Colorantes de difluoroboroadiazaindaceno.

Colorante de difluoroboroadiazaindaceno de fórmula (1)**Fórmula**

con

R1 ≥

resto fenilo sustituido con flúor C6HmFn con n ≥ 1 a 5 y m+n ≥ 5; o resto naftilo sustituido con flúor C10HmFn con n ≥ 1a 9 y m+n ≥ 9;

R2 ≥ CH3, C2H5, C3H7 o C4H9;

R3 ≥ alquilo, arilo o vinilarilo;

R4, R5 ≥ H, F o un resto CH≥CH-CH≥CH que puentea R4 y R5;

R6, R7 ≥ H, F o un resto CH≥CH-CH≥CH que puentea R6 y R7; y

R8 ≥ alquilo o arilo.

Colorantes de difluoroboroadiazaindaceno

Antecedentes tecnológicos y estado de la técnica Los colorantes fotoestables, que presentan una absorción digna de mención a muy considerable en todo el campo del

espectro visible, presentan un rendimiento cuántico fluorescente de moderado a elevado y un gran desplazamiento de Stokes en la zona del espectro infrarrojo cercano (NIR) , son débilmente solvatocromos o se encuentran descargados netamente (es decir, son neutros o de ión dipolar) , representan materiales de marcaje o de referencia adecuados en aplicaciones químicas, físicas o biológicas, que se basan en la medida de señales de fluorescencia.

Colorantes NIR que se pueden adquirir a día de hoy se caracterizan por

(i) bandas de absorción estrechas y pronunciadas en el NIR, quedando excluida una excitación y uso en la zona visible, con bandas de fluorescencia estrechas y pequeños desplazamientos de Stokes, rendimientos cuánticos de fluorescencia de bajos a moderados y baja fotoestabilidad (por ejemplo, colorantes de cianina)

(ii) por bandas de absorción anchas pero pequeños desplazamientos de Stokes y bandas de fluorescencia estrechas con bajos rendimientos cuánticos de fluorescencia, que dan lugar a señales débiles (por ejemplo, 15 porfirina) ,

(iii) por bandas de fluorescencia con amplio desplazamiento de absorción y fuerte desplazamiento de Stokes pero solo bajos rendimientos cuánticos de fluorescencia y una gran solvatocromía, es decir, una gran sensibilidad frente a cambios en su entorno inmediato (por ejemplo, colorantes de estirilo u oxazina) ,

(iv) por bandas de absorción estrechas y pronunciadas en el NIR, quedando excluida una excitación y uso en la zona visible, con bandas de fluorescencia estrechas y pequeños desplazamiento de Stokes, pero con altos rendimientos cuánticos de fluorescencia y mayor fotoestabilidad (por ejemplo, colorantes de terrilenimida) ,

(v) por buena fotoestabilidad y bandas de absorción y emisión anchas pero pequeños rendimientos cuánticos de fluorescencia (por ejemplo, colorantes de quaterrileno-bis (dicarboximida) o

(vi) por bandas de absorción estrechas y pronunciadas en el NIR, quedando excluida una excitación y uso en la

zona visible, con bajos desplazamientos de Stokes y una sensibilidad frente a especies nucleófilas (por ejemplo, colorantes de escuraina) ,

Además la mayor parte de los colorantes NIR que se pueden adquirir hoy en día, con excepción de porfirina, escuarina y derivados de perileno, portan una carga neta (en la mayoría de los casos una positiva) , lo que limita su aplicación en disolventes, materiales y entornos polares.

De esto resultan las siguientes desventajas:

(i) bandas de absorción estrechas = ninguna posibilidad de excitación y uso en banda ancha,

(ii) bajo desplazamiento de Stokes = posible separación insuficiente de la luz de excitación/dispersión y señal de fluorescencia,

(iii) bajos rendimientos cuánticos de fluorescencia = débiles señales de fluorescencia,

(iv) baja fotoestabilidad = tiempo de vida insuficiente del colorante o componente, y

(v) solvatocromía pronunciada = fluctuaciones de señal no deseadas con cambios de los parámetros del entorno.

Es objetivo de la invención proporcionar colorantes que emitan en NIR electrónicamente neutros con mejores propiedades, es decir, posibilidad de excitación en banda ancha, fluorescencia NIR intensiva, mayor desplazamiento de Stokes, mayor fotoestabilidad, menor solvatocromía y una insensibilidad frente a influencias del entorno como fluoróforos potentes, marcadores o materiales de referencia para aplicaciones fluorométricas en NIR de lo más diversas.

A este respecto la clase de complejos de difluoroborilo de dipirrina (también 4, 4-difluoro-4-boro-3a, 4a-diaza-s-indaceno) presenta especial relevancia debido a la fluorescencia visual de esta clase de compuestos. Se comercializan representantes de esta clase de compuestos con los nombres comerciales BODIPY (en inglés BOron DIPYrrin) como 45 marcadores de fluorescencia para aplicaciones de biología molecular. Además de su uso original como biomarcador el colorante es de uso también como sensor de cationes, colorante láser y en otros campos de la ciencia de materiales. Los colorantes son sintéticamente relativamente simples con modelos de sustitución variables y se pueden obtener en cantidades preparativas. La causa de la amplitud de uso variada y sobre todo exitosa de esta clase de colorantes permite recuperar algunas propiedades fundamentales, como alto coeficiente de extinción molar (ε > 80.000 M-1cm-1) , alto rendimiento cuántico de fluorescencia Φ > 0, 70) y moderado potencial redox. Representantes de esta clase de colorantes pueden obtenerse, por ejemplo, según los documentos US 5.248.782; US 6.005.113; E. Deniz y col., Organic Letters (2008) , Vol. 10, nº 16, páginas 3401 -3403; S. Erten-Ela y col., Organic Letters (2008) , vol. 10, nº 15, páginas 3299 -3302; O. Zheng y col., Chem. Eur. J. (2008) , nº 14, páginas 5812 -5819; y Ziessel y col. , Chem. Eur. J. (2009) , nº 15, páginas 1359 – 1369.

