兩親性Tb(III)配合物及其制備方法以及螺旋狀熒光納米纖維的制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】兩親性Tb(III)配合物及其制備方法以及螺旋狀熒光納米纖維的制備方法和應(yīng)用，制備了以膽固醇分子為疏水尾部，以鑭系金屬配合物為親水頭基的兩親分子，利用膽固醇分子強的自組裝特性，在水相中組裝了螺旋狀熒光納米纖維，該熒光納米纖維不僅具備鑭系金屬熒光壽命長、發(fā)射譜帶窄、stoke位移大等特點，而且具有受體分子局部濃度大、預(yù)組織能力強以及界面局部構(gòu)象可調(diào)等特點。利用組裝在界面上的受體分子與底物分子間的協(xié)同絡(luò)合作用以及能量轉(zhuǎn)移過程實現(xiàn)了對寡聚核苷酸不同構(gòu)象的高靈敏區(qū)分；同時實現(xiàn)了對K+的高效檢測。
【專利說明】兩親性Tb (I I I)配合物及其制備方法以及螺旋狀熒光納米 纖維的制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于超分子傳感材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及兩親性Tb(III)配合物及其制備 方法以及螺旋狀熒光納米纖維的制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 富含鳥嘌呤的寡聚核苷酸鏈可經(jīng)由分子間氫鍵相互作用折疊成二級結(jié)構(gòu)，這樣的 結(jié)構(gòu)被稱為G-四聯(lián)體。由于G-四聯(lián)體僅在基因的端粒區(qū)域形成，該區(qū)域的基因又控制著 端粒酶的表達(dá)，而端粒酶又與細(xì)胞惡變、細(xì)胞分裂與增殖過程密切相關(guān)，因此，對G-四聯(lián)體 的研宄引起了科學(xué)家的極大興趣，該研宄領(lǐng)域的發(fā)展必將極大地促進(jìn)包括癌癥治療等研宄 領(lǐng)域的發(fā)展。
[0003] 近年來，發(fā)展能夠高效識別G-四聯(lián)體的傳感體系已成為該領(lǐng)域的研宄熱點之一。 常規(guī)的G-四聯(lián)體檢測方法包括紫外熔融曲線分析、CD-光譜、凝膠電泳、核磁共振和X射線 晶體衍射光譜法等，但此類方法所用儀器比較昂貴，操作流程比較復(fù)雜，需要樣品量大且選 擇性較差。熒光方法具有響應(yīng)快速、操作簡單、靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點，因此被廣泛用于 傳感器的研制。目前，利用金屬配合物、有機小分子、側(cè)鏈帶有正電荷的聚合物來識別G-四 聯(lián)體的研宄已有報道，但上述方法仍存在著靈敏度不夠高、檢出速度慢、傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 制備困難等不足。
[0004] 超分子傳感界面具有局部受體分子濃度大、預(yù)組織能力強、界面構(gòu)象可調(diào)等優(yōu)點， 有利于組裝在界面上的受體分子協(xié)同絡(luò)合底物分子，進(jìn)而大幅提高傳感器的綜合性能，這 一策略已逐步被應(yīng)用于傳感器的研制。鑭系金屬配合物具有熒光壽命長、Stokes位移大以 及發(fā)射光譜帶窄（IOnm)等光學(xué)特征，將其作為傳感元素檢測生物分子時，可避免生物體內(nèi) 其他短壽命熒光物種對檢測的干擾，故鑭系金屬配合物非常適合于生物檢測和生物成像。 為此，我們設(shè)計合成了兩親性Tb (III)配合物，組裝了基于該化合物的螺旋狀熒光納米纖 維，實現(xiàn)了對單鏈DNA不同構(gòu)象的高效區(qū)分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種兩親性Tb(III)配合物及其制備方法以及螺旋狀熒 光納米纖維的制備方法和應(yīng)用，該螺旋狀熒光納米纖維具有熒光壽命長、無背景熒光、發(fā)射 波長在可見區(qū)等優(yōu)點，能夠高效區(qū)分寡聚核苷酸的不同構(gòu)象，并實現(xiàn)對鉀離子的高效檢測。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] -種兩親性Tb (III)配合物，該配合物的結(jié)構(gòu)式為
