)rCF3，(CH2)rCN，SO3-，SO3H，(CH2)rCH3，OH，O(CH2)rCH3，(CH2)rCOOH；r＝0-4。
2.根据权利要求1所述的系列水溶性桥环多甲川3//-吲哚菁染料的超声 波合成方法，其特征是首先，从对氨基苯磺酸原料出发合成得到2，3，3-三甲基 //-卩引哚啉-5-磺酸钾盐， 然后2，3，3-三甲基-3//-卩引哚啉-5-磺酸钾 盐分别与邻或间或对氯甲基苯甲酸，六溴己酸，或碘乙烷反应得到中间体 l-邻或间或对羧苄基-2,3,3-三甲基-3界卩引哚啉-5-磺酸钾，1-羧戊基 -2， 3， 3-三甲基-3//-吲哚啉-5-磺酸钾，或l-乙基-2， 3， 3-三甲基-3//』引哚啉 -5-磺酸钾，得到水溶性桥环多甲川3//-吲哚菁染料中间体；其合成工艺流程如下:I R -o ， m ， or p-CH2C6H5COOH , C2H5 ， (CH2)5COOH or CH:R X - CI , Br or I
3.根据权利要求1所述的系列水溶性桥环多甲川3//-吲哚菁染料的超声 波合成方法，其特征是在超声波作用下，中间体1-邻或间或对羧苄基-2,3,3-三甲基-3仏吲哚啉-5-磺酸钾与任何上述一种中间体或2，3,3-三甲基-3//-口引 哚啉及相应的方酸、克酮酸、异佛尔酮、2-氯-1-甲酰基-3-羟甲亚基环戊 烯、2-氯-l-甲酰基-3-羟甲亚基环己烯、2-苯氧基-l-甲酰基-3-羟甲亚基 环己烯和2-苯氧基-l-甲酰基-3-羟甲亚基环戊烯縮合剂，通过一步法或两 步法縮合得到具有上述通式的系列水溶性桥环多甲川3//』引哚菁染料化合物；其合成工艺流程如下:
4.根据权利要求3所述的系列水溶性桥环多甲川3//-吲哚菁染料的超声波合成方法，其特征是超声波频率为10kHz 500MHz，水或有机物为藕 合液;催化剂及溶剂为吡啶、喹啉、醋酸酐、醋酸钠和醋酸酐混合物或者 吡啶、苯或甲苯和正丁醇混合物；合成反应温度为15 95°C，反应时间为 20 400 min。
全文摘要
本发明公开一种系列水溶性桥环多甲川3H-吲哚菁染料的超声波合成方法。在超声波作用下，通过一步法或两步法，使中间体1-邻或间或对羧苄基-2，3，3-三甲基-3H-吲哚啉-5-磺酸钾与其或另一种中间体及相应的方酸、克酮酸或异佛尔酮等缩合剂缩合，合成得到系列水溶性桥环多甲川3H-吲哚菁染料。该发明不仅反应温度低，反应时间短，而且减少了因高温长时间下反应而产生的焦化副产物，使染料产品收率有所提高，并且反应产物的转移和分离提纯变得更加容易，操作更加简便、安全、迅速而有效。
文档编号C09B23/16GK101328319SQ20081005534
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月2日 优先权日2008年7月2日
发明者王丽秋 申请人:燕山大学