一种TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物及制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种TMeQ[6]与D,L‑谷氨酰胺超分子配合物及制备方法和应用。包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D‑甲硫氨酸合成的TMeQ[6]‑D‑甲硫氨酸‑Cd2+超分子配合物，水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L‑甲硫氨酸合成的TMeQ[6]‑L‑甲硫氨酸‑Cd2+超分子配合物,水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D‑甲硫氨酸合成的TMeQ[6]‑D‑甲硫氨酸‑Zn2+超分子配合物,和水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L‑甲硫氨酸合成的TMeQ[6]‑L‑甲硫氨酸‑Zn2+超分子配合物；所述的TMeQ[6]‑D‑甲硫氨酸‑Cd2+的分子式为C45H55O14N25CdS；所述的TMeQ[6]‑L‑甲硫氨酸‑Cd2+的分子式为C45H55O14N25CdS；所述的TMeQ[6]‑L‑甲硫氨酸‑Cd2+的分子式为C45H55O14N25CdS；所述的TMeQ[6]‑D‑甲硫氨酸‑Zn2+的分子式为C45H55O17N26ZnS；所述的TMeQ[6]‑L‑甲硫氨酸‑Zn2+的分子式为C45H55O17N26ZnS。本发明具有能够识别D,L‑甲硫氨酸和自组装结构稳定的特点。

权利要求

1.一种TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物，其特征在于：其为水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物，水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物,水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物,和水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物的分子式为C45H55O14N25CdS，结构式为：所述的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物的分子式为C45H55O14N25CdS，结构式为：所述的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物的分子式为C45H55O17N26ZnS，结构式为：所述的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物的分子式为C45H55O17N26ZnS，结构式为：

2.一种如权利要求1所述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物的制备方法，其特征在于：所述的TMeQ[6]与D-甲硫氨酸超分子配合物按下述步骤制备：a.将TMeQ[6]与D-甲硫氨酸按摩尔比0.8～1：6～12混合，得A品；

b.将Cd(NO3)2·4H2O或Zn(NO3)2·6H2O按TMeQ[6]与Cd(NO3)2·4H2O或Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为0.8～1：4～6的量加入A品混匀，得B品；

c.将B品在50-60℃下加热溶解，之后静置直至出现结晶，该结晶即为TMeQ[6]与D-甲硫氨酸合成的超分子配合物，即TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+或TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物；

所述的TMeQ[6]与L-甲硫氨酸超分子配合物的制备方法与TMeQ[6]与D-甲硫氨酸超分子配合物的制备方法相同。

3.一种如权利要求1所述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物的应用，其特征在于：该超分子配合物用于识别D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸。

说明书

一种TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物及制备方法和

应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种超分子配合物及制备和应用方法，尤其涉及一种TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物及制备方法和应用。

背景技术

[0002] 超分子化学(Supramolecular Chemistry)是两个以上分子通过多种弱相互作用(包括氢键、配位键、范德华力、亲水/疏水作用等)组装为研究对象的化学。瓜环是超分子化学中继冠醚、环糊精、杯芳烃之后发展起来的又一新型高度对称的桶状大环主体分子。主客体化学作为瓜环化学的核心研究内容，受到了广泛的关注。

[0003] 瓜环(Cucurbit[n]urils，Q[n])是一类由n个苷脲单元和2n个亚甲基桥连起来的大环笼状化合物。由于瓜环仅微溶于水(七元瓜环水溶性稍好些),几乎不溶于有机溶剂,使其应用受到限制。因此,近年来改性瓜环的合成成为瓜环研究的一个重要课题。

[0004] 氨基酸(amino acid)分为D型和L型氨基酸，是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，构成动物营养所需蛋白质的基本物质。氨基酸是生物体中非常重要的有机小分子，其分子结构(例如手性和侧链结构)是生命中最基本的分子信息。对以氨基酸为底物的分子识别作用研究有助于更详细地了解t-RNA识别、转移某一特定氨基酸用于合成蛋白质的表达过程，以及化学领域中其它多种分子识别作用机理。