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種兩親性Tb(III)配合物，其特征在于，該配合物的結(jié)構(gòu)式為
2. -種制備如權(quán)利要求1所述兩親性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 合成式I化合物 室溫下，將膽固醇、三乙胺溶于三氯甲烷中，冰浴攪拌下滴加氯丁酰氯的三氯甲烷溶 液，滴加結(jié)束后室溫攪拌12?24小時，減壓蒸除三氯甲烷，所得殘余物經(jīng)柱色譜分離，制得 式I化合物，其中，膽固醇、三乙胺、氯丁酰氯的摩爾比為1: (1?1. 5) : (1?1. 5)，式I化合 物結(jié)構(gòu)式為：
(2) 合成式III化合物 在氮氣保護(hù)條件下，將式I化合物、式II化合物、碘化鉀、碳酸氫鈉加入到純化的無水 乙腈中，攪拌下加熱到80?85°C，恒溫反應(yīng)72?96小時，自然冷卻至室溫，減壓蒸除乙腈 后，所得殘余物經(jīng)柱色譜分離，干燥制得式III化合物，其中，式I化合物、式II化合物、碘化 鉀和碳酸氫鈉的摩爾比為1:1: (1?1. 5) : (2?3)，式I化合物和純化的無水乙腈的質(zhì)量比 為1: (25?30)，式III化合物結(jié)構(gòu)式如下：
(3) 合成式IV化合物 冰浴條件下，在溶有式III化合物的1，4-二氧六環(huán)中加入三氟乙酸，半小時后停止冰 浴，室溫攪拌24小時后，減壓蒸除1，4-二氧六環(huán)，然后加入濃鹽酸并攪拌2小時，再加入丙 酮，抽濾得到式IV化合物鹽酸鹽粗產(chǎn)品，將式IV化合物的鹽酸鹽粗產(chǎn)品用丙酮和甲醇混合 溶液回流熱洗，得到式IV化合物鹽酸鹽；其中，式III化合物和三氟乙酸的摩爾比為1:30,式III化合物、濃鹽酸、二氧六環(huán)的質(zhì)量比為1: (5?10) : (10?15); 將IV化合物鹽酸鹽加入溶有三乙胺的三氯甲烷中，加熱回流5小時，冷卻至室溫，減壓 蒸除三氯甲烷，再加入石油醚加熱回流1小時，IV化合物和石油醚的質(zhì)量比為1: (30?40)， 熱抽濾得到濾液，重復(fù)多次并合并濾液，減壓蒸除石油醚、干燥，制得式IV化合物，其中，IV 化合物鹽酸鹽和三乙胺的摩爾比為1:30,IV化合物鹽酸鹽和三氯甲烷的質(zhì)量比為1: (80? 100)，式IV化合物結(jié)構(gòu)式如下：
(4) 合成式V化合物 在氮氣保護(hù)條件下，將式IV化合物、溴乙酰胺、碘化鉀、三乙胺加入到純化的無水乙醇 中，攪拌下加熱到80?90°C，恒溫反應(yīng)96?110小時，自然冷卻至室溫，減壓蒸除乙醇后， 所得殘余物經(jīng)柱色譜分離，干燥制得式V化合物，其中，式IV化合物、溴乙酰胺、碘化鉀、三 乙胺的摩爾比為1: (3?3. 6) : (1?1. 5) : (5?15)，式IV化合物和無水乙醇的質(zhì)量比為 1: (80?110)，式V化合物結(jié)構(gòu)式如下：
