一种可检测和去除甲基乙二醛的超分子水凝胶及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超分子水凝胶纳米材料技术领域，具体涉及可用于检测和去除甲基乙 二醛的超分子水凝胶前体、其制备方法以及成胶方法。
【背景技术】
[0002] 甲基乙二醛是一种生物代谢有毒产物，其与糖尿病有着密切的关系，其检测方法 曾被《美国化学学会会志》（J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12429-12433)报道。已知的甲基乙 二醛检测方法都依赖于分析仪器，过程不够直接和方便。水凝胶用于检测已被广泛报道，相 应论文发表于《自然?化学》（Nat. Chem. 2014, 6, 511-518)和《美国化学学会会志》（J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 266-267 J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16496-16497)等学术期刊，然而 将超分子水凝胶用于甲基乙二醛的检测并未见报道。《公共科学图书馆?综合》（PLoS One 2009, 4, e6805)中介绍的关于甲基乙二醛的去除方法的研究，该方法使用乙二醛酶I去除 甲基乙二醛，但其过程繁琐且条件苛刻。将超分子水凝胶用于甲基乙二醛的去除未见报道。
[0003] 综上所述，至今未见研究使用超分子水凝胶方法检测和去除甲基乙二醛的文献报 道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种超分子水凝胶前体、其制备方法以及成胶方法，以获得 可用于检测和去除甲基乙二醛的超分子水凝胶前体，克服现有相关检测和去除甲基乙二醛 方法不够直接方便且过程繁琐条件苛刻的缺点，从而用于生物有毒物质的检测和去除，并 进一步应用于疾病的诊断和治疗。
[0005] 本发明的可检测和去除甲基乙二醛的超分子水凝胶的制备方法，包括依次通过氨 基保护反应、固相多肽合成和氨基脱保护反应得到水凝胶前体邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙 氨酸（Z)，其特征在于：
[0006] 第一步，按：将1毫摩尔（152毫克）3, 4-二氨基苯甲酸溶于8毫升10%碳酸氢钠 溶液，加入7毫升N，N-二甲基甲酰胺，于冰水浴中搅拌均匀；将2.4毫摩尔（621毫克）氯 甲酸-9-芴基甲酯溶于8毫升N，N-二甲基甲酰胺，逐滴加入前述溶液中，在0°C条件下反 应1小时，然后在室温条件下反应8小时；向反应混合液中加入30毫升水，并用乙醚萃取两 次；在冰水浴条件下向萃取得到的水相中逐滴加入浓度为2摩尔/升的盐酸至溶液pH值为 2 ;用乙酸乙酯萃取三次，所得有机相用饱和氯化钠溶液洗涤并用硫酸钠固体干燥后旋转蒸
基苯甲酸（X);
[0007] 第二步，将0. 5克2-氯三苯甲基氯树脂在2-3毫升N，N-二甲基甲酰胺里溶胀4-8 分钟后，加入0.5毫摩尔（194毫克）N-芴甲氧羰基-苯丙氨酸，再加入0.5毫摩尔（65毫 克）N，N-二异丙基乙胺，反应2-3小时后，用100微升甲醇反应5-10分钟；去除反应溶液，加 入3毫升20%哌啶的N，N-二甲基甲酰胺溶液，反应12分钟，切去苯丙氨酸的保护基9-芴 甲氧羰基；加入活化的〇. 6毫摩尔（232毫克）N-芴甲氧羰基-苯丙氨酸反应2-3小时，去 除反应溶液，加入3毫升20%哌啶的N，N-二甲基甲酰胺溶液，反应12分钟，切去苯丙氨酸 的保护基9-芴甲氧羰基；加入活化的0. 6毫摩尔化合物N，N-双芴甲氧羰基-3, 4-二氨基 苯甲酸（X) (358毫克）反应2-3小时，去除反应溶液，用异丙醇和正己烷洗涤；最后用体积 浓度为1 %的三氟乙酸的二氯甲烷溶液从该树脂上切下合成的化合物，使用高效液相色谱
丙氨酸-苯丙氨酸（Y);
[0008] 以上固相合成所用的氨基酸都是以9-芴甲氧羰基作为a-氨基保护基；其中活化 氨基酸的试剂是与氨基酸等物质的量的N，N-二异丙基乙胺、1-羟基苯并三唑和苯并三氮 唑-N，N，N'，N' -四甲基脲六氟磷酸盐；在每接上一个氨基酸和切去9-芴甲氧羰基保护基 时，都采用凯氏测试（Kaiser Test)试剂检测氨基存在与否：若阳性，显蓝色，即表明已脱 除9-芴甲氧羰基保护基；若阴性，显黄色，则表明氨基酸已接上；
[0009] 第三步，将N，N-双芴甲氧羰基邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Y)加入10 % 哌啶的N，N-二甲基甲酰胺溶液中反应5分钟，用高效液相色谱纯化得到的固体即结构为
的产物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)，它可用于检测和去 除甲基乙二醛的超分子水凝胶；
[0010] 把可用于检测以及去除甲基乙二醛的超分子水凝胶前体邻苯二胺-苯丙氨酸-苯 丙氨酸（Z)，再按照如下方法反应：将5微摩尔（2. 2毫克）邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨 酸（Z)溶于200微升的0. 2摩尔/升pH 7. 4的磷酸缓冲液，加热至完全溶解，冷却至室温 后得到无色澄清的溶液（25毫摩尔/升）；加入等物质的量的甲基乙二醛，静置1小时，即 得到略浑浊的超分子水凝胶。
