一种吲哚基共轭8-羟基喹啉近红外荧光染料及其制备方法和应用与流程

一种吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于有机小分子合成技术领域及近红外荧光染料领域，涉及一种吲哚基共轭8
‑
羟基喹啉近红外荧光染料的制备方法及应用。


背景技术：

2.苯并吲哚类衍生物是一类重要的含氮有机杂环化合物，并具有一个大π共轭的体系，在生物医药、生物检测、荧光染料等方面有重要的用途。2，3，3
‑
三甲基
‑
1h
‑
苯并[e]吲哚是合成生物检测试剂吲哚菁绿的重要中间体。且苯并吲哚也为菁染料的重要组成基团，吲哚类菁染料由于其具有高的光热稳定性、好的溶解性、较大的摩尔消光系数、最大吸收波长可调谐范围大等特性，已被广泛应用于照相感光、光盘记录介质、肿瘤检测、近红外荧光染料、光动力疗法、光学非线形材料和生物大分子荧光标记等领域。然而，目前可用的吲哚类近红外荧光染料仍然非常有限，很多未能达到近红外区及存在光稳定性差等问题。
[0003]8‑
羟基喹啉及其衍生物是一类非常重要的芳香杂环化合物，它们被广泛地应用在荧光探针领域，其具有的π共轭体系，可使其易于发生电子跃迁从而产生荧光，其杂环上的氮原子和羟基上的氧原子也能够参与到配位反应中，正是这些特性使得喹啉衍生物既能够识别不同离子，也能够产生荧光。另外，8
‑
羟基喹啉在药物化学作为其中一个重要类别，被广泛地用于神经保护剂、抗癌剂、酶抑制剂、金属蛋白螯合剂、抗hiv药物、抗真菌药物等药物制剂中。除此之外，其在光电功能分子材料方面的应用也得到越来越多的关注。
[0004]
本发明从吲哚盐和8
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羟基喹啉化合物出发，设计合成了吲哚基共轭8
‑
羟基喹啉近红外荧光染料。将8
‑
羟基喹啉基团对碘化吲哚基团进行功能化修饰以增加其识别基团及增大stokes位移。在改善了其物理化学性能的同时尽可能减少了对分子质量的增加，保留了小分子化合物对生物组织和细胞造成的干扰较小且不易产生沉淀的优势。本发明设计开发了简单新颖、可进一步修饰的低分子量近红外荧光染料，其具有较好的生物相容性和细胞膜渗透性，无论从合成还是应用研究方面都具有重要的意义。


