一种近红光染料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及两种新的二氟硼二吡咯甲川化合物及其制备方法，可用作近红外荧光 染料，属于荧光探针技术领域，具体在于这两种化合物在近红外区具有较好的吸收和近红 外发射，可作为新型的近红外双功能成像剂。
【背景技术】
[0002] 二氟硼二吡咯类(B0DIPY)化合物是具有相对较强的紫外吸收以及较高的荧光量 子产率，并且可以通过在结构上化学修饰改变它的紫外吸收和荧光性能，此外，与传统近红 外有机染料(如罗丹明B)相比，该类化合物光稳定高，不易发生光解，因此广泛运用于蛋白 质和DNA的标记[Metzker，M.L. ;Mi crowave-assisted reduction of F-BODIPYs and dipyrrins to generate dipyrromethanes.W0 Patent ff0/2003/066812,2003.；Yee,M.-C.；Fas,S.C.；Cimprich,K.A,A Cell-permeable ,activity-based probe for protein and lipid kinases[J] · J· Biol · Chem. , 2005,280,29053 ·]。然而，对于大多数B0DIPY化合 物来说也有弊端，许多化合物的紫外吸收小于600nm，限制其在生物领域的运用(H 〇yer，P.; Staudt,T.；Engelhardt,J.；Hel1,S.ff.Quantum Dot Blueing and Blinking Enables Fluorescence Nanoscopy .Nano Lett. ,2011，11,245-250)，因此，发展吸收波长大于600nm 的新型荧光染料是一个挑战。2015年Qing-Zheng Yang等通过对B0DIPY与cy系列的结构相 结合合成了新颖的化合物，增大了该化合物的最大吸收波长（550nm)[Yang Q.Z. ;et al..BODIPY-Based fluorometric sensor for the simultaneous determina-tion of Cys,Hcy,and GSH in human serum[J].ACS Appl.Mater.Interfaces 2015,7,907-5914.]。我们前期报道过一种氟硼吡咯化合物（陈秋云，李赞，一种铜离子荧光探针及其合 成方法，中国发明专利申请号，201210539628.X)，其最大吸收波长仅为499nm，进一步对其 结构改造，制备了两个新的近红外最大吸收能达到640nm的二氟硼二吡咯类(B0DIPY)化合 物。
【发明内容】
[0003] 我们以8-(4-(氯甲基)苯基)-4,4_二氟-1，3,5,7-四甲基-4-硼-3a，4a-二吡咯(标 记为B0DIPY-C)、1，2,3,4-四氢异喹啉、5-羟基间苯二甲酸乙酯和对甲氧基苯甲醛为原料合 成了两个新型二氟硼二吡咯类(B0DIPY)衍生物，1，7_二甲基-3,5-(二(4-甲氧基苯基-2-烯 基））-8-(2-(1,2，3_三氢异喹啉））-4-硼-3a，4a-二吡咯(标记为B0DIPY-DH))和化合物1，7_ 二甲基-3,5-(二(4-甲氧基苯基-2-烯基））-8-(2-((3，5_二乙基甲酸酯）苯基)-氧)-4-硼-3a，4a-:_.(#ESB0DIPY-DBA)。
