本發(fā)明涉及超分子化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種反式七元瓜環(huán)iq[7]的應(yīng)用及制備方法。

背景技術(shù)：

瓜環(huán)作為一類大環(huán)化合物，是由苷脲單元通過亞甲基橋聯(lián)起來的大環(huán)籠狀化合物，其結(jié)構(gòu)特征為具有兩端開口的空腔，其兩端口大小相同，端口直徑小于空腔直徑。瓜環(huán)兩端口分別分布著與其結(jié)構(gòu)單元數(shù)相同的羰基氧原子，形成了陽(yáng)離子鍵結(jié)合位點(diǎn)，所以能與親水性的物質(zhì)、金屬離子等相互作用；而其空腔是疏水性的，不僅可以包結(jié)有機(jī)分子，還可以包結(jié)無機(jī)小分子，無機(jī)陰離子。與冠醚、環(huán)糊精、杯芳烴等大環(huán)分子相比，瓜環(huán)具有更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)剛性，不容易改變自身形狀以適合客體分子，所以能根據(jù)自身空腔的大小，選擇性的容納尺寸、形狀相匹配的客體分子。早在2005年,isaacs和kim研究組從混合瓜環(huán)中通過硅膠色譜柱分離出來了反式六元瓜環(huán)(iq[6])以及反式七元瓜環(huán)(iq[7])。但產(chǎn)率非常低，僅獲得2.0％(iq[6])以及0.4％(iq[7])的產(chǎn)率。正是由于低的產(chǎn)率以及很難分離純化，抑制了反式瓜環(huán)的發(fā)展。

氨基酸(aminoacid)是生物功能大分子蛋白質(zhì)的基本組成單位，構(gòu)成動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)所需蛋白質(zhì)的基本物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)(例如手性和側(cè)鏈結(jié)構(gòu))是生命中最基本的分子信息。人體缺乏任何一種必需氨基酸和某些非必需氨基酸就可導(dǎo)致生理功能異常，影響機(jī)體代謝的正常進(jìn)行，最后導(dǎo)致疾病。氨基酸中與羧基直接相連的碳原子上有個(gè)氨基，這個(gè)碳原子上連的基團(tuán)或原子都不一樣，稱手性碳原子，當(dāng)一束偏振光通過它們時(shí)，光的偏振方向?qū)⒈恍D(zhuǎn)，根據(jù)旋光性的不同，分為左旋和右旋，即l系和d系，如d-丙氨酸是右旋的和丙氨酸是左旋的，恰似左、右手，互為鏡像。而構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸都是l系。注意，一般稱d型、l型。生物界各種蛋白質(zhì)(除一些細(xì)菌的細(xì)胞壁中的短肽和個(gè)別抗生素外)幾乎都是由氨基酸所構(gòu)成的，含d-氨基酸的極少。

分子識(shí)別最初是被用來在分子研究生物體系中的化學(xué)問題而提出的。分子識(shí)別通過變換和易位過程產(chǎn)生催化作用,在生物體系中,是理解酶反應(yīng)、信息傳遞和不同介質(zhì)間物種能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的信息來源,在分析化學(xué)領(lǐng)域則是構(gòu)成分離、檢測(cè)和定量測(cè)定的基礎(chǔ)超分子包結(jié)物的形成則是建立在分子識(shí)別的基礎(chǔ)之上。

基于氨基酸在生物界的重要作用，iq[7]這一新型大環(huán)化合物的特性，以及杯芳烴，柱芳烴，冠醚等與氨基酸的超分子自組裝，我們探索了iq[7]與氨基酸之間的超分子自組裝，及其分子識(shí)別性能的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種反式七元瓜環(huán)iq[7]的應(yīng)用及制備方法，本發(fā)明能夠有效識(shí)別人體必需的10種氨基酸中的精氨酸、賴氨酸、組氨酸，對(duì)揭示生命現(xiàn)象和過程意義重大,具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種反式七元瓜環(huán)iq[7]，用于識(shí)別賴氨酸、精氨酸或組氨酸，識(shí)別方法如下：