[0005] 分子识别最初是被用来在分子研究生物体系中的化学问题而提出的。分子识别通过变换和易位过程产生催化作用,在生物体系中,是理解酶反应、信息传递和不同介质间物种能量转移现象的信息来源,在分析化学领域则是构成分离、检测和定量测定的基础超分子包结物的形成则是建立在分子识别的基础之上。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物，本发明所述TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物具有能够识别D,L-甲硫氨酸和自组装结构稳定的特点。

[0007] 本发明是这样实现的：一种TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物，水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物，水溶性瓜环2+
TMeQ[6]与客体D-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn 超分子配合物,和水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+的分子式为C45H55O14N25CdS，结构式为：

[0008]

[0009] 所述的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+的分子式为C45H55O14N25CdS，结构式为：

[0010]

[0011] 所述的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+的分子式为C45H55O17N26ZnS，结构式为：

[0012]

[0013] 所述的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+的分子式为C45H55O17N26ZnS，结构式为：

[0014]

[0015] 前述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物中，所述的TMeQ[6]与D-甲硫氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

[0016] a.将TMeQ[6]与D-甲硫氨酸按摩尔比0.8～1：6～12混合，得A品；

[0017] b.将Cd(NO3)2·4H2O或Zn(NO3)2·6H2O按TMeQ[6]与Cd(NO3)2·4H2O或Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为0.8～1：4～6的量加入A品混匀，得B品；

[0018] c.将B品在50-60℃下加热溶解，之后静置直至出现结晶，该结晶即为TMeQ[6]与D-甲硫氨酸合成的超分子配合物，即TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+或TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物。

[0019] 前述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物中，所述的TMeQ[6]与L-甲硫氨酸超分子配合物的制备方法与TMeQ[6]与D-甲硫氨酸超分子配合物的制备方法相同。

[0020] 前述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物的应用为：该超分子配合物用于识别D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸。

[0021] 有益效果：与现有技术相比，本发明的对称四甲基六元瓜环与氨基酸分子超分子自组装能有效的将生物分子的结构信息转换为物理化学信号，且对称四甲基六元瓜环具有疏水性空腔，能够包结氨基酸形成超分子自组装体。瓜环与氨基酸自组装体的这一特点对于手性氨基酸的分子识别提供了有利条件。而且，由于TMeQ[6]具有较小的瓜环空腔与氨基酸等小分子有着多种键合方式，可以形成1:1的主客体配合物；再加入金属离子Cd2+、Zn2+配位，能够构筑更加新颖的超分子结构，能够更好地用于有机生物材料或金属有机框架材料。以TMeQ[6]为超分子主体的该超分子配合物，能够有选择性地识别互为对映异构体的氨基酸(D，L-甲硫氨酸)，以做成具有特异选择性的生物学材料或靶向识别特定的基团的药物载体，除此外，瓜环与氨基酸合成的超分子配合物还能够应用于对药物的包结,具体用于瓜环与多肤类药物的包结,瓜环包结多肽类药物分子的原理跟瓜环包结氨基酸的原理是一样的，瓜环空腔包结多肽类药物的某些基团，在此基础上，瓜环与多肽类药物形成超分子配合物，在一定条件可以实现瓜环对多肽类药物分子的输送。

[0022] 本发明的超分子配合物的氨基酸小分子可以位于对称四甲基六元瓜环TMeQ[6]空腔内或空腔端口，使瓜环与氨基酸小分子形成配位，通过配位形成的超分子配合物可以提高药物分子的稳定性，药物定向释放，增加其水溶性，降低毒性。

附图说明

[0023] 图1为TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+的X射线粉末衍射图；

[0024] 图2为TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+的X射线粉末衍射图；

[0025] 图3为TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物晶体样品的X射线粉末衍射图；

[0026] 图4为TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物晶体样品的X射线粉末衍射图；

[0027] 图5为TMeQ[6]与D-甲硫氨酸的1H NMR图；

[0028] 图6为TMeQ[6]与D-甲硫氨酸相互作用的MS图；

[0029] 图7为TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+的结构式；

[0030] 图8为TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+的结构式；

[0031] 图9为TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+的结构式；

[0032] 图10为TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+的结构式。

具体实施方式

[0033] 实施例1。一种TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物，包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体D-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+的分子式为C45H55O14N25CdS，结构式为：

[0034]

