本發(fā)明涉及一種超分子配合物及制備和應(yīng)用方法，尤其涉及一種TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物及制備方法和應(yīng)用。

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，形成了陽離子鍵結(jié)合位點，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)有機分子，還可以包結(jié)無機小分子，無機陰離子。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。

由于普通瓜環(huán)水溶性差，通常，具有奇數(shù)聚合度的普通瓜環(huán)的水溶性較好，如常溫下，五元瓜環(huán)(Q[5])及七元瓜環(huán)(Q[7])的溶解度為20-30mM，和β-環(huán)糊精(β-CD)的溶解度相當(dāng)(16mM)；而具有偶數(shù)聚合度的普通瓜環(huán)的水溶性較差，如六元瓜環(huán)(Q[6])，八元瓜環(huán)(Q[8])及十元瓜環(huán)(Q[10])的水溶性較(<0.01mM)，并且普通瓜環(huán)不溶于有機溶劑，僅能溶于甲酸、乙酸、鹽酸等濃酸。

氨基酸是生物體中非常重要的有機小分子，它的分子結(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。手性氨基酸分子與功能有機分子的共組裝能有效的將生物分子的結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)換為物理化學(xué)信號。對以氨基酸為底物的分子識別作用研究有助于更詳細(xì)地了解t-RNA識別、轉(zhuǎn)移某一特定氨基酸用于合成蛋白質(zhì)的表達(dá)過程，及化學(xué)領(lǐng)域中其它多種分子識別作用機理。氨基酸是指含有氨基的羧酸。生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)是由20種基本氨基酸構(gòu)成的。除甘氨酸外均為α-氨基酸其中(脯氨酸是一種α-亞氨基酸)。除甘氨酸外，其它蛋白質(zhì)氨基酸的α-碳原子均為不對稱碳原子(即與α-碳原子鍵合的四個取代基各不相同)，因此氨基酸可以有立體異構(gòu)體，即可以有不同的構(gòu)型(D-型與型兩種構(gòu)型)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物，本發(fā)明所述TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物具有選擇性地識別氨基酸和水溶性好的特點。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體D-谷氨酸合成的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物，還包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體L-谷氨酸合成的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸的分子式為C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，結(jié)構(gòu)式為：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酸的分子式為C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，結(jié)構(gòu)式為：

前述的TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物還包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體D-纈氨酸合成的TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-纈氨酸的分子式為C₈₅H₁₀₅O₃₀N₄₉Cd，結(jié)構(gòu)式為：

前述的TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物的制備方法，所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物按下述步驟制備：

a.將TMeQ[6]與水混合，并加熱使TMeQ[6]溶解，得A品；

b.按TMeQ[6]與D-谷氨酸的摩爾比為0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-谷氨酸，得B品；

c.再次在55～65℃下加熱，至B品中無沉淀或有少量沉淀，冷卻至室溫并靜置，5～7天后有無色晶體析出，該無色晶體即為成品；

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物與TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物的制備方法相同。

前述的TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物的制備方法中，所述的TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物按下述步驟制備：

a.將TMeQ[6]與Cd(NO₃)₂·4H₂O按摩爾比0.8～1.2:4.0～6.0混合，得A品；

b.按TMeQ[6]和D-纈氨酸的摩爾比為0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-纈氨酸，得B品；

