[发明专利]一类具有不同疏水链的水溶性BODIPY衍生物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一类具有不同疏水链的水溶性BODIPY衍生物及制备方法。

背景技术

BODIPY母核结构

氟硼二吡咯甲川类荧光染料(BODIPY)，其如上述结构。由于其优异的性质如较高的荧光量子产率、较高摩尔吸光系数、荧光发射峰尖锐、稳定等优点备受广大科研人员的广泛研究[J.Am.Chem.Soc,1994,116:7801-7806]。基于此，近年来一类具有特殊性质的BODIPY及其衍生物如雨后春笋般蓬勃发展。作为BODIPY研究的领军人物RaymondZiessel2002-2015期间已在JACS、Angew.Chem.Int.Ed.、JournalofMaterialsChemistry、ChemicalScience、ChemComm、J.Org.Chem.、ORGANICLETTERS等杂志报道了很多种BODIPY的合成方法与表征手段[a:J.AM.CHEM.SOC.9VOL.128,NO.31,2006；b:Angew.Chem.2011,123,7979-7982；c:Org.Lett.,Vol.14,No.1,2012]。例如2014年该课题组通过分子修饰将BODIPY的3，5位的甲基和醛进行Knoevenagel反应，得到一种新型BODIPY，并将其应用于染料敏化太阳能电池中，在750nm的IPCE效率超过70％，电荷转移效率达到5.75％[Adv.EnergyMater.2014,4,1400085]；同年，RaymondZiessel通过对BODIPY4号位的两个氟进行取代，同时对BODIPY8号位取代基进行修饰偶联得到了一种新型BODIPY染料，并借助于荧光、紫外等光谱手段，研究了该BODIPY分子内电荷转移特点[Phys.Chem.Chem.Phys.,2015,17,26175--26182]。通过有目的的分子设计和分子修饰，可以得到一系列具有不同性质的BODIPY材料。为了改善BODIPY对PH的敏感度，江苏大学程振平课题组通过对BODIPY的分子修饰，制备一种对pH具有敏感响应的BODIPY染料分子，并对其自组织性质做了一定程度的研究，通过将该BODIPY材料应用于肿瘤细胞靶向生物载药，发现其载药过程具有良好的可控效应[Nanoscale,2015,7,16399-16416]。密歇根科技大学的AshutoshTiwari教授通过对BODIPY3、5和8位进行亲水链修饰，大大增加了BODIPY的水溶性，从而为研究BODIPY在生物体中的应用提供了新的研究思路[J.Mater.Chem.B,2015,3,2173–2184]。这说明，对BODIPY的基团和分子修饰是很有意义的，通过分子改性，可以扩大BODIPY的应用范围，为其后续更深入的研究提供理论和实验依据。

本课题组在BODIPY设计和应用中有过相关研究，通过分子改性，我们得到了水溶性良好的BODIPY染料分子，该类两亲分子在水中具有很好的聚集性质[Phys.Chem.Chem.Phys.,2015,17,9167--9172]；并将该类BODIPY分子应用于生物细胞成像，研究结果表明，本课题组合成的水溶性良好的BODIPY染料分子在细胞成像上具有良好的应用[Chem.Commun.,2015,51,12447--12450]。基于该研究基础，为了进一步扩大BODIPY染料分子的研究领域，通过分子设计，本发明开发出了一类在4，8位具有不同疏水BODIPY的合成方法，并系统性的考查了该类分子的合成过程。将其推广使用于制备不同疏水链的BODIPY衍生物，均具有很可观的收率。

发明内容

本发明目的在于：通过分子设计，利用格氏反应、季铵化反应制备一系列具备不同疏水链的BODIPY衍生物。该类化合物具有良好的水溶性，并且能够通过控制疏水链的种类、数目和位置，达到调控BODIPY的光谱性质的目的。所以该方法能够为后续的BODIPY应用研究，拓宽BODIPY的种类及其研究途径。

本发明的技术方案如下：

一类具有不同疏水链的水溶性BODIPY衍生物,其结构式如下：

当-OC_nH_2n+1作为BODIPY疏水链时，R₅，R₆，R₇，R₈，R₉＝H/OC_nH_2n+1；当n值固定，且不同位置疏水链的n值相同时：