一种TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物及制备方法和应用与流程

本发明涉及一种超分子配合物及制备和应用方法，尤其涉及一种TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物及制备方法和应用。

背景技术：

瓜环作为一类大环化合物，是由苷脲单元通过亚甲基桥联起来的大环笼状化合物，其结构特征为具有两端开口的空腔，其两端口大小相同，端口直径小于空腔直径。瓜环两端口分别分布着与其结构单元数相同的羰基氧原子，形成了阳离子键结合位点，所以能与亲水性的物质、金属离子等相互作用；而其空腔是疏水性的，不仅可以包结有机分子，还可以包结无机小分子，无机阴离子。与冠醚、环糊精、杯芳烃等大环分子相比，瓜环具有更强的结构刚性，不容易改变自身形状以适合客体分子，所以能根据自身空腔的大小，选择性的容纳尺寸、形状相匹配的客体分子。

由于普通瓜环水溶性差，通常，具有奇数聚合度的普通瓜环的水溶性较好，如常温下，五元瓜环(Q[5])及七元瓜环(Q[7])的溶解度为20-30mM，和β-环糊精(β-CD)的溶解度相当(16mM)；而具有偶数聚合度的普通瓜环的水溶性较差，如六元瓜环(Q[6])，八元瓜环(Q[8])及十元瓜环(Q[10])的水溶性较(<0.01mM)，并且普通瓜环不溶于有机溶剂，仅能溶于甲酸、乙酸、盐酸等浓酸。

氨基酸是生物体中非常重要的有机小分子，它的分子结构(例如手性和侧链结构)是生命中最基本的分子信息。手性氨基酸分子与功能有机分子的共组装能有效的将生物分子的结构信息转换为物理化学信号。对以氨基酸为底物的分子识别作用研究有助于更详细地了解t-RNA识别、转移某一特定氨基酸用于合成蛋白质的表达过程，及化学领域中其它多种分子识别作用机理。氨基酸是指含有氨基的羧酸。生物体内的各种蛋白质是由20种基本氨基酸构成的。除甘氨酸外均为α-氨基酸其中(脯氨酸是一种α-亚氨基酸)。除甘氨酸外，其它蛋白质氨基酸的α-碳原子均为不对称碳原子(即与α-碳原子键合的四个取代基各不相同)，因此氨基酸可以有立体异构体，即可以有不同的构型(D-型与型两种构型)。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物，本发明所述TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物具有选择性地识别氨基酸和水溶性好的特点。

本发明是这样实现的：一种TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-谷氨酸合成的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-谷氨酸合成的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸的分子式为C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，结构式为：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酸的分子式为C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，结构式为：

前述的TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-缬氨酸合成的TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-缬氨酸的分子式为C₈₅H₁₀₅O₃₀N₄₉Cd，结构式为：

前述的TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物的制备方法，所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]与水混合，并加热使TMeQ[6]溶解，得A品；

b.按TMeQ[6]与D-谷氨酸的摩尔比为0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-谷氨酸，得B品；

c.再次在55～65℃下加热，至B品中无沉淀或有少量沉淀，冷却至室温并静置，5～7天后有无色晶体析出，该无色晶体即为成品；

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物与TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物的制备方法相同。

前述的TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物的制备方法中，所述的TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]与Cd(NO₃)₂·4H₂O按摩尔比0.8～1.2:4.0～6.0混合，得A品；

b.按TMeQ[6]和D-缬氨酸的摩尔比为0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-缬氨酸，得B品；

c.向B品中加水溶解，并在55～65℃下加热2～5min，冷却至室温并静置，9～12天后有无色晶体析出，该无色晶体即为成品。

前述的TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物用于识别D，L-谷氨酸。

前述的TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物还用于选择性地识别D-缬氨酸。

有益效果：与现有技术相比，本发明以苷脲二聚体与烷基取代苷脲组合的方式合成部分取代瓜环的方法，合成了甲基取代瓜环，其水溶性得到明显改善，其中对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])不仅具有良好的水溶性，而且TMeQ[6]具有椭圆形结构,能与多种有机分子和无机离子相互作用。TMeQ[6]在与氨基酸这种小分子配位形成超分子配合物时，因不同的氨基酸作用模式不同，表现出的性质就不同，以及作用强弱不同，所以上述的特性，本发明的超分子配合物能够选择性地识别氨基酸。以D,L-谷氨酸为客体与TMeQ[6]相互作用形成自组装结构时，其相互作用物质的量之比为1：1，并通过氢键作用形成配位聚合物。在体系中，氨基酸的手性部分裸露在瓜环的端口外，其余部分进入瓜环的空腔内部配位。这样使得形成的超分子配合物也具有手性，这就提供了一种识别D-谷氨酸，L-谷氨酸的方法。同时对于这类具有较长的链状氨基酸作为客体与TMeQ[6]相互作用时，其作用模式为氨基酸的手性部位裸露在端口外，其余部位进入瓜环的空腔内形成物质的量之比为1：1的主客体配合物。

本发明的对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])与氨基酸分子超分子自组装能有效的将生物分子的结构信息转换为物理化学信号，且TMeQ[6]具有疏水性空腔，能够包结氨基酸形成超分子自组装体。瓜环与氨基酸自组装体的这一特点对于手性氨基酸的分子识别提供了有利条件。因此，以TMeQ[6]为超分子主体的超分子配合物,能够应用于选择性地识别氨基酸，以做成具有特异选择性的生物学材料或靶向识别特定的基团的药物载体。