[0035] 所述的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+的分子式为C45H55O14N25CdS，结构式为：

[0036]

[0037] 从上述的结构式可以明确地分辨出D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸与TMeQ[6]的自组装结构。D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸与TMeQ[6]相互作用形成自组装结构时的作用模式为：客体甲硫氨酸与TMeQ[6]之间存在氢键和离子偶极作用，形成物质的量之比为1：1的主客体配合物。甲硫氨酸分子的手性基团位于TMeQ[6]端口外，其烷基和氨基上的氢原子能与TMeQ[6]的羰基氧原子形成氢键，其余基团进入瓜环的空腔内与之配位。甲硫氨酸与TMeQ[6]及金属Cd离子相互作用形成物质的量之比为1：1：1的主客体配合物。

[0038] 前述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物，还包括水溶性瓜环TMeQ[6]与客体2+
D-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn 超分子配合物，水溶性瓜环TMeQ[6]与客体L-甲硫氨酸合成的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn 2+超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+的分子式为C45H55O17N26ZnS，结构式为：

[0039]

[0040] 所述的TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+的分子式为C45H55O17N26ZnS，结构式为：

[0041]

[0042] TMeQ[6]-D，L-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物其甲硫氨酸与TMeQ[6]及金属Zn离子相互作用形成物质的量之比为1：1：1的主客体配合物。X-射线单晶结构分析表明配合物的晶体单元中有一个大环配体TMeQ[6]、一个锌离子、一个L-甲硫氨酸、一个硝酸根离子和五个配位的水分子。

[0043] 利用粉末衍射方法考察TMeQ[6]-Cd2+-D,L-甲硫氨酸晶体样品以及TMeQ[6]-Zn2+-D,L-甲硫氨酸的X射线衍射图，并与已知的晶态物质的X射线衍射谱图的对比分析发现：样品的X射线衍射图与晶态物质的X射线衍射谱图在衍射峰数目、角度位置、相对强度次序和衍射峰的形状上都基本吻合，从而证实了所得的单晶为纯相(如图1，图2，图3，图4所示)。

[0044] 利用核磁共振技术考察了D-丝氨酸与TMeQ[6]的相互作用，如图5所示，TMeQ[6]与D-甲硫氨酸相互作用的核磁谱图，从图中可知，游离客体D-甲硫氨酸共有4组质子共振峰，由于2组亚甲基质子共振峰H2和H3化学环境基本相近而重合在一起。但加入主体TMeQ[6]以后，与氨基相连的次甲基共振质子峰的化学位移向低场移动了0.08ppm，表明其受到瓜环端口羰基氧原子的去屏蔽作用，而其余3组质子共振峰的化学位移均不同程度的向高场发生了移动，具体化学位移的变化分别为：δH2,0.24；δH3,0.71；δH1,1.01，表明客体D-甲硫氨酸的这部分位于瓜环TMeQ[6]的内腔而受到屏蔽作用所致，以上信息表明，D-甲硫氨酸手性基团氨基以及羧基部分恰好位于TMeQ[6]的端口外侧，而其余部分被TMeQ[6]的空腔所包结。通过本发明的晶体结构可以明显的识别D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸分子的手性基团仍裸露在瓜环外面，非手性部分进入到瓜环空腔里面，使得配合物也带有手性，从而可以识别D-甲硫氨酸和L-甲硫氨酸。

[0045] 利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱考察了D-甲硫氨酸与TMeQ[6]形成主客体包结配合物的情况。图6展示了TMeQ[6]与D-甲硫氨酸形成包结配合的物质谱图，m/z 1002.62为TMeQ[6]+D-甲硫氨酸(理论值为1002.14)，m/z 1091.98为TMeQ[6]+K+(理论值为
1092.04)，m/z 1075.51为TMeQ[6]+Na+(理论值为1075.94)，质谱结果表明，TMeQ[6]与D-甲硫氨酸形成1：1的主客体包结配合物。

[0046] 前述的TMeQ[6]与D-甲硫氨酸超分子配合物按下述步骤制备：

[0047] a.将TMeQ[6]与D-甲硫氨酸按摩尔比0.8～1：6～12混合，得A品；

[0048] b.将Cd(NO3)2·4H2O或Zn(NO3)2·6H2O按TMeQ[6]与Cd(NO3)2·4H2O或Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为0.8～1：4～6的量加入A品混匀，得B品；

