一种2,6位选择性单硝基化的不对称BODIPY化合物的合成

＊刘乐平 丰久彪 赵小龙

（西北师范大学化学化工学院 甘肃 730070）

引言

BODIPY类荧光染料因其易溶于绝大数的有机溶剂，具有较高的荧光量子产率和摩尔消光系数，较好的光稳定性及化学稳定性和较窄的荧光光谱半峰宽等优点，成为科学研究者们广泛喜爱的研究对象，因此设计合成具有优良性质的BODIPY染料分子的结构尤为重要。该类染料分子在荧光探针方面的应用极为广泛，常见的分类有金属阳离子荧光探针、阴离子荧光探针、pH值荧光探针、活性氧（ROS）和活性氮（RNS）探针、硫醇类探针等。这些类型的探针对于活细胞内的感应和成像有重要的研究意义。

本文主要研究合成了一种8-邻羟基苯基-2-硝基-1,3,5,7-四甲基二吡咯甲川化合物，并对其荧光性质进行了简单的表征。

图1 BODIPY（LM13）化合物的合成路线

1.实验部分

(1)仪器与试剂

超导核磁共振波谱仪400PLUS（瑞士Bruker公司），核磁共振波谱仪DD2 600MHz（美国Agilent公司），F97pro荧光分光光度计（南京诺泰世格科学仪器有限公司），T6紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）。

水杨醛、硫酸钠均购自麦克林试剂有限公司，氘代试剂购自上海迈瑞尔公司，实验过程中所用到的二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、乙腈、乙二醇等试剂均为市售分析纯试剂。MOMCl和2-甲酸乙酯基-3,5-二甲基吡咯均由本实验室自制。

(2)BODIPY(LM13)化合物的合成方法

①a1、b1化合物的合成，参考已有文献报道

②LM11化合物的合成方法

将化合物a1（0.166g，1mmol）和化合物b1（0.209g，2.2mmol）溶于无水CH2Cl2（氢化钙处理）中，加入两滴TFA，在室温下搅拌，直至TLC监测分析显示原料a1或原料b1完全消失。之后加入DDQ（0.227g，1mmol）并继续搅拌30min，然后惰性气体排真空，随后加入BF3·OEt2（1.56mL，11mmol）和Et3N（1.67g，16mmol），再搅拌2-3h后，使用水猝灭反应，用CH2Cl2进行萃取，用水洗涤三次，合并有机相，Na2SO4干燥并浓缩。将残余物使用PE:EA=4:1进行柱层析分离，得到亮闪闪的橙色固体化合物0.12g，产率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

将化合物LM11（127mg，0.33mmol）溶解在15mLAc2O中，氩气保护，在0℃下加入HNO3（0.03mL，68%），在0℃下搅拌10min，之后加30mLH2O洗涤，二氯甲烷萃取，有机相真空浓缩，Na2SO4干燥。将残余物使用PE:EA=3:1进行柱层析分离，得到固体化合物0.16g，产率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目标化合物LM13的合成方法

将化合物LM12（100mg，0.23mmol）溶解在20mL四氢呋喃:水为1:1的混合溶剂中，滴加5滴浓HCl，回流10分钟。反应体系冷却至室温，加二氯甲烷萃取三次，有机相合并，干燥浓缩，残余物柱层析得到68mg固体化合物LM13，产率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)目标化合物LM13的光谱测定

①化合物LM13分子的溶液制备

准确地称取3.85mg化合物LM13，然后移入10mL的比色皿中，用MeCN定容，制备成浓度1.0×10-3mol·L-1（1mM）化合物LM13分子溶液。

②化合物LM13分子的紫外吸收和荧光光谱的测定

用移液枪移取30μL的1mM的化合物LM13分子溶液稀释到5mL样品管中，定容到3mL后，移入比色皿中，得到测试体系中探针的浓度为10μM，进行紫外吸收和荧光光谱测试。

③结果与讨论

图2 化合物LM13分子的紫外吸收谱图

由图2得知，在所测试的乙腈溶剂体系中，化合物LM13分子在489nm处显示的强烈的紫外-可见吸收。通过荧光光谱扫描确定其荧光发射，发射光谱也在乙腈溶液中记录。化合物LM13分子在509nm处产生强荧光发射，显示509nm处的荧光发射最大值。

2.结论与展望

本文主要研究合成了一种8-邻羟基苯基-2-硝基-1,3,5,7-四甲基二吡咯甲川化合物，产物的结构采用1HNMR、13CNMR进行表征，并测试了其光谱性能。发现在有机溶剂中的荧光较强，因此在荧光识别或者生物成像领域有一定的应用价值。