[0004] (B0DIPY-DPD)分子式C45H42BF2N3〇2。其结构波谱特征^MMRHOOMHz CDC13) ·δ = 7.64(s,lH),7.60-7.58(d,J = 8Hz,5H) ,7.54-7.52(d,J = 8Hz,2H),7.31-7.29(d,J = 8Hz, 2H),7.24(s,lH),7.20(s,lH),7.14-7.12(m,3H),6.99-6.97(d,J=8Hz,lH),6.95-6.93(d, J = 8Hz,4H) ,6.62(s,2H) ,3.86(s,6H) ,3.80(s,2H) ,3.65(s,2H) ,2.96-2.93(t ,J = 6Hz, 2H)，2·8卜2.78(t，J = 6Hz，2H)，1.47(s，6H) .MS(EsI + ) :Calcd C45H42BF2N3〇2[M+H]+m/z = 706.66,Found m/z = 706.54( 100% ) 〇
[0005] (BODIPY-DBA)分子式C48H45BF2N2O7。其结构波谱特征^MMRHOOMHz CDC13) .δ = 8.32(s.lH),7.86-7.85(d ,J = 4Hz,2H),7.64(s,lH),7.60-7.85(m,7H),7.38-7.36(d ,J = 8Hz,2H) ,7.24(s,lH) ,7.20(s,2H) ,6.95-6.93(d ,J = 8Hz ,4H) ,6.62(s, 2H), 5.28(s , 2H), 4.44-4.39(q ,J = 8Hz,4H),3.86(s,6H),1.44-1.41(m,12H).MS(EsI+):m/z = 764.3(100%) [(B0DIPY-DBA)-BF2+2H] + 〇
[0006] 化合物BODIPY-Dro和化合物BODIPY-DBA的结构式如下
[0007]
[0008] 上述两种新化合物的制备方法如下：
[0009] 1) 1，7-二甲基-3，5-(二(4-甲氧基苯基-2-烯基））-8-(2-(1，2，3-三氢异喹啉））-4-硼-3&，4 &-二吡咯（简称肋01?￥-0?0)是由8-(4-(氯甲基）苯基)-4,4-二氟-1，3,5,7-四甲 基-4-硼-3a，4a-二吡咯(B0DIPY-C)与1，2,3,4_四氢异喹啉和对甲氧基苯甲醛反应后得到 的。
[0010] 2)化合物1，7_二甲基-3，5-(二(4-甲氧基苯基-2-烯基））-8-(2-( (3，5_二乙基甲 酸酯）苯基)_氧)-4_硼-3a，4a-二吡咯(B0DIPY-DBA)是由8-(4-(氯甲基)苯基)-4,4_二氟-1，3,5,7-四甲基-4-硼-3 &，4&-二吡咯(8001?￥-〇与5-羟基间苯二甲酸酯和对甲氧基苯甲 醛反应后得到的。
[0011] 1. 1B0DIPY-DH)经典反应步骤如下：B0DIPY-C与1，2，3，4-四氢异喹啉以摩尔比2:1 ~1: 2比例混合后(最佳比例为1:1.5)加入四氢呋喃为溶剂，接着加入K2C〇3，KI和十八冠醚 六;其中K 2C03与B0DIPY-C的摩尔比为1:1~2:1(其中最佳为1.2:1)，1(1与与8001?￥-(：的摩尔 比为0:1~0.5:1 (最佳比例为0.2:1)，KI与十八冠醚六质量比为342:1，混合后在40 °C~70 °C (最佳65°C)水浴下反应6小时后，浓缩反应液并用二氯甲烷溶解后过滤除去不溶物溶液 搭建分水器回流，接着加入4-甲氧基苯甲醛，以与B0DIPY-C的摩尔比3:1~1:2比例混合后 (最佳比例2.5:1)加入甲苯至溶解，再加入4-甲基苯磺酸和哌啶，4-甲基苯磺酸与B0DIPY-C 及哌啶与B0DIPY-C的比例均为0.1:1~0.5:1，（其中最佳比例依次为0.2:1和0.5:1)，混合 后加热至120°C，反应8小时，反应结束后，浓缩反应液，使用饱和盐水萃取洗涤，水相使用二 氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋蒸出溶剂，得蓝紫色油状物，硅胶柱层析分 离，使用石油醚：乙酸乙酯=3:1洗脱，得到蓝色的固体BOD IPY-DTO。