胡泉子，秦 瑗，席海濤，孫小強(qiáng)

(常州大學(xué) 石油化工學(xué)院 江蘇省精細(xì)石油化工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 常州 213164)

硼-二吡咯亞甲基(BDP，Chart 1)染料類化合物具有較高的摩爾消光系數(shù)、stokes位移小、光學(xué)穩(wěn)定性好、吸收發(fā)射波長在可見光區(qū)等優(yōu)點(diǎn)[1]使其在新型材料領(lǐng)域發(fā)展迅猛。通過對(duì)BDP染料母體進(jìn)行化學(xué)修飾已合成出功能各異的BDP染料衍生物[2～4]。

研究發(fā)現(xiàn)8-位苯系取代的BDP染料類化合物，在BDP母體上具有甲基、乙基等供電子基[5]時(shí)熒光量子產(chǎn)率大大提高，熒光強(qiáng)度強(qiáng)，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。

本文利用含氮原子的雜環(huán)化合物空間結(jié)構(gòu)多變的特性[6]，將BDP熒光基團(tuán)鍵連到含氮雜環(huán)化合物上，設(shè)計(jì)并合成了兩個(gè)新型的8-位苯系取代的BDP染料類熒光化合物——4,4-二氟-8-[4′-(3-嗎啉丙氧基)苯基]-1,3,5,7-四甲基-4-硼-3a,4a-二氮雜-s-引達(dá)省(3)和1,4-二{4,4-二氟-8-[4′-(2-乙氧基)苯基]-1,3,5,7-四甲基-4-硼-3a,4a-二氮雜-s-引達(dá)省}哌嗪(6，Chart 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和LC-MS表征。合成路線見Scheme 1。 3和6的合成為探索熒光探針化合物的性能研究提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

Chart1

Scheme1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

Bruker ARX-500 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；LC-MS-2010 EV型質(zhì)譜儀。

三氟化硼乙醚、嗎啡啉，化學(xué)純；其余所用試劑均為國產(chǎn)分析純；柱層析用硅膠H，青島海洋化工有限公司。

1．2 合成

(1)4的合成

在三口燒瓶中依次加入對(duì)羥基苯甲醛8.00 g(65 mmol)，無水乙腈80.0 mL, 1,2-二溴乙烷24.66 g(131 mmol)及碳酸鉀18.20 g，攪拌下于50 ℃反應(yīng)5 h(TLC跟蹤)。冷卻至室溫，抽濾，濾餅用適量無水乙腈洗滌兩次，合并濾液與洗滌液，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=V(丙酮)∶V(石油醚)=1∶10)分離得白色固體4-(2-溴乙氧基)苯甲醛(4)4.60 g，產(chǎn)率31%；1H NMRδ： 9.90(s, 1H), 7.85(d,J=4.3 Hz, 2H), 7.02(d,J=4.4 Hz, 2H), 4.38(t,J=6.2 Hz, 2H), 3.67(t,J=6.2 Hz, 2H)。

(2) 1和5的合成

在四口燒瓶中加入二氯甲烷300 mL，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入對(duì)羥基苯甲醛1.22 g(10 mmol)和2，4-二甲基吡咯2.85 g(30 mmol)，攪拌下加一滴三氟乙酸(TFA)，于室溫反應(yīng)3 h(TLC跟蹤)。氮?dú)獗Ｗo(hù)下減壓濃縮至40 mL左右，緩慢滴加2,3-二氯-5,6-二氰基對(duì)苯醌(DDQ)2.27 g(10 mmol)的二氯甲烷(60 mL)溶液,滴畢,反應(yīng)30 min;滴加三乙胺14.4 mL(100 mmol)的三氟化硼乙醚[18.8 mL(0.15 mol)]溶液，滴畢，反應(yīng)1 h。抽濾，濾液濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：B=V(二氯甲烷)∶V(石油醚)=1∶1]分離，收集綠色熒光色帶，旋蒸除溶后再經(jīng)柱層析(洗脫劑：B=1∶2)分離得紅色固體4,4-二氟-8-(4-羥基苯基)-1,3,5,7-四甲基-4-硼-3a,4a-二氮雜-s-引達(dá)省(1)0.41 g，產(chǎn)率12%；1H NMRδ： 7.17(d,J=8.5 Hz, 1H), 7.01(d,J=8.5 Hz, 1H), 5.98(s, 1H), 2.56(s, 3H), 1.42(s, 3H)。

