红色荧光和大斯托克斯位移的PRODAN类荧光染料及其合成方法与应用技术

一种红色荧光和大斯托克斯位移的PRODAN类荧光染料及其合成方法与应用，该染料的结构为

PRODAN fluorescent dyes of red fluorescence and large Stokes shift, synthetic method and application thereof

The invention relates to a PRODAN fluorescent dye with red fluorescence and large Stokes shift and a synthesis method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
红色荧光和大斯托克斯位移的PRODAN类荧光染料及其合成方法与应用
本专利技术属于荧光染料领域，具体涉及一种红色荧光和大斯托克斯位移的新型PRODAN类荧光染料及其合成方法。
技术介绍
荧光检测具有高灵敏度和高选择性的特点，近20年来在化学、环境科学和生物医药领域都得到迅猛发展，已成为生物和医学研究中微环境检测的首选工具。与放射性物质示踪方法相比，荧光探针对生物体和环境更加友好。荧光染料的开发与应用在生物技术、细胞成像、药物代谢、DNA测序和基因分析等领域都发挥重要作用。PRODAN类荧光染料是以萘为母体的荧光染料，最大吸收在350nm左右，最大发射在450-490nm左右，具有光稳定性好，摩尔消光系数高，光量子产率高，生物相容性好，样品背景干扰相对较少，具有较好的双光子吸收性能等优点，已成为生物和医药成像领域应用广泛的荧光团之一。但PRODAN类荧光染料的发射波长较短，商品化的PRODAN染料发射波长多小于500nm，斯托克斯位移也大多在100nm左右。提高染料的斯托克斯位移能够最大限度地降低自淬灭作用的干扰，从而提高生物成像应用中的信噪比，并且与常见的短斯托克斯位移的荧光团协同作用可以对生物体内不同靶标进行高灵敏度多色分析。因此开发具有实际应用价值的新型PRODAN荧光染料成为当前的迫切需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种红色荧光和大斯托克斯位移的新型PRODAN类荧光染料及其合成方法，该类荧光染料的荧光发射光谱位于近红外区域，并且具有很大的斯托克斯位移；其合成方法具有原料廉价易得，合成步骤简单，反应物易纯化，反应收率高等优点。本专利技术提供了一种红色荧光和大斯托克斯位移的新型PRODAN类荧光染料，该荧光染料具有如下结构：其中，R1为C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、羟基、氰基或烷氧基中的一种；R2、R3、R4、R5分别为H、C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、(CH2)nOH、(CH2)nCOOM、(CH2)nSO3M、杂芳基或取代杂芳基中的一种或二种以上；上述n为0-12的整数；M为H、K、Na、Li、NH4、NH3R6、NH2(R6)2、NH(R6)3或N(R6)4中的一种或二种以上；R6为H、C1-20烷基中的一种或二种以上。本专利技术提供了上述荧光染料的合成方法，该染料的合成路线如下：具体步骤如下：(1)2-酰基-6-羟基萘的合成2-酰基-6-甲氧基萘溶解于冰乙酸中，向其中加入无机酸，120-140℃回流10-14h。反应结束后，向其中滴加1M至饱和的无机碱水溶液中和溶剂中的酸至PH为6-8，然后用乙酸乙酯萃取3-5次，合并有机相，硅胶柱分离，洗脱剂为纯CH2Cl2，得到产物2-酰基-6-羟基萘的合成。(2)2-酰基-6-氨基萘的合成2-酰基-6-羟基萘溶于DMA中，加入NaOH，室温搅拌0.5-3小时，加入2-溴异丁酰胺，室温搅拌6-14小时，第二次加入NaOH，30-70℃搅拌3-6小时。