[发明专利]氮杂氟硼二吡咯化合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及氮杂氟硼二吡咯化合物及其合成方法。

背景技术

荧光检测在生物医学领域具有广泛应用。长波长荧光检测,使用低能激发光子，降低拉曼散射和生物分子信号干扰, 增强光线穿透力，提高了检测灵敏度；同时降低了对细胞本身的照射损害。限制其广泛应用的主要因素来自有限的长波长甚至近红外荧光染料分子种类。目前，这类分子设计合成还处于起步阶段,缺乏对分子的充分设计和合成路线的必要优化，合成难度大，染料种类少，价格高。例如：目前商业化的荧光分子探针约有1000多种，但是其中仅有两种长波长的探针分子，Alexa Fluor 680 和 Alexa Fluor 750。

BODIPY母体骨架

氟硼二吡咯分子（简称BODIPY，结构式如上）是近二十几年才发展起来的一类光物理化学性能优异的荧光分子。在结构中，吡咯环之间通过硼桥键和甲川桥键被固定在一个平面上, 具有刚性平面结构。该类分子具有众多的优点：1）较高的刚性，较窄的荧光发射光谱；2）较高的摩尔消光系数, 吸光效率高；3）较高的荧光量子产率；4）较好的光物理化学稳定性，受环境、溶液pH影响较小；5）分子结构中存在多个修饰位点。

目前国际上合成长波长的BODIPY染料主要是对其α和β位修饰来实现长波红移，但大多存在的该类分子的主要缺陷一方面是荧光量子产率较小，普遍在0.3以下；另一方面化合物的全合成大多比较复杂，不能有效快速的合成一系列化合物，不利于对化合物的构效关系进行研究。因此引入不同官能团进一步研究空间位阻及电子效应对其波长及光学性能的影响很有必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种氮杂氟硼二吡咯化合物及其合成方法，本发明氮杂氟硼二吡咯化合物化学性质稳定，光学性质较强，紫外吸高；合成方法简单，高效，易操作。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种氮杂氟硼二吡咯化合物：

其中：R1和R2分别独立的选自Cl、Br、I、甲基、乙基中的一种，优选R1和R2分别独立的选自Cl、Br、甲基中的一种；n为1~5，优选n为1~3；m为1~5，优选m为1~3；优选当n为1、m为1时，所述R1和R2分别位于BODIPY的邻位；当n为2~4、m为2~4时，有1~2个R1和1~2个R2分别位于BODIPY的邻位。

一种氮杂氟硼二吡咯化合物合成方法，包括以下步骤：

A、将卤代苯甲醛或烃代苯甲醛与对甲氧基苯乙酮在碱性条件下反应制得产物a；

B、将制得的产物a与乙二胺和硝基甲烷回流反应制得产物b；

C、将制得的产物b与乙酸铵回流反应制得产物c；

D、将制得的产物c与三乙胺和三氟化硼溶液反应制得产物d，d即为目标产物氮杂氟硼二吡咯化合物。

具体为：

将卤代苯甲醛或烃代苯甲醛与对甲氧基苯乙酮溶解在无水甲醇中, 加入氢氧化钾，其中卤代苯甲醛或烃代苯甲醛：对甲氧基苯乙酮：无水甲醇：氢氧化钾物质的量比=1：1：500-1000：2-8；常温搅拌3小时以上, 反应结束。沉淀物用水与甲醇1：1-5混合洗涤，干燥得到淡黄色固体粉末a；

将淡黄色固体粉末a 溶解在无水甲醇中，加入二乙胺和硝基甲烷，其中淡黄色固体粉末a：二乙胺：硝基甲烷：无水甲醇物质的量比=1：4-8：4-8：1500-2000；溶液加热回流反应18小时以上. 溶液旋干，过柱分离得油状液体b；

将油状液体b和乙酸铵溶解在乙醇中，其中油状液体b：乙酸铵：乙醇物质的量比=1 ：50-100：1600-2000；加热回流18小时以上， 溶液浓缩过滤，过柱分离得到蓝黑色固体c；

将化合物c溶解在二氯甲烷中, 加入三乙胺和三氟化硼乙醚溶液，其中化合物c：二氯甲烷：三乙胺：三氟化硼乙醚物质的量比=1：8000-10000：20-40：20-40室温搅拌18小时以上结束. 溶液经萃取、分离、干燥得浅绿色固体d，d即为目标产物氮杂氟硼二吡咯化合物。

本发明创新点一：改进现有的BODIPY类荧光染料在性能和结构上的不足，通过不同取代基的空间位阻效应及推拉电子效应改变其空间结构，增加其刚性平面结构成分；创新点二是：采用的方法简单，高效，易操作。所得产物化学性质稳定，光学性质较强，紫外吸高，吸收超过640nm，相对较高的荧光量子产率。