ТЕЛО - BODIPY

ТЕЛО
BODIPY (незамещенный)
Имена
Предпочтительное название IUPAC
5,5-Дифтор-5 H -4λ 5- дипирроло [1,2- c : 2 ', 1'- f ] [1,3,2] диазаборинин-4-илилий-5-уид
Другие имена
Дипиррометенборон дифторид
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
8139995
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
  • InChI = 1S / C9H7BF2N2 / c11-10 (12) 13-5-1-3-8 (13) 7-9-4-2-6-14 (9) 10 / h1-7H
    Ключ: GUHHEAYOTAJBPT-UHFFFAOYSA-N
  • [B-] 1 (N2C = CC = C2C = C3 [N +] 1 = CC = C3) (F) F
Характеристики
C 9 H 7 B F 2 N 2
Молярная масса 191,98 г / моль
Появление красное кристаллическое твердое вещество
Температура плавления 450 ° С
Растворимость метанол, дихлорметан
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы
Образцы галогенированных красителей BODIPY при внешнем освещении и флуоресценции в УФ-свете

BODIPY - техническое общее название химического соединения с формулой C
9
ЧАС
7
BN
2
F
2
, молекула которого состоит из группы дифторида бора BF
2
присоединен к дипиррометеновой группе C
9
ЧАС
7
N
2
; в частности, соединение 4,4-дифтор-4-бора-3a, 4a-диаза- s- индацен в номенклатуре IUPAC . Обычное название - это аббревиатура от «бор-дипиррометен». Это красное кристаллическое твердое вещество, стабильное при температуре окружающей среды, растворимое в метаноле.

Само соединение было выделено только в 2009 году, но многие производные, формально полученные заменой одного или нескольких атомов водорода другими функциональными группами, известны с 1968 года и составляют важный класс красителей BODIPY . Эти борорганические соединения вызвали большой интерес в качестве флуоресцентных красителей и маркеров в биологических исследованиях.

Состав

В кристаллической твердой форме ядро ​​BODIPY почти, но не полностью, является плоским и симметричным; за исключением двух атомов фтора, которые лежат в перпендикулярной биссектрисе. Его связь можно объяснить, предположив формальный отрицательный заряд на атоме бора и формальный положительный заряд на одном из атомов азота.

Синтез

BODIPY и его производные могут быть получены взаимодействием соответствующих производных 2,2'-дипиррометена с комплексом трифторид бора - диэтиловый эфир ( BF
3
· (C
2
ЧАС
5
)
2
О
) в присутствии триэтиламина или 1,8-диазабицикло [5.4.0] ундец-7-ена (DBU). Трудность синтеза была связана с нестабильностью обычного предшественника дипиррометена, а не самого BODIPY.

Предшественники дипиррометена получают из подходящих производных пиррола несколькими способами. Обычно одно альфа-положение в используемых пирролах замещено, а другое является свободным. Конденсация такого пиррола, часто получаемого при синтезе пиррола Knorr , с ароматическим альдегидом в присутствии TFA дает дипиррометан, который окисляется до дипиррометена с использованием хинонового окислителя, такого как DDQ или п-хлоранил .

Альтернативно дипиррометены получают обработкой пиррола активированным производным карбоновой кислоты, обычно ацилхлоридом. Несимметричные дипиррометены могут быть получены путем конденсации пирролов с 2-ацилпирролами. Промежуточные дипиррометаны можно выделить и очистить, но выделение дипиррометенов обычно затруднено из-за их нестабильности.

BODIPY synth.png

Производные

Нумерация атомов IUPAC для замен в ядре BODIPY. Позиции 3 и 5 также обычно называют «α»; 1,2,6,7 называются «β»; а 8 называется «мезо». Обратите внимание, что нумерация не совпадает с нумерацией исходной молекулы 2,2'-дипиррометена.
Молекулярная структура 1,3,5,7-тетраметил-8-фенилзамещенного BODIPY.

Ядро BODIPY имеет богатый химический состав производных из-за высокой толерантности к заменам в исходных материалах пиррола и альдегида (или ацилхлорида).

Атомы водорода в положениях 2 и 6 циклического ядра могут быть замещены атомами галогена с использованием сукцинимидных реагентов, таких как NCS , NBS и NIS, что позволяет проводить дальнейшую постфункционализацию посредством реакций сочетания палладия со сложными эфирами бороната, реагентами олова и т. Д.

Два атома фтора у атома бора могут быть заменены во время или после синтеза другими сильными нуклеофильными реагентами, такими как литиированные алкиновые или арильные соединения, хлор , метокси или двухвалентная «полоска». Реакция катализируется BBr 3 или SnCl 4 .

Флуоресценция

BODIPY и многие его производные недавно привлекли внимание как флуоресцентные красители с уникальными свойствами. Они сильно поглощают УФ-излучение и переизлучают его в очень узком диапазоне частот с высокими квантовыми выходами , в основном на длинах волн ниже 600 нм . Они относительно нечувствительны к полярности и pH окружающей среды и достаточно стабильны к физиологическим условиям. Небольшие модификации их структур позволяют настраивать их флуоресцентные характеристики. Красители BODIPY относительно химически инертны. Флуоресценция гасится в растворе, что ограничивает возможности применения. Эта проблема была решена путем синтеза асимметричных комплексов бора и замены фторных групп фенильными группами.

Незамещенный BODIPY имеет широкую полосу поглощения примерно от 420 до 520 нм (максимум при 503 нм) и широкую полосу испускания примерно от 480 до 580 нм (максимум 512 нм) со временем жизни флуоресценции 7,2 нс . Его квантовый выход флуоресценции близок к 1, что выше, чем у замещенных красителей BODIPY, и сравним с таковыми у родамина и флуоресцеина , но флуоресценция теряется при температуре выше 50 ° C.

Красители BODIPY отличаются уникально малым стоксовым сдвигом , высокими квантовыми выходами флуоресценции, не зависящими от окружающей среды , часто приближающимися к 100% даже в воде, резкими пиками возбуждения и излучения, способствующими общей яркости, и высокой растворимостью во многих органических растворителях. Сочетание этих качеств делает флуорофоры BODIPY многообещающими для приложений визуализации. Положение полос поглощения и излучения практически не меняется в растворителях разной полярности, поскольку дипольный момент и диполь перехода взаимно ортогональны.

Возможные приложения

Конъюгаты BODIPY широко изучаются как потенциальные датчики и для маркировки, используя их легко настраиваемые оптоэлектронные свойства.

Многочисленные производные BODIPY исследуются в качестве электроактивных частиц для одноэлементных проточных окислительно - восстановительных батарей .

использованная литература