为进一步验证本发明具有选择性地识别氨基酸的特点，发明人做了如下实验：

实验1：TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物的粉末衍射图

利用粉末衍射方法考察TMeQ[6]-D-缬氨酸的X射线衍射(如图4所示)，并与已知的晶态物质的X射线衍射谱图的对比分析发现：样品的X射线衍射图与晶态物质的X射线衍射谱图在衍射峰数目、角度位置、相对强度次序和衍射峰的形状上都基本吻合，从而证实了所得的单晶为纯相。

实验2：TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物的MS图

利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱考察了D-缬氨酸与TMeQ[6]形成主客体包结配合物的情况。图5展示了TMeQ[6]与D-缬氨酸形成包结配合物的质谱图，m/z 1170.86为TMeQ[6]+D-缬氨酸(理论值为1170.04)，m/z 1091.11为TMeQ[6]+K⁺(理论值为1092.04)，m/z 1075.59为TMeQ[6]+Na⁺(理论值为1075.94)，m/z 1053.09为TMeQ[6](理论值为1052.94)，质谱结果表明，TMeQ[6]与D-缬氨酸形成1：1的主客体包结配合物。

实验3：按相同的方法，用L-缬氨酸代替D-缬氨酸来合成配合物，只有沉淀析出却无法得到适于晶体结构测定的无色晶体，这一现象为D型和L型缬氨酸的分离提供了有利的条件。实验结果如图6所示，A瓶为TMeQ[6]与D-缬氨酸混合制备超分子配合物的溶液，B瓶为TMeQ[6]与L-缬氨酸混合制备超分子配合物的溶液，通过两瓶比较，A瓶澄清溶液，B瓶为浑浊液，可以识别D-缬氨酸与L-缬氨酸。

实验4：用(D,L)-缬氨酸(外消旋体，即不存在手性)代替D-缬氨酸来合成配合物，得到了适于晶体结构测定的无色晶体，应用单晶X-射线衍射所测得的晶体结构与TMeQ[6]-D-缬氨酸配合物相一致。

通过实验1、2实验得知TMeQ[6]与D-缬氨酸可以形成1：1的超分子配合物；通过实验3、4可知，TMeQ[6]只特异性识别D-缬氨酸，得不到TMeQ[6]-L-缬氨酸配合物。证明TMeQ[6]选择性地识别D-缬氨酸。

附图说明

图1为TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物的结构式；

图2为TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物的结构式；

图3为TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物的结构式；

图4为TMeQ[6]-D-缬氨酸的X射线粉末衍射图谱；

图5为TMeQ[6]与D-缬氨酸相互作用的MS分析图；

图6为TMeQ[6]与D，L-缬氨酸制备超分子配合物的对比实验。

具体实施方式

实施例1。一种TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-谷氨酸合成的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-谷氨酸合成的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸的分子式为C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，结构式为：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酸的分子式为C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，结构式为：

前述的TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-缬氨酸合成的TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-缬氨酸的分子式为C₈₅H₁₀₅O₃₀N₄₉Cd，结构式为：

前述的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]与水混合，并加热使TMeQ[6]溶解，得A品；

b.按TMeQ[6]和D-谷氨酸的摩尔比为0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-谷氨酸，得B品；

c.再次在55～65℃下加热，至B品中无沉淀或有少量沉淀，冷却至室温并静置，5～7天后有无色晶体析出，该无色晶体即为成品。

前述的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物与TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物的制备方法相同。

前述的TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]与Cd(NO₃)₂·4H₂O按摩尔比0.8～1.2:4.0～6.0混合，得A品；

b.按TMeQ[6]和D-缬氨酸的摩尔比为0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-缬氨酸，得B品；

c.向B品中加水溶解，并在55～65℃下加热2～5min，冷却至室温并静置，9～12天后有无色晶体析出，该无色晶体即为成品。

前述的TMeQ[6]-D，L-谷氨酸超分子配合物用于识别D，L-谷氨酸。

前述的TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物用于选择性地识别D-缬氨酸。

前述的TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物用于对药物的包结,具体用于瓜环与多肤类药物的包结。

实施例2。一种TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-谷氨酸合成的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物，所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸的分子式为C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，结构式为：

前述的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6](0.09～0.15mol)于烧杯中，用3mL蒸馏水加热溶解并震荡数分钟使之溶解完全；

b.取D-谷氨酸(0.4～0.8mol)固体于盛有TMeQ[6]的烧杯中；

c.再次在55～65℃下加热2min，至烧杯中无沉淀或有少量沉淀，冷却至室温并静置，约一周后有适于晶体结构测定的无色晶体析出,产率在30％左右。

实施例3。一种TMeQ[6]与氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-缬氨酸合成的TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-缬氨酸的分子式为C₈₅H₁₀₅O₃₀N₄₉Cd，结构式为：

前述的TMeQ[6]-D-缬氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

a.称取TMeQ[6](0.09～0.15mol)，Cd(NO₃)₂·4H₂O(0.36～0.60mol)于烧杯中；

b.取固体D-缬氨酸(0.40～0.80mol)于盛有TMeQ[6]溶液的烧杯中；

c.加入3mL蒸馏水在55～65℃下加热2～5min并震荡数分钟使之溶解完全；冷却至室温并静置，10天左右有适于晶体结构测定的无色晶体析出，产率在35％左右。