本發(fā)明屬于熒光染料領(lǐng)域，具體涉及一種大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的新型萘酰亞胺類熒光染料及其合成方法。

背景技術(shù)：

熒光檢測(cè)具有高靈敏度和高選擇性的特點(diǎn)，近20年來在化學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域都得到迅猛發(fā)展，已成為生物和醫(yī)學(xué)研究中的首選工具。與放射性物示蹤方法相比，熒光探針對(duì)生物和環(huán)境更加友好。熒光檢測(cè)技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，在生物技術(shù)、流式細(xì)胞計(jì)數(shù)、藥物代謝研究、DNA序列測(cè)定和基因分析等領(lǐng)域都發(fā)揮重要作用。

萘酰亞胺熒光染料是由一個(gè)平面芳香雜環(huán)結(jié)構(gòu)組成，是一類具有多種生物活性的有機(jī)化合物。萘酰亞胺化合物具有良好的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性,不論是在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域還是在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，都引起了人們的廣泛關(guān)注。萘酰亞胺化合物合成簡(jiǎn)單且具有良好的結(jié)構(gòu)修飾多樣性，具有大π共軛體系的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，廣泛的應(yīng)用于染料、突光增白劑、焚光涂料、有機(jī)發(fā)光二極管、分子器件、太陽能電池、光收集體系等領(lǐng)域。另外，萘酰亞胺也有較強(qiáng)的結(jié)合DNA的能力，輻射下可誘導(dǎo)DNA發(fā)生損傷，以及生物適應(yīng)性好、可以在生物體內(nèi)成像等特點(diǎn)，具有良好抗炎、麻醉等藥用價(jià)值的萘酰亞胺化合物在癌癥診療領(lǐng)域呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)在市面上少有長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)和大斯托克斯位移的萘酰亞胺熒光染料的存在，文獻(xiàn)中報(bào)道的化合物也只是停留在少量制備階段，因此本發(fā)明力圖通過改變萘酰亞胺3、4位的官能團(tuán)，以得到可大量生產(chǎn)的大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的新型萘酰亞胺類熒光染料。存在，文獻(xiàn)中報(bào)道的化合物也只是停留在少量制備階段，因此本發(fā)明力圖通過改變萘酰亞胺3、4位的官能團(tuán)，以得到可大量生產(chǎn)的大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的新型萘酰亞胺類熒光染料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的新型萘酰亞胺類熒光染料及其合成方法，該類熒光染料的熒光發(fā)射波長(zhǎng)長(zhǎng)，并具有很大的斯托克斯位移，且其合成方法具有原料廉價(jià)易得、合成步驟簡(jiǎn)單、無需純化、反應(yīng)收率高等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供了一種大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的萘酰亞胺類熒光染料，該熒光染料具有如下結(jié)構(gòu)；

其中，R₁為C1-20烷基或N-(2-氨基乙基)嗎啉中的一種或二種以上；R₂，R₃，R₄，R₅分別為H、C1-20烷基、C1-20烷基任意取代的苯基、C1-20烷基任意取代的萘基、鹵素、羥基、巰基、氰基、硝基、雜環(huán)基、鹵代烷基、烷基氨基、酰胺基、烷氧基、取代烷基、取代環(huán)烷基、環(huán)烷基、芳基、取代芳基、(CH₂CH₂O)_nH、(CH₂)_mCOOM和(CH₂)_mSO₃M、雜芳基或取代雜芳基中的一種或二種以上；其中n、m分別為0-12的整數(shù)；M為H、K、Na、Li、NH₄、NH₃R₆、NH₂(R₆)₂、NH(R₆)₃或N(R₆)₄中的一種或二種以上；R₆為H、C1-20烷基。

本發(fā)明還提供了上述大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的萘酰亞胺類熒光染料的合成方法，步驟如下：

