Synteza i badanie fizykochemiczne nowego barwnika z grupy aza-BODIPY

In this work the synthesis of novel aza-BODIPY substituted with p-nitrophenyl group at 3 and 5 positions and 4-tert-butylphenyl group at 1 and 7 positions was presented. The molecule of this coloring agent in its structure contains two nitro functional groups (NO2) and two tert-buthyl groups (t-Bu). Developed synthesis pathway consisted of following stages: a) synthesis of chalcone in reaction of appropriate aldehyde with ketone, b) The Michael addition of nitromethane (CH3NO2) to chalcone in order to receive 4-nitrobutan-1one, c) transformation of 4-nitrobutan-1-on into pyrrole d) nitrosation of pyrrole in order to receive 2-nitrosopyrrole d) condensation reaction of pyrrole with 2-nitrosopyrrole in order to form the ligand f) introduction of boron to ligand’s hot spot and formation of aza-BODIPY complex. The structures of all of the intermediate products, ligands and aza-BODIPY were confirmed by using spectroscopic methods (UV-Vis, 1H NMR, 13C NMR, 11B NMR, 19F NMR, IR, ESI-MS, MALDI) and elemental analysis. Both - ligand and its complex with boron strongly absorb visible radiation. Introducing boron to the ligand’s hot spot results in bathochromic shift of absorption band: λabs for ligand reaches a value of 625 nm, while for aza-BODIPY it’s 665nm. Second after-effect of introducing boron to the ligand’s cleft is giving the developed complex luminescent properties: fluorescence is observed at 696 nm. The ligand does not exhibit the luminescent properties.

W pracy przedstawiono metodę syntezy nowego barwnika z grupy aza-BODIPY. Cząsteczka tego barwnika w swej strukturze zawiera dwie grupy nitrowe (-NO2) oraz dwie grupy tert-butylowe (t-Bu). Opracowana ścieżka syntezy składała się z następujących etapów: a) synteza chalkonu w reakcji odpowiedniego aldehydu z ketonem, b) addycja Michaela nitrometanu (CH3NO2) do chalkonu w celu otrzymania 4-nitrobutan-1-onu, c) przekształcenie 4-nitrobutan-1-onu w pirol, d) nitrozowania pirolu w celu otrzymania 2-nitrozopirolu, e) reakcja kondensacji pirolu z 2-nitrozopirolem w celu utworzenia liganda, f) wprowadzenie boru do wnęki wiążącej liganda i utworzenie kompleksu aza-BODIPY. Struktury wszystkich produktów pośrednich, liganda oraz aza-BODIPY zostały potwierdzone metodami spektroskopowymi (UV-Vis, 1H NMR, 13C NMR, 11B NMR, 19F NMR, IR, ESI-MS, MALDI) oraz analizą elementarną. Zarówno ligand jak i jego kompleks z borem silnie absorbują promieniowanie z zakresu widzialnego. Wprowadzenie boru do wnęki wiążącej liganda powoduje batochromowe przesunięcie pasma absorpcji: λabs dla liganda wynosi 625 nm, natomiast dla aza-BODIPY wynosi 665 nm. Drugą konsekwencją wprowadzenia boru do wnęki wiążącej jest nadanie właściwości luminescencyjnych powstałemu kompleksowi: fluorescencja obserwowana jest przy λf równej 696 nm. Sam ligand nie wykazuje właściwości luminescencyjnych.