[发明专利]具有螺吡喃结构的SPIROBODIPYs类化合物、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，尤其涉及到一种具有螺吡喃结构的SPIROBODIPYs类化合物、制备方法及其用途。

背景技术

BODIPY类染料尤其是长波长(λem=600nm)的BODIPY类染料，更适合于活体细胞内跟踪生命过程的发生和变化，成为近期研究的热点。这是因为长波长的荧光团在受光激发时能够避开生物体内小分子化合物的荧光干扰，便于准确检测；此外由于激发光波长较长、能量较低，从而降低了对细胞本身的照射损害。合成长波长的BODIPY染料通常有以下几种途径:(1)引入强的供电子基团或者杂原子基团；(2)提高荧光团分子刚性；(3)引入双键结构使母核共轭延长等。这些修饰方法都能使BODIPY染料发射波长红移。但是，目前合成此类染料的研究工作仍存在不足，如引入活性基团困难、反应步骤烦琐等。

光致变色化合物的变色现象一般是由化合物的结构变化而产生，如光异构化、键断裂和二聚或氧化还原等。其中，以螺吡喃为代表的螺环化合物是一类令人感兴趣的光致变色化合物。螺吡喃类光致变色材料具有灵敏度高、反应速度快、对紫外光敏感、电子转移速度快等一系列特点，在技术领域：如分子开关，高密度数据存储等方面，有着十分广泛的应用前景。

但是由于螺吡喃染料自身结构的影响，目前还存在耐疲劳度差，室温下寿命较短以及热稳定性差的缺点，使其应用受到一定的限制，这些不足与螺吡喃分子的自身结构，以及在各种分散介质中的聚集形态有着密不可分的关系。为了改善螺吡喃化合物的热稳定性和耐疲劳度，人们进行了不懈的探索。研究表明，取代基的性质和位置对吲哚啉螺吡喃的光致变色性能有决定性的影响，对螺吡喃的修饰主要集中在以下几个方面：(1)变化螺环体系：改变与吲哚或吡喃环稠合的芳环结构，从而增大或减小共轭体系；(2)在螺环或者吲哚啉的氮杂原子上导入适当的取代基；(3)向目标分子中引入一些特定的杂环结构，进而通过生成金属配合物等途径，改善呈色体的稳定性。通常为了提高开环呈色体的稳定性，常在部花菁的氧原子附近引入适当的取代基，使之形成分子内氢键，或者选择适当的分散介质，或者与金属离子鳌合等。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有螺吡喃结构的SPIROBODIPYs类化合物，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

本发明独创性是基于BODIPY母体和2，3，3-三甲基-3H-吲哚，设计合成了一系列具有螺吡喃结构的BODIPY分子---SPIROBODIPYs，可用于构建活体细胞酸性细胞器或者癌变细胞酸性环境检测用荧光分子探针的新型荧光染料。

本发明的另一个目的是提供一种上述具有螺吡喃结构的SPIROBODIPYs类化合物的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种上述具有螺吡喃结构的SPIROBODIPYs类化合物用作荧光分子探针的用途；该探针在pH偏酸性的条件下，给予530nm的光信号，可以实现荧光强度大幅度的增强。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种具有螺吡喃结构的SPIROBODIPYs类化合物，具有以下结构通式：

其中，R₁，R₂，R₃，R₄是烷基取代基或芳香取代基，R₅是烷基取代基、醇羟基取代基或末端带有三键的取代基。

所述烷基取代基为甲基、乙基或正丙基。

所述芳香取代基为苯基或取代苯基。

所述取代苯基中取代基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基等烷基取代基。

所述醇羟基取代基为末端带有羟基的取代基。

所述末端带有羟基的取代基为-CH₂OH或-CH₂CH₂OH。

所述末端带有三键的取代基为正丙炔基、正丁炔基或异丁炔基等。

本发明还提供了一种上述具有螺吡喃结构的SPIROBODIPYs类化合物的制备方法，包括以下步骤：

(a)i:亚硝酸钠，α-乙基乙酰乙酸乙酯，0℃；ii：饱和的乙醇盐酸气，78℃；(b)i：氢氧化钠，乙醇；ii:铜粉，喹啉，200℃；(c)三氯氧磷，R-酰氯；(d)三氯氧磷，二氯甲烷；(e)i：亚硝酸钠，乙酸；ii：锌粉，乙酰丙酮；(f)氢氧化钾，乙二醇；(g)氢化铝锂，干燥的四氢呋喃；(h)三氟化硼乙醚，三乙胺；(i)N,N-二甲基甲酰胺，三氯氧磷，二氯甲烷；(j)三氟化硼甲硫醚，1,2-二氯乙烷；(k)乙醇，哌啶。