一种基于CuⅡ的配合物及其制备方法和作为脲酶抑制剂的应用与流程

本发明涉及一种新型脲酶抑制剂，具体的涉及一种基于cu^ⅱ的配合物及其制备方法和作为一种新型脲酶抑制剂在肥料中的应用。

背景技术：

我国为人口大国，故而对粮食的需求量相当大，基于此氮肥的需求量和施用量也迫切增加，但氮肥的实际利用率却在不断下降，施用氮肥所引发利用率低的问题已备受关注。尿素((nh2)2co)是我国乃至世界使用最广泛的化肥，尿素是目前含氮量最高的中性速效、氮含量与价格比值最高的氮肥，其理论含氮量为46.65％。但是，尿素中氮素的利用率还是相对较低。尿素通常被人们视为速效氮肥，在土壤中施用尿素时，土壤微生物所产生的脲酶会促使尿素水解，湿润条件下会生成nh4⁺和co2；但在干燥条件下将生成nh3(易挥发流失)和co2。金属有机框架(mofs)，在超分子化学领域中被视为一种功能多样的材料并且被广泛研究。由于mofs具有较大的比表面积和孔隙，以及多样的拓扑结构，所以现在已应用于非线性光学、超导、催化、分子识别、生物、吸附等许多领域。将金属有机框架(mofs)材料应用于肥料中，近年来也引起越来越多科研工作者的关注。

技术实现要素：

本发明的目的之一是以cu^ⅱ为金属节点，选用吡唑作为有机配体，在一定比例下混合溶解，利用溶液挥发的方法合成出一种基于cu^ⅱ的配合物材料。

本发明的目的之二是以基于cu^ⅱ的配合物作为脲酶抑制剂，与尿素一起混合施用时，可使脲酶得到部分抑制，使尿素缓慢水解，延长尿素提供铵离子的时间，故而提高尿素利用率。

本发明采用的技术方案如下：一种基于cu^ⅱ的配合物，制备方法包括如下步骤：取cucl2·2h2o和吡唑，加入到装有有机溶剂的容器中，溶解后将容器封口扎孔后，室温下静置4～6天，所得晶体，经洗涤、过滤和干燥，得目标产物。

优选的，按摩尔比，cucl2·2h2o:吡唑＝(1～3):4。

优选的，所述的有机溶剂为无水乙醇。

优选的，所述的基于cu^ⅱ的配合物，其晶型属于单斜晶系，空间群为c2/c。本发明制备的基于cu^ⅱ的配合物结构为：在一个不对称单元中，中心离子铜(ⅱ)具有四面体的几何构型，4个配体供体原子为4个氮，其中4个氮原子分别来自于4个单齿配体吡唑中的一个氮原子，而吡唑中另一个氮没有参与配位，此外，中心离子铜(ⅱ)通过非共价键作用与2个氯离子连接，最终形成结构为单核的cu^ⅱ配合物。

基于cu^ⅱ的配合物作为脲酶抑制剂在肥料中的应用。优选的，所述的肥料是氮肥。优选的，所述的氮肥是尿素。

本发明的有益效果是：

1、本发明所制备的基于cu^ⅱ的配合物能够相对较好的抑制脲酶，延缓尿素分解，使尿素分解得到的nh4⁺能够较长时间保留在土壤中，以延长尿素氮肥的肥效期。

2、本发明制备方法简单，无需加热，无污染，拥有很好的应用前景。

3、本发明制备的基于cu^ⅱ的配合物是一种新型脲酶抑制剂，具有抑制率高、用量低、稳定性好、不易随水淋失、毒性小、对环境影响小，因此可以在肥料中进行应用。

附图说明

图1是实施例1制备的目标产物的单晶热椭球图。

图2是实施例1制备的目标产物的单晶一维带状图。

图3是实施例1制备的目标产物(b)的粉末衍射图与单晶模拟粉末(a)衍射图对比。

图4是实施例1制备的目标产物不同添加量和不同时间下抑制率变化图。

具体实施方式

溶液法制备基于cu^ⅱ的配合物，包括如下步骤：按摩尔比，cucl2·2h2o:吡唑＝(1～3):4，取cucl2·2h2o和吡唑，加入到装有无水乙醇的容器中，溶解后将容器封口扎孔后，室温下静置4～6天，所得晶体，经洗涤、过滤和干燥，得目标产物。

