一種2,6位選擇性單硝基化的不對稱BODIPY化合物的合成

＊劉樂平 豐久彪 趙小龍

（西北師范大學化學化工學院 甘肅 730070）

引言

BODIPY類熒光染料因其易溶于絕大數的有機溶劑，具有較高的熒光量子產率和摩爾消光系數，較好的光穩定性及化學穩定性和較窄的熒光光譜半峰寬等優點，成為科學研究者們廣泛喜愛的研究對象，因此設計合成具有優良性質的BODIPY染料分子的結構尤為重要。該類染料分子在熒光探針方面的應用極為廣泛，常見的分類有金屬陽離子熒光探針、陰離子熒光探針、pH值熒光探針、活性氧（ROS）和活性氮（RNS）探針、硫醇類探針等。這些類型的探針對于活細胞內的感應和成像有重要的研究意義。

本文主要研究合成了一種8-鄰羥基苯基-2-硝基-1,3,5,7-四甲基二吡咯甲川化合物，并對其熒光性質進行了簡單的表征。

圖1 BODIPY（LM13）化合物的合成路線

1.實驗部分

(1)儀器與試劑

超導核磁共振波譜儀400PLUS（瑞士Bruker公司），核磁共振波譜儀DD2 600MHz（美國Agilent公司），F97pro熒光分光光度計（南京諾泰世格科學儀器有限公司），T6紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

水楊醛、硫酸鈉均購自麥克林試劑有限公司，氘代試劑購自上海邁瑞爾公司，實驗過程中所用到的二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、乙腈、乙二醇等試劑均為市售分析純試劑。MOMCl和2-甲酸乙酯基-3,5-二甲基吡咯均由本實驗室自制。

(2)BODIPY(LM13)化合物的合成方法

①a1、b1化合物的合成，參考已有文獻報道

②LM11化合物的合成方法

將化合物a1（0.166g，1mmol）和化合物b1（0.209g，2.2mmol）溶于無水CH2Cl2（氫化鈣處理）中，加入兩滴TFA，在室溫下攪拌，直至TLC監測分析顯示原料a1或原料b1完全消失。之后加入DDQ（0.227g，1mmol）并繼續攪拌30min，然后惰性氣體排真空，隨后加入BF3·OEt2（1.56mL，11mmol）和Et3N（1.67g，16mmol），再攪拌2-3h后，使用水猝滅反應，用CH2Cl2進行萃取，用水洗滌三次，合并有機相，Na2SO4干燥并濃縮。將殘余物使用PE:EA=4:1進行柱層析分離，得到亮閃閃的橙色固體化合物0.12g，產率32%。M.p.168-171℃；1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.40(s,1H),7.23(s,1H),7.12(s,2H),5.96(s,2H),5.13(s,2H),3.29(s,3H),2.56(s,6H),1.47(s,6H).13CNMR(150MHz,Chloroform-d)δ163.9,153.9,148.8,148.5,141.0,135.3,134.1,131.5,129.1,127.0,124.6,123.2,123.0,115.0,94.0,56.3,49.7,15.2,14.4,14.2,11.5。

③LM12化合物的合成方法

將化合物LM11（127mg，0.33mmol）溶解在15mLAc2O中，氬氣保護，在0℃下加入HNO3（0.03mL，68%），在0℃下攪拌10min，之后加30mLH2O洗滌，二氯甲烷萃取，有機相真空濃縮，Na2SO4干燥。將殘余物使用PE:EA=3:1進行柱層析分離，得到固體化合物0.16g，產率76%。1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.53–7.43(m,1H),7.28(s,1H),7.12(s,2H),6.25(s,1H),5.15(s,2H),3.30(s,3H),2.86(s,3H),2.64(s,3H),1.76(s,3H),1.50(s,3H).13CNMR(150MH z,Chloroform-d)δ185.9,161.2,156.1,153.9,146.9,142.1,140.8,134.2,131.2,129.7,129.1,126.0,123.7,123.6,115.0,94.0,56.3,15.0,14.2,12.9,10.8。

④目標化合物LM13的合成方法

將化合物LM12（100mg，0.23mmol）溶解在20mL四氫呋喃:水為1:1的混合溶劑中，滴加5滴濃HCl，回流10分鐘。反應體系冷卻至室溫，加二氯甲烷萃取三次，有機相合并，干燥濃縮，殘余物柱層析得到68mg固體化合物LM13，產率80%，回收原料LM12 18mg。

1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ10.07(s,1H),7.40(s,1H),7.12(s,1H),7.00(s,2H),6.50(s,1H),2.70(s,3H),2.56(s,3 H),1.71(s,3H),1.50(s,3H)。

13CNMR(100MHz,Chloroform-d)δ164.0,153.9,148.9,141.1,135.3,134.2,131.5,129.1,127.0,124.6,123.2,115.0,94.0,56.4,29.7,15.3,14.4,11.6。

(3)目標化合物LM13的光譜測定

①化合物LM13分子的溶液制備

準確地稱取3.85mg化合物LM13，然后移入10mL的比色皿中，用MeCN定容，制備成濃度1.0×10-3mol·L-1（1mM）化合物LM13分子溶液。

②化合物LM13分子的紫外吸收和熒光光譜的測定

用移液槍移取30μL的1mM的化合物LM13分子溶液稀釋到5mL樣品管中，定容到3mL后，移入比色皿中，得到測試體系中探針的濃度為10μM，進行紫外吸收和熒光光譜測試。

③結果與討論

圖2 化合物LM13分子的紫外吸收譜圖

由圖2得知，在所測試的乙腈溶劑體系中，化合物LM13分子在489nm處顯示的強烈的紫外-可見吸收。通過熒光光譜掃描確定其熒光發射，發射光譜也在乙腈溶液中記錄。化合物LM13分子在509nm處產生強熒光發射，顯示509nm處的熒光發射最大值。

2.結論與展望

本文主要研究合成了一種8-鄰羥基苯基-2-硝基-1,3,5,7-四甲基二吡咯甲川化合物，產物的結構采用1HNMR、13CNMR進行表征，并測試了其光譜性能。發現在有機溶劑中的熒光較強，因此在熒光識別或者生物成像領域有一定的應用價值。