基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子、制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了基于吡嗪的D‑A‑D型荧光小分子，该荧光小分子的化学结构式如下：

D-A-D fluorescent small molecule, preparation method and application based on pyrazine

The invention discloses a D \u2011 a \u2011 D type fluorescent small molecule based on pyrazine. The chemical structure formula of the fluorescent small molecule is as follows:

【技术实现步骤摘要】
基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子、制备方法和应用
本专利技术属于荧光探针
，具体涉及基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子、制备方法和应用。
技术介绍
荧光探针是建立在光谱化学基础上的选择性地将分析对象的化学信息，连续转变为分析仪器易测量的荧光信号的分子测量装置。具有灵敏度高，选择性好，使用方便等优点。近些年,荧光探针领域因在化学传感、光学材料以及生物学领域具有广泛的应用而发展迅速，特别在检测细胞内的环境变化方面，荧光探针检测具有操作简单、灵敏度高、分辨率高等优势，能够实现无损伤实时监测。然而在细胞成像中，许多染料稳定性差易脱出细胞并且光稳定性较差。染料对于活细胞与死细胞没有选择性。同时，许多有机发光材料常遭受聚集诱导的荧光减少，甚至在生理环境中猝灭。因此，开发在水溶液中具有高荧光强度并且有优异光稳定性的荧光材料是一个迫切的挑战。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子、制备方法和应用，该荧光小分子用于活细胞成像，不会进入死细胞。该荧光小分子具有强烈的AIE效应，在生理条件下不易猝灭，有较高的荧光量子产率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子，该荧光小分子的化学结构式如下：其中：X同时选自氢或甲氧基，R选自氢、氟或甲酯。本专利技术还公开了上述的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子的制备方法，其特征在于，该制备方法如下：其中，命名为a，为b，基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子为c，a和b的摩尔比为1：3。X同时选自氢或甲氧基，R选自氢、氟或甲酯；将a、b、Pd2(dba)3和sphos混合，在N2保护下加入Cs2CO3溶液和甲苯，85℃下反应24h，得混合物，将所述混合物水洗后，用二氯甲烷萃取，收集有机相，用硅胶柱色谱进行纯化，得产物c。sphos的量为a的20％；Pd2(dba)3的量为a的10％。进一步地，当a中的R为氟时，a的制备如下：称取2-氨基-3,6-二溴吡嗪2.53g和NaNO21.38g于烧瓶中，在0℃下向其中缓慢滴加HBF425ml，20℃下反应2h；反应所得混合物水洗后用二氯甲烷萃取，收集有机相；用硅胶柱色谱纯化，得到2,5-二溴-3-氟吡嗪。本专利技术还公开了上述的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子或制备方法制备的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子在活细胞成像中的应用。本专利技术还公开了一种荧光材料，包含上述的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子或制备方法制备的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子。本专利技术基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子具有如下优点：(1)该荧光小分子用于活细胞成像，不会进入死细胞。(2)该荧光小分子具有强烈的AIE效应，在生理条件下不易猝灭，有较高的荧光量子产率。(3)该荧光小分子在细胞中较稳定，可以在细胞内稳定传代，在细胞中有出色的光稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例1中化合物1的激发与发射荧光光谱图；图2为本专利技术实施例1中化合物1在不同含水量的DMF中的发射荧光光谱；图3为本专利技术实施例1中化合物1在Hela细胞中荧光活细胞成像图；图4为本专利技术实施例1中化合物1在Hela细胞和4T1细胞中的细胞毒性实验结果；图5为本专利技术实施例1中化合物1与固定的Hela细胞(死细胞)共染的荧光成像图；图6为本专利技术实施例1中化合物1在Hela细胞中的荧光强度稳定性检测图；图7为本专利技术实施例1中化合物1在Hela细胞中是否漏出结果图；图8为本专利技术实施例中1化合物1在Hela细胞中细胞传代培养结果图；图9本专利技术实施例2中化合物2在Hela细胞中荧光活细胞成像图；图10为本专利技术实施例2中化合物2在固定的Hela细胞(死细胞)共染的荧光成像图。