反应降至室温，用稀释，CH2Cl2萃取3-5次，合并有机相，旋干后溶于乙醇，加入浓HCl，80-120℃回流8-14小时。反应结束后，低压除去乙醇，用1M至饱和的无机碱水溶液中和HCl至溶液PH为6-8，用乙酸乙酯萃取3-5次，合并有机相，旋干，硅胶柱分离，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝100:10-100:60，得到产物2-酰基-6-氨基萘。(3)2-酰基-6-乙酰胺基-5-硝基萘的合成将2-乙酰基-6-氨基萘溶于乙酸酐中，搅拌5-10分钟后，向其中加入冰乙酸，冰浴条件下缓慢加入浓硝酸，室温反应3-5小时。反应结束后，用CH2Cl2萃取3-5次，合并有机相，旋干后过硅胶柱分离，洗脱剂为氯仿：乙酸乙酯＝20:1-5:1。得到产物2-酰基-6-乙酰胺基-5-硝基萘。(4)2-酰基-6-氨基-5-硝基萘的合成2-酰基-6-乙酰胺基-5-硝基萘溶于甲醇中，向其中加入浓硫酸，80-120℃回流反应6-10小时。反应结束后，用冰水淬灭反应，过滤得到2-酰基-6-氨基-5-硝基萘固体。(5)2-酰基-5,6-二氨基萘的合成2-酰基-6-氨基-5-硝基萘溶解于甲醇中，然后向其中加入催化剂，冰浴搅拌1-3小时，向其中缓慢分批次加入硼氢化钠，冰浴反应0.5-2小时。反应结束后，旋干，所得固体用CH2Cl2溶解，过滤，滤液旋干得2-酰基-5,6-二氨基萘固体。(6)2-酰基-5-取代氨基-6-取代氨基萘的合成以乙腈为溶剂，加入催化剂4-二甲氨基吡啶、2-酰基-5,6-二氨基萘、卤代物进行缩合，反应温度为50-80℃，反应时间为6-12h，反应结束后旋干溶剂，硅胶柱分离，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝100:1-10:1，得到荧光染料。所述步骤(1)中，各试剂用量比为1g2-酰基-6-甲氧基萘溶于10-40mL冰乙酸，加入5-40mLHCl或HBr；所述硅胶柱分离，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝100:4-100:40。所述步骤(2)中，各试剂用量比为1g2-酰基-6-羟基萘溶于5-30mLDMA中，第一次加入0.5-1gNaOH；2-溴异丁酰胺3-4g，第二次加入NaOH2.5-3g，用250mL水稀释旋干后溶于10-40mL乙醇，加入浓HCl5-20mL；所述硅胶柱分离，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝100:10-100:60。所述步骤(3)中，各试剂用量比为1g2-酰基-6-氨基萘溶于20-30mL乙酸酐，加入15-30mL冰乙酸，2-3mL浓硝酸；所述硅胶柱分离，洗脱剂为氯仿：乙酸乙酯＝20:1-5:1。所述步骤(4)中，各试剂用量比为1g2-酰基-6-乙酰胺基-5-硝基萘溶于15-30mL甲醇加入3-5mL浓硫酸，。所述步骤(5)中，各试剂用量比为1g2-酰基-6-氨基-5-硝基萘200-300mL甲醇400-900mg催化剂，向其中缓慢分批次加入硼氢化钠450-600mg，所得固体用CH2Cl2溶解。所述步骤(6)中，各试剂用量比为50-200mL乙腈2-6mol催化剂4-二甲氨基吡啶1mol2-酰基-5,6-二氨基萘1-6mol卤代物。步骤(6)中所述的卤代物通式为R7-Cl，R7为C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、(CH2)nOH、(CH2)nCOOM、(CH2)nSO3M、杂芳基、取代杂芳基中的一种或二种以上；n为0-12的整数；M为H、K、Na、Li、NH4、NH3R6、NH2(R6)2、NH(R6)3、N(R6)4中的一种或二种以上；R6为H、C1-20烷基中的一种或二种以上。所述步骤1和步骤2中使用的无机碱为Na2CO3、NaHCO3、NaOH、K2CO3、KHCO3、KOH中的至少一种。步骤1中使用的无机酸为HCl、HBr中的至少一种。