(1)中間體4-溴-3-硝基-1,8-萘酐的合成：

4-溴-1,8-萘酐溶于98％的濃硫酸中，加入硝酸鈉，冰水浴下反應(yīng)3-5h，得到4-溴-3-硝基-1,8-萘酐；

其中4-溴-1,8-萘酐與硝酸鈉的摩爾質(zhì)量比為1:1-1:4；

濃硫酸加入體積(mL)與4-溴-1,8-萘酐質(zhì)量(g)之比為5:1-15:1；

(2)中間體4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐的合成：

4-溴-3-硝基-1,8-萘酐溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加入疊氮化鈉室溫下反應(yīng)3-5小時(shí)。反應(yīng)停止后，得到4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐；

其中4-溴-3-硝基-1,8-萘酐與疊氮化鈉摩爾質(zhì)量比為1:1-1:4；

N,N-二甲基甲酰胺加入體積(mL)與4-溴-3-硝基-1,8-萘酐質(zhì)量(g)之比為8:1-15:1；

(3)中間體3,4-二氨基-1,8-萘酐的合成：

二水合氯化亞錫溶于濃鹽酸，加入4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐，溶于乙醇中，升溫至80℃，反應(yīng)3-8小時(shí)，得到,3,4-二氨基-1,8-萘酐；

其中4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐要在二水合氯化亞錫溶于濃鹽酸后加入；

4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐與二水合氯化亞錫摩爾質(zhì)量比為1:4-1:6；

濃鹽酸與乙醇的體積比為1:1-1:2；

濃鹽酸體積(mL)與4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐質(zhì)量(g)之比為7:1-15:1；

(4)染料分子的合成：

3,4-二氨基-1,8-萘酐溶于乙二醇甲醚中，升溫至50-55℃，加入N-(2-氨基乙基)嗎啉，升溫到120-125℃反應(yīng)3-10小時(shí)，得到萘酰亞胺類熒光染料粗產(chǎn)品；

其中3,4-二氨基-1,8-萘酐與N-(2-氨基乙基)嗎啉的摩爾比為1:1-1:3；

乙二醇甲醚加入體積(mL)與3,4-二氨基-1,8-萘酐質(zhì)量(g)之比為20:1-150:1；

(5)萘酰亞胺類熒光染料的提純：

將上述步驟(4)得到的粗產(chǎn)品經(jīng)過柱層析分離提純得到目標(biāo)產(chǎn)物萘酰亞胺類熒光染料。

上述步驟(5)所述柱層析分離提純，步驟為：純二氯甲烷與硅膠混合上柱，以二氯甲烷與甲醇的體積比為100:1-100:5-100:10梯度加入二者的混合溶液，在梯度到達(dá)二氯甲烷比甲醇體積比為100:10的時(shí)候接留溶液，將接留的溶液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干溶劑，所的固體即為目標(biāo)產(chǎn)物。

上述大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的萘酰亞胺類熒光染料可以在制備發(fā)光材料、生物熒光探針中或在生物熒光成像中應(yīng)用。

具體合成路線如下：

本發(fā)明具有以下特征：

本發(fā)明染料通過4-溴-1,8-萘酐與N-(2-氨基乙基)嗎啉、疊氮化鈉等反應(yīng)得到。具有較長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)和大斯托克斯位移，且其合成方法具有原料廉價(jià)易得、合成步驟簡(jiǎn)單、產(chǎn)物易純化、反應(yīng)收率高等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1實(shí)施例1中中間體4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐核磁譜圖氫譜。

圖2實(shí)施例1中中間體3,4-二氨基-1,8-萘酐核磁譜圖氫譜。

圖3實(shí)施例1制備的染料1核磁譜圖氫譜。

圖4實(shí)施例1制備的染料1核磁譜圖碳譜。

圖5實(shí)施例1制備的染料1在不同溶劑中的熒光發(fā)射光譜。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明：

實(shí)施例1：大斯托克斯位移和長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)的新型萘酰亞胺類熒光染料合成(R1＝N-(2-氨基乙基)嗎啉，R2＝R3＝R4＝R5＝H)

