一类硅基取代香豆素衍生物及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一类硅基取代香豆素衍生物，该类衍生物结构如式I所示，其中，R为氮甲基、氮乙基、氮氢乙基、氮四元环、氮乙基五元环或氮乙基六元环。其制备是以对应的芳香胺为起始原料，三氯氧磷和DMF作为反应试剂先进行苯胺的甲酰化反应，然后以正丁基锂作为反应试剂，无水THF作为溶剂进行醛基的叶立德反应，再以正丁基锂为反应试剂进行锂化反应，得到二甲基硅取代的中间产物，最后用GrubbsII催化剂催化双烯的复分解反应从而实现分子内的关环，并用二氧化硒氧化得到最终产物。本发明专利技术合成一类新型的硅基取代香豆素衍生物，其对环境极性敏感，可以用于生物体内细胞活动的监测。

A Class of Silicon Substituted Coumarin Derivatives and Their Synthesis

【技术实现步骤摘要】
一类硅基取代香豆素衍生物及其合成方法
本专利技术涉及有机分子荧光染料领域，具体涉及一类硅基取代香豆素衍生物及其合成方法。
技术介绍
香豆素是一种苯并吡喃酮类结构的化合物，有良好的生物活性和光物理性质，且具有细胞相容性好毒性小，易修饰等特点，是一类优良的荧光母体。基于香豆素母体的荧光探针不胜枚举，既有用于小分子比如谷胱甘肽、双氧水、苯硫醇等的检测，也有在细胞成像、蛋白检测等方面的应用。但由于香豆素分子发射波长在450nm附近，不利于细胞成像。因此通过对香豆素分子的骨架进行修饰使其波长红移对于其生物学应用具有重要意义。相关文献报道(ChemicalCommunications,2011,47(14):4162-4164；ACSChemicalBiology,2011,6(6):600-608.)硅基取代的荧光素或罗丹明荧光光谱能发生一个较大的红移，这和Si取代后影响了分子的电子结构及轨道性质有关。但是，目前没有文献报道硅基取代的香豆素的合成、性质与应用。所以合成硅基取代的香豆素衍生物具有重要的研究意义和应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一类硅基取代香豆素衍生物及其合成方法，该类衍生物具有较大的stokes位移，在不同的溶剂中有较宽的光谱范围，能有效的对生物体内极性变化进行监测。实现本专利技术目的的具体技术方案是：一类硅基取代香豆素衍生物，特点是所述衍生物具有式I结构：其中，R为氮甲基、氮乙基、氮氢乙基、氮四元环、氮乙基五元环或氮乙基六元环。所述衍生物具体形式为：一种上述的硅基取代香豆素衍生物的合成方法，该方法包括以下具体步骤：当R＝氮甲基、氮乙基、氮四元环、氮五元环和氮六元环时，步骤1：在干燥的氩气保护的密封容器中加入DMF，冰水浴下加入POCl3，在冰水浴下搅拌30-60min，然后加入化合物1，常温下搅拌6-12h，反应完成后，将反应体系倒入冰水中，过滤，洗涤，得到的固体再次用二氯甲烷溶解，加入无水硫酸钠干燥、过滤，旋蒸除去滤液得到化合物2；其中，所述化合物1与POCl3物质的量之比为1:3～4；步骤2：在干燥的氩气保护的密封容器中加入甲基三苯基碘化磷、无水THF，冰水浴下加入n-BuLi，此温度下搅拌20-40min，然后逐滴加入化合物2的THF溶液，加完后在室温下搅拌1-2h，反应完成后，过滤并用石油醚冲洗3-5遍，再用食盐水洗滤液，无水Na2SO4干燥，真空除去溶剂得到化合物3；其中，所述化合物2、甲基三苯基碘化磷与n-BuLi物质的量之比为：1:1.2～1.3:1.1～1.2；步骤3：在干燥的氩气保护的密封容器中加入化合物3、无水THF，在-78℃下加入n-BuLi，此温度下搅拌1-2h，然后加入二甲基丙烯基氯硅烷，缓慢升至室温，搅拌过夜，反应完成后，