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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510045092.X (22)申请日 2015.01.29 C07F 5/02(2006.01) C09B 57/10(2006.01) C09K 11/06(2006.01) (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路 932 号 (72)发明人 宋相志 罗红辰 (54) 发明名称 一类氟硼类荧光染料的合成及其应用 (57) 摘要 本发明属于精细化工领域， 具体涉及一类氟 硼类荧光染料的合成及其应用。氟硼类染料相对 于其它染料， 一般具有较大的摩尔吸光系数， 较强 的荧光强度等。这些优点使其广泛应用。
2、于生物成 像， 生物传感等领域。本人所涉及合成的一类氟 硼类荧光染料具有较大结构的共轭体系， 较强的 ICT 作用， 因此具有较大的斯托克斯位移和较长 的发射波长， 可以作为一种荧光染料进行深入研 究。 氰基作为吸电子基团， 其吸电子能力要明显强 于甲氧基和甲基的吸电子能力， 因而氰基的发射 波长和斯托克斯位移也要大于甲氧基和甲基。综 合该类物质的特性， 较长的发射波长和较大的斯 托克斯位移都使得其在一些生物标记、 荧光成像 等方面上具有更大的优势。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 10598536。
3、3 A 2016.10.05 CN 105985363 A 1/1 页 2 1.一类氟硼类荧光染料的合成及其应用， 其特征是具有式 I 中的化学结构式 ： 其中 ： R 为甲氧基、 甲基和氰基中的一种。 2.根据权利要求 1 所述的氟硼类荧光染料， 其特征在于合成方法按如下步骤进行 ： (1) 将 1， 4- 二乙基 -7- 羟基 -1， 2， 3， 4- 四氢喹喔啉 -6- 甲醛和对甲基苯胺、 对甲氧基 苯胺以及对羟基苯胺中的一种溶于无水乙醇中， 并加入催化量对甲苯磺酸， 加热至 80回 流2h。 反应结束后， 将反应混合物旋干， 用二氯甲烷溶解， 饱和碳酸氢钠洗涤， 并用无水硫酸 钠干燥，。
4、 旋干溶剂， 柱层析分离纯化后得到具有式 II 中化学结构式的化合物 ； 其中 R 为甲氧基、 甲基和氰基中的一种 ； (2) 将式 II 中的化合物溶于 1， 2- 二氯乙烷中， 加热至 80， 依次加入三氟化硼乙醚和 二异丙基乙胺， 80下搅拌 3h。停止反应， 将反应混合物倒入二氯甲烷中， 饱和碳酸氢钠洗 涤， 并用无水硫酸钠干燥， 减压蒸馏除去溶剂， 柱层析分离纯化后得具有式 I 目标产物。 3.根据权利要求1或2中所述的的任一项氟硼类荧光染料在生物染色及其他方面的应 用。 权 利 要 求 书 CN 105985363 A 2 1/4 页 3 一类氟硼类荧光染料的合成及其应用 技术领域。
5、 0001 本发明涉及的是精细化工技术领域， 具体涉及一类氟硼类荧光染料的合成及其应 用。 背景技术 0002 荧光染料因其广泛的应用前景而成为研究的热点， 氟化硼络合二吡咯甲川类荧光 染料(BODIPY)是其中一种重要的荧光染料， 该类荧光染料由于具有优异的光物理特性(如 较好的耐光性， 相对窄的吸收和发射带， 高摩尔吸光系数， 和较高的荧光量子产率 )， 而被广 泛用于各种研究领域， 比如荧光标记、 荧光探针、 光动力治疗、 捕光系统和激光染料等。 尽管 它们在溶液中有较强的荧光， 然而大多数BODIPY衍生物在固态时由于-堆积而导致荧 光猝灭。此外， 大多数 BODIPY 染料具有非常小。
6、的斯托克斯位移 ( 20 纳米， 在大多数情况 下 )， 这不可避免地导致自猝灭及光散射而引起在测量上的误差。为了解决这一问题， 有人 将不对称配体或庞大的侧取代基引入 BODIPY 衍生物或类似物， 以此来增大斯托克斯位移。 近日， 不对称供体-受体(D-A)型BODIPY类似物已经引起相当大的关注。 这种DA构型分子 通过分子内的电荷转移 (ICT) 作用以实现增大斯托克斯位移的目的 ( 80 纳米 )。然而， 已经报导的在溶液中和固态下都具有较强红色荧光的 BODIPY 类似物却并不多见。众所周 知， 在生物化学和材料化学中， 人们更想得到发射波长在红色或近红外区域的荧光染料， 因 为这。