1.中間體4-溴-3-硝基-1,8-萘酐的合成：

4-溴-1,8-萘酐5g置于250mL單口瓶中，加入30mL 98％的濃硫酸，攪拌20min后，冰水浴條件下，一小時(shí)內(nèi)分批加入2g硝酸鈉，每批分別加入0.5g，一共分四批加入，冰水浴下反應(yīng)3h，撤去冰水浴放到室溫下反應(yīng)1h，然后把反應(yīng)液倒入300mL冰水的燒杯中，快速攪拌，析出黃色沉淀。用冰醋酸重結(jié)晶得到淡黃色針狀晶體，即為4-溴-3-硝基-1,8-萘酐3.76g，總收率為65％；

2.中間體4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐的合成：

取4-溴-3-硝基-1,8-萘酐2g置于50mL單口瓶中，加入25mL二甲基甲酰胺，攪拌均勻，得到溶液a。取0.608g疊氮化鈉溶于水中，逐滴滴加入上述溶液a中室溫下反應(yīng)3小時(shí)。反應(yīng)停止后，將反應(yīng)液倒入200mL冰水中，攪拌，析出黃色沉淀，過濾，水洗，真空干燥，及得到4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐1.2g，收率為68％。¹H NMR(400MHz,DMSO)δ8.69(d,J＝8.5Hz,1H),8.34(d,J＝7.2Hz,1H),8.08(s,1H),7.69(t,J＝7.9Hz,1H)；

3.中間體3,4-二氨基-1,8-萘酐的合成：

在50mL單口瓶中加入3g二水合氯化亞錫和8mL濃鹽酸，磁力攪拌下分批加入1g 4-疊氮-3-硝基-1,8-萘酐，過程中不斷有氣體放出，升溫至50℃，待不再有氣泡放出時(shí)，加入8mL乙醇，升溫至80℃，反應(yīng)3小時(shí)。冷卻，過濾，水洗至中性，干燥。得到紅色3,4-二氨基-1,8-萘酐固體0.54g，收率81％。¹H NMR(400MHz,DMSO)δ8.58(d,J＝8.5Hz,1H),8.21(d,J＝7.1Hz,1H),7.89(s,1H),7.62–7.56(m,1H),6.89(s,2H),5.28(s,

2H)；

4.染料1的合成：

25mL單口瓶中加入3,4-二氨基-1,8-萘酐0.2g，再向其中加入20mL乙二醇甲醚，攪拌，升溫至50℃，緩慢滴加346.5uL N-(2-氨基乙基)嗎啉和乙二醇甲醚的混合溶液，體積比為1:2，升高溫度回流反應(yīng)3小時(shí)，旋干溶劑經(jīng)過柱分離，得到紅色固體目標(biāo)染料分子0.15g，產(chǎn)率51％。¹H NMR(400MHz,DMSO)δ8.49(d,J＝8.3Hz,1H),8.20(d,J＝7.0Hz,1H),7.92(s,1H),7.58–7.52(m,1H),6.51(s,2H),5.15(s,2H),4.14(t,J＝6.9Hz,2H),3.56–3.51(m,4H),2.53–2.50(m,2H),2.45(s,4H).¹³C NMR(101MHz,DMSO)δ164.50(s),163.57(s),136.88(s),131.00(s),128.47(s),127.70(s),124.19(s),123.75(s),122.11(s),121.31(s),120.06(s),108.76(s),66.68(s),56.32(s),53.89(s),36.82(s)。

實(shí)施例2：取實(shí)施例1制備的產(chǎn)品溶于DMSO中，配成濃度為2mM的母液，測(cè)試其在不同溶劑中的熒光光譜。所配置溶液中，產(chǎn)品的終濃度為10uM，所加入溶液的體積為4mL。溶液配置好后放置20分鐘后進(jìn)行測(cè)試。