实施例1一种基于cu^ⅱ的配合物

(一)制备方法

将0.0170g(0.1mmol)的cucl2·2h2o和0.0272g(0.4mmol)的吡唑同时放入锥形瓶中，加5ml无水乙醇溶解后；将锥形瓶封口扎孔，室温下静置6天，得到蓝色块状晶体，将块状晶体经过蒸馏水洗涤、过滤和干燥，得到蓝色块状的基于cu^ⅱ的配合物，产率为92％。

(二)结构测定

取制备的蓝色块状晶体基于cu^ⅱ的配合物，在brukerd8-射线衍射仪上采用石墨单色化辐射作为衍射光源，收集单晶的衍射强度数据。并进一步获得其结构图，如图1和图2所示。其晶型属于单斜晶系，空间群为c2/c，在一个不对称单元中，中心离子铜(ⅱ)具有四面体的几何构型，4个配体供体原子为4个氮，其中4个氮原子分别来自于4个单齿配体吡唑中的一个氮原子，而吡唑中另一个氮没有参与配位，此外，中心离子铜(ⅱ)通过非共价键作用与2个氯离子连接，最终形成结构为单核的cu^ⅱ配合物。配合物分子通过两条弱氢键c13-h13···cl02，(∠c13-h13···cl02＝137.37°)的作用形成1维带状结构，如图2所示；其晶体学参数如表1。

表1

采用brukerd8advancex-射线粉末衍射仪对晶体进行粉末衍射实验。使用了石墨单色化cukα辐射，波长固体检测器，步长0.01°，步时0.3sec，扫描范围5°≤2θ≤35°。主要特征峰如图3所示，其实验测得的粉末衍射峰(b)与单晶模拟的衍射峰(a)能够完全拟合。

实施例2一种基于cu^ⅱ的配合物

将0.0340g(0.2mmol)的cucl2·2h2o和0.0272g(0.4mmol)的吡唑同时放入锥形瓶中，加5ml无水乙醇溶解后；将锥形瓶封口扎孔，室温下静置6天，得到蓝色块状晶体，将块状晶体经过蒸馏水洗涤、过滤和干燥，得到基于cu^ⅱ的配合物，产率为89％。

实施例3一种基于cu^ⅱ的配合物

将0.0510g(0.3mmol)的cucl2·2h2o和0.0272g(0.4mmol)的吡唑同时放入锥形瓶中，加5ml无水乙醇溶解后；将锥形瓶封口扎孔，室温下静置6天，得到蓝色块状晶体，将块状晶体经过洗涤、过滤和干燥，得到基于cu^ⅱ的配合物，产率为79％。

实施例4基于cu^ⅱ的配合物作为脲酶抑制剂在肥料中的应用

基于cu^ⅱ的配合物溶液：将实施例1制备的基于cu^ⅱ的配合物用dmso和水的混合溶剂溶解，按体积比，dmso:h2o＝1:1。

脲酶抑制活性的测定：测试所用的大豆脲酶是从sigma-aldrich公司购买。分别取1ml浓度为10ku/l的大豆脲酶，分别加入1ml浓度为12.5μm和3.125μm的基于cu^ⅱ的配合物溶液，混合均匀后，在37℃预培养1h，然后向其中加入8mlph＝6.8的磷酸缓冲液(含有500mm/l尿素和0.002％酚红指示剂)，每间隔0.5h，用紫外光谱仪在570nm测定其吸光度。测试的终点由酚红指示剂决定，当溶液由浅黄色变为红色后停止测试，得到添加不同量的基于cu^ⅱ的配合物在不同时间脲酶抑制率变化图，如图4。

脲酶抑制率的计算：采用改良寇式法计算ic50，公式如下：

lgic50＝xm-i(p-(3-pm-pn)/4)

其中，xm:lg最大剂量，i:lg(最大剂量/相临剂量)，p:阳性反应率之和，pm:最大阳性反应率，pn:最小阳性反应率。计算得到ic50＝1.77±0.01um/l，可知本发明的基于cu^ⅱ的配合物作为脲酶抑制剂半抑制浓度较低，添加剂的用量小，故可得出结论：本发明的cu^ⅱ的配合物可以作为脲酶抑制剂在肥料尿素中进行使用。