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取，盐水洗涤有机相，无水Na2SO4干燥，真空除去溶剂；柱层析法(硅胶、纯石油醚)进一步纯化，得到化合物4；其中，化合物3、n-BuLi与二甲基烯丙基氯硅烷物质的量之比为1:1.2～1.3:1.3～1.5；步骤4：在干燥的氩气保护的密封容器中加入化合物4和催化剂GrubbsII，加入无水CH2Cl2，搅拌4-8h，旋蒸除去溶剂，加入SeO2和1,4-二氧六环，在100℃下回流1-2h，反应完成后，硅藻土过滤，旋蒸除去溶剂；柱层析(硅胶、AcOEt/石油醚)进一步纯化后得到化合物SiCA、SiCB、SiCD、SiCE和SiCF；其中，化合物4、GrubbsII与SeO2的物质的量之比为1:0.05～0.1:1.1～1.2；当R＝氮氢乙基时，该方法包括以下具体步骤：步骤1：在干燥的氩气保护的密封容器中加入DMF，冰水浴下加入POCl3，在冰水浴下搅拌30-60min，然后加入化合物1c，常温下搅拌6-12h，反应完成后，将反应体系倒入冰水中，过滤，洗涤，得到的固体再次用二氯甲烷溶解，加入无水硫酸钠干燥、过滤，旋蒸除去滤液得到化合物2c；其中，所述化合物1c与POCl3物质的量之比为1:3～4；步骤2：在干燥的氩气保护的密封容器中加入甲基三苯基碘化磷、无水THF，冰水浴下加入n-BuLi，此温度下搅拌20-40min，然后逐滴加入化合物2c的THF溶液，加完后在室温下搅拌1-2h，反应完成后，过滤并用石油醚冲洗3-5遍，再用食盐水洗滤液，无水Na2SO4干燥，真空除去溶剂得到化合物3c；其中，所述化合物2c、甲基三苯基碘化磷与n-BuLi物质的量之比为：1:1.2～1.3:1.1～1.2；步骤3：在干燥的氩气保护的密封容器中加入化合物3c、无水THF，在-78℃下加入n-BuLi，此温度下搅拌1-2h，然后加入二甲基丙烯基氯硅烷，缓慢升至室温，搅拌过夜，反应完成后，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取，盐水洗涤有机相，无水Na2SO4干燥，真空除去溶剂；柱层析法(硅胶、纯石油醚)进一步纯化，得到化合物4c；其中，化合物3c、n-BuLi与二甲基烯丙基氯硅烷物质的量之比为1:1.2～1.3:1.3～1.5；步骤4：在干燥的氩气保护的密封容器中加入化合物4c和催化剂GrubbsII，加入无水CH2Cl2，搅拌4-8h，旋蒸除去溶剂，加入SeO2和1,4-二氧六环，在100℃下回流1-2h，反应完成后，硅藻土过滤，旋蒸除去溶剂；柱层析(硅胶、AcOEt/石油醚)进一步纯化后得到化合物5c其中，化合物4c、GrubbsII与SeO2的物质的量之比为1:0.05～0.1:1.1～1.2；步骤5：在干燥的氩气保护的密封管中加入化合物5c、Pd(PPh3)4、1,3-二甲基巴比妥酸及无水CH2Cl2，体系在常温下反应16-24h，饱和NaHCO3水溶液猝灭反应后，CH2Cl2萃取；饱和NaHCO3水溶液和盐水洗涤，无水Na2SO4干燥；柱层析(硅胶，AcOEt/CH2Cl2)对粗产品进行纯化，得到硅基香豆素衍生物SiCC；其中，化合物5c、Pd(PPh3)4与1,3-二甲基巴比妥酸的物质的量之比为：1:0.05～0.1:0.1～0.2；当R＝氮甲基、氮乙基、氮四元环、氮五元环和氮六元环时，具体合成过程如下式所示：当R＝氮氢乙基时，合成过程如下式所示：本专利技术的有益效果：本专利技术能提供一类具有较大stokes位移的硅基取代香豆素衍生物，其在不同溶剂中具有较宽的光谱范围，是一类良好的溶剂致变色香豆素衍生物，利用其荧光成像特点可以用来对生物体内与极性相关的生物活动进行监测，例如对细胞膜成分的检测，细胞凋亡过程的监测以及对脂肪细胞分化过程中脂肪颗粒的识别成像。