[0051] 实施案例1
[0052] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1aa的合成:
[0053]
[0054] 取2-吡咯醛(190mg,2mmol)和吡啶肼(230mg,2.1mmol)溶于2-二氯乙烷(60ml)中,加入对甲基苯磺酸(87mg,0.05mmol)。反应混合液加热回流6h,TLC点板跟踪。当2-吡咯醛衍生物在硅胶板上消失,即反应完全时,加入2-10mL N,N-二异丙基乙胺到反应体系中。反应混合物搅拌10min后,添加三氟化硼乙醚(3-20ml),反应体系搅拌回流1-24h。冷却到室温后,反应混合物转移到分液漏斗中,加入二氯甲烷和水。分离有机相,相应的水相用二氯甲烷萃取数次,合并有机层。水洗,无水硫酸钠干燥,过滤,真空下除去溶剂。粗产品用硅胶柱层析法纯化,用二氯甲烷和正己烷重结晶得BOPPY系列纯化合物,为黄色粉末。
[0055] 制备1aa的产率为50%(282mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.96-7.90(m,2H),7.82(s,1H),7.65(s,1H),7.56(d,J=8.7Hz,1H),7.09(d,J=2.7Hz,1H),7.00(t,J=
6.3Hz,1H),6.60(s,1H).13C NMR(75MHz,CDCl3):δ=152.4,143.8,136.4,133.5,132.7,
124.3,122.9,116.1,115.3,111.5.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-142.9(d,J=29.1Hz,
1F),-143.0(d,J=29.1Hz,1F),-146.0(d,J=23.5Hz,1F),-146.2(d,J=24.0Hz,1F).HRMS+
(APCI)Calcd.For C10H8B2F3N4[M-F]:263.0887,found 263.0893.
[0056] 实施案例2
[0057] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1ba的合成:
[0058]
[0059] 按照实施案例1的方法进行,所不同的是从2,4-二甲基吡咯醛(246mg,2mmol)和吡啶肼(230mg,2.1mmol)出发,制备1ba的产率为42%(260mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.88(d,J=5.4Hz,1H),7.82(t,J=8.1Hz,1H),7.65(s,1H),7.48(d,J=8.7Hz,1H),6.88(t,J=6.6Hz,1H),6.15(s,1H),2.49(s,3H),2.29(s,3H).13C NMR(75MHz,CDCl3):δ=
19
152.0,147.8,142.9,136.6,136.0,129.1,122.9,117.7,114.4,111.3,14.0,10.9. F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-141.5(d,J=30.6Hz,1F),-141.7(d,J=30.1Hz,1F),-145.7(d,J=
24.0Hz,1F),-145.8(d,J=24.4Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C12H13B2F4N4[M+H]+:
311.1262,found 311.1260.
[0060] 实施案例3
[0061] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1ca的合成:
[0062]
[0063] 按照实施案例1的方法进行,所不同的是从2,4-二甲基-3-乙基吡咯醛(304mg,2mmol)和吡啶肼(230mg,2.1mmol)出发,制备1ca的产率为46%(310mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.88(d,J=5.7Hz,1H),7.80(t,J=7.5Hz,1H),7.61(s,1H),7.48(d,J=8.7Hz,
1H),6.87(t,J=6.6Hz,1H),2.49-2.42(m,5H),2.23(s,3H),1.08(t,J=7.5Hz,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3):δ=151.9,146.2,142.7,136.0,133.4,130.7,128.5,122.1,114.2,
111.3,17.2,14.8,12.0,9.2.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-141.3(d,J=26.3Hz,1F),-
141.5(d,J=29.1Hz,1F),-145.7(d,J=23.0Hz,1F),-145.8(d,J=23.5Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C14H16B2F3N4[M-F]+:319.1513,found319.1522.
[0064] 实施案例4
[0065] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1ab的合成:
[0066]
[0067] 按照实施案例1的方法进行,所不同的是从吡咯醛(190mg,2mmol)和6-氯-2-肼基吡啶(300mg,2.1mmol)出发,制备1ab的产率为54%(340mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.85-7.80(m,2H),7.65(s,1H),7.47(d,J=8.7Hz,1H),7.13(d,J=2.7Hz,1H),6.94(d,J=
7.5Hz,1H),6.61(s,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3):δ=144.6,141.3,134.1,132.9,124.2,
123.6,116.3,115.3,109.4,105.0.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-142.5--142.8(m,4F).HRMS(APCI)Calcd.For C10H7B2ClF3N4[M-F]+:297.0497,found 297.0503.
