專利名稱：一種可以用于檢測硫醇的磷光銥(iii)配合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)光化學傳感器中的一個門類研究體系，識別和檢測硫醇的檢測技術領域。具體涉及一種磷光銥(III)配合物，利用吸收光譜移動和磷光增強效應所帶的發(fā)光和顏色變化識別硫醇，可以實現(xiàn)對半胱氨酸的快速識別與檢測。
背景技術：
生物體內(nèi)重要的含巰基氨基酸有半光氨酸(Cys)，高半光酸(Hcy)，還原光谷干肽 (GSH)三種氨基酸。含巰基的氨基酸在生物體的運作和協(xié)調等方面都扮演著十分重要的角色。研究表明很多疾病都跟生物體內(nèi)不正常含量的Cys和Hcy有關系，生物體內(nèi)半光氨酸含量過高可能會引起皮膚和肝臟的損害，健康人的高胱氨酸含量高與日后患早老性癡呆癥有關系，高胱氨酸的含量還與心腦血管和動脈硬化等疾病也有密切的關系。因此開發(fā)新型的對此類含巰基的氨基酸有識別作用的化學傳感器就顯得尤為重要。由于重金屬磷光配合物具有以下幾個特點發(fā)射波長隨配合物所處的環(huán)境變化而變化；與純有機的熒光材料相比較，金屬磷光配合物具有較大的^okes位移和較長的發(fā)射壽命，這有利于時間分辨技術使磷光信號與背景信號相區(qū)分。近年來，利用金屬有機配合物作為光傳感器的研究也受到廣泛關注。其中，銥配合物具有良好的發(fā)光性能使它可以作為一類潛在的光化學傳感器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用新開發(fā)的化合物用于檢測各種硫醇，尤其適用于對半胱氨酸的裸眼定性檢測和磷光定量監(jiān)測。利用含巰基的分子在不需要催化劑的條件下容易與不飽和酮能夠發(fā)生1，4-加成反應的原理，設計合成了一個對含巰基氨基酸，尤其是半胱氨酸具有選擇性識別的銥陽離子型配合物。由于該配合物的N~N配體是一個含有故對電子N且共軛性較好的2，2’ -聯(lián)吡啶配體，導致了它的HOMO和LUMO軌道都集中在2，2’ -聯(lián)吡啶配體，最低能躍遷則為 ILCT(配體內(nèi)部的電荷躍遷)。相應地，由3ILCT躍遷產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)幾乎沒有磷光產(chǎn)生。但當含巰基的氨基酸與2，2’-聯(lián)吡啶配體的不飽和酮發(fā)生1，4-加成反應以后，2，2’-聯(lián)吡啶配體的共軛性被破壞，ILCT躍遷隨之被阻止，而MLCT和LLCT躍遷成為最低能躍遷。同時配合物也表現(xiàn)出較強的磷光，實現(xiàn)了對半胱氨酸的識別作用。本發(fā)明包括如下技術方案
1. 一種可以檢測半胱氨酸的磷光銥(III)配合物，該配合物的化學式為C46H41F6IrN5OP, 其結構式及合成路線如下2. —種項1所述的磷光銥(III)配合物的制備方法，該方法包括如下步驟先得到前驅物Ir2 (PPy)4Cl2 (ppy = 2-苯基吡啶)和配體L (L = 4-甲基-4- 二氨基-苯基乙烯基酮-2，2’-聯(lián)吡啶)，再使銥(III)前驅物Ir2(ppy)4Cl2與配體L進行反應，得到最終產(chǎn)物。3. 一種項1所述的磷光銥(III)配合物的用途，該化合物用于該化合物可以用于檢測各種硫醇，尤其適用于對半胱氨酸的裸眼定性識別和磷光定量監(jiān)測。利用含巰基的氨基酸容易與α，β-不飽和酮發(fā)生加成反應的原理，合成了一個基于銥的半光氨酸(Cys)的磷光傳感器。該配合物本身在半水溶性體系中基本沒有磷光發(fā)射，是因為它的激發(fā)態(tài)躍遷主要來自于3ILCT。但是當半胱氨酸與該配合物發(fā)生1，4-加成反應后，破壞了 2，2’ -聯(lián)吡啶配體的共軛性，使3ILCT躍遷消失，從而3MLCT [5d(Ir) — ^ (L) ]/3LLCT [π (ppy) — ^(L)]變?yōu)樽畹湍芰考ぐl(fā)態(tài)。相應的磷光強度發(fā)生了將近20倍的增強，實現(xiàn)了對巰基氨基酸，尤其是辦半胱氨酸的識別和檢測。