hNMR (400MHz CDC13). δ = 7.64(s,lH) ,7.60-7.58(d,J = 8Hz,5H) ,7.54-7.52(d,J = 8Hz,2H) ,7.31-7.29(d,J = 8Hz,2H),7.24(s,lH),7.20(s,lH),7.14-7.12(m,3H),6.99-6.97(d,J=8Hz,lH),6.95-6.93(d J = 8Hz,4H),6.62(s,2H),3.86(s,6H),3.80(s,2H),3.65(s,2H),2.96-2.93(t ,J = 6Hz，2H)，2 · 81 -2 · 78(t，J = 6Hz，2H)，1 · 47 (s，6H) · HNMS(EsΓ): Calcd C45H42BF2N3O2 [M+H] +m/ z = 706.66,Found m/z = 706.54( 100% ) 〇
[0012] 1.2B0DIPY-DBA经典反应步骤如下：BODIPY-C与5-羟基间苯二甲酸乙酯以摩尔比 2:1~1:2比例混合后(最佳比例为1:1.5)加入四氢呋喃为溶剂，接着加入K2C03，KI，十八冠 醚六;其中K 2C03与B0DIPY-C的摩尔比为1:1~2:1 (其中最佳为1.2:1)，KI与B0DIPY-C的摩尔 比为0:1~0.5:1 (最佳比例为0.2:1)，KI与十八冠醚六质量比为342:1，混合后在40 °C~70 °C (最佳65°C)水浴下反应6小时后，浓缩反应液并用二氯甲烷溶解后过滤，溶液搭建分水器 回流，接着加入4-甲氧基苯甲醛，以与B0DIPY-C摩尔比3:1~1:2比例混合后(最佳比例2.5: 1)加入甲苯，接着加入4-甲基苯磺酸和哌啶，4-甲基苯磺酸和哌啶与B0DIPY-C的比例都为 0.1:1~0.5:1，（其中最佳比例依次为0.2:1和0.5:1)，混合后加热至140°C，反应8小时，反 应结束后，浓缩反应液，加入二氯甲烷后，使用饱和盐水萃取洗涤，水相使用二氯甲烷萃取， 合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋蒸出溶剂，得蓝紫色油状物，硅胶柱层析分离，使用石油 醚：乙酸乙酯=4:1洗脱，得到蓝色的固体BODIPY-DBA。hNMR(400MHz CDC13). δ = 8.32 (s · 1Η)，7 · 86-7.85(d，J = 4Hz，2H)，7.64(s，lH)，7.60-7.85(m，7H)，7.38-7.36((1, J = 8Hz， 2H)，7.24(s，lH)，7.20(s，2H)，6.95-6.93(d，J=8Hz，4H)，6.62(s，2H)，5.28(s，2H)，4.44-4.39(q，J = 8Hz，4H)，3.86(s，6H)，1.44-1.41(m，12H).MS(EsI+):CalcdC48H45BF2N2〇7[M+H] + m/z = 811.70, Found m/z = 764.3.(-BF2+2H 763.9)(100 % )〇m/z = 792.13(35 % ).(-F+H). [0013] 2化合物BODIPY-DH)和BODIPY-DPD在二氯甲烷溶液中的紫外吸收光谱（附图1)显 示:BOD IPY-Dro的最大吸收波长达到了为644nm，摩尔相关系数ε为9.8 5 X 104，BOD IPY-DBA 摩尔相关系数ε为1.05Χ105,最大吸收波长达到了 645nm，两个化合物都有比较高的摩尔相 关系数，并且最大吸收都是在600nm以上；荧光光谱（附图2)B0DIPY-DPD的荧光的激发光谱 和发射光谱分别为640nm和656nm，B0DIPY-DBA的荧光的激发光谱和发射光谱分别为647nm 和662nm;两个化合物都是近红光吸收和近红外荧光发射的化合物，可望应用于荧光探针作 为细胞或生物体内成像，减少了背景干扰。
【附图说明】
[0014]图 1 为B0DIPY-DPD(20yM，虚线)和 B0DIPY_DBA(19yM，实线一)在 CH2CI2 溶液中的 紫外-可见光谱。
[0015]图2为BODIPY-DBA(l.OyM)在CH2C12溶液中的荧光激发（ex)与发射光谱（em) 〇
【具体实施方式】
[0016] 1.试剂与仪器:反应中所用的