[0068] 实施案例5
[0069] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1bb的合成:
[0070]
[0071] 按照实施案例1的方法进行,所不同的是从2,4-二甲基吡咯醛(246mg,2mmol)和6-氯-2-肼基吡啶(300mg,2.1mmol)出发,制备1bb的产率为40%(251mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.72(t,J=8.4Hz,1H),7.65(s,1H),7.41(d,J=8.7Hz,1H),6.84(d,J=7.5Hz,1H),6.17(s,1H),2.49(s,3H),2.31(s,3H).13C NMR(75MHz,CDCl3):δ=153.3,148.6,
143.6,140.8,137.4,129.2,122.9,118.0,114.3,109.3,14.0,11.0.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-141.3(d,J=30.1Hz,1F),-141.4(d,J=29.6Hz,1F),-141.9(d,J=21.2Hz,
1F),-142.0(d,J=21.6Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C12H11B2ClF3N4[M-F]+:325.0810,found 325.0809.
[0072] 实施案例6
[0073] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1cb的合成:
[0074]
[0075] 按照实施案例1的方法进行,所不同的是从2,4-二甲基-3-乙基吡咯醛(304mg,2mmol)和6-氯-2-肼基吡啶(300mg,2.1mmol)出发,制备1cb的产率为43%(318mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.70(t,J=8.4Hz,1H),7.61(s,1H),7.39(d,J=8.7Hz,1H),6.82(d,J
13
=7.2Hz,1H),2.45(m,5H),2.24(s,3H),1.08(t,J=7.5Hz,3H). C NMR(75MHz,CDCl3):δ=
153.1,147.1,143.3,140.7,134.1,131.1,128.5,122.2,114.0,109.3,17.2,14.7,12.0,
9.2.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-141.1(d,J=29.1Hz,1F),-141.3(d,J=29.6Hz,1F),-
141.7(d,J=19.3Hz,1F),-141.8(d,J=20.2Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C14H13B2ClF3N4[M-F]+:353.1123,found 353.1128.
[0076] 实施案例7
[0077] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料2a的合成:
[0078]
[0079] 在50ml圆底烧瓶中加入20ml ClCH2CH2Cl,分别加入1bb(103mg,0.3mmol)和对叔丁基苯酚(280mg,3mmol),并加入碳酸钾(41mg,0.3mmol)或三乙胺(0.1ml,0.7mmol),反应一段时间,TLC跟踪点板,原料1bb反应结束后,萃取,干燥,减压浓缩得到粗产品,再经柱层析(固定相为硅胶,洗脱液为石油醚与二氯甲烷体积比为1/1的混合体系)分离得到固体粉末染料,得到2a的合成产率为89%(122mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.69-7.64(m,2H),7.47(d,J=8.1Hz,2H),7.14(d,J=8.4Hz,2H),7.07(d,J=8.4Hz,1H),6.15(s,1H),5.93(d,J=7.8Hz,1H),2.49(s,3H),2.31(s,3H),1.35(s,9H).13C NMR(75MHz,CDCl3):δ=
159.2,151.6,150.0,150.0,147.1,145.6,136.0,130.9,128.8,128.5,127.3,122.8,
120.5,117.4,102.8,96.6,34.7,31.4,29.7,14.0,10.9.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-
141.5(d,J=26.8Hz,1F),-141.6(d,J=26.8Hz,1F),-145.0(m,2F),-145.1(m,2F).HRMS(APCI)Calcd.For C22H24B2F3N4O[M-F]+:439.2088,found 439.2113.
[0080] 实施案例8
[0081] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料2b的合成:
[0082]
[0083] 把实施案例7中合成2a实验步骤中的对叔丁基苯酚改为等物质的量的萘酚,其他操作同2a,得到2b的合成产率为85%(115mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.99(d,J=7.5Hz,1H),7.93(d,J=7.2Hz,1H),7.85(d,J=8.1Hz,1H),7.73(s,1H),7.62-7.50(m,4H),
7.38(d,.J=7.5Hz,1H),7.10(d,J=8.4Hz,1H),6.17(s,1H),5.77(d,J=7.8Hz,1H),2.51(s,3H),2.33(s,3H).13C NMR(75MHz,CDCl3):δ=159.2,151.6,147.7,147.3,145.8,136.2,
135.1,128.6,128.1,127.4,127.3,126.3,125.5,122.9,121.2,117.8,117.5,103.1,96.1,
14.0,10.9.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-140.3(d,J=25.4Hz,1F),-140.4(d,J=25.4Hz,
1F),-145.2(d,J=14.1Hz,1F),-145.3(d,J=16.5Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C22H18B2F3N4O[M-F]+:433.1619,found 433.1627.
[0084] 实施案例9
[0085] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料2c的合成:
[0086]
[0087] 把实施案例7中合成2a实验步骤中的对叔丁基苯酚改为等物质的量的巯基乙酸乙酯(0.27mL,3mmol),其他操作同2a,得到2c的合成产率为76%(96mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.71-7.64(m,2H),7.29(t,J=7.5Hz,1H),6.86(d,J=7.2Hz,1H),6.15(s,1H),4.24(J=6.9Hz,2H),3.81(s,2H),2.48(s,3H),2.31(s,3H),1.29(t,J=7.2Hz,4H).13C NMR(75MHz,CDCl3):δ=167.8,149.8,147.9,142.2,136.7,128.7,122.9,117.7,113.6,108.0,
62.4,35.0,29.7,14.1,10.9.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-141.2(d,J=28.2Hz,1F),-
141.3(d,J=28.2Hz,1F),-142.1(d,J=23.0Hz,1F),-142.2(d,J=23.5Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C16H19B2F4N4O2S[M+H]+:429.1351,found429.1376.