7、些较长波长的光子能减小内源性生色团的干扰， 并且能减少对生物样品的光损伤。因 此， 具有红色荧光且拥有较大斯托克斯位移的氟硼类荧光染料的发展是极其重要的。 0003 对于上述情况， 本发明的目的之一提供一种合成简单、 反应条件温和、 成本较低的 荧光染料制备方法 ； 目的之二是提供一种近红外发射、 斯托克斯位移较大的荧光染料 ； 目 的之三提供该化合物的应用。 0004 技术方案 ： 为达到上述发明目的， 本发明的技术方案如下 ： 一类氟硼类荧光染料 化合物， 其结构式为如下通式 I。 0005 0006 其中 ： R 为甲氧基、 甲基和氰基中的一种 ； 0007 当式 I 中 R 为甲氧基时。
8、， 本发明代表性化合物的合成路线如下所示 ： 0008 说 明 书 CN 105985363 A 3 2/4 页 4 0009 具体制备方法包括以下步骤 ： 0010 (1) 将化合物 3， 对甲氧基苯胺溶于无水乙醇中， 并加入催化量对甲苯磺酸， 加热 至 80回流 2h。反应结束后， 将反应液旋干， 用二氯甲烷溶解， 饱和碳酸氢钠洗涤， 并用无 水硫酸钠干燥， 旋干溶剂， 柱层析分离纯化后得到化合物 2 ； 0011 (2) 将化合物 2 溶于 1， 2- 二氯乙烷中， 加热至 80， 依次加入三氟化硼乙醚和二 异丙基乙胺， 80下搅拌回流 3h。反应结束后， 将反应混合物倒入二氯甲烷中， 。
9、饱和碳酸 氢钠洗涤， 并用无水硫酸钠干燥， 减压除去有机溶剂， 柱层析分离纯化后得最终产物化合物 1 ； 0012 有益效果 ： 附图说明 0013 图 1 本发明的荧光染料在二氯甲烷溶剂中， 荧光发射光谱， 横坐标为波长， 纵坐标 为归一化的荧光强度 ； 0014 图 2 本发明的荧光染料在四氢呋喃溶剂中， 荧光发射光谱， 横坐标为波长， 纵坐标 为归一化的荧光强度 ； 0015 图 3 本发明的荧光染料在甲醇溶剂中， 荧光发射光谱， 横坐标为波长， 纵坐标为归 一化的荧光强度 ； 0016 图 4 荧光染料 1(R OCH3) 的核磁共振氢谱 ； 0017 图 5 荧光染料 1(R CH3。
10、) 的核磁共振氢谱 ； 0018 图 6 荧光染料 1(R CN) 的核磁共振氢谱 ； 具体实施方式 0019 通过下面的实施例可以更详细的解释本发明， 公开本发明的目的在于保护本发明 范围内的一切改进及想法， 本发明不局限于下面的实施案例。 0020 实施例 1 0021 (R OCH3) 的制备 0022 (1) 将 1， 4- 二乙基 -7- 羟基 -1， 2， 3， 4- 四氢喹喔啉 -6- 甲醛和对甲氧基苯胺溶 于无水乙醇中， 并加入催化量对甲苯磺酸， 加热至 80回流 2h。反应结束后， 将反应混合物 旋干， 用二氯甲烷溶解， 饱和碳酸氢钠洗涤， 并用无水硫酸钠干燥， 旋干溶剂， 。
11、柱层析分离纯 说 明 书 CN 105985363 A 4 3/4 页 5 化后得产物 ； (2) 将上步得到的产物溶于 1， 2- 二氯乙烷中， 加热至 80， 依次加入三氟化 硼乙醚和二异丙基乙胺， 80下搅拌回流 3h。反应结束后， 将反应混合物倒入二氯甲烷中， 饱和碳酸氢钠洗涤， 并用无水硫酸钠干燥， 减压除去有机溶剂， 柱层析分离纯化后得最终产 物 (R OCH3)， 产率为 60。产物 I(R OCH3) 表征如下 ： 1HNMR(500MHz， CDCl 3)7.94(s， 1H)， 7.43(d， J 8.9Hz， 2H)， 6.92(d， J 9.0Hz， 2H)， 6.35。
12、(s， 1H)， 6.18(s， 1H)， 3.83(s， 3H)， 3.60-3.52(m， 2H)， 3.42(q， J 7.1Hz， 2H)， 3.27(q， J 7.1Hz， 2H)， 3.18-3.13(m， 2H)， 1.23(t， J 7.1Hz， 3H)， 1.19(t， J 7.1Hz， 3H).13C NMR(126MHz， CDCl3)158.71(s)， 157.34(s)， 156.64(s)， 147.19(s)， 136.77(s)， 129.61(s)， 124.20(s)， 114.44(s)， 109.66(s)， 106.39(s)， 97.06(s)， 。