圖 1為該配合物 OO μ M)在 DMF HEPES(50 mM, pH 7. 2, ν/ν, 4:1)溶液中的UV-Vis光譜隨Cys濃度(0 80倍)的變化圖；插圖配合物5的顏色和配合物5加入 80倍Cys后的顏色；
圖2為該配合物QO μΜ)的磷光光譜隨Cys濃度(0 80倍)的變化圖。插圖上面是磷光強度隨濃度呈線性關系，下面是發(fā)光顏色的不同，a:配合物本身發(fā)光顏色，b 配合物加入80倍Cys后的發(fā)光顏色。
具體實施例方式步驟1 Ir2 (PPy)4Cl2 (ppy = 2_苯基吡啶)的制備。將IrCl3. 3H20和苯基吡啶 (ppy)溶解在乙二醇乙醚和水的混合溶劑中，反應在回流下進行M小時。冷卻至室溫，過濾生成的淡黃色沉淀，用75%的乙醇溶液洗滌，再用丙酮洗滌濾渣。得到Ir2(ppy)4Cl2的純產(chǎn)品。產(chǎn)率85%。步驟2 4-甲基-4- 二氨基-苯基-乙烯基酮-2，2’ -聯(lián)吡啶配體(L)的制備。先將4- 二乙基氨基苯甲酮和4-甲基4-醛基-2，2’ -聯(lián)吡啶溶解在乙醇中，向乙醇溶液中滴加10%的氫氧化鈉溶液，之后在室溫下攪拌12小時。反應完的溶液在旋轉蒸發(fā)器上蒸干后，溶解在二氯甲烷中，水洗兩次后，二氯甲烷層用無水硫酸鎂干燥過夜。產(chǎn)品通過層析柱純化，洗脫劑極性為二氯甲烷/丙酮=10/1。產(chǎn)率80%。步驟3 目標化合物Ir(ppy)2(L)PF6的制備。將Ir2 (ppy)4Cl2和配體L置于雙口瓶中，氬氣保護下，加入二氯甲烷和甲醇(v/v=l:l)做溶劑，使原料在氬氣保護下回流大約 6個小時。反應冷卻至室溫，向溶液中加入六氟磷酸鉀，繼續(xù)攪拌一個小時，然后在旋轉蒸發(fā)器上蒸干溶劑，將其溶解在少量的二氯甲烷中，層析柱提純，洗脫劑極性為二氯甲烷/丙酮=10/1。純產(chǎn)品為紅色固體，產(chǎn)率8 .化學式=C46H41F6IrN5OP · H2O.元素分析計算值 (%) C, 53.38; H, 4. 19; N, 6. 77.實驗值(%) C, 53.04; H, 4. 38; N, 6. 55.電噴霧質譜ESI-MS im/z) 872.2 ([M - PF6J+).核磁共振氫譜 000 MHz, J6-DMSO, 298 K): δ 9. 20 (s，1Η), 8. 87 (s, 1H)，8. 30 (d, J 15. 8 Hz, 1H)，8. 26 (t, /=3.6 Hz, 2H), 8.04 8.01 (m, 3H)，7.96 7.91 (m, 4H)，7.80 (d, /=6.0 Hz, 1H)， 7. 73 7. 64 (m, 4H)，7. 56 (d, / = 5. 6 Hz, 1H)，7. 19 7. 13 (m, 2H)，7. 05 7. 00 (m, 2H)，6. 93 6. 88 (m, 2H)，6. 77 (d, / = 9. 2 Hz, 2H)，6. 20 (t, / = 5. 4 Hz, 2H), 3. 49 3. 44 (q, 4H)，2. 57 (s, 3H)，1. 14 (t, / = 7. 0 Hz，6H).
