一种硅基罗丹明衍生物及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种硅基罗丹明衍生物，该硅基罗丹明衍生物结构通式为：本发明还涉及上述硅基罗丹明衍生物的制备方法及其在制备细胞染料、生物染色剂和生物分子、粒子荧光标记中的应用。本发明提供的硅基罗丹明衍生物合成方法具有总产率高、反应条件简单、操作方便、能够大量制备、底物选择范围广等优点。
【专利说明】一种硅基罗丹明衍生物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学领域，具体地说，是一种硅基罗丹明衍生物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 罗丹明是氧杂蒽类化合物中的一种，具有光稳定性好、荧光量子产率高、化学修饰 简单等优点，是一种较好的荧光小分子染料探针，广泛应用于生物样品的染色与荧光标记 中。但是罗丹明作为荧光探针在应用过程中，特别是应用于生物样品时，也存在着许多不 足。比如罗丹明B染料的激发波长位于紫外可见光区，而生物样品在紫外可见光区会产生 严重的背景信号干扰。另一方面，紫外可见光对组织的穿透能力较差，对生物样品的光毒性 较大。这些因素大大影响了罗丹明染料探针在生物样品荧光分析中灵敏度和准确性，极大 地限制了其在生物样品荧光成像中的进一步应用。
[0003] 硅基罗丹明是近几年新发展起来的一类荧光染料。其优势在于通过将罗丹明分子 中的氧原子替换为硅原子，在保留了罗丹明类化合物优点的同时，其光谱范围红移，达到近 红外光区，从而满足了生物样品分析成像的要求。近几年来不断有硅基罗丹明方面的专利 发表，例如专利WO2010/126077A1，专利WO2012/111818Al和专利WO2013/029650Al 等。这些专利对硅基罗丹明的性质、合成方法和应用等进行了叙述。在这些专利中，都是采 用活泼金属试剂与羰基亲核加成的方法制备硅基罗丹明衍生物，这种合成方法一方面步骤 较多，反应条件苛刻，产率低，不能用于大量的合成；另一方面活性金属试剂的使用大大限 制了底物的选择范围其中一些取代硅基罗丹明甚至无法合成，影响了其在生物样品成像方 面的应用。因此，设计一种步骤少、反应条件简单、产率高、底物选择多样、能适实现大量制 备的方法用于合成硅基罗丹明衍生物的是十分必要的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种硅基罗丹明衍生物。
[0005] 本发明的再一的目的是，提供上述硅基罗丹明衍生物的制备方法。
[0006] 本发明的另一的目的是，提供上述硅基罗丹明衍生物的用途。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是： 一种硅基罗丹明衍生物，其结构通式如（I
【权利要求】
1. 一种硅基罗丹明衍生物，其特征在于，所述硅基罗丹明衍生物是具有通式（I)结构 的化合物：
Rn，R15其中任意一个为或两个均为-COOH或者_〇)0_时，可以形成通式（I)相应的内 酯螺环形式，具有通式（II)结构的化合物： 其中：
R2、R3分别为C1-C6直链或支链的烃基或苯基，所述烃基选自：甲基、乙基、正丙基、异丙 基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、正己基； R4、R5、R6、R7、R8、R 9分别为氢或C1-C6的直链或支链的烃基，所述烃基选自：甲基、乙 基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、正己 基； R20、R21、R22、R23分别为C1-C6直链或支链的饱和或不饱和的烃基或环烷基，所述烃基选 自：甲基、乙基、正丙基、异丙基、稀丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、 仲戊基、新戊基、正己基； Rn、R12、R13、R14、R15, R16, R17, R18, R19为相同或者不同的取代基，所述取代基选自：烃基、 齒素、氛基、硝基、烧氧基、齒代烧基。
2. 根据权利要求书1所述的硅基罗丹明衍生物，其特征在于，所述硅基罗丹明衍生物 取代情形选自下列中的一种、两种或两种以上： a) 所述取代基R2、R3为甲基、乙基或苯基； b) 所述取代基R4、R5、R6、R7、R8、R 9为氢； c) 所述取代基R2Q、R21、R22、R23为甲基、乙基或烯丙基。
3. 根据权利要求书1所述的硅基罗丹明衍生物，其特征在于，所述硅基罗丹明衍生物 具备下列情形中的一种或两种： a)所述取代基R2tl或R21与R5以碳链相连，与母体苯环形成五元或六元环状结构； b)所述取代基R22或R23与R8以碳链相连，与母体苯环形成五元或六元环状结构。
4. 根据权利要求书3所述的硅基罗丹明衍生物，其特征在于，所述硅基罗丹明衍生物 具备下列情形中的一种或两种： 所述取代基-NR2tlR21与-R5形成具有以下通式（III)的结构：
所述取代基-NR22R23与-R8形成具有以下通式（IV)的结构：
5. 根据权利要求书4所述的硅基罗丹明衍生物，其特征在于，所述硅基罗丹明衍生物 具备下列情形中的一种或两种： a) 所述的取代基R24为氢、甲基、乙基或烯丙基； b) 所述的取代基R25为氢、甲基、乙基或烯丙基。
