[发明专利]一种酸响应水溶性近红外BODIPY光敏剂及制备方法

摘要

本发明涉及一种酸响应水溶性近红外BODIPY光敏剂及制备方法，为一种新型水溶性、在近红外区域有吸收的BODIPY光敏剂，具备水溶性好且对近红外区域的光有较强吸收等优点。同时，本发明还提供了该BODIPY光敏剂的制备方法，合成迅速提纯简单。本发明制备方法通过合理的设计投料当量比，使得三甘醇单甲醚与对甲苯磺酸磺酰化反应只需要萃取、洗涤等简单处理就能够得到目标产物；通过用乙醇重结晶的方法，得到高纯品BODIPY；通过合理的温度调控使目标分子相对高产率的合成出来。本发明具有操作简单、便捷、安全等明显优势。所制备的光敏剂能够溶于水，且其最大吸收峰在655 nm，最大发射峰在710 nm；且其发光强度随着三氟乙酸的加入逐渐增强。

主权项

1.一种酸响应水溶性近红外BODIPY光敏剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）丁香醛在酸性条件下水解得3,4,5‑三羟基苯甲醛：将丁香醛溶解于1,2‑二氯乙烷，搅拌均匀，冷却至0℃，然后加入无水三氯化铝，搅拌30 min后，恒压滴加吡啶，滴加时间15～25 min，之后90℃回流反应3～5 h，冷却至0℃，3 mol/L盐酸中和至pH为7，乙酸乙酯萃取，再用冰水洗5次，合并有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得到棕色固体，柱层析分离，用水重结晶，得到针状浅白色固体，即3,4,5‑三羟基苯甲醛，备用；（2）三甘醇单甲醚与对甲苯磺酸磺酰化反应得磺酰化产物：将三甘醇单甲醚溶解于四氢呋喃，搅拌均匀，保持0℃，加入氢氧化钠水溶液，搅拌均匀，然后恒压滴加对甲苯磺酰氯‑四氢呋喃溶液，滴加时间1.5～2.5 h，滴加完之后，室温搅拌12 h，用浓度为3 mol/L的盐酸中和至pH为7，再用二氯甲烷萃取，水洗三次后，合并有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得到无色油状产物，即磺酰化产物，备用；（3）3,4,5‑三羟基苯甲醛与磺酰化产物反应制含有聚醚链的聚醚苯甲醛：取N,N‑二甲基甲酰胺，通氮气30 min后，向其中加入步骤（1）制得的3,4,5‑三羟基苯甲醛，再加入步骤（2）制得的磺酰化产物和碳酸钾，搅拌均匀，加热至70～110℃反应17～23 h；冷却至室温后，用二氯甲烷萃取，质量分数为50%的氯化钠水溶液洗10次，合并有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，200～300目硅胶柱层析分离得到浅棕色油状液体，即聚醚苯甲醛，备用；（4）2,4‑二甲基吡咯、4‑N,N‑二甲基苯甲醛、三氟化硼乙醚、三乙胺、二氯二氰基苯醌反应制得BODIPY：取200 mL二氯甲烷，通氮气30 min，依次加入4‑N,N‑二甲基苯甲醛、2,4‑二甲基吡咯和三滴三氟乙酸，通氮气室温搅拌10～12 h，再向反应体系加入二氯二氰基苯醌，搅拌反应0.8～1.2 h，冷却至0℃后，加入三乙胺，搅拌15 min后，用8～12 min恒压滴加三氟化硼乙醚，之后再氮气保护0℃搅拌反应10 h，反应液用二氯甲烷萃取，然后用质量分数的50%氯化钠水溶液洗涤5次，合并有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，200～300目硅胶柱层析分离，得到橙色固体，用乙醇重结晶，即BODIPY，备用；（5）BODIPY与N‑碘代丁二酰亚胺反应制二碘代BODIPY：将步骤（4）制备的BODIPY溶解于二氯甲烷中，然后加入N‑碘代丁二酰亚胺，搅拌均匀，室温、避光反应4.5～5.5 h，反应后减压蒸馏除去溶剂，200～300目硅胶柱层析分离，得红色固体，即二碘代BODIPY，备用；（6）二碘代BODIPY与聚醚苯甲醛反应制酸响应水溶性近红外BODIPY光敏剂：取无水甲苯，通氮气30 min，加入步骤（5）制备的二碘代BODIPY，再加入步骤（3）制备的聚醚苯甲醛，然后加入对甲苯磺酸或者乙酸，最后加入哌啶，在氮气保护下，加热至130～150℃搅拌反应6～8 h，冷却至室温，用二氯甲烷萃取，水洗3次后，合并有机层，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，柱层析分离，得到灰绿色油状液体，即酸响应水溶性近红外BODIPY光敏剂；步骤（1）中，所述的丁香醛与无水三氯化铝、吡啶摩尔比为：0.5～1.5：4.0～6.0：8.0～12.0；所述的丁香醛溶解于1,2‑二氯乙烷浓度为18～22g/L；步骤（2）中，所述的三甘醇单甲醚与对甲苯磺酰氯、氢氧化钠摩尔比为1.0：0.94～1.06：1.5～2.5；所述三甘醇单甲醚溶解于四氢呋喃浓度为0.65～0.85g/mL；所述的氢氧化钠水溶液浓度为0.1～0.2 g/mL；对甲苯磺酰氯‑四氢呋喃溶液浓度为0.3 g/mL；步骤（3）中，所述的3,4,5‑三羟基苯甲醛与磺酰化产物、碳酸钾的摩尔比为1.0：3.0～5.0：6.0～10.0；3,4,5‑三羟基苯甲醛在N,N‑二甲基甲酰胺浓度为8～12g/L；步骤（4）中，所述的4‑N,N‑二甲基苯甲醛与2,4‑二甲基吡咯、二氯二氰基苯醌、三乙胺、三氟化硼乙醚的摩尔比为1.0：2.0～3.0：2：25：31；4‑N,N‑二甲基苯甲醛在二氯甲烷中浓度为4.5～5.5g/L；步骤（5）中，所述的BODIPY与N‑碘代丁二酰亚胺摩尔比为1.0：1.7～2.3；BODIPY于二氯甲烷中溶解浓度为3.5～4.5g/L；步骤（6）中，二碘代BODIPY与聚醚苯甲醛、对甲苯磺酸或乙酸、哌啶的摩尔比为10:30±5:8±4:3；二碘代BODIPY在无水甲苯中浓度为4.8～5.2g/L；所述酸响应水溶性近红外BODIPY光敏剂结构如下：。