[0011] 本发明中的一种甲基喹喔啉-苯丙氨酸-苯丙氨酸（A)的制备方法，其特征在于 把上述可用于检测以及去除甲基乙二醛的超分子水凝胶前体邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨 酸（Z)与甲基乙二醛反应得到水凝胶，使用高效液相色谱纯化，得到超分子水凝胶前体邻 苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)与甲基乙二醛反应的产物甲基喹喔啉-苯丙氨酸-苯丙 氨酸（A)，其结构为：
[0012]
它包括
[0013] 将5微摩尔（2. 2毫克）化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸⑵溶于200微 升的0. 2摩尔/升的磷酸缓冲液（pH 7. 4)，加热溶解，冷却后得到无色澄清的溶液（25毫摩 尔/升）；将5倍物质的量（25微摩尔）的一氧化氮气体分5次通过该溶液（每次5微摩 尔），将溶液加热至澄清后冷却至室温，静置1小时，得到暗红色的溶液。由此可以证明一氧 化氮对甲基乙二醛的检测并不构成干扰。
[0014] 本发明中的化合物苯并三氮唑-苯丙氨酸-苯丙氨酸（B)的制备方法，其特征在 于把上述可用于检测以及去除甲基乙二醛的超分子水凝胶前体邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙 氨酸（Z)与一氧化氮反应得到暗红色溶液，高效液相色谱纯化，得到超分子水凝胶前体邻 苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)与一氧化氮反应的产物苯并三氮唑-苯丙氨酸-苯丙氨 酸（B)，其结构为：
[0015]
[0016] 上述本发明提出的可检测和去除甲基乙二醛的超分子水凝胶及制备方法，是采取 首先通过氨基保护反应、固相多肽合成和氨基脱保护反应，得到可用于检测以及去除甲基 乙二醛的超分子水凝胶前体邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z);再使该前体在磷酸缓冲 液中与等物质的量甲基乙二醛反应，从而形成超分子水凝胶。由于该溶液_凝胶转换过程 是可视化的，以此可实现甲基乙二醛的实时可视化定性检测。与传统的检测甲基乙二醛的 方法相比，采用本发明方法不需要任何仪器辅助，不需要任何前期处理，且检测过程的化学 反应比较简单，是一种直接方便的检测方法。所述的前体在磷酸缓冲液中与甲基乙二醛的 反应十分高效，由于其在成胶过程中消耗掉甲基乙二醛，从而可实现甲基乙二醛的去除；与 传统方法相比，本发明方法条件更加易得，反应更加简单，是一种方便高效的去除方法。所 述前体在磷酸缓冲液中与一氧化氮反应得到暗红色溶液，由此证明了一氧化氮对甲基乙二 醛的检测并不构成干扰。综上，与传统检测和去除甲基乙二醛的方法相比，本发明提出的方 法简单、直接、方便、高效，本发明中制备得到的超分子水凝胶前体可用于检测和去除甲基 乙二醛，从而可进一步应用于疾病的诊断和治疗。
【附图说明】
[0017]图1为实施例1中合成的化合物N，N-双芴甲氧羰基-3, 4-二氨基苯甲酸⑴的 核磁共振氢谱图。
[0018]图2为实施例1中合成的化合物N，N-双芴甲氧羰基邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙 氨酸（Y)的核磁共振氢谱图。
[0019]图3为实施例1中合成的化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)的核磁共振 氢谱图。
[0020] 图4为实施例1中合成的化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸⑵的核磁共振 碳谱图。
[0021]图5为实施例1中合成的化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)的高分辨质 谱图。
[0022] 图6为实施例2中化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)在pH 7. 4磷酸缓冲 液形成的25毫摩尔/升溶液（左瓶中）和加入等物质的量甲基乙二醛形成的水凝胶（右 瓶中）相比较的光学照片。
[0023]图7为实施例2中化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸⑵与等物质的量甲基 乙二醛形成的水凝胶的临界成胶浓度测试的图片。
[0024] 图8为实施例2中化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)与甲基乙二醛反应 形成的超分子水凝胶的冷冻透射电镜的图片。
[0025] 图9为实施例2中化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)与甲基乙二醛反应 形成的超分子水凝胶的储能模量（G'）及损失模量（G"）的动态频率扫描图谱。
[0026] 图10为实施例2中化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)与甲基乙二醛反 应形成的超分子水凝胶的高效液相色谱分析图谱。
[0027] 图11为实施例2中化合物邻苯二胺-苯丙氨酸-苯丙氨酸（Z)与甲基乙二醛反 应得到的产物化合物甲基喹喔啉-苯丙氨酸-苯丙氨酸（A)的核磁共振氢谱图。