一种巯基生物小分子氨基酸的可视识别新方法

摘要

本发明属于生物小分子可视识别应用技术领域，具体涉及一种新型钳型Zn（II）金属有机络合物的制备，及其在巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）裸眼可视识别中的应用。该钳型Zn（II）金属有机络合物1，表达式为NNN-Zn-Cl

说明书

技术领域

本发明属于生物小分子可视识别应用技术领域，具体涉及一种新型钳型Zn（II）金属有机络合物的制备及其基于用双组份凝胶的选择性地形成实现了巯基生物小分子裸眼可视识别的新方法。当钳型Zn（II）金属有机络合物与巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作可以方便地制备稳定的双组份金属水凝胶；而其它氨基酸却无法与Zn化合物形成稳定的凝胶的结果，发展了一种巯基生物小分子的裸眼可视识别的新方法。

技术背景

巯基生物小分子，主要包括L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽，它们都具有非常重要的生理功能。比如， L-半胱氨酸，作为一种主要的抗氧化剂内参与生物体内细胞的还原过程，具有抗衰老，调节肝脏内磷脂的代谢和保护肝脏细胞免受毒物损害等生理功能；DL-高半胱氨酸在生物体内的总浓度则是疾病的重要标志，在临床上，高半胱氨酸已被公认作为心血管疾病，特别是冠状动脉粥样硬化和心肌梗塞的危险指标，它的浓度升高程度与疾病的危险性成正比。基于这些重要的生理功能，对于巯基生物小分子的检测识别具有非常重要的临床和理论研究意义。因此，巯基生物小分子的检测已经受到了很大的关注。目前的检测方法主要有紫外-可见吸收光谱，荧光光谱，色谱分离，质谱，毛细管电泳，免疫分析等方法。然而，这些方法都需要使用精密的大型仪器及繁琐的检测步骤。除此之外，还没有简单、直接、快速、有效地识别巯基生物小分子的方法，特别是裸眼可视识别的相关报道。所以如何快速简便识别巯基生物小分子有着非常重要的理论和实际应用意义。就目前现状而言，对于小分子化合物，特别是生物小分子化合物进行快速简便的裸眼可视识别仍是分析化学的难题之一。

本发明通过合成一类新型钳型Zn（II）金属有机络合物，它本身并不能在水中形成金属水凝胶。然而，这类钳型Zn（II）金属有机络合物与两当量的巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）在水中混合，经过加热冷却的凝胶制备的常规操作，可以形成稳定的双组份金属水凝胶。而Zn（II）金属有机络合物与其它氨基酸在水中混合时，即使经过加热冷却的常规操作，也不能得到水凝胶。因此，通过钳型Zn（II）金属有机络合物与两倍摩尔当量的巯基生物小分子选择性地形成双组份金属水凝胶的方法，本专利首次发展了对巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）一种快速简便的裸眼可视识别的新方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型钳型Zn（II）金属有机络合物，当该化合物与两当量的巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）在水中混合时，经过加热冷却的凝胶制备的常规操作，可以选择性地形成一类新型的两组份金属水凝胶，而其它的氨基酸却不能。

本发明的另一个目的是提出了一种快速、简便、有效地对巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）裸眼可视识别的新方法。主要是研究和报道钳型Zn（II）金属有机络合物的制备方法及其在巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）裸眼可视识别中的应用。

本发明提出的一类新型钳型Zn（II）金属有机络合物1，其表达式为NNN-Zn-Cl₂，其中，NNN表示与锌配位的三联吡啶配体S1，具体结构如下所示：

本发明是以相应的三齿氮配体分别与1.2倍摩尔量的无水氯化锌反应，经过滤、洗涤等处理过程，抽真空干燥得到相应的钳型Zn（II）金属有机络合物。

本发明提出的钳型Zn（II）金属有机络合物的制备方法，其过程如下：

在250 mL 的圆底烧瓶中，分别加入三齿氮配体S1（1 - 10 mmol）、无水氯化锌（1 - 12 mmol）和无水甲醇，三齿氮配体与无水氯化锌的物质的量比为1：1～1.2。在室温下搅拌反应24小时，反应体系中有白色固体形成，过滤得到白色固体，用无水甲醇洗涤3遍，真空干燥，得到相应的钳型Zn（II）金属有机络合物1。其反应式如下：

将本发明得到的钳型Zn（II）金属有机络合物1应用于巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）的裸眼可视识别，具体步骤如下：

在一个5 mL白色样品瓶中，依次加入10 mg钳型Zn（II）金属有机络合物1、2.5 mL水，用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明，即钳型Zn（II）金属有机络合物1完全溶解，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里有白色沉淀生成，并没有金属水凝胶形成。再次向样品瓶中加入与钳型Zn（II）金属有机络合物1两倍摩尔当量的巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）或其它氨基酸分子，再次用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明时，停止加热，将样品瓶静置一段时间。把样品瓶倒置，观察样品瓶里是否有金属水凝胶形成。

结果是：钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，可以形成一类两组份金属水凝胶，而钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的其它氨基酸分子在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，不能形成金属水凝胶，只有沉淀生成，其中其它氨基酸包含：L-丙氨酸，L-精氨酸，L-胱氨酸，L-谷氨酸，L-组氨酸，L-赖氨酸，L-甲硫氨酸，L-脯氨酸，L-丝氨酸和D-苯丙氨酸。