a.將iq[7]放入核磁管中，加入d2o溶解，得a品；

b.將賴氨酸、精氨酸或組氨酸放于凍存管中，加入d2o溶解，得b品；

c.將b品逐次加入a品中，每滴加一次就會(huì)出現(xiàn)一張相對(duì)應(yīng)的核磁譜圖，隨著核磁管中的氨基酸量的增加：

若圖譜中出現(xiàn)5組信號(hào)峰h1、h2、h3、h4和h5，與對(duì)應(yīng)識(shí)別的賴氨酸核磁譜圖比較，5組信號(hào)峰均往低場(chǎng)移動(dòng)、h2和h4信號(hào)峰裂分為兩組峰且也往低場(chǎng)移動(dòng)，則對(duì)應(yīng)識(shí)別的氨基酸為賴氨酸；

若圖譜中出現(xiàn)一組信號(hào)峰h1和h4，與對(duì)應(yīng)識(shí)別的精氨酸核磁譜圖比較，h1、h4往低場(chǎng)移動(dòng)、h2和h3信號(hào)峰裂分為兩組峰且也往低場(chǎng)移動(dòng)，則對(duì)應(yīng)識(shí)別的氨基酸為精氨酸；

若圖譜中出現(xiàn)5組信號(hào)峰h1、h2、h3、h4和h5，與對(duì)應(yīng)識(shí)別的組氨酸核磁譜圖比較，5組信號(hào)峰均往低場(chǎng)移動(dòng)，則對(duì)應(yīng)識(shí)別的氨基酸為組氨酸。

前述的反式七元瓜環(huán)iq[7]按下述步驟制備：

a.將苷脲和多聚甲醛按重量比2～3:1～1.5混合加入冰鎮(zhèn)的濃鹽酸介質(zhì)中，在100～120℃加熱回流5～6小時(shí)，冷卻，得a品；

b.將a品冷卻到室溫，向a品中邊加少量蒸餾水邊攪拌，然后靜置沉淀，靜置時(shí)間18～24h，得淡黃色沉淀，然后抽濾，濾渣為多種瓜環(huán)的混合物，然后再向?yàn)V液中加入少量蒸餾水，重復(fù)上述步驟，直至加蒸餾水無沉淀析出，濾液為淡黃色透明液體，即b品；

c.將b品濃縮，后再加蒸餾水，過濾除去白色沉淀，多次重復(fù)此操作，最終得到濃縮液，即c品；

d.將c品裝填到dowex陽(yáng)離子型交換樹脂柱上，再用水:乙酸體積比為1～2:1～1.5的淋洗液淋洗，并不斷向淋洗液中加入鹽酸調(diào)節(jié)淋洗液的酸度，使淋洗液的酸度在≤4m；

e.將從柱子里流出的淋洗液，通過選裝蒸發(fā)儀蒸干，得固體為反式七元瓜環(huán)iq[7]純品。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠有效識(shí)別人體必需的10種氨基酸中的精氨酸、賴氨酸、組氨酸，對(duì)揭示生命現(xiàn)象和過程意義重大,具有廣泛的應(yīng)用前景。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明具有該識(shí)別功能，發(fā)明人做了等溫滴定量熱實(shí)驗(yàn)。

反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸的等溫滴定量熱：

賴氨酸配成1.00×10^-3mol/l的溶液,iq[7]配成1.00×10^-4mol/l的溶液.在水溶液中用賴氨酸滴定iq[7],采用nanoitc等溫滴定量熱議測(cè)定iq[7]與賴氨酸在25℃時(shí)的平衡常數(shù)及熱力學(xué)參數(shù).樣品池中加入1.3ml(0.1mmol/l)的iq[7]水溶液,賴氨酸(1.0mmol/l)4μl/滴,間隔時(shí)間為250s,攪拌速度為250r/min,以水為參比滴定20次.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由nanoitc儀器所配置軟件launchnanoanalyze進(jìn)行擬合分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5及表1所示，其中，反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸的結(jié)合常數(shù)為(5.49±0.15)×10⁴m^-1，焓變-31.22±14.00(kj/mol)，吉布斯自由能為-27.05(kj/mol)，說明反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸可以行成穩(wěn)定的超分子配合物。

