一类550nm激发的罗丹明类染料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一类550nm激发的罗丹明类荧光染料及其制备方法，该类罗丹明荧光染料，其结构式如(1)所示，通过刚性五元环的结构修饰，其吸收与发射波长相较于罗丹明110均发生一定的红移(50nm左右)。同时本发明专利技术所使用的原料廉价易得，操作简单，同时对实验的要求较低，并且得到的新型罗丹明荧光染料其光稳定性高，量子产率高(在乙醇中高达0.93)，可广泛应用于生物荧光成像领域。

A class of rhodamine dyes excited at 550nm and their preparation

【技术实现步骤摘要】
一类550nm激发的罗丹明类染料及其制备方法
本专利技术属于荧光染料探针领域，具体涉及一类550nm激发的罗丹明类荧光染料及其制备方法。
技术介绍
荧光成像技术能够在三维尺度上对生物分子、细胞及组织/器官进行实时、可视化的检测，能跟踪生物体的各种生理过程，探索生物小分子在生物体中的循环过程。同时由于其廉价、快速和安全等优势，现已成为当前生物医学领域的一种重要分析技术。目前，荧光领域中应用最为广泛的荧光信使为荧光蛋白和小分子荧光染料，其中荧光蛋白的荧光亮度低、改造难度大、尺寸也较大(5nm左右)；而有机荧光染料在保持颜色、结构多样的同时恰好弥补了荧光蛋白以上缺点，这使得其备受广泛研究者的青睐。罗丹明类荧光染料是以氧杂蒽为母体的碱性染料，具有光稳定性好、摩尔消光系数与荧光量子产率高等优点，已在荧光成像领域得到广泛研究。目前商业化的550nm的荧光染料主要为Alexa系列的罗丹明类和Cy3荧光染料，种类较少。其中菁染料的光稳定性差，不适合长时间的成像观察与保存；而Alexa系列的罗丹明类染料结构太过复杂，其通过1，8位磺酸基修饰、甲基修饰的氮杂并六元环，合成操作困难、不易纯化。因此，如何开发新型结构简单、稳定性高、亮度高的550nm的荧光染料仍具有挑战性，也对荧光成像领域具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一类550nm激发的罗丹明类荧光染料及其制备方法。一种可以克服上述缺陷的一种新型罗丹明类染料，该染料在乙醇中的吸收波长为551nm，发射波长在574nm左右，光稳定性高。r>一类550nm激发的罗丹明类荧光染料的制备方法，该方法具有原料廉价易得，合成步骤简单，反应收率高等优点。本专利技术提供一类550nm激发的罗丹明类荧光染料，该染料具有如下结构：其中：R为H、m＝0，1，2或3。一类550nm激发的罗丹明类荧光染料的制备方法，该类化合物的合成路线如下：具体合成步骤如下：(1)中间体1的合成N-取代羟基吲哚溶于冰乙酸，冰浴下搅拌，不断缓慢加入还原性试剂，加完后室温搅拌1-3h后停止反应，调节pH值，有机溶剂萃取，收集有机相，干燥后除去有机溶剂后得中间体1；其中，N-取代羟基吲哚与还原性试剂质量比为1:0.4-1，N-取代羟基吲哚的质量与冰乙酸的体积比为1:10-20g/mL；(2)中间体2的合成中间体1和邻苯二甲酸酐溶于甲苯中，加热回流4-8h后停止反应，冷却至室温后，于冰水浴静置30min-60min后，过滤，滤饼用少量石油醚洗涤，滤饼干燥得中间体2；其中，中间体1与邻苯二甲酸酐的质量比为1:1-2，中间体1的质量与甲苯的体积比为1:20-40g/mL。(3)目标染料的合成中间体1和中间体2溶于甲磺酸和三氟乙酸的混合酸性溶剂中，氮气保护下，加热到140℃,反应两天后，减压除去大部分溶剂后用弱碱性水溶液调节pH值到9-10，二氯甲烷萃取，收集有机相后干燥，除去有机溶剂后，硅胶柱分离，洗脱剂为体积比20-5:1的二氯甲烷和甲醇，减压除去溶剂后得最终产品；其中，中间体1和中间体2的质量比为1:2-3，三氟乙酸和甲磺酸的体积比为1:1-5，中间体1的质量与三氟乙酸的体积比为1：10-30g/mL。本专利技术的罗丹明类荧光染料的合成具有原料廉价易得、合成步骤简单、反应收率高等优点。本专利技术提供了一类550nm激发的罗丹明类荧光染料，其量子产率均达到了0.9以上。一类550nm激光激发的罗丹明类荧光染料的应用，该染料发射波长更长(乙醇中574nm)，光稳定性更好，量子产率更高(乙醇中高达0.93)，可广泛应用于生物荧光成像领域。本专利技术的550nm激光激发的罗丹明类荧光染料，其吸收与发射波长相较于罗丹明110均发生一定的红移(50nm左右)。同时本专利技术所使用的原料廉价易得，操作简单，同时对实验的要求较低，并且得到的新型罗丹明荧光染料其光稳定性高，量子产率高(在乙醇中高达0.93)，可广泛应用于生物荧光成像领域。