两亲性Tb(III)配合物及其制备方法以及螺旋状荧光纳米纤维的制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】两亲性Tb(III)配合物及其制备方法以及螺旋状荧光纳米纤维的制备方法和应用，制备了以胆固醇分子为疏水尾部，以镧系金属配合物为亲水头基的两亲分子，利用胆固醇分子强的自组装特性，在水相中组装了螺旋状荧光纳米纤维，该荧光纳米纤维不仅具备镧系金属荧光寿命长、发射谱带窄、stoke位移大等特点，而且具有受体分子局部浓度大、预组织能力强以及界面局部构象可调等特点。利用组装在界面上的受体分子与底物分子间的协同络合作用以及能量转移过程实现了对寡聚核苷酸不同构象的高灵敏区分；同时实现了对K+的高效检测。
【专利说明】两亲性Tb (I I I)配合物及其制备方法以及螺旋状荧光纳米 纤维的制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于超分子传感材料【技术领域】，具体涉及两亲性Tb(III)配合物及其制备 方法以及螺旋状荧光纳米纤维的制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 富含鸟嘌呤的寡聚核苷酸链可经由分子间氢键相互作用折叠成二级结构，这样的 结构被称为G-四联体。由于G-四联体仅在基因的端粒区域形成，该区域的基因又控制着 端粒酶的表达，而端粒酶又与细胞恶变、细胞分裂与增殖过程密切相关，因此，对G-四联体 的研宄引起了科学家的极大兴趣，该研宄领域的发展必将极大地促进包括癌症治疗等研宄 领域的发展。
[0003] 近年来，发展能够高效识别G-四联体的传感体系已成为该领域的研宄热点之一。 常规的G-四联体检测方法包括紫外熔融曲线分析、CD-光谱、凝胶电泳、核磁共振和X射线 晶体衍射光谱法等，但此类方法所用仪器比较昂贵，操作流程比较复杂，需要样品量大且选 择性较差。荧光方法具有响应快速、操作简单、灵敏度高、选择性好的优点，因此被广泛用于 传感器的研制。目前，利用金属配合物、有机小分子、侧链带有正电荷的聚合物来识别G-四 联体的研宄已有报道，但上述方法仍存在着灵敏度不够高、检出速度慢、传感器结构复杂， 制备困难等不足。
[0004] 超分子传感界面具有局部受体分子浓度大、预组织能力强、界面构象可调等优点， 有利于组装在界面上的受体分子协同络合底物分子，进而大幅提高传感器的综合性能，这 一策略已逐步被应用于传感器的研制。镧系金属配合物具有荧光寿命长、Stokes位移大以 及发射光谱带窄（IOnm)等光学特征，将其作为传感元素检测生物分子时，可避免生物体内 其他短寿命荧光物种对检测的干扰，故镧系金属配合物非常适合于生物检测和生物成像。 为此，我们设计合成了两亲性Tb (III)配合物，组装了基于该化合物的螺旋状荧光纳米纤 维，实现了对单链DNA不同构象的高效区分。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种两亲性Tb(III)配合物及其制备方法以及螺旋状荧 光纳米纤维的制备方法和应用，该螺旋状荧光纳米纤维具有荧光寿命长、无背景荧光、发射 波长在可见区等优点，能够高效区分寡聚核苷酸的不同构象，并实现对钾离子的高效检测。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0007] -种两亲性Tb (III)配合物，该配合物的结构式为
[0008]
【权利要求】
1. 一种两亲性Tb(III)配合物，其特征在于，该配合物的结构式为
2. -种制备如权利要求1所述两亲性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 合成式I化合物 室温下，将胆固醇、三乙胺溶于三氯甲烷中，冰浴搅拌下滴加氯丁酰氯的三氯甲烷溶 液，滴加结束后室温搅拌12?24小时，减压蒸除三氯甲烷，所得残余物经柱色谱分离，制得 式I化合物，其中，胆固醇、三乙胺、氯丁酰氯的摩尔比为1: (1?1. 5) : (1?1. 5)，式I化合 物结构式为：
(2) 合成式III化合物 在氮气保护条件下，将式I化合物、式II化合物、碘化钾、碳酸氢钠加入到纯化的无水 乙腈中，搅拌下加热到80?85°C，恒温反应72?96小时，自然冷却至室温，减压蒸除乙腈 后，所得残余物经柱色谱分离，干燥制得式III化合物，其中，式I化合物、式II化合物、碘化 钾和碳酸氢钠的摩尔比为1:1: (1?1. 5) : (2?3)，式I化合物和纯化的无水乙腈的质量比 为1: (25?30)，式III化合物结构式如下：