[0049] c.将B品在50-60℃下加热溶解，之后静置直至出现结晶，该结晶即为TMeQ[6]与D-甲硫氨酸合成的超分子配合物，即TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+或TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物。

[0050] 前述的TMeQ[6]与L-甲硫氨酸超分子配合物的制备方法与TMeQ[6]与D-甲硫氨酸超分子配合物的制备方法相同。

[0051] 前述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物用于识别氨基酸。

[0052] 前述的TMeQ[6]与D,L-甲硫氨酸超分子配合物还用于对药物的包结,具体用于瓜环与多肽类药物的包结。

[0053] 实施例2。一种TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

[0054] a.按照TMeQ[6]：L-甲硫氨酸：Cd(NO3)2·4H2O摩尔比为(0.8～1:6～12:4～6)的比例分别称量TMeQ[6]，L-甲硫氨酸和Cd(NO3)2·4H2O备用；

[0055] b.将TMeQ[6]置于烧杯中，取L-甲硫氨酸固体于盛有TMeQ[6]的烧杯中；加入适量蒸馏水，在55～65℃下加热2min加热溶解并震荡数分钟使之溶解完全；

[0056] c.最后向体系中加入Cd(NO3)2·4H2O,充分搅拌，至烧杯中无沉淀或有少量沉淀，冷却至室温并静置，6-7天后有适于晶体结构测定的无色晶体析出,产率在28-36％。

[0057] 实施例3。一种TMeQ[6]-L-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

[0058] a.按照TMeQ[6]：L-甲硫氨酸：ZnNO3)2·6H2O摩尔比为(0.8～1:6～12:4～6)的比例分别称量TMeQ[6]、L-甲硫氨酸和ZnNO3)2·6H2O备用；

[0059] b.将TMeQ[6]，Zn(NO3)2·6H2O置于烧杯中，加入适量蒸馏水，在55～65℃下加热2～5min加热溶解并震荡数分钟使之溶解完全；

[0060] c.取固体L-甲硫氨于盛有TMeQ[6]溶液的烧杯中；加入2mL蒸馏水，充分震荡搅拌；

[0061] d.将两烧杯溶液混合，再次在55～65℃下加热2min，至烧杯中无沉淀或有少量沉淀，冷却至室温并静置，7-8天后有适于晶体结构测定的无色晶体析出，产率在35-45％。

[0062] 实施例4。一种TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Cd2+超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

[0063] a.按照TMeQ[6]：D-甲硫氨酸：CdNO3)2·4H2O摩尔比为(0.8～1:6～12:4～6)的比例分别称量TMeQ[6]、D-甲硫氨酸和CdNO3)2·4H2O备用；

[0064] b.将D-甲硫氨酸置于烧杯，再向其中加入TMeQ[6]；

[0065] c.最后向体系中加入3mL Cd(NO3)2·4H2O溶液，搅拌均匀，

[0066] d.温度控制在50-60℃加热溶解并震荡数分钟使之溶解完全，冷却至室温并静置。一星期以后有适于晶体结构测定的无色晶体析出，产率在30-40％。

[0067] 实施例5。一种TMeQ[6]-D-甲硫氨酸-Zn2+超分子配合物的制备方法，按下述步骤制备：

[0068] a.按照TMeQ[6]：D-甲硫氨酸：ZnNO3)2·6H2O摩尔比为(0.8～1:6～12:4～6)的比例分别称量TMeQ[6]、D-甲硫氨酸和ZnNO3)2·6H2O备用；

[0069] b.将TMeQ[6]置于烧杯中，取Zn(NO3)2·6H2O固体于盛有TMeQ[6]的烧杯中；

[0070] c.取D-甲硫氨酸固体于盛有TMeQ[6]的烧杯中；

[0071] d.加入3-5mL蒸馏水，控制温度在50-60℃，加热溶解并震荡数分钟至烧杯中无沉淀或有少量沉淀，冷却至室温并静置3-5天后有适于晶体结构测定的无色晶体析出，产率在35-45％。