附图说明图1为实施例中得到的染料Rho-1的核磁氢谱；图2为实施例中得到的染料Rho-1的高分辨质谱；图3为实施例1中得到的染料Rho-1在乙醇中的紫外吸收图，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度，荧光染料的浓度为10μM；图4为实施例1中得到的染料Rho-1在乙醇中的荧光发射图，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度，荧光染料的浓度为10μM；图5为实施例中得到的染料Rho-1的细胞成像图，染料终浓度为1μM。具体实施方法实施例1新型荧光染料Rho-1的合成中间体1的合成取2.12g的4-羟基吲哚于100mL烧瓶中，加入30mL冰乙酸，冰浴下搅拌。称取1.51g氰基硼氢化钠于小锥形瓶中，塞子塞好。然后少量分批相混合液中加入氰基硼氢化钠。室温搅拌1h后，加入5mL去离子水搅拌10min，减压除去乙酸，倒入100mL：200mL的乙酸乙酯和水的混合液中，加入1.8g碳酸氢钠，搅拌直至无气泡产生，萃取分液，收集有机相，无水硫酸镁干燥，过滤，滤液减压除去溶剂得固体1.98g，产率92％。其核磁谱图氢谱数据如下：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ6.85(dd,J＝7.4,0.8Hz,1H),6.11(d,J＝2.2Hz,1H),6.09(s,1H),4.21(s,2H),3.46(t,J＝8.3Hz,2H),2.86(t,J＝8.2Hz,2H).中间体2的合成称取1.0g的4-羟基吲哚啉和1.3g的邻苯二甲酸酐于烧瓶中，氮气保护下加入30mL甲苯，加热回流搅拌5h后，停止反应，冷却至室温后冰浴30min，抽滤，用石油醚洗涤滤饼，烘干，得粗产物白色固体1.0g，产率48％。其核磁谱图氢谱数据如下：1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.55(s,1H),7.95(d,J＝7.6Hz,1H),7.63(d,J＝7.9Hz,1H),7.55(s,1H),7.46(t,J＝7.4Hz,1H),7.31(d,J＝7.3Hz,1H),7.00(t,J＝8.0Hz,1H),6.51(d,J＝8.1Hz,1H),3.64(t,2H),2.87(t,J＝8.4Hz,2H).目标染料Rho-1的合成分别称取135mg的4-羟基吲哚啉和290mg的中间体2，加入8mL甲磺酸和2mL三氟乙酸，氮气保护下。先升温到120℃，再升温到150℃，搅拌两天。减压除去大部分的酸，加入碳酸钠水溶液将pH调到9-10.二氯甲烷萃取，减压出去有机溶剂后硅胶柱分离，用二氯甲烷：甲醇20:1-5:1(体积比)为洗脱剂，减压除去有机溶剂得白色固体106mg，产率27.6％。实施例1中得到的染料Rho-1的核磁氢谱如图1所示，具体数据如下：1HNMR(400MHz,CD3OD)δ8.21–8.16(m,1H),7.68–7.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一类550nm激发的罗丹明类染料，其特征在于该染料通过刚性五元环修饰，使得光稳定性高、量子产率高(在乙醇中高达0.93)，该荧光染料具有如下结构：/n

【技术特征摘要】
1.一类550nm激发的罗丹明类染料，其特征在于该染料通过刚性五元环修饰，使得光稳定性高、量子产率高(在乙醇中高达0.93)，该荧光染料具有如下结构：



其中：R为H、m＝0，1，2或3。


2.如权利要求1所述的一类550nm激发的罗丹明类荧光染料的制备方法，其特征如下步骤所示：
(1)中间体1的合成
N-取代羟基吲哚溶于冰乙酸，冰浴下搅拌，不断缓慢加入还原性试剂，加完后室温搅拌1-3h后停止反应，调节pH值，有机溶剂萃取，收集有机相，干燥后除去有机溶剂后得中间体1；
其中，N-取代羟基吲哚与还原性试剂质量比为1:0.4-1，N-取代羟基吲哚的质量与冰乙酸的体积比为1:10-20g/mL；
(2)中间体2的合成
中间体1和邻苯二甲酸酐溶于甲苯中，加热回流4-8h后停止反应，冷却至室温后，于冰水浴静置30min-60min后，过滤，滤饼用少量石油醚洗涤，滤饼干燥得中间体2；
其中，中间体1与邻苯二甲酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兆超，周伟，乔庆龙，
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