(3) 合成式IV化合物 冰浴条件下，在溶有式III化合物的1，4-二氧六环中加入三氟乙酸，半小时后停止冰 浴，室温搅拌24小时后，减压蒸除1，4-二氧六环，然后加入浓盐酸并搅拌2小时，再加入丙 酮，抽滤得到式IV化合物盐酸盐粗产品，将式IV化合物的盐酸盐粗产品用丙酮和甲醇混合 溶液回流热洗，得到式IV化合物盐酸盐；其中，式III化合物和三氟乙酸的摩尔比为1:30,式III化合物、浓盐酸、二氧六环的质量比为1: (5?10) : (10?15); 将IV化合物盐酸盐加入溶有三乙胺的三氯甲烷中，加热回流5小时，冷却至室温，减压 蒸除三氯甲烷，再加入石油醚加热回流1小时，IV化合物和石油醚的质量比为1: (30?40)， 热抽滤得到滤液，重复多次并合并滤液，减压蒸除石油醚、干燥，制得式IV化合物，其中，IV 化合物盐酸盐和三乙胺的摩尔比为1:30,IV化合物盐酸盐和三氯甲烷的质量比为1: (80? 100)，式IV化合物结构式如下：
(4) 合成式V化合物 在氮气保护条件下，将式IV化合物、溴乙酰胺、碘化钾、三乙胺加入到纯化的无水乙醇 中，搅拌下加热到80?90°C，恒温反应96?110小时，自然冷却至室温，减压蒸除乙醇后， 所得残余物经柱色谱分离，干燥制得式V化合物，其中，式IV化合物、溴乙酰胺、碘化钾、三 乙胺的摩尔比为1: (3?3. 6) : (1?1. 5) : (5?15)，式IV化合物和无水乙醇的质量比为 1: (80?110)，式V化合物结构式如下：
(5) 合成式VI化合物 室温条件下，向式V化合物水溶液中滴加六水氯化铽水溶液，滴加完毕后，加热到 50?60°C，恒温反应12?24小时，减压蒸除溶剂水，将所得固体物质溶于甲醇中，并逐滴 滴加到乙醚中，有白色沉淀析出，滴毕室温搅拌1小时后离心分离得白色固体；将此固体依 次用乙醚、二氯甲烷重结晶制得式VI化合物；其中，式V化合物与六水氯化铽的摩尔比为 1:1，式V化合物水溶液中式V化合物和水的质量比为1: (150?200)，六水氯化铽水溶液 中六水氯化铽和水的质量比为1: (300?500)，式VI化合物的结构式如下：
3. 根据权利要求2所述的一种两亲性Tb(III)配合物的制备方法，其特征在于，式II化 合物是通过以下方法制得： 室温条件下，将1，4, 7, 10-四氮杂环十二烷、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，滴加完毕后室温搅拌24小时，减压蒸除三氯甲烷，以乙酸乙 酯和石油醚的体积比为3:2的混合溶液为流动相、硅胶为固定相柱色谱纯化所得残余物， 制得式II化合物，其中，1，4, 7, 10-四氮杂环十二烷与三乙胺、二碳酸二叔丁基酯的摩尔比 为1:3: (2. 5?3)，式II化合物结构式如下：
4. 根据权利要求2所述的一种制备两亲性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，所述步 骤（1)中，柱色谱分离以石油醚和三氯甲烷的体积比为1:1的混合溶液为流动相、硅胶为固 定相； 所述步骤（1)中将胆固醇、三乙胺溶于三氯甲烷中时，胆固醇和三氯甲烷的质量比为 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质量比为1: (10?15); 所述步骤（2)中氮气流速为1?1. 2mL/s，柱色谱分离以乙酸乙酯和石油醚的体积比为 1:2的混合溶液为流动相、硅胶为固定相，干燥是在真空干燥箱内30?40°C干燥10?12 小时。
5. 根据权利要求2所述的一种制备两亲性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，所述步 骤（3)中浓盐酸的质量分数为37% ; 步骤（3)中丙酮和甲醇混合溶液中丙酮与甲醇的体积比为5:1 ; 步骤（3)中干燥是在真空干燥箱内30?40°C干燥2?3小时。
6.根据权利要求2所述的一种制备两亲性Tb(III)配合物的方法，其特征在于，所述步 骤⑷中氮气流速为1?1. 2mL/s ; 步骤（4)中柱层析以三氯甲烷和甲醇体积比为1:5的混合溶液以及氨水与甲醇体积比 为1:30的混合溶液依次为流动相，硅胶为固定相； 步骤（4)中干燥是在真空干燥箱内30?40°C干燥10?12小时。
7. -种基于权利要求1所述的两亲性Tb(III)配合物的螺旋状荧光纳米纤维的制备方 法，其特征在于，将式VI化合物溶于10mmol/L、pH值为7. 4的Tris-HCl溶液中，50?60°C 加热1?3小时后自然冷却至室温，并放置12小时，得到150ymol/L的式VI化合物溶液， 即得到螺旋状荧光纳米纤维的分散体系。
8. -种如权利要求7所述的螺旋状荧光纳米纤维在寡聚核苷酸单链以及G-四联体的 选择性识别中的应用。
9. 一种如权利要求7所述的螺旋状荧光纳米纤维在钾离子的高效检测中的应用。
10. -种如权利要求7所述的螺旋状荧光纳米纤维在不同构象寡聚核苷酸区分中的应 用。
【文档编号】B82Y40/00GK104478984SQ201410650218
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】刘静, 雷海瑞, 严军林, 全静苗, 赵晶晶 申请人:陕西师范大学