一种近红外bodipy类荧光染料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及一种近红外B0DIPY类荧光染料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 氟硼二吡咯染料（B0DIPY)是近年来出现的一类新型荧光染料，它是由二吡咯亚 甲基与三氟化硼形成的复合物。该染料分子具有较高的光热稳定性，可以避免染料自身 在荧光分析过程中受激发光的照射、温度的升高或检测环境的改变而导致染料结构迅速降 解，保证了光谱分析信号的稳定性。此外，B0DIPY类荧光染料具有摩尔吸光系数较高、荧 光量子产率高、荧光信号对溶剂极性和pH不敏感、荧光光谱峰窄、荧光寿命长、适中的氧化 还原电势、可忽略的三重态等优点；而且B0DIPY荧光分子母核相对稳定且具有一定化学活 性，结构易于修饰，吸收和发射波长可调变至近红外区。基于以上优点，B0DIPY类荧光染料 越来越受到人们的关注。
[0003] 近红外吸收和荧光发射染料分子由于在光学成像、肿瘤诊断、红外伪装、非线性光 学材料和荧光标识等众多领域显示出巨大的应用前景。在近红外区，染料的发射波长较长， 光穿透力强，背景干扰小；尤其是，近红外光在生物组织内的渗透能力强，且对生物体的损 害很小。因此，近年来，对B0DIPY染料的研究倾向于合成近红外B0DIPY染料，并使其能很 好地应用于生物分析和生物成像等领域。
[0004]目前大多数近红外B0DIPY类染料合成步骤多、难度大、产率低、溶解性差，因而限 制了其在生物、环境等领域的进一步应用。本发明设计合成了一种结构新颖、制备方法简 单、性能优良的新型近红外B0DIPY类荧光染料。
【发明内容】
[0005] 发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种近红外B0DIPY 类荧光染料。本发明的另一目的是提供一种上述的近红外B0DIPY类荧光染料的制备方法。
[0006] 技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] 本发明的近红外B0DIPY类荧光染料及其衍生物，其结构式如下：
[0008]
[0009] 式中，R为Η或I。
[0010] -种制备上述近红外B0DIPY类荧光染料的制备方法，步骤如下：
[0011] 1)在配备有Dean-Stark装置的圆底烧瓶中加入B0DIPY衍生物、2-醛基三聚茚 和对甲苯磺酸，然后溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加热到140°C回流，TCL检测原料反 应完全，收集溶剂直到蒸干。其中，三聚茚甲醛、对甲苯磺酸和B0DIPY衍生物的摩尔比为 4:1:1。
[0012] 2)将反应物冷至室温，减压除去溶剂，残留物经硅胶柱层析，得到目标产物，蓝绿 色固体。
[0013] 具体化学反应式如下：
[0015] 上述步骤（1)中，三聚茚甲醛、对甲苯磺酸与B0DIPY衍生物的摩尔比为4 : 1 : 1。
[0016] 上述步骤⑴中，加入的甲苯和哌啶的用量分别是25mL和2mL。
[0017] 上述步骤（1)中，催化剂为对甲苯磺酸和哌啶。
[0018] 上述步骤（2)中，柱层析分离洗脱剂为石油醚：二氯甲烷=6 : 4~8 : 2。
[0019] 本发明的有益效果
[0020] 与现有技术相比，本发明的近红外B0DIPY类荧光染料及其制备方法具有的优点 有：（1)将三聚茚基团对B0DIPY染料的3, 5-位结构修饰，该荧光染料的吸收和发射波长红 移至近红外区（650nm以上）；（2)摩尔吸光系数高、荧光发射光谱窄、荧光量子效率高、光稳 定性好及溶解性好；(3)该制备方法具有操作简便经济、反应选择性好、得率高、污染少等 优点，使其很容易在细胞成像、荧光探针或激光染料领域推广应用。
【附图说明】
[0021] 图1是化合物A的ESI-MS谱图；
[0022] 图2是化合物A的核磁共振氢谱图；
[0023] 图3是化合物A的紫外-可见吸收光谱图；
[0024] 图4是化合物A的荧光发射光谱图；
[0025] 图5是化合物B的ESI-MS谱图；
[0026] 图6是化合物B的核磁共振氢谱图；
[0027] 图7是化合物B的紫外-可见吸收光谱图；
[0028] 图8是化合物B的荧光发射光谱图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体附图对本发明做进一步的说明。
[0030] 用1H-NMR、UV-Vis谱及ESIMASS表征并证实近红外B0DIPY类荧光染料的结构。检 测所用仪器为：BrukerARX600型核磁共振仪（TMS为内标，氘代氯仿为溶剂），岛津UV-3100 型紫外-可见分光光度计（扫描范围300~900nm，光路狭缝2nm)，X-4数显显微熔点仪， 美国ThermoELECTRONCORPORATION质谱工作站，荧光光谱用美国AmicoBowmanSeries2 LuminescenceSpectrometer测试。
[0031] 实施例1