步骤5中使用的催化剂为Pt/C、雷尼镍、铁粉、氯化亚锡中的至少一种。上述的红色荧光和大斯托克斯位移的PRODAN类荧光染料在制备发光材料、制备生物荧光探针或生物荧光成像中可以应用。本专利技术提供的新型红色荧光和大斯托克斯位移的新型PRODAN类荧光染料应用于发光材料、生物荧光探针、生物荧光成像等领域。本专利技术提供的新型红色荧光和大斯托克斯位移的新型PRODAN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红色荧光和大斯托克斯位移的PRODAN类荧光染料，其特征在于：该荧光染料具有如下结构：

【技术特征摘要】
1.一种红色荧光和大斯托克斯位移的PRODAN类荧光染料，其特征在于：该荧光染料具有如下结构：其中，R1为C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、羟基、氰基或烷氧基中的一种；R2、R3、R4、R5分别为H、C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、(CH2)nOH、(CH2)nCOOM、(CH2)nSO3M、杂芳基或取代杂芳基中的一种或二种以上；上述n为0-12的整数；M为H、K、Na、Li、NH4、NH3R6、NH2(R6)2、NH(R6)3或N(R6)4中的一种或二种以上；R6为H、C1-20烷基中的一种或二种以上。2.一种权利要求1所述的红色荧光和大斯托克斯位移的PRODAN类荧光染料的合成方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)2-酰基-6-羟基萘的合成2-酰基-6-甲氧基萘溶解于冰乙酸中，向其中加入无机酸，120-140℃回流10-14h，反应结束后，向其中滴加1M至饱和的无机碱水溶液中和溶剂中的酸至PH为6-8，然后用乙酸乙酯萃取3-5次，合并有机相，硅胶柱分离，洗脱剂为纯CH2Cl2，得到产物2-酰基-6-羟基萘的合成；(2)2-酰基-6-氨基萘的合成2-酰基-6-羟基萘溶于DMA中，加入NaOH，室温搅拌0.5-3小时，加入2-溴异丁酰胺，室温搅拌6-14小时，第二次加入NaOH，30-70℃搅拌3-6小时，反应降至室温，用稀释，CH2Cl2萃取3-5次，合并有机相，旋干后溶于乙醇，加入浓HCl，80-120℃回流8-14小时，反应结束后，低压除去乙醇，用1M至饱和的无机碱水溶液中和HCl至溶液PH为6-8，用乙酸乙酯萃取3-5次，合并有机相，旋干，硅胶柱分离，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝100:10-100:60，得到产物2-酰基-6-氨基萘；(3)2-酰基-6-乙酰胺基-5-硝基萘的合成将2-乙酰基-6-氨基萘溶于乙酸酐中，搅拌5-10分钟后，向其中加入冰乙酸，冰浴条件下缓慢加入浓硝酸，室温反应3-5小时，反应结束后，用CH2Cl2萃取3-5次，合并有机相，旋干后过硅胶柱分离，洗脱剂为氯仿：乙酸乙酯＝20:1-5:1，得到产物2-酰基-6-乙酰胺基-5-硝基萘；(4)2-酰基-6-氨基-5-硝基萘的合成2-酰基-6-乙酰胺基-5-硝基萘溶于甲醇中，向其中加入浓硫酸，80-120℃回流反应6-10小时，反应结束后，用冰水淬灭反应，过滤得到2-酰基-6-氨基-5-硝基萘固体；(5)2-酰基-5,6-二氨基萘的合成2-酰基-6-氨基-5-硝基萘溶解于甲醇中，然后向其中加入催化剂，冰浴搅拌1-3小时，向其中缓慢分批次加入硼氢化钠，冰浴反应0.5-2小时，反应结束后，旋干，所得固体用CH2Cl2溶解，过滤，滤液旋干得2-酰基-5,6-二氨基萘固体；(6)2-酰基-5-取代氨基-6-取代氨基萘的合成以乙腈...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兆超，郑绍军，刘洋，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21