6. 根据权利要求书1-4任一所述的硅基罗丹明衍生物，其特征在于，所述硅基罗丹明 衍生物取代情形选自下列中的一种： a) R12、R13、R14 均为氢，R11 或 R15 其中任一个为-CN、-N02、-S03H、-S03'-0H、-0CH 3、-NH2、 -N3、-NCS、-CH3、-F、 -C1、-Br、-1 中的任意 Iv基团，另 Iv为氧； b) Rn、R15其中任意一个为甲基，另一个为氢，R 12、R13、R14中任意一个为-CN、-N02、-S0 3H 、-SO3' -OH、-〇CH3、-NH2、-CH3、-N3、-NCS、-C三CH.、-CONH 2、-CH2NH2、-F、-Cl、-Br、-I、-COOH、-C OCT中的任意一个基团，其余两个均为氢； c) Rn、R15其中任意一个为-SO3H或-S<V，另一个为氢，R 12、R13、R14中任意一个为-SO3H 或-SCV，另外两个为氢； d) R11或者R15 -个为-H，另一个为-COOH或者-C00_，R12, R13, R14中任意一个为-CN、-NO2、-S03H、-SO3' -OH、-OCH3、-NH2、-CH3、-N3、-NCS、-C^CH、-CONH 2、-CH2NH2、-F、-Cl、-Br、-I、 -C00H、-C00_基团中的一个，其余两个为氢； e) R16, R17, R18, R19 中任意一个为-CN、-N02、-S03H、-SO3'-〇H、-〇CH 3、-NH2、-CH3、-N3、-NC S、-CeCH.、_C0NH2、-CH2NH2、-F、-Cl、-Br、-1、-C00H、-C0(T 基团中的一个,其余三个为氢。
7. 权利要求书1-6任一所述硅基罗丹明衍生物的制备方法，其特征在于，所述制备方 法包括下述步骤： 第一步：具有通式（V)结构的关键硅基中间体的合成
当-NR2tlR21与-NR22R23, R4与R7, R5与R8, R6与R9两两均具有相同结构时，采用如下方法 合成； N，N-二烃基间溴苯胺衍生物与正丁基锂反应生成相应的锂试剂，再进一步与二烃基二 氯硅烷反应，硅胶柱层析，以乙酸乙酯和石油醚混合体系进行洗脱，生成具有通式（V)结构 的关键娃基中间体； 当-NR2tlR21与-NR22R23, R4与R7, R5与R8, R6与R9两两之间有一对或者一对以上具有不 同结构时，采用如下方法合成； 一种N，N-二烃基间溴苯胺衍生物与正丁基锂生成相应的锂试剂，再与二烃基二氯硅 烷反应，取代其中的一个氯，生成单氯硅烷的产物；另一种N，N-二烃基间溴苯胺衍生物与 正丁基锂反应生成相应的锂试剂，再进一步与单氯硅烷产物反应，硅胶柱层析，以乙酸乙酯 和石油醚混合体系进行洗脱，生成具有通式（V)结构的关键硅基中间体； 第二步：硅基罗明丹衍生物的合成 具有通式（V)结构的关键硅基中间体与不同取代的苯甲醛衍生物在催化条件下，封管 后置于防护罩中140 ° C反应，再经四氯苯醌氧化或者不氧化，最后进行柱层析分离，以二 氯甲烷和甲醇的混合体系或乙酸乙酯、石油醚和三乙胺的混合体系进行洗脱，得到硅基罗 丹明衍生物。
8. 根据权利要求书7所述的制备方法，其特征在于， 制备具有通式（V)结构的关键硅基中间体时所用的溶剂为乙醚；所述制备具有通式 (V)结构的关键硅基中间体时反应温度为0° C; 所述制备具有通式（V)结构的关键硅基中间体时，若-NR2tlR21与-NR22R 23, R4与R7, R5与 R8,&与馬两两均具有相同结构时，各反应物的投料比为N，N-二烃基间溴苯胺：丁基锂： 二烃基二氯硅烷=I : 1. 05: 0· 6 ;若-NR2tlR21 与-NR22R23, R4 与 R7, R5 与 R8, R6 与 R9 两两之 间有一对或者一对以上具有不同结构时，各反应物的投料比为N，N-二烃基间溴苯胺：丁 基锂：二烃基二氯硅烷=1 : 1.05: 5; 所述具有通式（V)结构的关键硅基中间体与不同取代的苯甲醛衍生物的投料摩尔比 为 1 : 5 ; 所述催化剂选用CuBr2或者对甲苯磺酸一水合物； 所述具有通式（V)结构的关键硅基中间体与催化剂的摩尔比为1:0. 1~1 所述柱层析分离的洗脱剂，以体积计，甲醇和二氯甲烷的混合溶剂为甲醇：二氯甲烷= 1:5~40,乙酸乙酯和石油醚混合溶剂为乙酸乙酯：石油醚=1:4(Γ80,乙酸乙酯、石油醚和 三乙胺的混合溶剂为乙酸乙酯：石油醚=1:1(Γ8〇,三乙胺的加入量为乙酸乙酯和石油醚 混合物体积的1%。
9. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括第三步硅基罗 丹明衍生物进一步衍生化反应；所述的衍生化反应为：氰基的部分水解反应、氰基的完全 水解反应、氰基的还原反应、硝基的还原反应或氨基的叠氮化反应。
10. 权利要求书1-6任一所述的硅基罗丹明衍生物在制备细胞染料、生物染色剂、生物 分子或生物粒子荧光标记中的应用。
【文档编号】C09K11/06GK104262378SQ201410428067
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】汪亭, 王保刚, 柴晓云, 吴秋业 申请人:中国人民解放军第二军医大学