一类氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料、其制法及应用。所述氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料具有如下结构通式I。本发明专利技术所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料荧光性质具有明显溶剂化效应，在极性溶剂中荧光强，在非极性溶剂中荧光弱；其荧光强度和荧光量子产率与溶剂极性呈现良好的线性关系；选择性好，不受阴阳离子、活性氧、氨基酸、核酸、蛋白质、黏度和pH的干扰；可用于活细胞亚细胞器定位荧光染色。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精细化工领域一类荧光染料、其制法和用途，尤其涉及一类氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，制备方法及其在活细胞染色方面的应用。
技术介绍
荧光探针作为功能性染料在科学技术的各个领域取得了广泛应用，尤其在生命科学、临床医疗诊断、免疫分析检测等方面的研究成为热点。在众多荧光染料中，氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)荧光染料具有摩尔消光系数较高、荧光量子产率高、光谱性质稳定、光热及化学稳定性好、分子量小和细胞毒性较低等优点，作为生物分子荧光探针和成像荧光试剂等已被广泛应用。极性被认为是一个非常重要的环境参数，在生物体中，它可反映出很多生物过程的活性，如蛋白质相互作用、信号的传导和细胞膜的通透性等。极性敏感型荧光染料的出现为生物体系中极性的检测提供了一种新方法。通常，此类染料都包含一个基于ICT机理的环境敏感型荧光团(如香豆素)。当周围极性增大时，染料的发射峰波长发生红移或/和荧光强度降低(“on-off”)。然而，众所周知，细胞内大部分的物质都是水，也就是说，细胞内的微环境是亲水性的。因此，能够在亲水环境中发出强荧光的“off-on”型极性探针更具细胞成像的应用价值。在已报道工作中，虽然有少数几例基于分子间氢键调控的极性探针具有此性质，但是它们的荧光性质与溶剂的氢键供给能力相关而不是溶剂极性。此外，大部分的极性探针都没能被用于生物成像研究，具有亚细胞器(包括线粒体、细胞膜、内质网、高尔基体)定位功能的极性探针更是少数。
技术实现思路
本专利技术提供一类氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，其荧光具有明显的溶剂化效应，在极性环境中荧光强，而在非极性环境中荧光弱，并且可用于活细胞亚细胞器定位成像和微环境极性检测。本专利技术的技术目的通过以下技术方案实现：一类氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)荧光染料，具有如下结构通式I：通式I中：R1和R3各自独立地选自H、C1-8的烷基、取代或未取代苯基，所述取代苯基由以下一种或多种基团任意取代：CN、COOH、NH2、OH、SH、C1-6烷氧基、C1-6烷基氨基、C1-6酰胺基、卤素或C1-6卤代烷基；R2选自H、甲基、乙基、氰基、醛基、羰基、酯基、羧基或卤素；R4和R5各自独立地选自C1-8的烷基；X是氯、溴或碘；n选自1-8的整数。本专利技术另一方面提供上述氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料的制备方法:(1)当n＝1或4-8中任意整数时所述方法包括如下步骤：①式II的化合物与式III的化合物在10-120℃条件下按照摩尔比0.1-1000:1反应，产物与三氟化硼在-10℃-100℃及有机碱存在条件下反应制备式IV的化合物；其中，所述的X’选自氯或溴；②式IV的化合物与仲胺R4-NH-R4在20-150℃条件下按摩尔比1:0.1-1000反应制备式V的化合物；③式V的化合物与卤代烃R5X在0-100℃条件下按照摩尔比1:0.1-1000反应制备式I的化合物；(2)当n＝2时，所述方法包括如下步骤：①式VI的化合物与仲胺R4-NH-R4按照摩尔比1:0.1-1000溶于二卤代甲烷CH2X”2，然后于10-100℃条件下反应制备式VII的化合物，其中，所述的X”选自氟、氯、溴或碘；②式VII的化合物与卤代烃R5X在0-100℃条件下按照摩尔比1:0.1-1000反应制备式I的化合物；(2)当n＝3时，所述方法包括如下步骤：①式II的化合物与4-溴丁酰氯在10-120℃条件下按摩尔比0.1-1000:1反应，所得产物与三氟化硼在有机碱存在条件下，于-10℃-100℃反应制备式VIII的化合物；②式VIII的化合物与三溴化磷在10-100℃条件下按摩尔比1:0.1-1000反应制备式IX的化合物；③式IX的化合物与仲胺R4-NH-R4中20-150℃条件下按照摩尔比1:0.1-1000反应制备式X的化合物；④式X的化合物与卤代烃R5X在0-100℃条件下按照摩尔比1:0.1-1000反应制备产物I。本专利技术所述氟化硼络合二吡咯甲川荧光探针具有以下显著的特征：①在非极性溶剂中荧光弱，在极性溶剂(包括水)中荧光强；②荧光强度和荧光量子产率与溶剂极性呈现良好线性关系；③选择性好，对其他生物相关物种和微环境参数，如阴阳离子、活性氧、氨基酸、核酸、蛋白质、黏度和pH，均无响应；④生物相容性好，可用于活细胞特异细胞器定位染色；⑤合成简便，产品易得。