13、55.55(s)， 48.14(s)， 46.29(s)， 45.31(s)， 44.51(s)， 10.79(s)， 9.91(s)。 0023 实施例 2 0024 (R CH3) 的制备 0025 (1) 将 1， 4- 二乙基 -7- 羟基 -1， 2， 3， 4- 四氢喹喔啉 -6- 甲醛和对甲基苯胺溶于 无水乙醇中， 并加入催化量对甲苯磺酸， 加热至 80回流 2h。反应结束后， 将反应混合物旋 干， 用二氯甲烷溶解， 饱和碳酸氢钠洗涤， 并用无水硫酸钠干燥， 旋干溶剂， 柱层析分离纯化 后得产物 ； (2) 将上步得到的产物溶于 1， 2- 二氯乙烷中， 加热至 80， 依次加入。
14、三氟化硼 乙醚和二异丙基乙胺， 80下搅拌回流 3h。反应结束后， 将反应混合物倒入二氯甲烷中， 饱 和碳酸氢钠洗涤， 并用无水硫酸钠干燥， 减压除去有机溶剂， 柱层析分离纯化后得最终产物 (R CH3)， 产率为 70。产物 II(R CH3) 表征如下 ： 1HNMR(500MHz， CDCl 3)7.97(s， 1H)， 7.39(d， J 8.2Hz， 2H)， 7.21(d， J 8.1Hz， 2H)， 6.36(s， 1H)， 6.19(s， 1H)， 3.62-3.52(m， 2H)， 3.43(q， J 7.1Hz， 2H)， 3.27(q， J 7.1Hz， 2H)， 3.2。
15、1-3.10(m， 2H)， 2.37(s， 3H)， 1.23(t， J 7.2Hz， 3H)， 1.20(t， J 7.1Hz， 3H).13C NMR(126MHz， CDCl3)157.58(s)， 156.78(s)， 147.35(s)， 141.07(s)， 137.05(s)， 129.84(s)， 129.69-129.50(m)， 122.86(s)， 109.67(s)， 106.47(s)， 97.03(s)， 48.10(s)， 46.30(s)， 45.35(s)， 44.50(s)， 21.00(s)， 10.80(s)， 9.91(s)。 0026 实施例 3 。
16、： 0027 (R CN) 的制备 0028 (1) 将 1， 4- 二乙基 -7- 羟基 -1， 2， 3， 4- 四氢喹喔啉 -6- 甲醛和对氰基苯胺溶于 无水乙醇中， 并加入催化量对甲苯磺酸， 加热至 80回流 2h。反应结束后， 将反应混合物 旋干， 用二氯甲烷溶解， 饱和碳酸氢钠洗涤， 并用无水硫酸钠干燥， 旋干溶剂， 柱层析分离纯 化后得产物 ； (2) 将上步得到的产物溶于 1， 2- 二氯乙烷中， 加热至 80， 依次加入三氟化 硼乙醚和二异丙基乙胺， 80下搅拌回流 3h。反应结束后， 将反应混合物倒入二氯甲烷中， 饱和碳酸氢钠洗涤， 并用无水硫酸钠干燥， 减压除去有机溶剂，。
17、 柱层析分离纯化后得最终产 物 (R CN)， 产率为 50。产物 III(R CN) 表征如下 ： 1H NMR(500MHz， CDCl 3)7.97(s， 1H)， 7.63(d， J 8.8Hz， 2H)， 7.58(d， J 8.7Hz， 2H)， 6.30(s， 1H)， 6.12(s， 1H)， 3.62(t， J 5.1Hz， 2H)， 3.47(q， J 7.1Hz， 2H)， 3.27(q， J 7.0Hz， 2H)， 3.18(s， 2H)， 1.26(t， J 7.2Hz， 3H)， 1.19(t， J 7.1Hz， 3H).13C NMR(126MHz， CDCl3)。
18、158.87(s)， 155.13(s)， 148.91(s)， 146.94(s)， 133.19(s)， 130.09(s)， 123.16(s)， 118.60(s)， 109.69(s)， 109.25(s)， 107.35(s)， 96.67(s)， 48.30(s)， 46.70(s)， 45.35(s)， 44.25(s)， 10.93(s)， 说 明 书 CN 105985363 A 5 4/4 页 6 9.82(s)。 说 明 书 CN 105985363 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 105985363 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 105985363 A 8 3/3 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 105985363 A 9 。