[发明专利]不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料及其制备方法

说明书

本发属于精细化工、有机合成技术领域，具体涉及一种不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料及其制备方法。该不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料具有如(I)所示的结构式：式中，Ar选自苯基、取代苯基、噻吩、取代噻吩、呋喃、取代呋喃中的一种。R选自甲基、甲氧基、氟中的一种。本发明的不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料及其制备方法，其合成方法简单、分离方便、产率较高；并且具有优异的光谱性质如高摩尔消光系数、较强的荧光发射，使其光稳定性高，可进一步修饰成分子探针。

技术领域

本发明涉及精细化工、有机合成技术领域，具体涉及一种不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料及其制备方法。

背景技术

氟硼二吡咯(BODIPY)染料是近二十几年才发展起来的并受到广泛重视的一类光物理化学性能非常优异的荧光化合物。其母核结构及编号系统如下式(A)所示，两个吡咯环之间通过硼桥键和甲川桥键固定在具有刚性的一个平面内。这一类染料具有光热稳定性好、摩尔消光系数大(通常大于80000cm^-1M^-1)、可修饰性强、光谱半峰宽窄、荧光量子产量高、对环境pH不敏感等特点，被广泛应用于生物标示、细胞器荧光呈像、上转换材料等领域。

传统BODIPY染料的紫外吸收和荧光发射最大波长一般在470-530nm之间，严重制约了其在细胞呈像中的应用。具有长波长吸收和发射的近红外荧光BODIPY染料成为人们开发的重心，这类染料的吸收和发射最大波长大于650nm,穿透力强、可有效避免水、蛋白质等背景的干扰。

芳环稠合BODIPY是指通过化学修饰将苯环、蒽环、萘环、菲环、噻吩、呋喃等芳环或杂环稠合到BODIPY的母体结构上，利用扩展共轭系统的效应，降低荧光染料的HOMO-LUMO能级差，使吸收和发射光谱红移。目前合成近红外荧光BODIPY染料的方法主要有两大类：(1)合成芳环稠合的吡咯，然后与醛反应并氧化配位氟硼(Eur.J.Org.Chem.,2016,2016,4429-4435.；RSC Advances,2016,6,52180-52188.)；(2)合成简单BODIPY，通过2,6-位卤代，并与芳基硼酸反应，之后进行分子内氧化稠合得到(J.Org.Chem.,2016,81,229-237.；Org.Lett.,2014,16,6080-6083.)。合成方法(1)步骤较多，芳环稠合的吡咯易被氧化，增大了合成难度。且这种方法只能得到对称结构的BODIPYs。合成方法(2)要在BODIPY染料的基础上经过两步反应，最终产物产率较低。这些因素都影响了近红外BODIPY染料的合成效率及广泛应用。

发明内容

本发明的目的是：为解决目前已报道的稠合BODIPY合成方法较为繁琐，所得产品以对称结构为主的问题，提出一种不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料及其制备方法，使其合成方法简单、分离方便、产率较高；并且具有优异的光谱性质如高摩尔消光系数、较强的荧光发射，使其光稳定性高，可进一步修饰成分子探针。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料具有如(I)所示的结构式：

式中，Ar选自苯基、取代苯基、噻吩、取代噻吩、呋喃、取代呋喃中的一种。R选自甲基、甲氧基、氟中的一种。

本发明的不对称萘环稠合氟硼二吡咯荧光染料的制备方法为：在惰性气体保护下，以碘代氟硼二吡咯和取代苯硼酸作为原料，在碱性条件下，加入1当量相转移催化剂，在溶剂中钯催化80℃一锅煮反应4～14小时，再经硅胶柱层析分离制得萘环稠合的氟硼二吡咯荧光染料。

所述碘代氟硼二吡咯优选为2位单碘代氟硼二吡咯，其中吡咯的2,4-位取代基为甲基。

所述取代苯硼酸选自2-甲酰基苯硼酸、2-甲酰基-5-氟苯硼酸、3-氟-2-甲酰基苯硼酸中的一种，碘代氟硼二吡咯与取代苯硼酸的摩尔比为1:1.5。