BODIPY

BODIPY

BODIPYは、式Cの化合物の技術的な一般名です。9NS7BN2NS2、その分子は二フッ化ホウ素 基 BFからなる2結合ジピロメテングループC9NS7NS2; 具体的には、化合物4，4-ジフルオロ-4-ボラ-3a、4aのジアザ- S -indaceneにIUPACの命名法。一般名は「ホウ素-ジピロメテン」の略語です。それは赤色の結晶性固体であり、周囲温度で安定しており、メタノールに可溶です。 BODIPY 名前
優先IUPAC名
5，5-ジフルオロ-5-
H -4λ
5 -dipyrrolo [1，2-
C：2 ‘、1’-
F ] diazaborinin -4- ylium -5-用ガイド
他の名前
ジピロメテンボロンジフルオリド
識別子
CAS番号
138026-71-8
3Dモデル（JSmol）
インタラクティブ画像
Beilsteinリファレンス 139995 ChEBI CHEBI：51107 ChEMBL ChEMBL3343406 ChemSpider 19572352PubChem CID 25058173 InChI
InChI = 1S / C9H7BF2N2 / c11-10（12）13-5-1-3-8（13）7-9-4-2-6-14（9）10 / h1-7H
キー：GUHHEAYOTAJBPT-UHFFFAOYSA-N SMILES 1（N2C = CC = C2C = C3 1 = CC = C3）（F）F
プロパティ
化学式
C 9 H 7 B F 2 N 2
モル質量 191.98 g / mol
外観 赤い結晶性固体
融点 450°C
溶解性 メタノール、ジクロロメタン
特に明記されていない限り、データは標準状態（25°C 、100 kPa）の材料について示されてい インフォボックスの参照
周囲光およびUV下での蛍光におけるハロゲン化BODIPY色素のサンプル
化合物自体は2009年にのみ単離されましたが 、1つ以上の水素原子を他の官能基で置き換えることによって正式に得られた多くの誘導体が1968年以来知られており、重要なクラスのBODIPY色素を構成しています。。これらの有機ホウ素化合物は、生物学研究における蛍光色素およびマーカーとして多くの関心を集めています。

コンテンツ
1 構造
2 合成
3 デリバティブ
4 蛍光
5 潜在的なアプリケーション
6 参考文献

構造
結晶性の固体形態では、コアBODIPYはほぼ完全ではありませんが、平面で対称です。垂直な二等分面にある2つのフッ素原子を除いて。その結合は、ホウ素原子に形式的な負電荷があり、窒素原子の1つに形式的な正電荷があると仮定することで説明できます。

合成
BODIPYおよびその誘導体は、対応する2，2′-ジピロメテン誘導体を三フッ化ホウ素-ジエチルエーテル錯体（BF）と反応させることによって得ることができます。3・（c2NS5）。2O）トリエチルアミンまたは1，8-ジアザビシクロウンデカ-7-エン（DBU）の存在下。合成の難しさは、BODIPY自体ではなく、通常のジピロメテン前駆体の不安定性によるものでした。
ジピロメテン前駆体は、いくつかの方法によって適切なピロール誘導体からアクセスされます。通常、使用されているピロールの一方のアルファ位が置換され、もう一方は遊離しています。クノールピロール合成から得られることが多いこのようなピロールをTFAの存在下で芳香族アルデヒドと縮合させると、ジピロメタンが得られ、DDQ やp-クロラニルなどのキノン酸化剤を使用してジピロメテンに酸化されます。
あるいは、ジピロメ​​テンは、ピロールを活性化カルボン酸誘導体、通常は塩化アシルで処理することによって調製される。非対称ジピロメテンは、ピロールを2-アシルピロールと縮合させることによって得ることができます。中間ジピロメタンは単離および精製することができるが、ジピロメ​​テンの単離は通常、それらの不安定性によって損なわれる。
BODIPY