本发明制备的钳型Zn（II）金属有机络合物1，在简单的操作（加热/冷却凝胶制备的常规流程）下，通过两组份金属水凝胶的选择性形成实现了对巯基生物小分子（L-半胱氨酸，DL-高半胱氨酸和谷胱甘肽）同其他氨基酸分子的快速、简便、裸眼可视识别。

附图说明

图1为实施例1所得到的钳型Zn（II）金属有机络合物1的氢谱核磁图。

图2为实施例2使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的L-半胱氨酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成两组份金属水凝胶的情况图。通过水凝胶形成实现对L-半胱氨酸的裸眼可视识别。

图3为实施例3使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的DL-高半胱氨酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成两组份金属水凝胶的情况图。通过水凝胶形成实现对DL-高半胱氨酸的裸眼可视识别。

图4为实施例4使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的谷胱甘肽在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成两组份金属水凝胶的情况图。通过水凝胶形成实现对谷胱甘肽的裸眼可视识别。

图5为实施例5使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的其它氨基酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成沉淀的情况图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步具体描述本发明。

实施例1：钳型Zn（II）金属有机络合物1的制备：

在250 mL 的圆底烧瓶中，分别加入三联吡啶S1（2.993 g，10 mmol）、无水氯化锌（1.636 g，12 mmol）和无水甲醇。在室温下搅拌反应24小时，反应体系中有白色固体形成，过滤得到白色固体，用无水甲醇洗涤3遍，真空干燥，得到3.964 g相应的钳型Zn（II）金属有机络合物1。产率是91%。

氢谱分析：¹H NMR (DMSO-d6, 400 MHz, 298 K): δ = 8.87 (s, 2H), 8.81-8.77 (m, 4H), 8.28 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 8.07 (s, 1H), 7.85 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 7.77 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 6.80 (d, J = 1.2 Hz, 1H)。

实施例2：使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的L-半胱氨酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成两组份金属水凝胶实现对L-半胱氨酸的裸眼可视识别：

在一个5 mL白色样品瓶中，依次加入10 mg钳型Zn（II）金属有机络合物1、2.5 mL水，用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明，即钳型Zn（II）金属有机络合物1完全溶解，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里有白色沉淀生成，并没有金属水凝胶形成。再次向样品瓶中加入与钳型Zn（II）金属有机络合物1两倍摩尔当量的L-半胱氨酸，再次用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明时，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里形成一类两组份金属水凝胶，把样品瓶倒置，发现样品瓶里凝胶还是保持在样品瓶底部。使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的L-半胱氨酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成金属水凝胶实现对L-半胱氨酸的裸眼可视识别的结果见图2。

实施例3：使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的DL-高半胱氨酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成两组份金属水凝胶实现对DL-高半胱氨酸的裸眼可视识别：

在一个5 mL白色样品瓶中，依次加入10 mg钳型Zn（II）金属有机络合物1、2.5 mL水，用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明，即钳型Zn（II）金属有机络合物1完全溶解，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里有白色沉淀生成，并没有金属水凝胶形成。再次向样品瓶中加入与钳型Zn（II）金属有机络合物1两倍摩尔当量的DL-高半胱氨酸，再次用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明时，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里形成一类两组份金属水凝胶，把样品瓶倒置，发现样品瓶里凝胶还是保持在样品瓶底部。使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的DL-高半胱氨酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成金属水凝胶实现对DL-高半胱氨酸的裸眼可视识别的结果见图3。

实施例4：使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的谷胱甘肽在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成两组份金属水凝胶实现对谷胱甘肽的裸眼可视识别：

在一个5 mL白色样品瓶中，依次加入10 mg钳型Zn（II）金属有机络合物1、2.0 mL水，用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明，即钳型Zn（II）金属有机络合物1完全溶解，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里有白色沉淀生成，并没有金属水凝胶形成。再次向样品瓶中加入与钳型Zn（II）金属有机络合物1两倍摩尔当量的谷胱甘肽，再次用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明时，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里形成一类两组份金属水凝胶，把样品瓶倒置，发现样品瓶里凝胶还是保持在样品瓶底部。使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的谷胱甘肽在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成金属水凝胶实现对谷胱甘肽的裸眼可视识别的结果见图4。

实施例5：使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的其它氨酸在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成沉淀的情况：

在一个5 mL白色样品瓶中，依次加入10 mg钳型Zn（II）金属有机络合物1、2.5 mL水，用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明，即钳型Zn（II）金属有机络合物1完全溶解，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里有白色沉淀色生成，并没有金属水凝胶形成。再次向样品瓶中加入与钳型Zn（II）金属有机络合物1两倍摩尔当量的其它氨基酸，再次用聚氟乙烯的盖子密封后，用热风枪加热样品瓶。当里面的溶液变得透明时，停止加热，将样品瓶静置一段时间。样品瓶里没有形成金属水凝胶，只有沉淀生成，其它氨基酸包含：L-丙氨酸，L-精氨酸，L-胱氨酸，L-谷氨酸，L-组氨酸，L-赖氨酸，L-甲硫氨酸，L-脯氨酸，L-丝氨酸和D-苯丙氨酸。使用钳型Zn（II）金属有机络合物1与两倍摩尔当量的其它氨基酸分子在水中混合，经加热冷却的凝胶制备的常规操作，形成沉淀的结果见图5。