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CN108752354A - 一种卟啉荧光染料的合成及其方法 - Google Patents

一种卟啉荧光染料的合成及其方法 Download PDF

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张婷婷
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Abstract

本发明属于精细有机化工技术领域，特别是一种卟啉荧光染料，所述荧光染料化学结构式为：其中，合成方法以锌‑5‑(4‑吡啶基)‑10,15,20‑三芳基卟啉等为初始原料，经N‑烷基化反应，得到的一类新型卟啉荧光染料，关键点在于该合成方法产率高，又因电子光谱性质较好、荧光量子产率高以及生物友好，有利于其在生物体内的应用。

Description

一种卟啉荧光染料的合成及其方法
技术领域
本发明涉及有机化工技术领域，特别是一种卟啉荧光染料的合成及其方法。
背景技术
荧光染料在生物医学成像、光化学治疗和三维存储数据等领域展示出可喜的应用前景。尤其是在荧光探针方面的应用，因其选择性好，灵敏度高，检测成本低，引起了广大研究人员的兴趣。作为探针的重要组成部分，荧光染料起到举足轻重的作用。设计合成新型荧光染料成为研究的热点。
卟啉作为自然界中一种广泛存在的物质，因其生物友好，光热化学稳定性好，具有良好的光谱响应，在近红外区域吸收强，在荧光染料中具有重要作用。但是卟啉染料的荧光量子产率低，使其应用受到较大限制。因此设计合成较高量子产率的卟啉化合物具有一定应用价值。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种卟啉荧光染料的合成及其方法。
本发明的技术方案如下：
一种卟啉类荧光染料，所述染料化学结构式为：
其中，取代基R1包括氢、烷基、芳基、烷氧基、酰氨基、羟基、腈基、硝基、卤素、酯基中的任意一种；R2包括乙氧甲酰基、4-甲氧甲酰基苯基、腈基、硝基中的任意一种。
合成所述的卟啉荧光染料的方法，所述方法包括以下合成路径：
所述方法包括以下步骤：
1)在室温下向反应瓶中加入化合物II，III，三氯甲烷，加热回流，浓缩得固体化合物；
所述化合物II为锌-5-(4-吡啶基)-10,15,20-三芳基卟啉。
2)将所述步骤1)中的固体化合物纯化得到N-烷基化产物I；
所述步骤1)化合物的投料顺序为化合物II，化合物III和三氯甲烷。
所述步骤1)化合物II和III的投料比为1：1-200，化合物II的浓度为1-100mmol/L。
所述步骤1)回流条件为升温至70-90℃，回流反应3-48h，进一步优选为在80℃下回流反应24h。
所述步骤2)纯化方式为硅胶，硅藻土层析分离，重结晶进一步纯化。
所述步骤2)重结晶纯化溶剂为二氯甲烷，甲醇，正己烷，正戊烷。
完成卟啉类荧光染料太阳能电池敏化剂的合成。
本发明有益效果如下：
1、本发明合成的卟啉荧光染料生物友好，具有水溶性；具有很好的光谱响应能力，在生物体内的应用上具有实用价值。
2、本发明合成一类与传统卟啉荧光染料不同的高量子产率卟啉，可达15％以上，提供了一种产率高的合成方法，在荧光探针应用上具有一定实用价值。
附图说明
图1为实施例8-10中化合物I的核磁氢谱图。
图2为实施例1-7中化合物I的核磁氢谱图
图3为实施例8-10中化合物I的稳态荧光光谱，R1为氢，R2为乙氧甲酰基
图4为实施例8-10中化合物I的紫外可见光谱，R1为氢，R2为乙氧甲酰基
图5为实施例1-7中化合物I的稳态荧光光谱，R1为氢，R2为4-甲氧甲酰基苯基
图6为实施例1-7中化合物I的紫外可见光谱，R1为氢，R2为4-甲氧甲酰基苯基
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和0.21g(1.25mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率60％。
实施例2
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和20.9g(125mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率70％。
实施例3
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和41.8g(250mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率85％。
实施例4
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和10.4g(62.5mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应12h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率80％。
实施例5
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和10.4g(62.5mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率80％。
实施例6
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和10.4g(62.5mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应48h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率78％。
实施例7
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和10.4g(62.5mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应48h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：甲醇＝1:2)纯化，得到化合物I，产率85％。
实施例8
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和14.3g(62.5mmol)III(R2取代基为4-甲氧甲酰基苯基)溶解在氯仿中，加热回流反应48h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：甲醇＝1:2)纯化，得到化合物I，产率82％。
实施例9
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和28.6g(125mmol)III(R2取代基为4-甲氧甲酰基苯基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率80％。
实施例10
将1.05g(1.25mmol)化合物II(R1取代基氢)和28.6g(125mmol)III(R2取代基为4-甲氧甲酰基苯基)溶解在氯仿中，加热回流反应48h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：甲醇＝1:2)纯化，得到化合物I，产率90％。
实施例11
将1.11g(1.25mmol)化合物II(R1取代基甲基)和20.9g(125mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率86％。
实施例12
将1.18g(1.25mmol)化合物II(R1取代基甲基)和28.6g(125mmol)III(R2取代基为4-甲氧甲酰基苯基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率83％。
实施例13
将1.17g(1.25mmol)化合物II(R1取代基甲氧基)和20.9g(125mmol)III(R2取代基为乙氧甲酰基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率80％。
实施例14
将1.24g(1.25mmol)化合物II(R1取代基甲氧基)和28.6g(125mmol)III(R2取代基为4-甲氧甲酰基苯基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率85％。
实施例15
将1.13g(1.25mmol)化合物II(R1取代基甲氧基)和17.5g(125mmol)III(R2取代基硝基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率78％。
实施例16
将1.11g(1.25mmol)化合物II(R1取代基甲氧基)和14.9g(125mmol)III(R2取代基腈基)溶解在氯仿中，加热回流反应24h，硅胶柱层析，重结晶(二氯甲烷：正己烷＝1:2)纯化，得到化合物I，产率80％。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卟啉荧光染料，其特征在于，所述荧光染料化学结构式为：
其中，取代基R1包括氢、烷基、芳基、烷氧基、酰氨基、羟基、腈基、硝基、卤素、酯基；R2包括乙氧甲酰基、4-甲氧甲酰基苯基、腈基、硝基。
2.合成权利要求1所述的卟啉荧光染料的方法，其特征在于，所述方法包括以下合成路径：
其中，取代基R1包括氢、烷基、芳基、烷氧基、酰氨基、羟基、腈基、硝基、卤素、酯基中的任意一种；R2包括乙氧甲酰基、4-甲氧甲酰基苯基、腈基、硝基中的任意一种；
所述方法包括以下步骤：
1)在室温下向反应瓶中加入化合物II，III，三氯甲烷，70-90℃下加热回流反应3-48h，浓缩得固体化合物；
2)将所述步骤1)中的固体化合物纯化得到N-烷基化产物I。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述化合物II为锌-5-(4-吡啶基)-10,15,20-三芳基卟啉，取代基R1包括氢、烷基、芳基、烷氧基、酰氨基、羟基、腈基、硝基、卤素、酯基中的任意一种。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述步骤1)化合物的投料顺序为化合物II，化合物III和三氯甲烷，其中化合物II和III的投料比为1：1-200，所述的化合物II的浓度为1-100mmol/L。
5.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述步骤1)回流条件为升温至80℃，回流24小时。
6.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述步骤2)纯化方式为硅胶，硅藻土层析分离，重结晶进一步纯化。
7.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述步骤2)重结晶纯化溶剂为二氯甲烷，甲醇，正己烷，正戊烷。
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