[0088] 实施案例10
[0089] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料2d的合成:
[0090]
[0091] 把实施案例7中合成2a实验步骤中的对叔丁基苯酚改为等物质的量的正丁胺(0.28mL,3mmol),其他操作同2a,得到2d的合成产率为82%(94mg)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.61-7.54(m,2H),6.64(d,J=8.1Hz,1H),6.12(s,1H),5.92(d,J=8.1Hz,1H),5.19(s,
1H),3.25(q,J=6.0Hz,2H),2.48(s,3H),2.28(s,3H),1.71-1.66(m,2H),1.48-1.41(m,
2H),0.98(t,J=7.2Hz,3H).13C NMR(300MHz,CDCl3):δ=151.5,150.3,146.2,144.6,
134.8,127.1,122.7,117.2,95.7,94.5,42.6,30.7,20.0,13.9,13.7,10.9.19F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-141.3(d,J=28.7Hz,1F),-141.4(d,J=29.6Hz,1F),-147.7(d,J=
28.7Hz,1F),-147.8(d,J=28.7Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C16H22B2F4N5[M+H]+:
382.1997,found 382.2015.
[0092] 实施案例11
[0093] 吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料2e的合成:
[0094]
[0095] 将1bb(103mg,0.3mmol),2-三丁基噻吩锡试剂(197mg,0.52mmol),Pd(PPh3)4(7mg,0.0063mmmol)加入到10mL Schlenk反应管中。然后将反应器抽真空、通氩气,如此反复三次之后加入1.0mL甲苯。将其转移到油浴锅中加热到90℃搅拌反应5h。冷却到室温,二氯甲烷萃取,合并有机相,无水硫酸钠干燥,粗产品浓缩,经柱层析(固定相为300-400目硅胶,洗脱
1
液为石油醚与乙酸乙酯体积比为4/1的混合体系)分离得到产物2e 48mg,产率91%。H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.85(s,1H),7.76(t,J=8.4Hz,1H),7.60(s,1H),7.52(d,J=4.8Hz,
1H),7.46(d,J=8.7Hz,1H),7.18(t,J=4.5Hz,1H),6.99(d,J=7.2Hz,1H),6.15(s,1H),
2.49(s,3H),2.29(s,3H).13C NMR(300MHz,CDCl3):δ=153.0,147.5,144.6,142.5,136.2,
19
134.1,130.6,129.1,128.5,128.4,122.8,117.6,116.0,109.7,14.0,10.9. F NMR(470MHz,CDCl3):δ=-137.6(d,J=24.4Hz,1F),-137.7(d,J=24.0Hz,1F),-141.1(d,J=
29.6Hz,1F),-141.2(d,J=29.1Hz,1F).HRMS(APCI)Calcd.For C16H15B2F4N4S[M+H]+:
393.1140,found 393.1169.
[0096] 检测例1
[0097] 将实施例1-11中制得的吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料分别在正己烷、甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃和甲醇中的光物理化学性质数据如下:
[0098] 表1
[0099]
[0100]
[0101]
[0102] 检测例2
[0103] 对实施例制得的吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1ba、1ca、1bb、1cb、2a、2b、2d和2e进行X-射线单晶衍射表征,具体结果如图1-8所示;为了更加清晰地看清楚结构,H原子被抹掉了。
[0104] 检测例3
[0105] 将实施例6制得的吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1cb的甲醇溶液在700-900nm激光光源的照射下的双光子吸收截面,例如在760nm激发下1cb的双光子吸收截面可达到998GM,相关测试总结如图9所示。
[0106] 应用例1
[0107] 将实施例6制得的吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1cb进行细胞荧光成像应用:图10-1为为吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1cb在活体细胞中的单光子成像照片,显示绿色的荧光;
[0108] 图10-2为吡咯吡啶肼双氟硼荧光染料1cb在活体细胞中的双光子荧光成像照片;
[0109] 图10-3为图10-1、图10-2中细胞相应的明场照片,表明实验所用的细胞都是活细胞。
[0110] 通过上述实施例1-11可知,本发明提供了一种通过吡咯醛酮衍生物与吡啶肼衍生物在酸性条件下缩合配位“一锅”制备一系列双氟硼强荧光染料的方法。该制备方法所用原料已经被商品化,原料易得且步骤简单。这一系列有机功能染料具有优异的光电物理性质例如高摩尔吸光系数、高荧光量子产率、高光稳定性、对pH不敏感以及具有双光子吸收和双光子荧光等。该类染料在700-900nm近红外区有双光子吸收,使得其生物成像等领域具有良好的应用前景。
[0111] 所示实施案例仅用于描述本发明的概要,并不限制本发明,技术员可在所属领域自主选择实施。