(5) 合成式VI化合物 室溫條件下，向式V化合物水溶液中滴加六水氯化鋱水溶液，滴加完畢后，加熱到 50?60°C，恒溫反應(yīng)12?24小時，減壓蒸除溶劑水，將所得固體物質(zhì)溶于甲醇中，并逐滴 滴加到乙醚中，有白色沉淀析出，滴畢室溫攪拌1小時后離心分離得白色固體；將此固體依 次用乙醚、二氯甲烷重結(jié)晶制得式VI化合物；其中，式V化合物與六水氯化鋱的摩爾比為 1:1，式V化合物水溶液中式V化合物和水的質(zhì)量比為1: (150?200)，六水氯化鋱水溶液 中六水氯化鋱和水的質(zhì)量比為1: (300?500)，式VI化合物的結(jié)構(gòu)式如下：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種兩親性Tb(III)配合物的制備方法，其特征在于，式II化 合物是通過以下方法制得： 室溫條件下，將1，4, 7, 10-四氮雜環(huán)十二烷、三乙胺溶于三氯甲烷中，然后滴加二碳酸 二叔丁基酯的三氯甲烷溶液，滴加完畢后室溫攪拌24小時，減壓蒸除三氯甲烷，以乙酸乙 酯和石油醚的體積比為3:2的混合溶液為流動相、硅膠為固定相柱色譜純化所得殘余物， 制得式II化合物，其中，1，4, 7, 10-四氮雜環(huán)十二烷與三乙胺、二碳酸二叔丁基酯的摩爾比 為1:3: (2. 5?3)，式II化合物結(jié)構(gòu)式如下：
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備兩親性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，所述步 驟（1)中，柱色譜分離以石油醚和三氯甲烷的體積比為1:1的混合溶液為流動相、硅膠為固 定相； 所述步驟（1)中將膽固醇、三乙胺溶于三氯甲烷中時，膽固醇和三氯甲烷的質(zhì)量比為 1: (10?15)，氯丁酰氯的三氯甲烷溶液中氯丁酰氯和三氯甲烷的質(zhì)量比為1: (10?15); 所述步驟（2)中氮氣流速為1?1. 2mL/s，柱色譜分離以乙酸乙酯和石油醚的體積比為 1:2的混合溶液為流動相、硅膠為固定相，干燥是在真空干燥箱內(nèi)30?40°C干燥10?12 小時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備兩親性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，所述步 驟（3)中濃鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37% ; 步驟（3)中丙酮和甲醇混合溶液中丙酮與甲醇的體積比為5:1 ; 步驟（3)中干燥是在真空干燥箱內(nèi)30?40°C干燥2?3小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備兩親性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，所述步 驟⑷中氮氣流速為1?1. 2mL/s ; 步驟（4)中柱層析以三氯甲烷和甲醇體積比為1:5的混合溶液以及氨水與甲醇體積比 為1:30的混合溶液依次為流動相，硅膠為固定相； 步驟（4)中干燥是在真空干燥箱內(nèi)30?40°C干燥10?12小時。
7. -種基于權(quán)利要求1所述的兩親性Tb(III)配合物的螺旋狀熒光納米纖維的制備方 法，其特征在于，將式VI化合物溶于10mmol/L、pH值為7. 4的Tris-HCl溶液中，50?60°C 加熱1?3小時后自然冷卻至室溫，并放置12小時，得到150ymol/L的式VI化合物溶液， 即得到螺旋狀熒光納米纖維的分散體系。
8. -種如權(quán)利要求7所述的螺旋狀熒光納米纖維在寡聚核苷酸單鏈以及G-四聯(lián)體的 選擇性識別中的應(yīng)用。
9. 一種如權(quán)利要求7所述的螺旋狀熒光納米纖維在鉀離子的高效檢測中的應(yīng)用。
10. -種如權(quán)利要求7所述的螺旋狀熒光納米纖維在不同構(gòu)象寡聚核苷酸區(qū)分中的應(yīng) 用。
【文檔編號】B82Y40/00GK104478984SQ201410650218
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】劉靜, 雷海瑞, 嚴(yán)軍林, 全靜苗, 趙晶晶 申請人:陜西師范大學(xué)