反式七元瓜環(huán)iq[7]與精氨酸的等溫滴定量熱：精氨酸配成1.00×10^-3mol/l的溶液,iq[7]配成1.00×10^-4mol/l的溶液.在水溶液中用精氨酸滴定iq[7],采用nanoitc等溫滴定量熱議測(cè)定iq[7]與精氨酸在25℃時(shí)的平衡常數(shù)及熱力學(xué)參數(shù).樣品池中加入1.3ml(0.1mmol/l)的iq[7]水溶液,精氨酸(1.0mmol/l)4μl/滴,間隔時(shí)間為250s,攪拌速度為250r/min,以水為參比滴定20次.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由nanoitc儀器所配置軟件launchnanoanalyze進(jìn)行擬合分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6及表1所示，其中，反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸的結(jié)合常數(shù)為(8.60±0.97)×10⁴m^-1，焓變-32.40±9.55(kj/mol)，吉布斯自由能為-28.17(kj/mol)，說明反式七元瓜環(huán)iq[7]與精氨酸可以行成穩(wěn)定的超分子配合物。

反式七元瓜環(huán)iq[7]與組氨酸的等溫滴定量熱：

組氨酸配成1.00×10^-3mol/l的溶液,iq[7]配成1.00×10^-4mol/l的溶液.在水溶液中用組氨酸滴定iq[7],采用nanoitc等溫滴定量熱議測(cè)定iq[7]與組氨酸在25℃時(shí)的平衡常數(shù)及熱力學(xué)參數(shù).樣品池中加入1.3ml(0.1mmol/l)的iq[7]水溶液,組氨酸(1.0mmol/l)4μl/滴,間隔時(shí)間為250s,攪拌速度為250r/min,以水為參比滴定20次.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由nanoitc儀器所配置軟件launchnanoanalyze進(jìn)行擬合分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7及表1所示，其中，反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸的結(jié)合常數(shù)為(3.46±0.16)×10⁴m^-1，焓變-33.84±10.98(kj/mol)，吉布斯自由能為-25.91(kj/mol)，說明反式七元瓜環(huán)iq[7]與組氨酸可以行成穩(wěn)定的超分子配合物。

表1反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸，精氨酸，組氨酸的等溫滴定量熱數(shù)據(jù)

綜上所述，本發(fā)明能夠有效識(shí)別精氨酸、賴氨酸和組氨酸。

附圖說明

圖1為主體分子反式七元瓜環(huán)iq[7]的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸的¹hnmr滴定圖(500mhz,d2o)；

圖3為反式七元瓜環(huán)iq[7]與精氨酸的¹hnmr滴定圖(500mhz,d2o)；

圖4為反式七元瓜環(huán)iq[7]與組氨酸的¹hnmr滴定圖(500mhz,d2o)；

圖5為反式七元瓜環(huán)iq[7]與賴氨酸的等溫滴定量熱圖(itc，溶劑為超純水)；

圖6為反式七元瓜環(huán)iq[7]與精氨酸的等溫滴定量熱圖(itc，溶劑為超純水)；

圖7為反式七元瓜環(huán)iq[7]與組氨酸的等溫滴定量熱圖(itc，溶劑為超純水)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1。一種反式七元瓜環(huán)iq[7]按下述步驟制備：

a.將苷脲和多聚甲醛按重量比2～3:1～1.5混合加入冰鎮(zhèn)的濃鹽酸介質(zhì)中，在100～120℃加熱回流5～6小時(shí)，冷卻，得a品；

b.將a品冷卻到室溫，向a品中邊加少量蒸餾水邊攪拌，然后靜置沉淀，靜置時(shí)間18～24h，得淡黃色沉淀，然后抽濾，濾渣為多種瓜環(huán)的混合物，然后再向?yàn)V液中加入少量蒸餾水，重復(fù)上述步驟，直至加蒸餾水無沉淀析出，濾液為淡黃色透明液體，即b品；