c.向B品中加水溶解，并在55～65℃下加熱2～5min，冷卻至室溫并靜置，9～12天后有無色晶體析出，該無色晶體即為成品。

前述的TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物用于識別D，L-谷氨酸。

前述的TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物還用于選擇性地識別D-纈氨酸。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以苷脲二聚體與烷基取代苷脲組合的方式合成部分取代瓜環(huán)的方法，合成了甲基取代瓜環(huán)，其水溶性得到明顯改善，其中對稱四甲基六元瓜環(huán)(TMeQ[6])不僅具有良好的水溶性，而且TMeQ[6]具有橢圓形結(jié)構(gòu),能與多種有機分子和無機離子相互作用。TMeQ[6]在與氨基酸這種小分子配位形成超分子配合物時，因不同的氨基酸作用模式不同，表現(xiàn)出的性質(zhì)就不同，以及作用強弱不同，所以上述的特性，本發(fā)明的超分子配合物能夠選擇性地識別氨基酸。以D,L-谷氨酸為客體與TMeQ[6]相互作用形成自組裝結(jié)構(gòu)時，其相互作用物質(zhì)的量之比為1：1，并通過氫鍵作用形成配位聚合物。在體系中，氨基酸的手性部分裸露在瓜環(huán)的端口外，其余部分進(jìn)入瓜環(huán)的空腔內(nèi)部配位。這樣使得形成的超分子配合物也具有手性，這就提供了一種識別D-谷氨酸，L-谷氨酸的方法。同時對于這類具有較長的鏈狀氨基酸作為客體與TMeQ[6]相互作用時，其作用模式為氨基酸的手性部位裸露在端口外，其余部位進(jìn)入瓜環(huán)的空腔內(nèi)形成物質(zhì)的量之比為1：1的主客體配合物。

本發(fā)明的對稱四甲基六元瓜環(huán)(TMeQ[6])與氨基酸分子超分子自組裝能有效的將生物分子的結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)換為物理化學(xué)信號，且TMeQ[6]具有疏水性空腔，能夠包結(jié)氨基酸形成超分子自組裝體。瓜環(huán)與氨基酸自組裝體的這一特點對于手性氨基酸的分子識別提供了有利條件。因此，以TMeQ[6]為超分子主體的超分子配合物,能夠應(yīng)用于選擇性地識別氨基酸，以做成具有特異選擇性的生物學(xué)材料或靶向識別特定的基團的藥物載體。

為進(jìn)一步驗證本發(fā)明具有選擇性地識別氨基酸的特點，發(fā)明人做了如下實驗：

實驗1：TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物的粉末衍射圖

利用粉末衍射方法考察TMeQ[6]-D-纈氨酸的X射線衍射(如圖4所示)，并與已知的晶態(tài)物質(zhì)的X射線衍射譜圖的對比分析發(fā)現(xiàn)：樣品的X射線衍射圖與晶態(tài)物質(zhì)的X射線衍射譜圖在衍射峰數(shù)目、角度位置、相對強度次序和衍射峰的形狀上都基本吻合，從而證實了所得的單晶為純相。

實驗2：TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物的MS圖

利用基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜考察了D-纈氨酸與TMeQ[6]形成主客體包結(jié)配合物的情況。圖5展示了TMeQ[6]與D-纈氨酸形成包結(jié)配合物的質(zhì)譜圖，m/z 1170.86為TMeQ[6]+D-纈氨酸(理論值為1170.04)，m/z 1091.11為TMeQ[6]+K⁺(理論值為1092.04)，m/z 1075.59為TMeQ[6]+Na⁺(理論值為1075.94)，m/z 1053.09為TMeQ[6](理論值為1052.94)，質(zhì)譜結(jié)果表明，TMeQ[6]與D-纈氨酸形成1：1的主客體包結(jié)配合物。

實驗3：按相同的方法，用L-纈氨酸代替D-纈氨酸來合成配合物，只有沉淀析出卻無法得到適于晶體結(jié)構(gòu)測定的無色晶體，這一現(xiàn)象為D型和L型纈氨酸的分離提供了有利的條件。實驗結(jié)果如圖6所示，A瓶為TMeQ[6]與D-纈氨酸混合制備超分子配合物的溶液，B瓶為TMeQ[6]與L-纈氨酸混合制備超分子配合物的溶液，通過兩瓶比較，A瓶澄清溶液，B瓶為渾濁液，可以識別D-纈氨酸與L-纈氨酸。

實驗4：用(D,L)-纈氨酸(外消旋體，即不存在手性)代替D-纈氨酸來合成配合物，得到了適于晶體結(jié)構(gòu)測定的無色晶體，應(yīng)用單晶X-射線衍射所測得的晶體結(jié)構(gòu)與TMeQ[6]-D-纈氨酸配合物相一致。

通過實驗1、2實驗得知TMeQ[6]與D-纈氨酸可以形成1：1的超分子配合物；通過實驗3、4可知，TMeQ[6]只特異性識別D-纈氨酸，得不到TMeQ[6]-L-纈氨酸配合物。證明TMeQ[6]選擇性地識別D-纈氨酸。

