双功能有机配体2,4,6-吡啶三甲酸、其水溶性稀土荧光标记材料及其制备方法

专利名称：双功能有机配体2,4,6-吡啶三甲酸、其水溶性稀土荧光标记材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于荧光免疫分析及生物检测领域，具体涉及一种双功能双功能有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸、其水溶性稀土荧光标记材料及其制备方法。
背景技术：
基于稀土荧光标记材料长寿命荧光特征而建立起来的时间分辨荧光生物检测技术经过20 多年的发展，现在已经成为最灵敏的生物检测技术之一，呈现出蓬勃的发展态势，已广泛应 用于标记免疫分析、核酸测定、疾病诊断、细菌、病毒、微生物的检测等。而时间分辨荧光 生物检测技术的核心技术之一就是用作生物分子标记的稀土荧光标记材料的开发，只有不断 地开发出新型的稀土荧光标记材料，才能不断地完善和提高时间分辨荧光生物检测技术。
但是由于生物样品的高度复杂性，对标记用的稀土荧光标记材料往往有很高的要求，例 如较大的荧光量子产率和摩尔吸光系数，自身具有良好的水溶性、稳定性，合成简便，易于 生物分子标记，对所标记的生物分子的影响尽可能小等。因此新型稀土荧光标记材料的设计 和制备是一项非常具有挑战性的研究工作，它不仅是后续的生物分子标记和进行时间分辨荧 光高灵敏度检测的基础，也是提高、改进和完善时间分辨荧光生物检测技术的关键。

发明内容
本发明的目的之一在于提供一种双功能有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸。 本发明的目的之二在于提供该有机配体的制备方法。
本发明的目的之三在于提供该有机配体与稀土金属Ei^+和iV+形成的两种稀土荧光标记 材料PTA: Eu3+和PTA: Tb3+。
本发明的目的之三在于该提供稀土荧光标记材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案为
一种双功能有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸，其特征在于该有机配体的结构式为<formula>formula see original document page 4</formula>一种制备上述的双功能有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸的方法，其特征在于该方法的具体步 骤为将2， 4， 6-三甲基吡啶溶于去离子水中，室温搅拌下缓慢加入氧化剂KMn04，并控制 加入时间为1.5 2.5小时，室温搅拌反应10~15 h， 40 50'C下搅拌反应10~15小时，趁热过 滤，热水洗涤，调节滤液的pH值为1~2，此时有白色固体析出，过滤，冷水洗涤，95'C下缓 慢滴加2mol/L盐酸至白色固体溶解，趁热过滤，0-5'C下静置有白色固体析出，即为双功能 有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸PTA。
一种水溶性稀土荧光标记材料，采用根据权利要求1所述的双功能有机配体2， 4， 6-吡啶 三甲酸为配体，其特征在于该稀土荧光标记材料的结构式为
a.三(2， 4, 6-吡啶三甲酸)合铕(III)酸钠二元配合物，艮卩Na6[Eu(PTA)3]，具体结 构为<formula>formula see original document page 5</formula>
b.三(2， 4， 6-吡啶三甲酸)合铽(III)酸钠二元配合物，即Na6[Tb(PTA)3]，具体结 构为COONa
COONa
NaOOC
一种制备上述的稀土荧光标记材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为将2， 4，
6-吡啶三甲酸PTA溶于2 mol/L盐酸溶液中，待固体全部溶解后，缓慢滴加EuCls水溶液或 TbCl3水溶液；其中EuCl3或TbCb与PTA的摩尔比为1: 3;调节溶液pH至8 9， 40 60°C 水浴搅拌8小时，过滤，室温下静置待其析出后，洗涤，真空干燥，得白色固体Na6[Eu(PTA)3] 或Na^[Eu(PTA)3]。
本发明所制备的稀土荧光标记材料PTA: Eu3+和PTA: iV+具有很强的荧光强度和较大 的荧光量子产率、良好的水溶性、稳定性，因而易于作生物分子标记、对所标记的生物分子 的影响小，可应用于标记免疫分析、核酸测定、疾病诊断、细菌、病毒、微生物的检测等。；
本发明的制备方法工艺简单，成本低且设备投资少，不使用有机溶剂，不会对环境造成污 染；因此在拓展其应用范围方面具有实际意义。