デリバティブ
image
  BODIPYコアの置換のためのIUPAC原子番号。位置3および5は一般に「α」とも呼ばれます。1，2，6，7は「β」と呼ばれます。そして8は「メソ」と呼ばれます。番号付けは、親の2，2′-ジピロメテン分子の番号付けと一致しないことに注意して
image
  1，3，5，7-テトラメチル-8-フェニル置換BODIPYの分子構造。
BODIPYコアは、ピロールおよびアルデヒド（または塩化アシル）の出発物質の置換に対する耐性が高いため、豊富な誘導体化学を持っています。
環状コアの2位と6位の水素原子は、NCS、NBS、NISなどのスクシンイミド試薬を使用してハロゲン原子に置き換えることができます。これにより、ボロン酸エステル、スズ試薬などとのパラジウムカップリング反応によるさらなる後官能化が可能になります。
ホウ素原子上の2つのフッ素原子は、合成中または合成後に、リチウム化アルキンまたはアリール種、 塩素、 メトキシ、または2価の「ストラップ」などの他の強力な求核試薬で置き換えることができます。 。反応は、のBBrにより触媒される3またはのSnCl 4。

蛍光
BODIPYとその誘導体の多くは、独特の特性を持つ蛍光色素であることが最近注目されています。それらはUV放射を強く吸収し、非常に狭い周波数スプレッドで再放射し、主に600nm未満の波長で高い量子収率を示します。それらは、環境の極性とpHに比較的鈍感であり、生理学的条件に対して適度に安定しています。それらの構造への小さな変更は、それらの蛍光特性の調整を可能にします。 BODIPY染料は比較的化学的に不活性です。蛍光は溶液中で消光されるため、アプリケーションが制限されます。この問題は、不斉ホウ素錯体を合成し、フッ素基をフェニル基に置き換えることで対処されています。
非置換BODIPYは、約420〜520 nm（503 nmでピーク）の広い吸収帯と約480〜580 nm（512 nmでピーク）の広い発光バンドを持ち、蛍光寿命は7.2nsです。その蛍光量子収率は1に近く、置換BODIPY色素よりも大きく、ローダミンやフルオレセインに匹敵しますが、50°Cを超えると蛍光が失われます。
BODIPY染料は、その独特の小さなストークスシフト、高い、環境に依存しない蛍光量子収率、しばしば水中でも100％に近づくこと、全体的な明るさに寄与する鋭い励起および発光ピーク、および多くの有機溶媒への高い溶解性で注目に値します。これらの品質の組み合わせにより、BODIPYフルオロフォアはイメージングアプリケーションに有望です。双極子モーメントと遷移双極子は相互に直交しているため、極性の異なる溶媒では、吸収バンドと発光バンドの位置はほとんど変わりません。

潜在的なアプリケーション
BODIPYコンジュゲートは、潜在的なセンサーとして、またその高度に調整可能な光電子特性を利用してラベリングするために広く研究されています。
単一物質のレドックスフロー電池の電気活性種として、多数のBODIPY誘導体が研究されています。

