一种杂环不同非对称菁染料的合成方法技术

一种杂环不同非对称菁染料的合成方法，属于非对称菁染料技术领域。本发明专利技术方法以糠醛为起始原料，先与一个吲哚季铵盐缩合制成半菁，再在芳胺与Lewis酸作用下使呋喃开环并与另一分子吲哚季铵盐反应，最终区域选择单一选择性合成非对称菁染料产物。本发明专利技术方法原料易得、合成条件简单、温和，对各种糠醛衍生物及活泼甲基季铵盐均适用。所制备的菁染料具有较好的水溶性及较佳的荧光性能，可用于生物医学材料、光电材料、分析化学等领域。分析化学等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种杂环不同非对称菁染料的合成方法


[0001]本专利技术属于材料领域，具体涉及一种杂环不同非对称菁染料的合成方法。

技术介绍

[0002]菁染料是由两个芳香杂环经多个次甲基键相连的共轭体，按次甲基数量可分为五次甲基菁(Cy5)、七次甲基菁(Cy7)、九次甲基菁(Cy9)等。与聚集诱导发光(AIE)染料、给体
‑
受体
‑
给体(D
‑
A
‑
D)染料、香豆素、酞菁、卟啉、氟硼二吡咯等染料相比，菁染料由于同时具备摩尔吸光系数高、吸收波长范围广(450nm～1126nm)、结构修饰容易、生物相容性良好等优点，被广泛用于医用诊疗(包括近红外荧光成像、光声成像、光动力治疗、声动力治疗、光热治疗等)材料的研究。因此，菁染料已经在当今生物医药材料等领域中不可或缺，是目前染料研究的热门分子。
[0003]目前菁染料主要通过戊二烯醛缩二苯胺(缩合剂)与吲哚季铵盐反应制得，而缩合剂的制备主要有两种方法。第一种，使用多取代吡啶与2，4
‑
二硝基卤代苯反应得到Zinckle盐，再与苯胺胺解制得(吡啶法)。第二种，使用环己酮通过Vilsmeier
‑
Haack甲酰化反应得到二醛，再胺解制得(环己酮法)。因此，在这些方法中，步骤繁琐；此外，最重要的是，合成杂环不同非对称菁染料时，会生成极性相近的对称副产物，不利于分离纯化，最终导致合成效率低下。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服杂环不同非对称菁染料合成时的区域选择专一性问题，充分利用糠醛的特性开发分步缩合法来合成两个杂环不同的非对称菁染料。
[0005]本专利技术所述的一种杂环不同非对称菁染料的合成方法，以糠醛为起始原料，先与一个吲哚季铵盐缩合制成半菁，再在芳胺与Lewis酸作用下使呋喃开环并与另一分子吲哚季铵盐反应，最终区域选择单一选择性合成非对称菁染料产物。具体包括如下：
[0006]步骤1，糠醛衍生物A与杂环B(0.2～1倍投料量)溶于醇类溶剂中，以0.01倍～5倍的二级胺为催化剂，上述的倍数是基于糠醛衍生物A，在60～140℃下反应1～12小时得到粗产物C，除去溶剂得到化合物C；
[0007]步骤2，化合物C与Lewis酸(0.5～3倍投料量)和芳基胺类化合物ArNH2(0.5～3倍投料量)在甲醇溶液中混合，上述倍数是基于化合物C的，在0～70℃下反应5～30分钟，除去溶剂，所得物与杂环D在酸酐(R8CO)2O、碱的混合溶剂中在0～70℃下反应0.5～4小时，加入异丙醚沉淀得到粗产物，经过柱色谱层析得到纯的化合物E即杂环不同非对称菁染料。
[0008]进一步步骤1中糠醛衍生物A的结构式：反应所需的醇类溶剂为乙醇、甲醇等，所需的二级胺为哌啶、四氢吡咯等；
[0009]杂环B、杂环D选自或有活性亚甲基的芳基取代杂环结构，但杂环B、杂环D不完全相同；有活性亚甲基的芳基取代杂环结构选自如下：
[0010][0011]进一步步骤2中，反应所需碱为吡啶、三乙胺等；反应所需的芳氨为苯胺、对甲基苯胺、对甲氧基苯胺、对羟基苯胺等；反应所需的Lewis酸为盐酸、氯化锌、氯化铝、三氟甲磺酸镝等；反应所需的酸酐为乙酸酐、丙酸酐、苯甲酸酐等。其结构式中的n为0～3的整数；结构式中的Y为阴离子，主要为卤素离子、PF6‑
、ClO4‑
、TsO
‑
等；结构式中R1、R2、R3、R4、R5、R9均为H、烷烃、烯烃、炔基、芳香基、羟基、卤素、硝基、苄氧基、烷氧基等；结构式中的R6、R
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为苯环上的不同位点的H、烃、烯烃、炔基、芳香基、羟基、卤素、硝基、苄氧基、烷氧基或各种水溶性基团(例：SO3M)；结构式中的R7、R
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均为甲基、3～20个碳原子的烷基、磺酸、磷酸、羧酸及羧酸衍生物。
