长斯托克斯位移的近红外氟硼荧类化合物的合成及应用研究

Difluoroboron dipyrromethene (BODIPY) have attracted great attentions because of the excellent features and applications. In recent years, near-infrared (NIR) BODIPY have been central, however, the Large-Stokes Shift (LSS) characters have seldom been concerned, while BODIPY with both NIR and LSS are rare. Starting from the structural design, the synthesis of a new series of aromatic ligands bearing nitrogen will be reached; the advantages of the fluorescence and biological activity will be introduced into the BODIPY by connecting the flavonoid-fragment with BODIPY primary skeleton. Avoiding the disadvantages of the traditional BODIPY, such as short-stokes shift, background interference and the cellular injury, some potential of them would be selected as a fluorophore in application of fluorescent indicators for metal ions, anions, biomolecules, reactive nitrogen species, in vivo imaging and so on. In addition, based on the improved feature and the supporting instance data, the relation between the structure and the properties would be explored preliminary

氟硼荧(BODIPY)类荧光染料由于其良好的性质和应用越来越受关注。近年来具有近红外性质的BODIPY成了的研究热点和难点，而长斯托克斯位移性质并未得到足够的重视，两者兼具者更是少之又少。本项目从结构设计入手，合成一系列新型具有含氮芳香配体的BODIPY；同时利用申请者已有的合成工作基础，引入含黄酮类化合物片段的配体，将黄酮类天然产物特有的生物活性和荧光方面的优点引入到BODIPY中。拟设计合成一系列既具有超长斯托克斯位移，又具有近红外性质的BODIPY，克服一般BODIPY斯托克斯位移较小，检测过程中干扰严重，生物体光损伤较大等缺点，并利用其中性质卓越者进行一些前沿应用方面的探索。期望关注于生物体内小分子的检测（例如明星分子NO）、细胞成像等前沿领域。此外，在改进性质的基础之上为如何合成性质优良的此类化合物进行理论上的探索和实例、数据的支持补充。

近红外材料是近年来研究的热点和难点，长的斯托克斯位移是生物监测领域具有优势的性质。氟硼荧(BODIPY)类荧光染料作为新兴起的一类功能分子，具有很强的结构易修饰性，而且光学性质非常出色，引起了越来越大的关注。本项目从结构设计入手，合成了一系列新型具有含氮芳香配体的BODIPY；同时设计合成了若干氮杂氟硼荧分子。合成的分子部分具有长波长特性和长斯托克斯位移特性，在金属离子监测、细胞成像、组织染色方面展现了较大的应用潜力。同时对氟硼荧母核的合成过程进行了优化，对于其取代基修饰过程进行了有益探索，合成了19个氟硼荧分子，为本小组进一步进行氟硼荧分子的应用研究奠定了合成基础。利用氟硼荧分子的卓越性质进行一些前沿应用方面的探索。除了一般性质的测定（NMR，MS，X-Ray，紫外、荧光、电化学等手段）之外，考察氟硼荧-金属络合物对生物小分子或离子如NO、HNO、HS-、S2-、半胱氨酸等的特异性识别，尤其是在生物体环境中的识别。同时考察了其在细胞染色或者更高级的生物组织染色方面的实际应用。项目实施过程中也遇到了一些阻力，例如目前氟硼荧母核骨架的合成产率太低，本项目为此进行了有益尝试，但是没有突破性进展；生物应用方面需要进行细胞培养、染色、成像等工作，鉴于本小组的擅长领域不在此，因此在此过程中付出了极大的人力、财力。但是最终我们克服困难实现了这些项目的的测定并积累了工作经验。项目执行期间，我们培养了2名硕士，在读6名硕士。