技术实现要素：

[0005]
发明目的：本发明的目的是提供一种吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料的制备方法及其应用。
[0006]
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
[0007]
本发明涉及的一种吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料的结构如下：
[0008]
[0009]
本发明涉及的一种吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料的合成路线为：
[0010][0011]
本发明涉及的一种吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料的制备过程包括以下步骤：
[0012]
步骤1：将2
‑
甲酰基
‑8‑
苄氧基喹啉(ii)和碘化2，3，3
‑
三甲基
‑1‑
丙基
‑
3h
‑
吲哚盐(iii)溶于无水乙醇中，向溶液中滴加哌啶，在氩气氛围下80℃回流反应12h。反应结束后冷却至室温，过滤除去滤液得到暗红色固体，通过硅胶柱层析分离提纯得到吲哚基8
‑
羟基喹啉衍生物(iv)；
[0013]
步骤2：将吲哚基8
‑
羟基喹啉衍生物(iv)溶于干燥二氯甲烷中，在氩气保护下，并在冰浴冷却条件下缓慢滴加三溴化硼，搅拌15min后撤去冰浴，缓慢升至室温搅拌反应6h。反应结束后，将反应液置于冰浴中冷却并用水淬灭，用二氯甲烷萃取，合并有机相用饱和食盐水洗涤，然后有机相经无水硫酸钠干燥过滤，旋干溶剂后粗产物通过硅胶柱层析分离得到吲哚基8
‑
羟基喹啉近红外荧光染料(i)。
[0014]
上述反应步骤1中，2
‑
甲酰基
‑8‑
苄氧基喹啉(ii)和碘化2，3，3
‑
三甲基
‑1‑
丙基
‑
3h
‑
吲哚盐(iii)的物质的量之比为1∶1；
[0015]
上述反应步骤1中，催化剂哌啶用量为反应物原料物质的量的5～10％；
[0016]
上述反应步骤2中，吲哚基8
‑
羟基喹啉衍生物(iv)与三溴化硼的物质的量比为1∶10。
[0017]
本发明的有益效果：
[0018]
与现有技术相比，本发明中吲哚基共轭8
‑
羟基喹啉近红外荧光染料及制备方法所具有的优点有：(1)吲哚基共轭8
‑
羟基喹啉近红外荧光染料具有显著的溶剂效应，最大荧光发射波长在650nm以上，且具有大的斯托克斯位移；(2)能用于hela细胞荧光成像研究，具有较好的细胞渗透性和生物相容性，可用作近红外生物荧光探针和生物荧光成像；(3)合成路线简单、反应条件温和、反应选择性好、分离方法简易，具有普适性，可以推广应用到类似近红外荧光染料的合成。
附图说明
[0019]
图1为本发明吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)在不同溶剂中的紫外
‑
可见吸收光谱；
[0020]
图2为本发明吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)在不同溶剂中的荧光发射光谱；
[0021]
图3为本发明吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)与hela细胞共同孵化后的激光共聚焦荧光成像图。
具体实施方式
[0022]
下面结合具体实例对本发明作进一步地解释，具体实施事例并不对本发明作任何限定。
[0023]
用紫外
‑
可见光谱和荧光光谱表征化合物的结构并研究化合物的光物理性质。检测所用仪器为：岛津uv
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3100型紫外
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可见分光光度计(扫描范围300～900nm，光路狭缝2nm)，荧光光谱用美国amico bowman series 2 luminescence spectrometer测试。
[0024]
实施例1
[0025]
将2
‑
甲酰基
‑8‑
苄氧基喹啉(ii)(265mg，1mmol)和碘化2，3，3
‑
三甲基
‑1‑
丙基
‑
3h
‑
吲哚盐(iii)(330mg，1mmol)溶于15ml无水乙醇中，向溶液中滴加50μl哌啶，在氩气氛围下回流反应12h。反应结束后冷却至室温，过滤除去滤液得到暗红色固体，将其用二氯甲烷
‑
甲醇(v∶v＝20∶1)为洗脱剂通过硅胶柱层析分离提纯得到吲哚基8
‑
羟基喹啉衍生物(iv)，产率74％。1h
‑
nmr(600mhz，cdcl3，ppm)：δ＝8.94(d，j＝8.4hz，1h)，8.67(d，j＝16.2hz，1h)，8.43(d，j＝16.2hz，1h)，8.37(d，j＝8.4hz，1h)，7.71
‑
7.70(m，1h)，7.64
‑
7.61(m，3h)，7.58(d，j＝7.8hz，2h)，7.53(t，j＝7.8hz，1h)，7.48
‑
7.43(m，3h)，7.39(t，j＝7.2hz，1h)，7.16(d，j＝7.2hz，1h)，5.40(s，2h)，5.00(t，j＝7.2hz，2h)，2.04(q，j＝7.2hz，2h)，1.97(s，6h)，1.03(t，j＝7.8hz，3h).
[0026]
实施例2
[0027]
将吲哚基8
‑
羟基喹啉衍生物(iv)(114.8mg，0.2mmol)溶于30ml干燥二氯甲烷中，在氩气保护下，在冰浴条件下缓慢滴加三溴化硼(0.19ml，2mmol)，搅拌15min后撤去冰浴，缓慢升至室温搅拌反应6h。反应结束后，将反应液置于冰浴中冷却并用水淬灭，用二氯甲烷萃取，用饱和食盐水洗涤，有机相经无水硫酸钠干燥过滤，旋干溶剂，用二氯甲烷
‑
甲醇(v∶v＝40∶1)为洗脱剂通过硅胶柱层析分离提纯得到吲哚基8
‑
羟基喹啉近红外荧光染料(i)，产率76％。1h
‑
nmr(600mhz，cdcl3，ppm)：δ＝9.08(s，1h)，8.79(d，j＝15.6hz，1h)，8.572
‑
8.514(m，2h)，8.14(d，j＝7.8hz，1h)，7.68(s，1h)，7.59
‑
7.56(m，3h)，7.39(t，j＝7.8hz，1h)，7.20(d，j＝7.2hz，1h)，7.02(d，j＝7.2hz，1h)，3.41(s，1h)，2.03(d，j＝6.6hz，2h)，1.91(s，6h)，1.05(t，j＝7.2hz，3h).
[0028]
实施例3 吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)在不同溶剂中的紫外
‑
可见吸收光谱
[0029]
将吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)分别溶于二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇中，配置成浓度为1
×
10
‑5mol/l的溶液，测定其紫外
‑
可见吸收光谱。图1为本发明实施例2制备的荧光染料(i)在不同溶剂中的紫外可见吸收光谱。
[0030]
实施例4 吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)在不同溶剂中的荧光
[0031]
将吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)分别溶于二氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇中，配置成浓度为1
×
10
‑5mol/l的溶液，测定其荧光发射光谱。图2为本发明实施例2制备的荧光染料(i)在不同溶剂中的溶液荧光光谱。
[0032]
实施例5 吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)用于肿瘤细胞荧光成像
[0033]
将吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)与hela细胞共同孵化后在用共聚焦荧光显微镜下观察hela细胞成像照片。图3为hela细胞与荧光染料(i)共同孵化后的激光共聚焦荧光成像照片。hoechst 33342激发波长为352nm；mhoney dew激发波长为487nm；
merged为叠加状态。在hela细胞中加入荧光染料(i)共同孵化后，荧光染料进入hela细胞内部清晰成像。吲哚基共轭8
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羟基喹啉近红外荧光染料(i)可用于生物细胞成像。