图1为Na6[Eu(PTA)3]在固体状态下的激发光谱和发射光谱(5300PC,低灵敏度，激发和 发射狭缝均为1.5nm)。其中(a)为激发光谱；(b)为发射光谱。
图2为Na6[Tb(PTA)3]在固体状态下的激发光谱和发射光谱(5300PC,低灵敏度，激发和 发射狭缝均为1.5nm)。其中(a)为激发光谱；(b)为发射光谱。
具体实施例方式
以下用实例对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例一双功能有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸(PTA)的具体制备方法如下
以2， 4， 6-三甲基R比啶(纯度为99.99%)和KMn04(A.R.)为原料，将2， 4， 6-三甲基吡 啶与去离子水按体积比1: 20混合，室温搅拌，称取适量KMn04缓慢加入上述混合溶液中(控 制加入时间为2h)，之后室温搅拌10 15h, 40 50。C下搅拌10~15h，趁热过滤，热水洗涤三 次，滤液用HCl溶液调至pH二1 2，白色固体析出，过滤，冷水洗涤三次，95。C下缓慢滴加 HC1直至大部分白色固体溶解，趁热过滤，0-5'C下静置有白色固体(PTA)析出。产率54.5%， m.p. 232.8°C (分解)，该化合物的结构是
元素分析C8H5N06，实验值(理论值)C: 38.62 (45.51)， N: 5.64 (6.63), H: 3.65(2.39),C/N :6.85(6.86).IR(KBr)/cm.1:3501.8(vC00.H),3157.7(vc.H), 1729.6(vc-0), 1701.7(vc=0), 16
14.9(vc=N,inPy), 1568.6 (vc《,inPy) H NMR (DMSO, 5 /ppm) : 5 H 8.52(s , 2H , py)。
实施例二 N06[EU(PTA)3] 18H20的具体制备方法如下
将1.2 mmol PTA溶于少量稀HC1溶液中，待固体全部溶解后，加去离子水使体系总体积 达到50 mL。然后将2.0 mL(0.4 mmol) EuCl3水溶液缓慢滴加到上述PTA溶液中，用1.0 moll;1 NaOH水溶液将pH调至8~9左右，60'C水浴搅拌8小时，室温下静置数天，析出无色晶体 Na6[Eu(PTA)3] 18H20，产率60%。
元素分析EuNa6C24H6N3018 (Na6[Eu(PTA)3])，实验值(理论值)C: 23.2 (34.10)， N: 3.41 (4.97), H: 3.28 (0.72)， C / N 6.80 (6.86). IR(KBrycm-1: 3427.1(vc—， 1618.3(vc=0)，1365.8 (vc=。)， 1556,4(vc=N,inPy),1439.9(vc=c，inPy) ， 467.4(vEu—0).
实施例三Na6[Tb(PTA)3] 18H20的具体制备方法如下
本制备方法与实施例二中Na6[Eu(PTA)3] 18H20的制备方法基本相同，所不同的是将 实施例二中的EuCl3水溶液换成TbCl3水溶液。
元素分析:TbNa6C24H6N3Chs (Na6[Tb(PTA)3])，实验值(理论值)C: 23.1 (33.82)， N: 3.38 (4.93), H: 3.28 (0.71), C / N 6.84 (6.86). IR( KBr)/cm": 3441.5(vcoo—H), 1625.6 (vc=0)， 1366.8(vc=0), 1557.2(vc=N,inPy), 1436.6(vc=c,inPy) , 455.7(vEu.0) , 405.3(vEu.N)。
参见图1和图2，从图中可以得出本发明合成的稀土荧光标记材料双功能基
Na6[Eu(PTA)3] 18即在紫外光的激发下，发出强烈的E,特征的红色荧光，最强发射峰位于 618咖；稀土荧光标记材料双功能基Na6[Tb(PTA)3] 18H20在紫外光的激发下，发出强烈的 化3+特征的绿色荧光，最强发射峰位于543 nm。
权利要求
1. 一种双功能有机配体2，4，6-吡啶三甲酸，其特征在于该有机配体的结构式为
2. —种制备根据权利要求1所述的双功能有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸的方法，其特征在于 该方法的具体步骤为将2， 4， 6-三甲基吡啶溶于去离子水中，室温搅拌下缓慢加入氧化 齐[jKMn04，并控制加入时间为1.5~2.5小时，室温搅拌反应10-15 h， 40 5(TC下搅拌反应 10~15小时，趁热过滤，热水洗涤，调节滤液的pH值为1~2，此时有白色固体析出，过 滤，冷水洗涤，95'C下缓慢滴加2 mol/L盐酸溶液至白色固体溶解，趁热过滤，0 5'C下 静置有白色固体析出，即为双功能有机配体2， 4， 6-吡啶三甲酸PTA。
3. —种水溶性稀土荧光标记材料，采用根据权利要求1所述的双功能有机配体2， 4， 6-吡啶 三甲酸为配体，其特征在于该稀土荧光标记材料的结构式为a.三(2， 4， 6-吡啶三甲酸)合铕(III)酸钠二元配合物，即Na6[Eu(PTA)3]，具体结构为<formula>formula see original document page 2</formula>b.三(2， 4， 6-吡啶三甲酸)合铽(III)酸钠二元配合物，即Na6[Tb(PTA)3]，具体结构为<formula>formula see original document page 3</formula>
4. 一种制备根据权利要求3所述的稀土荧光标记材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤 为将2， 4， 6-吡啶三甲酸PTA溶于2mol/L盐酸溶液中，待固体全部溶解后，缓慢滴加 EuCl3水溶液或TbCl3水溶液；其中EuCl3或TbCl3与PTA的摩尔比为1: 3;调节溶液pH 至8 9， 40 6(TC水浴搅拌8小时，过滤，室温下静置待其析出后，洗涤，真空干燥，得 白色固体Na6[Eu(PTA)3]或Na6[Eu(PTA)3]。
全文摘要
本发明涉及两种新型稀土荧光标记材料PTA:Eu³⁺和PTA:Tb³⁺及其制备方法，该稀土荧光标记材料由双功能有机配体2，4，6-吡啶三甲酸(PTA)分别和EuCl₃和TbCl₃在水介质中以摩尔比3∶1配位反应制得。该标记材料其制备工艺简单、所用原料成本低且设备投资少，因此在拓展其应用范围方面具有实际意义。另外由于其具有很强的荧光强度、良好的水溶性及稳定性、易于生物分子标记、对所标记的生物分子的影响小等优点，可应用于标记免疫分析、核酸测定、疾病诊断、细菌、病毒、微生物的检测等。
文档编号C07D213/79GK101445480SQ20091004481
公开日2009年6月3日 申请日期2009年1月4日 优先权日2009年1月4日
发明者任媛媛, 安保礼 申请人:上海大学