一种TMeQ[6]与D,L‑谷氨酰胺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D,L-谷氨酰胺超分子配合物及制备方法和应用。

背景技术：

瓜环(Cucurbit[n]urils，Q[n]s)作为超分子化学中主体化合物的后起之秀，随着1981年瓜环家族第一个成员六元瓜环(Q[6])的结构被确定，以及瓜环同系物、衍生物、类似物的不断推出，瓜环化学，特别是在超分子自组装领域的研究取得了令人瞩目的进展。由于瓜环具有疏水性空腔，和极性羰基修饰端口的特点，使瓜环不仅具有主体分子功能，能包结结构、尺寸合适的有机分子，形成特有的瓜环主客体化学；亦可作为配体分子，与金属离子及其配合物或族化合物配位，形成特有的瓜环配位化学。近年来还发现，在瓜环-金属体系中引入合适的有机分子或在瓜环-客体分子体系中引入金属离子，可得到特殊的具有特异性能的超分子自组装实体。

氨基酸(Amino acid)是构成蛋白质(protein)的基本单位，赋予蛋白质特定的分子结构形态，使它的分子具有生化活性。蛋白质是生物体内重要的活性分子，包括催化新陈代谢的酶。两个或两个以上的氨基酸化学聚合成肽，一个蛋白质的原始片段，是蛋白质生成的前体。

氨基酸广义上是指既含有一个碱性氨基又含有一个酸性羧基的有机化合物，正如它的名字所说的那样。但一般的氨基酸，则是指构成蛋白质的结构单位。在生物界中，构成天然蛋白质的氨基酸具有其特定的结构特点，即其氨基直接连接在α-碳原子上。手性或不对称性物质是含有不对称碳原于的化合物，这类化合物在化学及生命科学中普遍存在。自然界中，绝大多数分子(如糖，氨基酸)和由它们组成的生物大分子(如蛋白质、DNA等)在空间结构上都具有不对称性，使得生物体能够高度地选择识别某一特定的手性分子，从而产生生物作用。

分子识别可定义为这样的一个过程，对于一个给定的受体，底物选择性的与之键合。因而，选择和键合是识别的两个方面。具体的说，分子识别过程需遵循两个原则，即互补性和预组织原则。分子间弱相互作用力在一定条件下的加合和协同作用形成的有一定方向性和选择性的强作用力，成为分子识别和自组装的主要作用力。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物，本发明所述TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物具有能够识别D,L-谷氨酰胺和自组装结构稳定的特点。

本发明是这样实现的：一种TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]用盐酸溶解，得A品；

b.将A品分为两份，一份与过量的客体D-谷氨酰胺混合，得B品，另一份与过量的客体L-谷氨酰胺混合，得C品；

c.对B品和C品分别加热，加热后静置直至出现结晶，B品中的结晶即为TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，C品中的结晶即为TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物。

较优地，前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]用盐酸溶解，得A品；

b.将A品分成两份，一份与客体D-谷氨酰胺按TMeQ[6]化合物与客体的物质的量比为0.8～1.0:3～5的比例混合，得B品；另一份与客体L-谷氨酰胺按TMeQ[6]化合物与客体的物质的量比为0.8～1.0:3～5的比例混合，得C品；混合后分别将两份混合液在55～60℃下加热2～3min；

c.对B品和C品分别在55～60℃下加热2～3min加热，静置11～14天，直至出现结晶，最终分别得到两种稳定的主客体之比为1:1的超分子配合物，即B品中的结晶即为TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，C品中的结晶即为TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物。

前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物用于识别D-谷氨酰胺和L-谷氨酰胺。

有益效果：与现有技术相比，本发明的TMeQ[6]与D，L-谷氨酰胺超分子配合物的晶体单元中有一个大环配体TMeQ[6]、一个D，L-谷氨酰胺分子和一个配位的水分子。D，L-谷氨酰胺分子的手性基团位于TMeQ[6]端口外，其烷基和氨基上的氢原子能与TMeQ[6]的羰基氧原子形成氢键，其余基团进入瓜环的空腔内与之配位，末端氨基通过水分子与TMeQ[6]的羰基氧原子配位；通过该结构，使其自组装结构更加的稳定。如图3所示为TMeQ[6]与D-谷氨酰胺配合物的超分子链状结构。D-谷氨酰胺的羧基与苷脲单元上的氢原子，甲基与另一个对称四甲基六元瓜环的羰基氧原子都存在氢键作用，并通过它们之间的相互作用组成了超分子链状结构。