步驟4 利用紫外-可見光吸收光譜研究該配合物對巰基氨基酸的傳感性質。圖1給出了濃度為2X 1(Γ5Μ的配合物在DMF HEPES緩沖溶液(50 mM, pH 7.2，v/v = 4:1)的 UV-Vis光譜隨半光氨酸(Cys)的變化趨勢。隨著Cys的加入，配合物5的吸收光譜發(fā)生了明顯的變化450 nm的吸收峰逐漸變?nèi)?，?50 nm處出現(xiàn)了一個新的吸收峰，UV-Vis光譜藍移了大約100 nm。溶液的顏色也由開始的淺黃色變?yōu)閹缀鯚o色，表明該配合物可以作為 “肉眼識別”Cys的化學傳感器。當Cys濃度是配合物5的80倍的時候，紫外可見光譜基本達到平衡，不再發(fā)生變化，說明當加入80倍Cys時，反應已經(jīng)飽和，同時在372 nm和325 nm 處出現(xiàn)了兩個等當點，表明在滴定過程中只有一種產(chǎn)物生成。
當向配合物中加入高半光氨酸(Hcy)時，配合物5的UV-Vis光譜的變化趨勢類似于 Cys的變化，但是當Hcy的量達到80倍的時候，最低能吸收峰還有一些殘留，并沒有像加入 80倍的Cys那樣消失的完全。步驟5 利用發(fā)射光譜研究該配合物對巰基氨基酸的傳感性質。該配合物對Cys 的識別還可以通過熒光光譜來測定。圖2所顯示的是該配合物的磷光強度隨Cys濃度的變化圖。從圖中可以看出，配合物的磷光發(fā)射極其微弱，但是隨著Cys的加入，配合物在587 nm的發(fā)光強度有了極大地增加。當Cys達到80倍的時候，磷光增強的倍數(shù)達到最大，溶液也接近飽和。此時，配合物的磷光強度相比剛開始時有將近20倍的增強，磷光量子產(chǎn)率測得為5.5%，587 nm處的熒光壽命也測得為358微秒，光的顏色也由之前的幾乎無色變?yōu)槊髁恋狞S色，表明配合物對Cys具有很好的磷光“關開”效應。圖中的插圖顯示的是磷光強度隨濃度(0 10_4M)呈線性關系，表明該配合物可以作為潛在的Cys定量分析的磷光傳感器。因為Hcy具有和Cys類似的性質，所以Hcy對配合物的磷光影響也與Cys類似，只是當 Hcy加到80倍的時候，配合物5的磷光強度只有14倍的增強，量子產(chǎn)率為4. 4%，587 nm處的熒光壽命則為127 ns。
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步驟6 選擇性和競爭性的研究。對于一個好的化學傳感器而言，具有高的選擇性是非常必要的。通過UV-Vis和發(fā)射光譜考察了配合物對20種不同氨基酸的選擇性實驗。研究表明，只有加入含巰基的氨基酸才會導致吸收光譜發(fā)生變化，而Cys的變化最為明顯。對應的發(fā)射光譜也是只有加入含巰基的氨基酸才會導致發(fā)光強度的明顯增強。相同倍數(shù)下， Cys對配合物的磷光強度影響最為明顯，其次的是Hcy，GSH對發(fā)射強度的影響相對很小。性能優(yōu)良的化學傳感器同時還應具備高的抗干擾能力，即在其他競爭物種的存在下仍然能對分析物具有高的選擇性識別。通過將Cys加入到有其他氨基酸存在的配合物的溶液中來測定它的抗干擾性能。研究發(fā)現(xiàn)，當存在其他氨基酸的情況下(80倍)，加入80倍的Cys后，配合物的磷光強度依然有很明顯的增強。實驗結果表明，改配合物對Cys的識別幾乎不受其他氨基酸的影響。本發(fā)明設計合成并表征了一例對巰基氨基酸，尤其是Cys具有選擇性識別作用的含功能化2，2’ -聯(lián)吡啶配體的銥陽離子型配合物。該化合物可以用于檢測各種硫醇，尤其適用于對半胱氨酸的裸眼定性檢測和磷光定量監(jiān)測。
權利要求
1. 一種可以用于檢測硫醇的磷光銥(III)配合物，其特征在于該化合物化學式為 C46H41F6IrN5OP,其結構式及合成路線如下
2.—種權利要求1的材料的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟先得到前驅物Ir2 (PPy)4Cl2，其中ppy = 2-苯基吡啶和配體L = 4-甲基-4-二氨基-苯基乙烯基酮-2，2’ -聯(lián)吡啶，再使銥(III)前驅物Ir2(ppy)4Cl2與配體L進行反應，得到最終產(chǎn)物。
3.—種權利要求1的化合物的用途，其特征在于該化合物可以用于檢測各種硫醇，尤其適用于對半胱氨酸的裸眼定性檢測和磷光定量監(jiān)測。
全文摘要
一種可以用于檢測硫醇的磷光銥(III)配合物，該化合物化學式為C46H41F6IrN5OP-------是通過有機溶劑中的液相反應合成得到的。該化合物對巰基氨基酸，尤其是半胱氨酸(Cys)具有選擇性識別功能，該化合物與半胱氨酸在DMF(N,N-二甲基甲酰胺)-HEPES(羥乙基哌嗪乙硫磺酸)緩沖液(pH=7.2,v/v =4:1)常溫反應可以使磷光強度增強20倍，也可以觀察到UV-Vis光譜最低能吸收發(fā)生了明顯地的藍移，亮黃色溶液變?yōu)闊o色，適用于對半胱氨酸的裸眼定性檢測和磷光定量監(jiān)測。
文檔編號C09K11/06GK102372746SQ20111023894
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者趙娜, 陳忠寧 申請人:中國科學院福建物質結構研究所