附圖說明

圖1為TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物的結(jié)構(gòu)式；

圖2為TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物的結(jié)構(gòu)式；

圖3為TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物的結(jié)構(gòu)式；

圖4為TMeQ[6]-D-纈氨酸的X射線粉末衍射圖譜；

圖5為TMeQ[6]與D-纈氨酸相互作用的MS分析圖；

圖6為TMeQ[6]與D，L-纈氨酸制備超分子配合物的對比實驗。

具體實施方式

實施例1。一種TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體D-谷氨酸合成的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物，還包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體L-谷氨酸合成的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸的分子式為C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，結(jié)構(gòu)式為：

所述的TMeQ[6]-L-谷氨酸的分子式為C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，結(jié)構(gòu)式為：

前述的TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物還包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體D-纈氨酸合成的TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-纈氨酸的分子式為C₈₅H₁₀₅O₃₀N₄₉Cd，結(jié)構(gòu)式為：

前述的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物按下述步驟制備：

a.將TMeQ[6]與水混合，并加熱使TMeQ[6]溶解，得A品；

b.按TMeQ[6]和D-谷氨酸的摩爾比為0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-谷氨酸，得B品；

c.再次在55～65℃下加熱，至B品中無沉淀或有少量沉淀，冷卻至室溫并靜置，5～7天后有無色晶體析出，該無色晶體即為成品。

前述的TMeQ[6]-L-谷氨酸超分子配合物與TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物的制備方法相同。

前述的TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物按下述步驟制備：

a.將TMeQ[6]與Cd(NO₃)₂·4H₂O按摩爾比0.8～1.2:4.0～6.0混合，得A品；

b.按TMeQ[6]和D-纈氨酸的摩爾比為0.8～1.2:5.0～8.0的量向A品中加入D-纈氨酸，得B品；

c.向B品中加水溶解，并在55～65℃下加熱2～5min，冷卻至室溫并靜置，9～12天后有無色晶體析出，該無色晶體即為成品。

前述的TMeQ[6]-D，L-谷氨酸超分子配合物用于識別D，L-谷氨酸。

前述的TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物用于選擇性地識別D-纈氨酸。

前述的TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物用于對藥物的包結(jié),具體用于瓜環(huán)與多膚類藥物的包結(jié)。

實施例2。一種TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體D-谷氨酸合成的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物，所述的TMeQ[6]-D-谷氨酸的分子式為C₄₅H₅₅O₁₇N₂₅，結(jié)構(gòu)式為：

前述的TMeQ[6]-D-谷氨酸超分子配合物按下述步驟制備：

a.將TMeQ[6](0.09～0.15mol)于燒杯中，用3mL蒸餾水加熱溶解并震蕩數(shù)分鐘使之溶解完全；

b.取D-谷氨酸(0.4～0.8mol)固體于盛有TMeQ[6]的燒杯中；

c.再次在55～65℃下加熱2min，至燒杯中無沉淀或有少量沉淀，冷卻至室溫并靜置，約一周后有適于晶體結(jié)構(gòu)測定的無色晶體析出,產(chǎn)率在30％左右。

實施例3。一種TMeQ[6]與氨基酸超分子配合物，包括水溶性瓜環(huán)TMeQ[6]與客體D-纈氨酸合成的TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物；所述的TMeQ[6]-D-纈氨酸的分子式為C₈₅H₁₀₅O₃₀N₄₉Cd，結(jié)構(gòu)式為：

前述的TMeQ[6]-D-纈氨酸超分子配合物按下述步驟制備：

a.稱取TMeQ[6](0.09～0.15mol)，Cd(NO₃)₂·4H₂O(0.36～0.60mol)于燒杯中；

b.取固體D-纈氨酸(0.40～0.80mol)于盛有TMeQ[6]溶液的燒杯中；

c.加入3mL蒸餾水在55～65℃下加熱2～5min并震蕩數(shù)分鐘使之溶解完全；冷卻至室溫并靜置，10天左右有適于晶體結(jié)構(gòu)測定的無色晶體析出，產(chǎn)率在35％左右。