本发明专利技术公开了一种季铵化的柱5芳烃，是由对称性共聚柱5芳烃与三甲胺在乙醇中回流反应而得。季铵化柱5芳烃有很好的水溶性，且提供一个与L‑Trp相匹配的很好的空腔结构，从而完成主客体包结使得其荧光猝灭。因此，可作为新的识别体系用于L‑Trp的识别。荧光性能研究表明，在季铵化柱5芳烃的含水二甲基亚砜溶液中，分别加入维持生理过程中发挥着关键作用的二十种天然氨基酸溶液，只有L‑Trp的加入能使季铵化柱5芳烃溶液的荧光猝灭，而其余阳离子的加入对季铵化柱5芳烃溶液的荧光没有影响。而且，季铵化柱5芳烃含水二甲基亚砜溶液的荧光强度与L‑Trp的浓度呈良好的线性关系。
【技术实现步骤摘要】
季铵化柱5芳烃及合成和荧光检测L-色氨酸的应用
本专利技术涉及一种季铵化柱5芳烃的合成方法，本专利技术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
及氨基酸的检测
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种季铵化柱5芳烃的合成方法；本专利技术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0.5mLBTAP5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的滴定实验移取2.0mLBTAP5的DMSO(含水70%)溶液（2.0×10-4mol·L-1）于石英池中，用累积加样法逐渐加入L-Trp的水溶液，于25℃测其荧光发射光谱（图2）。滴定实验说明，BTAP5的荧光强度受到L-Trp浓度的影响，伴随着L-Trp浓度的增加而减弱。并且根据滴定实验得到了BTAP5对L-Trp的荧光光谱的检测限为2.83×10−7mol/L。由此说明，BTAP5能单一选择性荧光识别L-Trp，而且对L-Trp的检测灵敏度很高，因此，BTAP5在L-Trp检测方面有潜在的应用价值。图3为不同浓度的L-Trp（0~3.0倍）存在下BTAP5的拟合直线图。拟合直线图能够清晰明了的反映BTAP5的荧光强度在0~3.0倍L-Trp浓度范围内的变化趋势。通过拟合直线图可以发现，L-Trp在0~3.0倍当量时与BTAP5的荧光强度呈较好的线性关系如下：Y=-187.7435X+759.19789；R2=0.9975其中，Y——BTAP5的荧光强度，X——L-Trp的相对浓度。3、季铵化柱5芳烃的氨基酸抗干扰性能检测为了测定BTAP5对L-Trp的检测效果，我们又进行了如下测试：取两组10mL比色管分别加入0.5mL该BTAP5溶液，再分别加入2.5mL各种氨基酸的水溶液（2×10-3mol·L−1），加蒸馏水1.0mL，然后用二甲基亚砜稀释至5mL刻度。另外一组中再分别加2.5mLL-Trp，在每一个比色管中分别加入1.0mLβ-Al，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，L-Leu的水溶液（0.005mol·L-1），然后用二甲基亚砜稀释至5mL刻度。将上述溶液混合均匀后进行观察。上述溶液静置后于25℃测其荧光发射光谱。结果发现，加入上述十九种氨基酸后，只有BTAP5在330nm处荧光很快猝灭，这与L-Trp对BTAP5的影响是一致的。从而说明该类BTAP5化合物检测L-Trp不受其它氨基酸的干扰（见图4）。实验表明，在BTAP5的含水二甲基亚砜溶液中，水的体积百分数为60~80%，季铵化柱5芳烃的浓度为2×10-5~4×10-5mol·L-1，BTAP5能高灵敏度的单一选择性荧光识别L-Trp，而且L-Trp的浓度与BTAP5的荧光强度呈上述线性关系。4、季铵化柱5芳烃检测L-Trp的机理季铵化柱5芳烃提供一个很好的空腔结构，所以具有合适结构大小的客体可以穿入到它的空腔中达到主客体包结的结果；季铵化后的柱芳烃具有很好的水溶性，这极大地解决了主体在水体系中识别氨基酸的困扰。另外，季铵化后的柱芳烃的荧光相对较强，因而在短时间内对L-Trp达到识别效果。因此，可作为新的识别体系用于L-Trp的识别。附图说明图1为BTAP5以及加入20种的氨基酸时的荧光光谱（激发波长：255nm，发射波长330nm）。图2为不同浓度的L-Trp（0~7.75倍）存在下BTAP5的荧光光谱。图3为不同浓度的L-Trp（0~3.0倍）存在下BTAP本文档来自技高网...
【技术保护点】
季铵化柱5芳烃，其结构式为：
【技术特征摘要】
1.季铵化柱5芳烃，其结构式为：。2.如权利要求1所述季铵化柱5芳烃的合成方法，是以乙醇为溶剂，使对称性共聚柱5芳烃与三甲胺回流反应；反应结束后冷却至室温，减压旋蒸干溶剂，得到的白色固体用乙醇洗涤，即得季铵化柱5芳烃。3.如权利要求2所述季铵化柱5芳烃的合成方法，其特征在于：对称性共聚柱5芳烃与三甲胺的摩尔比位1:5~1:8。4.如权利要求2所述季铵化柱5芳烃的合成方法，其特征在于：回流反应温度为78℃，反应时间为20~24h。5.如权利要求1所述季铵化柱5芳烃荧光检测L-色氨酸。6.如权利要求5所述季铵化柱5芳烃用于荧光检测L-色氨酸，其特征在于：在季铵化柱5芳烃的含水二甲基亚砜溶液中，分别加入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-Gl...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏太保，陈进发，程晓斌，张有明，林奇，姚虹，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62
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