[发明专利]季铵化柱5芳烃及合成和荧光检测L‑色氨酸的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种季铵化柱5芳烃的合成方法，本发明同时还涉及该季铵化柱5芳烃在荧光识别L-色氨酸的应用，属于化合物的合成技术领域及氨基酸的检测技术领域。

背景技术

二十种天然氨基酸，作为蛋白质的结构单元和重要的代谢物，在维持生理过程中发挥着关键作用，如特异性免疫，调节代谢，神经调节，器官功能等。每个氨基酸缺失都会引起相应的疾病。由于氨基酸在化学和生物学中起着重要作用，他们的识别和检测已经引起了科学家的广泛关注。在氨基酸中，L-色氨酸（L-Trp）是体内重要的氨基酸，它可以有效预防眼睑和抑郁症，改善睡眠和情绪调节。因此，很有必要大力研究和开发用于检测L-Trp的传感器。

测定氨基酸的方法有已报道，如高效液相色谱，分光光度法，电化学，质谱法和电泳法。然而，这些方法高成本、低灵敏度、以及样品的复杂预处理。荧光检测一直受到许多学者的关注，因为其成本低，灵敏度高。 因此，合成检测L-Trp的荧光传感器用具有十分重要的意义。

柱芳烃作为一类新的超分子主体化合物，在主客体化学方面已经展示出非常出色的效果。通过对柱芳烃结构的修饰，许多主客体化学体系得到很好的发展。众所周知，柱5芳烃提供一个很好的大π电子空腔，所以具有一定的组装能力。L-Trp由于自身独特的吲哚基团，可以与柱5芳烃的π电子空腔发生主客体络合。因此，利用柱芳烃的独特结构，可作为新的识别体系用于L-Trp的识别。CN201610200496.6（我们课题组前期的研究成果）公开了对称性柱5芳烃作为受体比色荧光识别L-色氨酸的应用，即在对称性柱5芳烃的DMSO/CH₃CH₂OH/H₂O 体系中，加入L型氨基酸Gly，Asp，Met，Pro，Thr，Leu，Val，Glu，Cys，Tys， Ala，Gln，Asn，Ser，Phe，Ile，Lys，Arg、His的溶液，只有L-色氨酸的加入，能使对称性柱5芳烃的溶液荧光打开。虽然对称性柱5芳烃可在20中L型必需氨基酸中单一性检测L-色氨酸，但是，由于其识别是在DMSO/CH₃CH₂OH/H₂O体系中进行，溶液体系相对复杂，而且含水量相对较少；同时，主体难溶于水，而且对于L-色氨酸的响应速度比较慢（响应时间为20分钟左右）。这些因素极大地影响了识别的操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种季铵化柱5芳烃的合成方法；

本发明的另一目的是提供季铵化柱5芳烃在荧光检测L-Trp的应用。

一、季铵化柱5芳烃的合成

以乙醇为溶剂，对称性共聚柱5芳烃与三甲胺以1:5~1:8的摩尔比于78℃回流反应20~24h，冷却至室温，减压旋蒸干溶剂，得到白色固体，用乙醇洗涤，得到季铵化柱5芳烃，标记为：BTAP5。其结构式为：

。

二、季铵化柱5芳烃的氨基酸识别性能

1、对氨基酸的荧光识别性能

分别移取0.5mL BTAP5的二甲基亚砜溶液（2×10^-3mol·L^-1）于一系列10mL 比色管中，然后分别在BTAP5的溶液中加入L-Trp，β-Ala，L-Arg，L-Cys，L-Gly，L-Lys，L-Pro，L-Met，L-Thr，L-Ser，L-His，L-Val，L-Tyr，L-Asn，L-Glu，L-Gln，L-Ile，L-Phe，DL-Asp和L-Leu的水溶液（0.002mol·L^-1 ）2.5mL，加蒸馏水1.0mL，再用二甲基亚砜稀释至5mL，此时BTAP5的浓度为2×10^-4mol·L^-1，氨基酸浓度为BTAP5浓度的5倍。混合均匀后放置，观察受体对氨基酸的响应。

发现，在BTAP5的溶液中，分别加入上述氨基酸溶液后，在相应的紫外光谱中，在255nm处均有吸收峰。在其相应的荧光发射谱中，只有L-Trp的加入使BTAP5在330nm处的发射峰消失（图1），而其余阳离子的加入对BTAP5溶液的荧光光谱无明显影响。相应的，L-Trp的加入使BTAP5溶液的荧光很快猝灭，而其余阳离子的加入对BTAP5溶液的荧光没有影响。需要强调的是，BTAP5对于L-Trp的响应时间只有35s。

2、季铵化柱5芳烃与L-Trp的滴定实验