[0032] 单颈圆底烧瓶中配备有分水器，将1，3, 5, 7-四甲基-8 (2,4,6-三甲 苯）_B0DIPY(146. 4mg，0· 40mmol)，2-酸基三聚讳（0· 862g，1. 60mmol)和对甲苯横酸（68mg) 溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加热到140°C回流，TLC跟踪检测原料反应完全，收集 溶剂直到蒸干。将反应物浓缩，硅胶柱层析，洗脱剂为（石油醚/CH2C12= 6 : 4)，得到 深绿色固体A(182.0mg，32. 33 %)。Esi-MS:calcdforC^H^BFA1407. 8417,found: 1407·8459(Μ+Η+)(图 1)NMR:(600MHz，CDC13)S8.46(d，J= 4.20Hz，2H)，8.40(d，J= 7. 20Hz，4H)，7. 93(d，J= 16. 2Hz，2H)，7. 83(d，J= 8. 40Hz，2H)，7. 67(s，1H)，7. 54-7. 52(m， 2H)，7. 50-7. 48 (m，2H)，7. 46-7. 42 (m，6H)，7. 38-7. 33 (m，4H)，7. 03 (s，2H)，6. 74 (s，2H)， 3. 15-3. 03 (m，12H)，2. 40 (s，3H)，2. 3卜2. 18 (m，18H)，1. 53 (s，6H)，0· 33-0. 25 (m，36H)(图 2) ;UV_vis:348nm，404nm，613nm，667nm(图 3);EmissionWavelength:691nm(图 4) 〇
[0033] 实施例2
[0034] 圆底烧瓶中配备有分水器，将1，3,5,7-四甲基-2,6-二碘-8(2,4,6-三甲 苯）-B0DIPY(247. 2mg，0. 40mmol)，三聚茚甲醛（0. 862g，1.60mmol)和对甲苯磺酸（68mg) 溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加热到140°C回流，TLC跟踪检测原料反应完全，收集 溶剂直到蒸干。将反应物浓缩，硅胶柱层析，洗脱剂为（石油醚/CH2C12= 8 : 2)，得到 绿色固体B(196.2mg，29.54 % )。Esi-MS:calcdfor 1658.6272,found: 1658·6218(Μ+)(图 5)NMR:(600MHz，CDC13)S8.46(d，J= 8.40Hz，2H)，8.39(t，J= 8. 40Hz，6H)，7. 95(d，J= 16. 2Hz，2H)，7. 88(d，J= 7. 20Hz，2H)，7. 69(s，2H)，7. 49-7. 33(m， 12H)，7· 06 (s，2H)，3· 14-2. 99 (m，12H)，2· 43 (s，3H)，2· 33-2. 13 (m，18H)，1· 56 (s，6H)，0.34-0.23(m，36H)(图6) ;UV-vis:356nm，410nm，483nm，682nm(图7) ;Emission Wavelength :718nm(图8)。
【主权项】
1. 一种近红外BODIPY类荧光染料及其制备方法，其特征在于，其结构通式如下：式中，R为Η或I。2. 权利要求1所述一种近红外BODIPY类荧光染料及其制备方法，其特征在于：以2-醛 基三聚茚和BODIPY衍生物为原料，在对甲苯磺酸和哌啶的催化作用下生成目标物，步骤如 下： 1) 在无水条件下，在配备有Dean-Stark装置的圆底烧瓶中加入B0DIPY、三聚茚甲醛 和对甲苯磺酸，然后溶于25mL甲苯和2mL哌啶，混合物加热到140°C回流，TLC检测反应原 料点消失，收集溶剂直到蒸干。其中，三聚茚甲醛、对甲苯磺酸和BODIPY衍生物的摩尔比为 4:1:1。 2) 将反应物冷至室温，减压蒸干溶剂，硅胶柱层析，得到目标产物，蓝绿色固体。3. 根据权利要求2所述的近红外BODIPY类荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤1) 中，需要配备有Dean-Stark装置。4. 根据权利要求2所述的近红外BODIPY类荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤1) 中，2-醛基三聚茚、对甲苯磺酸和BODIPY衍生物的摩尔比为4 : 1 : 1。5. 根据权利要求2所述的近红外BODIPY类荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤1) 中，催化剂为重结晶过的对甲苯磺酸。6. 根据权利要求2所述的近红外BODIPY类荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤1) 中，甲苯和哌啶的用量分别是25mL和2mL。7. 根据权利要求2所述的近红外BODIPY类荧光染料的的制备方法，其特征在于，步骤 2)中，柱层析分离洗脱剂为石油醚：二氯甲烷=6 : 4~8 : 2。
【专利摘要】本发明涉及一种近红外BODIPY类荧光染料及其制备方法，采用2-醛基三聚茚和BODIPY衍生物在对甲苯磺酸和哌啶催化作用下发生Knoevenagel缩合反应合成，最大吸收和发射波长在有机溶剂中均650nm以上。该制备方法具有反应步骤简单、反应条件温和、选择性好等优点。该类荧光染料具有高的摩尔消光系数、较好的溶解性和光稳定性等优异的光物理性能，在细胞成像和生物标记中具有良好的应用前景。
【IPC分类】C09K11/06, C07F5/02, C09B23/12
【公开号】CN105462576
【申请号】CN201510559304
【发明人】徐海军, 袁雪梅, 孙丹, 徐莉, 黄超伯, 姚建峰
【申请人】南京林业大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年9月1日