附图说明图1为本专利技术硅基香豆素衍生物在水中的紫外吸收光谱图；图2为本专利技术硅基香豆素衍生物在水中的荧光发射光谱图；图3为本专利技术硅基香豆素衍生物SiCB在不同溶剂中的紫外吸收光谱图；图4为本专利技术硅基香豆素衍生物SiCB在不同溶剂中的荧光发射光谱图。具体实施方式下面用具体实施例对本专利技术中的硅基香豆素衍生物的合成方法、采用该方法所合成的具有全新结构的硅基香豆素衍生物进一步详细说明。实施例1将间溴苯胺(4g,23.26mmol)、3MH2SO4(1.8eq,14mL)、甲醛溶液(3eq)加入干燥的烧瓶中，冰浴中搅拌30min，加入NaBH4(4eq,3.4g)，室温搅拌2小时。反应完成后，加入饱和NaHCO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一类硅基取代香豆素衍生物，其特征在于，所述衍生物具有式I结构：

【技术特征摘要】
1.一类硅基取代香豆素衍生物，其特征在于，所述衍生物具有式I结构：其中，R为氮甲基、氮乙基、氮氢乙基、氮四元环、氮乙基五元环或氮乙基六元环。2.根据权利要求1所述的硅基取代香豆素衍生物，其特征在于，所述衍生物具体形式为：3.一种权利要求1或2所述的硅基取代香豆素衍生物的合成方法，其特征在于，R＝氮甲基、氮乙基、氮四元环、氮五元环和氮六元环时，具体合成过程如下式所示：其合成方法包括以下具体步骤：步骤1：在干燥的氩气保护的密封容器中加入DMF，冰水浴下加入POCl3，在冰水浴下搅拌30-60min，然后加入化合物1，常温下搅拌6-12h，反应完成后，将反应体系倒入冰水中，过滤，洗涤，得到的固体再次用二氯甲烷溶解，加入无水硫酸钠干燥、过滤，旋蒸除去滤液得到化合物2；其中，所述化合物1与POCl3物质的量之比为1:3～4；步骤2：在干燥的氩气保护的密封容器中加入甲基三苯基碘化磷、无水THF，冰水浴下加入n-BuLi，此温度下搅拌20-40min，然后逐滴加入化合物2的THF溶液，加完后在室温下搅拌1-2h，反应完成后，过滤并用石油醚冲洗3-5遍，再用食盐水洗滤液，无水Na2SO4干燥，真空除去溶剂得到化合物3；其中，所述化合物2、甲基三苯基碘化磷与n-BuLi物质的量之比为：1:1.2～1.3:1.1～1.2；步骤3：在干燥的氩气保护的密封容器中加入化合物3、无水THF，在-78℃下加入n-BuLi，此温度下搅拌1-2h，然后加入二甲基丙烯基氯硅烷，缓慢升至室温，搅拌过夜，反应完成后，加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取，盐水洗涤有机相，无水Na2SO4干燥，真空除去溶剂；柱层析法(硅胶、纯石油醚)进一步纯化，得到化合物4；其中，化合物3、n-BuLi与二甲基烯丙基氯硅烷物质的量之比为1:1.2～1.3:1.3～1.5；步骤4：在干燥的氩气保护的密封容器中加入化合物4和催化剂GrubbsII，加入无水CH2Cl2，搅拌4-8h，旋蒸除去溶剂，加入SeO2和1,4-二氧六环，在100℃下回流1-2h，反应完成后，硅藻土过滤，旋蒸除去溶剂；柱层析进一步纯化后得到化合物SiCA、SiCB、SiCD、SiCE和SiCF；其中，化合物4、GrubbsII与SeO2的物质的量之比为1:0.05～0.1:1.1～1.2；4.一种权利要求1或2所述的硅基取代香豆素衍生物的合成方法，其特征在于，当R＝氮氢乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓燕，黎琛，温敏，杨姣姣，李敏，李妮，王宁，孙琰，樊梦婷，张梦元，周瑶，冯晓薇，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31