[發明專利]一種發射波長可調的BODIPY熒光染料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310115259.6
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN103194085A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 曾林濤;徐俊超;查佳玉;王亮;王秋生
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C09B23/12
• 分類號: C09B23/12;G01N33/52
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明涉及生物熒光分析領域的熒光染料及其制備，特別是一種發射波長可調節的BODIPY（氟化硼絡合二吡咯甲川）熒光染料及其制備方法。?

背景技術

氟化硼絡和二吡咯甲川熒光染料（BODIPY）是近年來出現的一類新型熒光染料，它是由二吡咯亞甲基與三氟化硼形成的復合物。該染料分子具有較高的穩定性，可以避免染料自身在熒光分析過程中受激發光的照射、溫度的升高或檢測環境的改變而導致染料結構迅速降解，也保證了光譜分析信號的穩定性。此外，BODIPY染料具有熒光量子效率高、吸收光譜和熒光發射光譜窄的優點，因而在生物分析及生物標記時具有很高的靈敏度。?

1985年，Worries?H.J.和Koek?J.H.等人合成了2位帶有磺酸基團的BODIPY染料,該染料以鈉鹽形式存在，因此具有很好的水溶性。這是首次成功地在BODIPY染料母體結構中引入了活性基團,為BODIPY染料日后廣泛應用于生物分析領域走出了第一步。為了解決BODIPY分子的水溶性，Ziessel?R.等人在BODIPY的2,6位引入季銨鹽基團，得到了一系列水溶性好、熒光量子效率高的BODIPY熒光染料。Liu?H.Y.通過在BODIPY的3,5引入水溶性的聚乙二醇基團，以及用聚乙二醇功能化的炔試劑取代BODIPY中心氟原子，得到一些列水溶性好的熒光染料。?

近年來，對BODIPY染料的研究傾向于合成長波長的BODIPY染料，因為染料的發射波長較長，光穿透力強，背景干擾小，可以很好地應用于生物分析和生物成像。為了把BODIPY的熒光發射波長調節到近紅外區，研究人員主要運用了下列三種方法：?

1）把吡咯換成異喹啉和呋喃并吡咯來增加分子的π共軛結構，并在3位和5位連接芳香取代基。1995年，Haugland?R.P.和Kang?H.C.采用鄰苯二羰基化合物為原料，先與羥胺反應生成異吲哚二甲川中間體，然后與三氟化硼絡合，最終得到具有大共軛體系的BODIPY熒光染料。這個系列BODIPY染料母體結構的最大發射波長不到600nm,但將母核的3,5位連上兩個噻吩基或有烷基取代的噻吩基以后,最大發射波長甚至超過了700nm,成為近紅外熒光染料。但是，這一系列的化合物由于無法引入可連接的基團且染料分子的溶解性很差，難于穿透細胞膜進入細胞組織內，從而阻礙了其在生化領域的應用。?

2）在BODIPY的α位共軛連接推電子的芳香基團。Haugland?R.P.和Kang?H.C.等人通過乙烯橋將芳香基團與BODIPY染料母體連接起來,得到染料的熒光發射波長為652nm,說明在BODIPY染料母核的2位上引入苯乙烯基，可以使染料的發射波長大大紅移。Burgess研究組合成了一系列呋喃并吡咯化合物,并以此為原料與酰氯縮合研發了最大發射波長大于650nm的一類氟硼熒染料,這類染料減少了分子的扭轉程度,從而使其最大發射波長紅移。?

3）用氮原子取代普通BODIPY的8位上碳原子，得到aza-BODIPY。為了設計合成具有大斯托克斯（Stokes）位移、熒光量子效率高、光穩定性好且使BODIPY分子的熒光發射波長到達近紅外區，O’Shea’研究組用氮原子取代普通的BODIPY的8位上碳原子，得到aza-BODIPY。aza-BODIPY染料的摩爾消光系數大、熒光量子產率高、熒光光譜半峰寬窄、熒光壽命長和光穩定性好,并且其熒光對溶劑的極性和pH均不敏感,是一類可應用于生物領域的熒光染料,極有可能作為光敏劑應用于光動力學治療。?

目前大多數BODIPY染料的水溶性差，缺少可以用于功能化的基團，因而限制了其在生物醫學上的進一步應用。為了設計合成水溶性較好，有活性官能團的近紅外熒光染料，本發明設計合成了一種結構新穎、性能優良、制備方法簡單的新型BODIPY熒光染料。?

發明內容

本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種發射波長可調的BODIPY熒光染料及其制備方法，該BODIPY熒光染料在氟硼二吡咯母體的3,5位和meso位引入活性基團從而改變染料的光譜性質，克服現有熒光染料在性能和結構上的不足，具有分子結構簡單、熒光量子效率高、發射波長從可見光到近紅外可調、光穩定性好且制備方法簡單的優點，適用于細胞成像、熒光探針或激光染料。?

本發明的技術方案：?

一種發射波長可調的BODIPY（氟化硼絡合二吡咯甲川）熒光染料，化學式為C_15+mH_6+nBF₇N_2+xO_y，其中m,n，x，y均為0-100的整數，且分子具有以下結構：?