具体实施方式本专利技术基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子，其特征在于，该荧光小分子的化学结构式如下：其中：X同时选自氢或甲氧基，R选自氢、氟或甲酯。上述基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子的制备方法，如下：其中，命名为a，为b，基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子为c，a和b的摩尔比为1：3。X同时选自氢或甲氧基，R选自氢、氟或甲酯；将a、b、Pd2(dba)3和sphos混合，在N2保护下加入Cs2CO3溶液和甲苯，85℃下反应24h，得混合物，将所述混合物水洗后，用二氯甲烷萃取，收集有机相，用硅胶柱色谱进行纯化，得产物c。Cs2CO3溶液和甲苯为反应液，sphos的量为a的20％；Pd2(dba)3的量为a的10％。上述的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子在活细胞成像中的应用。一种荧光材料，包含上述的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子或制备方法制备的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子。在研究过程中发现吡嗪是具有两个氮的芳族杂环，其具有质子化和氢键形成的一般效果，将吡嗪引入化合物中作为有利于分子内电荷转移(ICT)的吸电子基团是一个很好的选择。实施例1荧光小分子4,4'-(吡嗪-2,5-二基)双(N,N-双(4-甲氧苯基)苯胺)标记为化合物1，其制备方法及检测过程如下：(1)称取3,6-二溴吡嗪242mg，4-甲氧基-N-(4-甲氧基苯基)-N-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基)苯基)苯胺1.29g，Pd2(dba)3127mg，sphos88mg于50ml反应管中，在N2保护下加入Cs2CO3溶液(4mol/L)5ml和甲苯10ml，85℃下反应24h。反应所得物水洗后用二氯甲烷萃取三次，收集有机相。用硅胶柱色谱进行纯化，得黄色固体4，4'-(吡嗪-2,5-二基)双(N,N-双(4-甲氧苯基)苯胺)402mg，产率58％。Pd2(dba)3，sphos和Cs2CO3溶液均为催化剂。化合物1的结构式如下图：其核磁共振谱图数据：1HNMR(400MHz,CDCl3):δ＝3.81(s,12H),6.86(d,J＝8Hz，8H),7.01(d，J＝8Hz4H)，7.11(d，J＝8Hz，8H)，7.85(d,，J＝8Hz，4H)，8.91(s,2H)ppm，13CNMR(100MHz,CDCl3):δ＝55.46，114.75，119.69，127.07，127.17，127.65，140.19，149.21，149.98，156.26ppm。(2)化合物1取2x10-6M溶解在DMF中，检测激发和发射荧光波谱。根据如附图1所示的化合物1的激发与发射荧光光谱图，可以发现最大激发为425nm，最大发射为551nm，其斯托克斯位移为126nm，斯托克斯位移大，荧光分子的斯托克斯位移大具有背景干扰低、对生物样品的光损伤小、样品穿透性强、检测灵敏度高等优点。(3)化合物(2x10-6M)在含有不同比例水的DMF中分别检测发射荧光光谱。根据如图2(a)所示的化合物1的发射荧光光谱图，可以发现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子，其特征在于，该荧光小分子的化学结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子，其特征在于，该荧光小分子的化学结构式如下：



其中：X同时选自氢或甲氧基，R选自氢、氟或甲酯。


2.根据权利要求1所述的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子的制备方法，其特征在于，制备方法如下：



其中，命名为a，为b，基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子为c，a和b的摩尔比为1：3；X同时选自氢或甲氧基，R选自氢、氟或甲酯；
将a、b、Pd2(dba)3和sphos混合，在N2保护下加入Cs2CO3溶液和甲苯，85℃下反应24h，得混合物，将所述混合物水洗后，用二氯甲烷萃取，收集有机相，用硅胶柱色谱进行纯化，得产物c。


3.根据权利要求2所述的基于吡嗪的D-A-D型荧光小分子的制备方法，其特征在于，所述sphos的量为a...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，吴淑琪，边晓丽，王秋棠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61