用類似的方法合成紅色固體4,4-二氟-8-[4′-(2-溴乙氧基)苯基]-1,3,5,7-四甲基-4-硼-3a,4a-二氮雜-s-引達(dá)省(5)，產(chǎn)率27%；1H NMRδ： 7.19(d,J=8.5 Hz, 1H), 7.03(d,J=8.5 Hz, 1H), 5.98(s, 1H), 4.35(t,J=6.2 Hz, 1H), 3.69(t,J=6.2 Hz, 1H), 2.55(s, 3H), 1.42(s, 3H); MSm/z: 448.00{[M+1]+，100%}。

(3)2的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入1 340 mg(1.0 mmol)，無水乙腈10 mL，1-溴-3-氯丙烷315 mg(2.0 mmol)及碳酸鉀414 mg(3.0 mmol)，攪拌下于50 ℃反應(yīng)1 h(TLC跟蹤)。冷卻至室溫，抽濾，濾餅用適量無水乙腈洗滌兩次，合并濾液與洗滌液，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：B=1∶5)分離得紅色固體4,4-二氟-8-[4′-(3-氯丙氧基)苯基]-1,3,5,7-四甲基-4-硼-3a,4a-二氮雜-s-引達(dá)省(2)291.8 mg，產(chǎn)率70%；1H NMRδ： 7.17(d,J=8.5 Hz, 1H), 7.01(d,J=8.5 Hz, 1H), 5.98(s, 1H), 4.17(t,J=5.8 Hz, 1H), 3.79(t,J=6.3 Hz, 2H), 2.56(s, 3H), 2.43～2.16(m, 1H), 1.42 (s, 3H)。

(4)3和6的合成

在單口燒瓶中依次加入2117.8 mg(0.3 mmol)，無水乙腈5 mL，嗎啡啉1.0 mL(11.4 mmol)及碳酸鉀78.0 mg(2eq)，攪拌下于室溫反應(yīng)72 h(TLC跟蹤)。冷卻至室濾，抽濾，濾餅用適量無水乙腈洗滌兩次，合并濾液與洗滌液，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=1∶10)分離，收集綠色熒光色帶，旋蒸除溶后再經(jīng)柱層析(洗脫劑：A=1∶5)分離得紅色固體3 42.6 mg，產(chǎn)率32%；1H NMRδ： 7.16(d,J=8.5 Hz, 1H), 7.00(d,J=8.5 Hz, 1H), 5.97(s, 1H), 4.09(t,J=6.2 Hz, 1H), 3.77(s, 2H), 2.68(s, 2H), 2.56(s, 4H), 2.17～2.04(m, 1H), 1.43(s, 3H); MSm/z: 468.30{[M+1+，100%}。

用類似的方法合成紅色固體6，產(chǎn)率9%；1H NMRδ： 7.18(d,J=8.5 Hz, 1H), 7.01(d,J=8.5 Hz, 1H), 5.98(s, 1H), 4.25(t, 1H), 3.00(s, 3H), 2.55(s, 3H), 1.42(s, 3H); MSm/z: 819.60{[M+1]+，100%}。

2 結(jié)果與討論

在按文獻(xiàn)[7～9]方法合成8-位苯系取代的BDP染料衍生物時(shí)，由于反應(yīng)復(fù)雜，副產(chǎn)物多，分離提純難度大，加之中間體不穩(wěn)定，遇空氣易氧化，給每步反應(yīng)的后處理增加難度。目前也有人[10]通過微波法提高縮醛這步反應(yīng)產(chǎn)率，但是DDQ氧化這步有著最終的決定權(quán)。溫度對(duì)氧化過程影響比較大，溫度高于室溫，副產(chǎn)物增多，降低目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。我們通過一鍋法合成1和5，省去了每步的后處理，減少了被氧化的幾率，操作簡化。

合成5時(shí)，嘗試采用與2不同的合成步驟。由于采用的是稀釋法合成BDP染料化合物，投料量受到限制，為此，我們先合成鹵烷取代的醛，避免了1，2-二溴乙烷的雙取代的發(fā)生降低目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率，在由甲基吡咯合成2或5的反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)5的產(chǎn)率明顯比2高。

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