[发明专利]一种新型氟硼荧光染料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种式I所示的化合物或其盐、水合物，是一种新型BODIPY染料，吸收光谱覆盖可见光到近红外范围，与现有的BODIPY荧光染料相比，吸收和发射波长红移，摩尔消光系数提高，斯托克斯位移增加，综合光学性能优异，应用前景佳；并且，本发明提供的对BODIPY荧光染料的修饰方法可以在兼容不同的生物正交基团的同时不影响BODIPY的荧光性能，还可进一步兼容氨基酸、糖类修饰以改善BODIPY的水溶性，为设计合成性质优异的新型荧光染料提供了途径。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种新型氟硼荧光染料及其制备方法和用途。

背景技术

氟硼荧光染料(BODIPY)是荧光染料领域的研究热点。自首次合成以来已经被广泛用于荧光标记、生物成像以及光动力治疗等领域。BODIPY具有诸多优异的性质：良好的光稳定性和化学稳定性、高的摩尔消光系数(通常ε＞80000M^-1·cm^-1)和量子产率(通常Φ_F＞0.50)等。通过在BODIPY骨架的适宜位置上引入修饰基团，可以有效的调控它们的性能。因此，吸引了科学家们对BODIPY结构进行修饰，探索合成能够更有效地用于活细胞以及整个生物体成像的荧光染料。

目前已有多种BODIPY的结构修饰方法，其中，有报道表明BODIPY的光学性能也受C-8位取代基类型的调控。例如Xu和Liu等人通过理论计算化学研究了BODIPY荧光染料的C-8位取代基的构效关系，发现当C-8位为N，N-二甲基时，在基态作为电子供体的取代基能在光激发后转变为电子受体，并迅速发生自身90°的扭转，由电子受体再次转变为电子供体，经分子内扭转电荷穿梭过程(Twisted Intramolecular Charge Shuttle,TICS)来调控染料荧光(Chi W,Qiao Q,Lee R,et al.A Photoexcitation-Induced TwistedIntramolecular Charge Shuttle[J].Angewandte Chemie International Edition,2019,58(21):7073-7.)。

近年来已有若干通过对不同染料的C-8位进行胺基修饰从而调控其光学性能的报道。而通过C-8位引入胺基基团来调控BODIPY性能的修饰策略却鲜有报道。文献报道的C-8位胺基BODIPY染料的最大吸收波长均位于可见光区域，难以构建新型近红外BODIPY染料，且无法改善BODIPY染料本身水溶性差及斯托克斯位移小等不足((1)J,MartínV,Gómez-Durán C F A,et al.New 8-Amino-BODIPY Derivatives:Surpassing LaserDyes at Blue-Edge Wavelengths[J].Chemistry–A European Journal,2011,17(26):7261-70；(2)Esnal I,Urías-Benavides A,Gómez-Durán C F A,et al.Reaction ofAmines with 8-MethylthioBODIPY:Dramatic Optical and Laser Response to AmineSubstitution[J].Chemistry–An Asian Journal,2013,8(11):2691-700；(3)Epelde-Elezcano N,Martínez-Martínez V,E,et al.Modulation of SingletOxygen Generation in Halogenated BODIPY Dyes by Substitution at Their MesoPosition:towards A Solvent-independent Standard in the Vis Region[J].RSCAdvances,2016,6(48):41991-8.)。

因此，进一步研究对BODIPY新的修饰方式，进而进一步改善BODIPY荧光染料的光学性能和物理化学性能，具有重要意义。

发明内容