[发明专利]不对称氮杂二异吲哚亚甲基化合物及其氟硼化合物的合成和用途

说明书

本发明涉及一类不对称氮杂二异吲哚亚甲基化合物及其氟硼化合物的合成和应用。本发明所提供的化合物及其氟硼化合物具有荧光量子产率高、摩尔消光系数大、Stokes位移大等特点。此外，由于其独特的“电子给体‑π共轭体系‑电子受体”型不对称结构，本发明所提供的化合物在二氯甲烷等不含N，O的溶剂中，滴入三氟乙酸或三氟甲基磺酸等强酸后会发生褪色及荧光淬灭的现象，在此无色溶液中加入含有N或O的有机溶剂或化合物可以恢复原色和荧光，因此可用作检测含有N原子或O原子的物质。同时，本发明所提供的不对称氮杂二异吲哚亚甲基化合物及其氟硼化合物在荧光传感、细胞成像、光动力治疗等方面也有重要应用价值。

技术领域

本发明涉及荧光染料及其制备方法和应用，特别是一系列不对称氮杂二异吲哚亚甲基类化合物及其氟硼化合物的制备方法和在检测含氮含氧化合物中的应用。

背景技术

二吡咯亚甲基氟硼化合物(BODIPY)是一种新型荧光化合物。它具有较高的荧光量子产率和摩尔消光系数，并且表现出很好的稳定性，因而在染色、荧光标记、荧光分析、光化学传感、免疫标记、生物成像、数据存储和电致发光等领域有很好的应用。氮杂二吡咯亚甲基氟硼化合物(Aza-BODIPY)比二吡咯亚甲基氟硼化合物(BODIPY)的吸收红移而且不失BODIPY优异的光谱性质。因而可以很好的应用与生物分析和生物成像。

合成aza-BODIPY主要有以下三种方法：1)2，4-二苯基吡咯和它的亚硝基衍生物反应或者吡咯衍生物在亚硝酸钠，乙酸，乙酸酐条件下得到aza-BODIPY中间体，然后在碱性和三氟化硼乙醚条件下得到aza-BODIPY；2)氰的迈克尔加成产物在甲酸氨作用下形成氨基吡咯中间体，加热生成aza-BODIPY中间体；3)通过苯邻二氰与格氏试剂反应生成氮杂二异吲哚亚甲基化合物，然后与氟硼配位，得到芳环共轭的aza-BODIPY。通过方法1)和2)只能得到1，3，5和(或)7位取代修饰的aza-BODIPY，无法得到芳环共轭的aza-BODIPY。与1，3，5和(或)7位取代修饰aza-BODIPY相比，芳环共轭的aza-BODIPY拥有更新颖的光学性质和研究前景。[参见：(a)A.Gorman，J.Killoran，C.O’Shea，T.Kenna，W.M.Gallagher，D.F.O’Shea，J.Am.Chem.Soc.2004，126，10619；(b)S.O.McDonnell，D.F.O’Shea，Org.Lett.2006，8，3493；(c)W.M.Gallagher，L.T.Allen，C.O’Shea，T.Kenna，M.Hall，A.Gorman，J.Killoran，D.F.O’Shea，Br.J.Cancer.2005，92，1702；(d)S.O.McDonnell，M.J.Hall，L.T.Allen，A.Byrne，W.M.Gallagher，D.F.OShea，J.Am.Chem.Soc.2005，127，16360；(e)M.J.Hall，L.T.Allen，D.F.O’Shea，Org.Biomol.Chem.2006，4，776；(f)J.Killoran，D.F.O’Shea，Chem.Commun.2006，1503；(f)J.Murtagh，D.O.Frimannsson，D.F.O’Shea，Org.Lett.2009，11，5386；(g)A.Palma，M.Tasior，D.O.Frimannsson，T.Truc Vu，R.Méallet-Renault，D.F.O’Shea，Org.Lett.2009，11，3638；(h)G.Sathyamoorthi，M.L.Soong，T.W.Ross，J.H.Boyer，Heteroat.Chem.1993，4，603；(i)E.B.Knott，J.Chem.Soc.1947，1196；(j)V.F.Donyagina，S.Shimizu，N.Kobayashi，E.A.Lukyanets，Tetra.Lett.2008，49，6152.]

然而，目前的方法一方面还比较繁琐，而且产率较低。另一方面，这些方法不能用于合成不对称结构的aza-BODIPY。上述方法1)虽然可以利用某些吡咯衍生物得到不对称的二吡咯亚甲基化合物，但还是无法用于合成芳环共轭的不对称氮杂二异吲哚亚甲基化合物及其氟硼化合物。