Como desventaja se pone de manifiesto que el colorante BODIBY está limitado de manera clásica al uso en el ámbito de longitudes de onda de 470 a 530 nm. Adicionalmente un desplazamiento de Stokes de 5 a 15 nm es para muchas aplicaciones un factor limitante. De forma particular para la aplicación en la espectroscopía de molécula individual y en aplicaciones multiplex esta propiedad es una desventaja drástica.

Resumen de la invención Con la invención se deben resolver uno o varios de los problemas citados o al menos minimizarse. A tal fin la invención 15 proporciona los siguientes colorantes de difluoroborodiazaindaceno de fórmula (I) :

con R1 = resto fenilo sustituido con flúor C6HmFn con n = 1 a 5 y m+n = 5; o resto naftilo sustituido con flúor C10HmFn con n = 1 a 9 y m+n = 9;

R2 = CH3, C2H5, C3H7 o C4H9; R3 = alquilo, arilo o vinilarilo; R4, R5 = H, F o un resto CH=CH-CH=CH que puentea R4 y R5; R6, R7 = H, F o un resto CH=CH-CH=CH que puentea R6 y R7; y R8 = alquilo o arilo.

Preferiblemente R1 representa C6F5.

Adicionalmente se prefiere, si R3 representa CH3, de forma particular también en combinación con las formas de realización preferidas previamente descritas. Además se prefiere, si R4 y R5 es un resto CH=CH-CH=CH que puentea, de forma particular también en combinación con las formas de realización preferidas descritas previamente. 30 Son especialmente preferidos colorantes de difluoroboroadiazaindaceno de fórmulas (2) y (3) :

Los colorantes se pueden usar por lo general en ambientes y medios no polares, medianamente polares o muy polares ya sea disueltos o en forma molecular o encapsulada en partículas u otros materiales.

Descripción detallada de la invención La invención se aclara más detalladamente a continuación con ayuda de dos ejemplos de realización dnBDP5F (que corresponde a la fórmula (3) ) y dsBDP5F (que corresponde a la fórmula (2) ) y precursores correspondientes de BDP5F (véase el esquema 1) .

Esquema 1

Las figuras 1A y 1B muestran espectros de absorción y de fluorescencia de los colorantes dnBDP5F y dsBDP5F en dietiléter.

Parte experimental

Todos los reactivos provienen de fabricantes comerciales y se usaron sin más purificación, en tanto no se indique otra cosa. Todas las reacciones sensibles al aire y a la humedad se llevaron a cabo en atmósfera de argon en equipos de vidrio secos. El diclorometano se destiló en hidruro de calcio y la trietilamina se purificó mediante destilación. Los espectros de RMN se midieron con equipos de Bruker a 400 y 600 MHz.

Preparación de precursores de BDP5F

Se disolvieron 3-etil-2, 4-dimetilpirrol (369, 6 mg, 3 mmol) y 2, 3, 4, 5, 6-pentafluorobenzaldehído (353, 0 mg, 1, 8 mmol) en CH2Cl2 seco (70 ml) en atmósfera de argon. Se añadió una gota de ácido trifluoroacético (TFA) y se agitó la solución en la oscuridad durante 5 h a temperatura ambiente. Se añadió 2, 3-dicloro-5, 6-diciano-1, 4-benzoquinona (DBQ, 408, 6 mg, 1, 8 mmol) y se agitó la mezcla durante otros 30 minutos. Se añadió luego trietilamina (4 ml) y etileterato de trifluoruro de boro (4 ml) a la mezcla de reacción. Después de otros 30 minutos de agitación se lavó la solución roja oscura con agua (3 x 50 ml) y diclorometano (50 ml) , se secó sobre Na2SO4 y se concentró a presión reducida. El producto bruto se purificó mediante cromatografía en columna en gel de sílice (CH2Cl2/hexano al 50% en v/v) y se recristalizó en hexano. Se obtuvieron cristales rojos anaranjados (166 mg; 20% de rendimiento)... [Seguir leyendo]

1. Colorante de difluoroboroadiazaindaceno de fórmula (1)

con R1 = resto fenilo sustituido con flúor C6HmFn con n = 1 a 5 y m+n = 5; o resto naftilo sustituido con flúor C10HmFn con n = 1 a 9 y m+n = 9; R2 = CH3, C2H5, C3H7 o C4H9; R3 = alquilo, arilo o vinilarilo; R4, R5 = H, F o un resto CH=CH-CH=CH que puentea R4 y R5;

R6, R7 = H, F o un resto CH=CH-CH=CH que puentea R6 y R7; y R8 = alquilo o arilo.

2. Colorante de difluoroboroadiazaindaceno según la reivindicación 1, en el que R1 representa C6F5.

3. Colorante de difluoroboroadiazaindaceno según una de las reivindicaciones precedentes, en el que R3 representa CH3.

4. Colorante de difluoroboroadiazaindaceno según una de las reivindicaciones precedentes, en el que R4 y R5 representa un resto CH=CH-CH=CH que puentea.

5. Colorante de difluoroboroadiazaindaceno de fórmula (2)

6. Colorante de difluoroboroadiazaindaceno de fórmula (3)