本发明的对称四甲基六元瓜环(TMeQ[6])与D,L-谷氨酰胺分子超分子自组装,通过将生物分子的结构信息转换为物理化学信号，且对称四甲基六元瓜环具有疏水性空腔，有合适的空腔大小，能够包结氨基酸形成超分子自组装体，且D-谷氨酰胺,L-谷氨酰胺分子的手性基团仍裸露在瓜环外面，非手性部分进入到瓜环空腔里面，因此对D-谷氨酰胺,L-谷氨酰胺这对手性氨基酸的分子识别提供了有利条件，从而使以TMeQ[6]为超分子主体的超分子配合物能够用于选择性地识别D-谷氨酰胺,L-谷氨酰胺，以做成具有特异选择性的生物学材料。

本发明通过X-射线单晶衍射仪所得晶体数据显示TMeQ[6](即对称四甲基六元瓜环化合物)与D-谷氨酰胺、L-谷氨酰胺形成主客体物质的量比为1:1的作用模式；结果证明TMeQ[6]分别与D-谷氨酰胺，L-谷氨酰胺能够形成主客体之比为1:1的超分子配合物，其结构如图1和图2所示。

利用粉末衍射方法考察TMeQ[6]-D-谷氨酰胺的X射线衍射(如图4所示)，TMeQ[6]-L-谷氨酰胺的X射线衍射(如图5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。

图6展示了，应用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱考察了D-谷氨酰胺与TMeQ[6]形成主客体包结配合物的情况。TMeQ[6]与D-谷氨酰胺形成包结配合物的质谱图，m/z 1092.06为TMeQ[6]+K⁺(理论值为1092.04)，m/z 1200.56为TMeQ[6]+D-谷氨酰胺(理论值为1199.14)。质谱结果表明，TMeQ[6]与D-谷氨酰胺形成1：1的主客体包结配合物，其结果与单晶衍射技术分析一致。

本发明通过晶体结构可以明显的识别D-谷氨酰胺和L-谷氨酰胺，D-谷氨酰胺,L-谷氨酰胺分子的手性基团仍裸露在瓜环外面，非手性部分进入到瓜环空腔里面，使得配合物也带有手性，从而可以识别D-谷氨酰胺和L-谷氨酰胺。

附图说明

图1为X-射线单晶衍射仪所得的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物的结构式；

图2为X-射线单晶衍射仪所得的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物的结构式；

图3为TMeQ[6]与D-谷氨酰胺相互作用的一维超分子链状结构；

图4为TMeQ[6]-D-谷氨酰胺的X射线粉末衍射图谱；

图5为TMeQ[6]-L-谷氨酰胺的X射线粉末衍射图谱；

图6为TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物的MS图。

具体实施方式

实施例1。一种TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]用盐酸溶解，得A品；

b.将A品分为两份，一份与过量的客体D-谷氨酰胺混合，得B品，另一份与过量的客体L-谷氨酰胺混合，得C品；

c.对B品和C品分别加热，加热后静置直至出现结晶，B品中的结晶即为TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，C品中的结晶即为TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物。

更优地，前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

a.将TMeQ[6]用盐酸溶解，得A品；

b.将A品分成两份，一份与客体D-谷氨酰胺按TMeQ[6]化合物与客体的物质的量比为0.8～1.0:3～5的比例混合，得B品；另一份与客体L-谷氨酰胺按TMeQ[6]化合物与客体的物质的量比为0.8～1.0:3～5的比例混合，得C品；混合后分别将两份混合液在55～60℃下加热2～3min；

c.对B品和C品分别在55～60℃下加热2～3min加热，静置11～14天，直至出现结晶，最终分别得到两种稳定的主客体之比为1:1的超分子配合物，即B品中的结晶即为TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，C品中的结晶即为TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物。

前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物用于识别D-谷氨酰胺和L-谷氨酰胺。

实施例2。一种TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

a.将30mg TMeQ[6]用5mL的盐酸完全溶解，得溶液A；

b.将溶液A分成两份，一份与客体D-谷氨酰胺按TMeQ[6]化合物与客体的物质的量比为1:4的比例混合，得混合液；另一份与客体L-谷氨酰胺按TMeQ[6]化合物与客体的物质的量比为1:4的比例混合，得混合液；混合后分别将两份混合液在55℃下加热2min；

c.加热后，静置14天，直至出现结晶，最终分别得到两种稳定的主客体之比为1:1的超分子配合物，即TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，该超分子配合物的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆；TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物，该超分子配合物的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆。

实施例3。一种TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-谷氨酰胺合成的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酰胺的分子式为C₄₅H₅₆O₁₆N₂₆，结构式为：

前述的TMeQ[6]与D,L-谷氨酰胺超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

a.将两份TMeQ[6](20mg)放于两个烧杯中，分别用4mL盐酸溶液加热溶解并震荡数分钟使之溶解完全；

b.分别称取D-谷氨酸(10mg)，L-谷氨酰胺(10mg)固体于盛有TMeQ[6]的烧杯中；

c.再次将两个烧杯在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12天后有适于晶体结构测定的无色晶体析出,产率在30％左右。