参考文献
^ kK 。トラム; H.ヤン; HAジェンキンス; S.ワシリエフ; D.ブルース（2009）。「非置換4，4-ジフルオロ-4-ボラ-3a、4a-ジアザ-s-インダセン（BO​​DIPY）の合成と結晶構造」。染料と顔料。82（3）：392–395。土井：10.1016 /j.dyepig.2009.03.001。
^ A.シュミット。B.ヒンケルデイ; M.ワイルド; G.ユング（2009）。「BODIPY染料クラスのコア化合物の合成：4，4′-ジフルオロ-4-ボラ-（3a、4a）-ジアザ-s-インダセン」。J.Fluoresc。19（4）：755–759。土井：10.1007 / s10895-008-0446-7。PMID 19067126。S2CID 7012021。    ^ IJアロヨ; R.フー; G.メリノ; BZ唐; E.ペーニャ-カブレラ（2009）。「親ボロンジピロメテン系の最小かつ最も明るい。効率的な調製と光学的記述」。J.Org。化学。74（15）：5719–22。土井：10.1021 / jo901014w。PMID 19572588。   ^ Alfred Treibs undFranz-ハインリヒクロイツァー。ジフルオロボリル-コンプレックスフォンディウントトリピリルメテネン。Justus Liebigs Annalen der Chemie 1968、718（1）：208-223。
^ バージェス、ケビン。「BODIPY染料とその誘導体：合成と分光学的特性」。ケミカルレビュー。107（11）：4891–4932。土井：10.1021 / cr078381n。PMID 17924696。   ^ Groves、Brandon R。; クロフォード、サラM。; Lundrigan、Travis; マッタ、シェリフF。; Sowlati-Hashjin、Shahin; トンプソン、アリソン（2013）。「非置換ジピリンと4，4-ジクロロ-4-ボラ-3a、4a-ジアザ-s-インダセンの合成と特性評価：最も単純なBODIPYフレームワークの合成と機能化の改善」。化学。コミュン。49（8）：816–818。土井：10.1039 / c2cc37480c。PMID 23235887。   ^ Aurore Loudet and Kevin Burgess（2007）：「BODIPY染料とその誘導体：合成と分光学的特性」。Chemical Reviews、第107巻、第11号、4891〜4932ページ。土井：10.1021 / cr078381n ^ Zhong-Hua Pan; Geng-Geng Luo; Jing-Wei Zhou; Jiu-Xu Xia; カイファング; Rui-Bo Wu（2014）。「pHおよびCO2ガスを検出するための複数の論理操作としての単純なBODIPY-アニリンベースの蛍光化学センサー」。ダルトントランザクション。43（22）：8499–507。土井：10.1039 / C4DT00395K。PMID 24756338。   ^ Stachelek、Patrycja; Alsimaree、Abdulrahman A。; アルノマン、ルアB。; ハリマン、アンソニー; ナイト、ジュリアンG.（2017-03-16）。「O、B、O-およびN、B、O-ストラッピングホウ素ジピロメテン誘導体の熱活性化遅延蛍光」。物理化学Aのジャーナル。121（10）：2096–2107。Bibcode：2017JPCA..121.2096S。土井：10.1021 /acs.jpca.6b11131。ISSN 1089から5639まで。PMID 28245114。    ^ Sirbu、Dumitru; ベニストン、アンドリューC。; ハリマン、アンソニー（2017-04-07）。「固体状態で明るい蛍光を示すモノO、B、NストラップBODIPY誘導体のワンポット合成」。OrganicLetters。19（7）：1626–1629。土井：10.1021 /acs.orglett.7b00435。ISSN 1523から7060まで。PMID 28319396。    ^ Sirbu、Dumitru; ルリ、サイミール; レスリー、ジャック; オークリー、フィオナ; ベニストン、アンドリューC.（2019-05-17）。「非常に明るい近赤外BODIPY染料を使用したC57BL / 6マウスの急性肝障害に対する炎症反応の強化されたinvivo光学イメージング」。ChemMedChem。14（10）：995–999。土井：10.1002 /cmdc.201900181。ISSN 1860から7179まで。PMID 30920173。S2CID 85544665。     ^ コワダ、トシユキ; 前田央樹; 菊池和也（2015）。「生細胞内の生体分子の蛍光イメージングのためのBODIPYベースのプローブ」。化学協会レビュー。44（14）：4953–4972。土井：10.1039 / C5CS00030K。PMID 25801415。   ^ Ni、Yong; ウー、ジシャン（2014）。「遠赤色および近赤外BODIPY色素：蛍光pHプローブおよびバイオイメージングの合成と応用」。有機および生体分子化学。12（23）：3774–91。土井：10.1039 / c3ob42554a。PMID 24781214。   ^ アブラハムス、ハイジ; ハンブリン、マイケルR.（2016）。「光線力学療法のための新しい光増感剤」。生化学ジャーナル。473（4）：347–364。土井：10.1042 / BJ20150942。PMC 4811612。PMID 26862179。    ^ Lu、Hua; マック、ジョン; ヤン、ヨンチャオ; 深圳、深圳（2014）。「赤/ NIR領域BODIPYの合理的設計のための構造修正戦略」。化学。Soc。改訂。43（13）：4778–4823。土井：10.1039 / C4CS00030G。PMID 24733589。   ^ Roncali、Jean（2009）。「分子バルクヘテロ接合：有機太陽電池への新たなアプローチ」。化学研究のアカウント。42（11）：1719–1730。土井：10.1021 / ar900041b。PMID 19580313。   ^ キム、ハナ; レン、文繡; キム・ジョンスン; ユン、ジュヨン（2012）。「鉛、カドミウム、および水銀イオンを検出するための蛍光および比色センサー」。化学。Soc。改訂。41（8）：3210–3244。土井：10.1039 / C1CS15245A。PMID 22184584。   ^ Kosswattaarachchi、Anjula M。; フリードマン、アランE。; クック、ティモシーR.（2016）。「レドックスフロー電池の活性種としてのBODIPY染料の特性評価」。ChemSusChem。9（23）：3317–3323。土井：10.1002 /cssc.201601104。PMID 27863048。
 “