[0012][0013]本专利技术方法所涉及的原料易于制备，合成路线短，反应条件温和，适用于大规模生
产。本专利技术所制备的双菁类染料具有很好的水溶性、稳定性、生物相容性。
[0014]本专利技术所涉及的杂环不同非对称菁染料合成方法，其合成的菁染料用于但不限于红外荧光成像、光声成像、光动力治疗、声动力治疗、光热治疗。
具体实施方式
[0015]通过以下具体实施方式将有助于理解本专利技术，但并不限制本专利技术的内容。
[0016]实施例1
[0017]本实施合成杂环不同非对称菁染料合成方法为：
[0018][0019]糠醛(780.6mg)与氮杂环B(800mg)在乙醇(15mL)中混合，加入哌啶(20μL)，回流反应6小时，加入乙酸乙酯清洗3次，干燥，制得半菁C。
[0020]1H NMR(400MHz,DMSO
‑
d6)δ(ppm)8.38(d,J＝16.0Hz,1H),8.27(d,J＝1.7Hz,1H),8.00
–
7.95(m,1H),7.89
–
7.83(m,1H),7.68(d,J＝3.6Hz,1H),7.63
–
7.57(m,2H),7.35(d,J＝16.0Hz,1H),6.93(dd,J＝3.6,1.7Hz,1H),4.61(t,J＝7.7Hz,2H),2.54
–
2.50(m,2H),2.01
–
1.89(m,2H),1.83
–
1.71(m,8H).
13
C NMR(101MHz,DMSO
‑
d6)δ(ppm)181.47,152.03,151.09,144.09,141.41,139.11,129.73,129.67,124.53,123.54,115.76,115.59,109.26,52.45,50.88,46.86,27.68,26.22,22.89.HRMS(ESI
+
):cacld.for C
20
H
23
NO4S[M+H]+
374.1421found
[0021]374.1416.
[0022]半菁C(100mg)与氯化锌(43.8mg)和对甲氧基苯胺(39.8mg)在甲醇(7.5mL)中混合，室温搅拌10分钟，加入异丙醚沉淀，取沉淀与杂环D(107.1mg)在乙酸酐中混合，加入吡啶(0.2mL)，室温搅拌1小时，加入异丙醚沉淀得到粗产物，经过反相柱色谱层析得到纯的化合物E，产率57％。
[0023]1H NMR(400MHz,DMSO
‑
d6)δ(ppm)7.93(s,1H),7.89
–
7.79(m,2H),7.74
–
7.63(m,3H),7.59(d,J＝8.0Hz,1H),7.48(d,J＝8.0Hz,1H),7.44(d,J＝8.0Hz,1H),7.33(t,J＝8.0Hz,1H),6.41(t,J＝14.7Hz,2H),6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杂环不同非对称菁染料的合成方法，其特征在于，以糠醛为起始原料，先与一个吲哚季铵盐缩合制成半菁，再在芳胺与Lewis酸作用下使呋喃开环并与另一分子吲哚季铵盐反应，最终区域选择单一选择性合成非对称菁染料产物。2.按照权利要求1所述的一种杂环不同非对称菁染料的合成方法，其特征在于，具体包括如下：步骤1，糠醛衍生物A与0.2～1倍摩尔的杂环B溶于醇类溶剂中，以0.01倍～5倍摩尔的二级胺为催化剂，上述的倍数是基于糠醛衍生物A，在60～140℃下反应1～12小时得到粗产物C，除去溶剂得到化合物C；步骤2，化合物C与0.5～3倍摩尔的Lewis酸和0.5～3倍摩尔的芳基胺类化合物ArNH2在甲醇溶液中混合，上述倍数是基于化合物C的，在0～70℃下反应5～30分钟，除去溶剂，所得物与杂环D在酸酐(R8CO)2O、碱的混合溶剂中在0～70℃下反应0.5～4小时，加入异丙醚沉淀得到粗产物，经过柱色谱层析得到纯的化合物E即杂环不同非对称菁染料；进一步步骤1中糠醛衍生物A的结构式：反应所需的醇类溶剂为乙醇、甲醇等，所需的二级胺为哌啶、四氢吡咯等；杂环B、杂环D选自或有活性亚甲基的芳基取代杂环结构，但杂环B、杂环D不完全相同；有活性亚甲基的芳基取代杂环结构选自如下：进一步步骤2中，反应所需碱为吡啶、三乙胺等；反应所需的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫善雁，郝振铭，王筱楠，闫如玉，胡利明，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：