鉴于本专利技术荧光染料的上述特征，尤其对环境极性敏感的荧光性质，本专利技术进一步提供其在制备活细胞荧光染料、尤其是活细胞亚细胞器定位染色染料中的应用。附图说明本专利技术附图9幅。图1是实施例4中荧光染料化合物BP-2在各种不同极性的溶剂中的吸收光谱。染料BP-2的浓度为5μM。图2是实施例4中荧光染料化合物BP-2在各种不同极性的溶剂中的荧光光谱。染料BP-2的浓度为5μM，激发波长是480nm。图3是实施例4中染料化合物BP-2的荧光强度(图3a)和荧光量子产率(图3b)随溶液极性的变化。染料BP-2的浓度为5μM，激发波长是480nm。图4是实施例5中染料化合物BP-2在不同体积配比的乙醇和甘油的混合溶液中的荧光光谱(图4a)和荧光强度(图4b)。染料BP-2的浓度为5μM，激发波长是480nm。图5是实施例6中染料化合物BP-2在pH值条件下的荧光光谱(图5a)和荧光强度(图5b)。测试体系为PBS(20mM)缓冲液，染料BP-2的浓度为5μM，激发波长是480nm。图6是实施例7中染料化合物BP-2对各种生物相关物种的荧光响应图。测试体系为PBS(20mM，pH7.4)缓冲液，染料BP-2浓度为5μM，Ca2+、Mg2+、K+和Na+浓度为1mM，其他离子浓度为50μM，氨基酸浓度为100μM，活性氧浓度为10μM，核酸浓度为20μg/mL，蛋白质浓度为100mg/L，激发波长为480nm。图7是实施例8中染料化合物BP-2染色Raw264.7巨噬细胞的荧光图片。染料BP-2的浓度为5μM，激发波长是488nm，荧光采集波段是490nm-550nm。图8是实施例8中染料化合物BP-2在活细胞和PBS(20mM，pH7.4)缓冲液中的荧光光谱。染料BP-2的浓度为5μM，激发波长分别为488nm(活细胞)和480nm(PBS缓冲液)。图9是实施例9中染料化合物BP-2和商业化细胞器荧光染料在Raw264.7巨噬细胞中叠加染色的荧光图片：a)内质网染色：本文档来自技高网...
【技术保护点】
一类氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，具有如下结构通式I：通式I中：R1和R3各自独立地选自H、C1‑8的烷基、取代或未取代苯基，所述取代苯基由以下一种或多种基团任意取代：CN、COOH、NH2、OH、SH、C1‑6烷氧基、C1‑6烷基氨基、C1‑6酰胺基、卤素或C1‑6卤代烷基；R2选自H、甲基、乙基、氰基、醛基、羰基、酯基、羧基或卤素；R4和R5各自独立地选自C1‑8的烷基；X是氯、溴或碘；n选自1‑8的整数。
【技术特征摘要】
1.一类氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，具有如下结构通式I：
通式I中：
R1和R3各自独立地选自H、C1-8的烷基、取代或未取代苯基，
所述取代苯基由以下一种或多种基团任意取代：CN、COOH、NH2、OH、SH、
C1-6烷氧基、C1-6烷基氨基、C1-6酰胺基、卤素或C1-6卤代烷基；
R2选自H、甲基、乙基、氰基、醛基、羰基、酯基、羧基或卤素；
R4和R5各自独立地选自C1-8的烷基；
X是氯、溴或碘；
n选自1-8的整数。
2.权利要求1所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，其特征在于，所述的R1和
R3各自独立地选自H或C1-8的烷基。
3.权利要求1所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，其特征在于，所述的R2为H、甲基或乙基。
4.权利要求1所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，其特征在于，所述的R4和R5各自独立地选自C1-4的烷基。
5.权利要求1-4中任一权利要求所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，其特征
在于，所述的X是碘。
6.权利要求1-4中任一权利要求所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，其特征
在于，所述的n选自1-3的整数。
7.权利要求1所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料，选自如下结构的化合物：
8.权利要求1所述的氟化硼络合二吡咯甲川荧光染料的制备方法，其特征在于:
(1)当n＝1或4-8中任意整数时所述方法包括如下步骤：
①式II的化合物与式III的化合物在10-120℃条件下按照摩尔比0.1-1000:1反
应，产物与三氟化硼在-10℃-100℃及有机碱存在条件下反应制备式IV的化合物；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊江莉，朱浩，彭孝军，杜健军，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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