c.將b品濃縮，后再加蒸餾水，過濾除去白色沉淀，多次重復(fù)此操作，最終得到濃縮液，即c品；

d.將c品裝填到dowex陽(yáng)離子型交換樹脂柱上，再用水:乙酸體積比為1～2:1～1.5的淋洗液淋洗，并不斷向淋洗液中加入鹽酸調(diào)節(jié)淋洗液的酸度，使淋洗液的酸度在≤4m；

e.將從柱子里流出的淋洗液，通過選裝蒸發(fā)儀蒸干，得固體為反式七元瓜環(huán)iq[7]純品；所述的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

實(shí)施例2。一種反式七元瓜環(huán)iq[7]的應(yīng)用，是用于識(shí)別賴氨酸，識(shí)別方法如下：

a.稱取反式七元瓜環(huán)iq[7]2mg放入核磁管中，加入0.6mld2o震蕩，使其溶解，得反式七元瓜環(huán)iq[7]溶液；

b.稱取2mg賴氨酸放于凍存管中，加入1.0mld2o使其溶解，得賴氨酸溶液；

c.將步驟b制備得到的賴氨酸溶液用移液槍逐次加入核磁管中，每滴加一次就會(huì)出現(xiàn)一張相對(duì)應(yīng)的核磁譜圖，隨著核磁管中的賴氨酸量的增加，圖譜中出現(xiàn)5組信號(hào)峰h1、h2、h3、h4、h5，與賴氨酸核磁譜圖比較，5組信號(hào)峰均往低場(chǎng)移動(dòng)；h2,h4信號(hào)峰裂分為兩組峰，且也往低場(chǎng)移動(dòng)(如圖2所示),則說明該氨基酸為賴氨酸，若為其他情況，則說明該氨基酸不是賴氨酸。

實(shí)施例3。一種反式七元瓜環(huán)iq[7]的應(yīng)用，是用于識(shí)別精氨酸，識(shí)別方法如下：

a.稱取反式七元瓜環(huán)iq[7]2mg放入核磁管中，加入0.6mld2o震蕩，使其溶解，得反式七元瓜環(huán)iq[7]溶液；

b.稱取2mg精氨酸放于凍存管中，加入1.0mld2o使其溶解，得精氨酸溶液；

c.將步驟b制備得到的精氨酸溶液用移液槍逐次加入核磁管中，每滴加一次就會(huì)出現(xiàn)一張相對(duì)應(yīng)的核磁譜圖，隨著核磁管中的精氨酸量的增加，圖譜中出現(xiàn)一組信號(hào)峰h1、h4，與精氨酸核磁譜圖比較，h1、h4往低場(chǎng)移動(dòng)；h2,h3信號(hào)峰裂分為兩組峰，且也往低場(chǎng)移動(dòng)(如圖3所示),則說明該氨基酸為精氨酸，若為其他情況，則說明該氨基酸不是精氨酸。

實(shí)施例4。一種反式七元瓜環(huán)iq[7]的應(yīng)用，是用于識(shí)別組氨酸，識(shí)別方法如下：

a.稱取反式七元瓜環(huán)iq[7]2mg放入核磁管中，加入0.6mld2o震蕩，使其溶解，得反式七元瓜環(huán)iq[7]溶液；

b.稱取2mg組氨酸放于凍存管中，加入1.0mld2o使其溶解，得組氨酸溶液；

c.將步驟b制備得到的組氨酸溶液用移液槍逐次加入核磁管中，每滴加一次就會(huì)出現(xiàn)一張相對(duì)應(yīng)的核磁譜圖，隨著核磁管中的組氨酸量的增加，圖譜中出現(xiàn)5組信號(hào)峰h1、h2、h3、h4、h5，與組氨酸核磁譜圖比較，5組信號(hào)峰均往低場(chǎng)移動(dòng)；(如圖4所示),則說明該氨基酸為組氨酸，若為其他情況，則說明該氨基酸不是組氨酸。