一种胱氨酸胆固醇凝胶因子及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种胱氨酸胆固醇凝胶因子及其制备方法，该凝胶因子是以天然产物胆固醇以及胱氨酸为原料，通过化学反应得到的。发明专利技术还公开了一种超分子凝胶，由上述的凝胶因子在苯类溶剂、正丙醇或环己烷等溶剂中自组装得到，微观形貌为规整的纳米带或纳米纤维网络结构。本发明专利技术的凝胶因子和超分子凝胶制备过程所采用原料属于天然小分子化合物，具有来源广泛、生物相容性好、结构独特等优点，并表现出较好的离子选择性识别和还原响应特性。这样的凝胶体系具有良好的生物相容性和环境友好性，为智能响应凝胶材料的构建提供了新的思路，也为拓展胱氨酸和胆固醇天然小分子化合物在超分子领域的应用提供了新的参考。领域的应用提供了新的参考。领域的应用提供了新的参考。

【技术实现步骤摘要】
一种胱氨酸胆固醇凝胶因子及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超分子凝胶
，具体涉及一种具有“蝶形”分子结构的胱氨酸胆固醇凝胶因子的合成及超分子凝胶的制备方法。

技术介绍

[0002]凝胶因其独特的流变力学性能在许多领域表现出独一无二的优势，目前已经被广泛应用于食品、化妆品、农业、医药、污水处理等多个领域。其中，低分子量凝胶由于分子结构易设计、性能易调控、制备方法简单、对外界刺激响应灵敏等诸多优势受到研究者的广泛关注。目前，已有较多构筑基元被用于低分子量凝胶的构建，但是关于凝胶因子结构的合理设计以及对形貌和性能的精准调控仍然是比较大的难题。同时，人们发现在凝胶材料的应用过程中，除了需要考虑力学性能，凝胶材料的环境友好性、生物相容性、可降解性等性能也需要重点关注。因此，若能设计合成出以天然小分子化合物为原料，并具有独特分子结构的凝胶体系，充分利用天然产物来源广泛、含量丰富、结构多样、生物相容性好等优势，可以很好的解决当下凝胶材料发展的局限。
[0003]胆固醇是动物体内一种非常重要的成分，具有良好的生物相容性，与生理活动密切相关。胆固醇结构中含有4个环组成的刚性结构及一个柔性尾链，在溶剂中有较强的聚集趋势。胱氨酸是动物体内唯一含二硫键的天然氨基酸，对动物体内蛋白质的结构与功能起着重要作用。若能将具有氧化还原响应的胱氨酸与具有良好生物相容性的胆固醇相结合，获得具有独特分子结构的凝胶因子，研究其组装过程，不仅可以丰富超分子凝胶构筑基元的种类，拓展天然小分子化合物在超分子领域的应用，而且可以帮助我们更好地理解生命活动。因此，在本专利技术中，选择生物体内广泛存在的胆固醇和胱氨酸为原料，通过简单的化学修饰，得到具有独特“蝶形”分子结构的胱氨酸胆固醇凝胶因子，并探究其超分子凝胶性质。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有“蝶形”分子结构的胱氨酸胆固醇凝胶因子的合成及超分子凝胶的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提到的缺陷，拓展天然产物小分子在超分子领域的应用。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一种胱氨酸胆固醇凝胶因子，其结构式如下：
[0007][0008]该胱氨酸胆固醇凝胶因子的结构中同时包含可以提供π
‑
π堆积作用的萘基团、胱氨酸上可以提供氢键作用的酰胺键、以及容易形成范德华作用力的胆固醇骨架，使分子在溶剂中容易在π
‑
π堆积、氢键、范德华作用力的协同驱动下，有序排列组装成规整的微纳米结构。
[0009]本专利技术提供了一种胱氨酸胆固醇凝胶因子的制备方法，包括以下步骤：
[0010]第一步，N
‑1‑
萘基乙二胺的合成：将N
‑1‑
萘基乙二胺盐酸盐溶于水中，加入氢氧化钠固体，室温下搅拌2h。用乙酸乙酯将水相萃取三次，有机相合并，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干溶剂得到N
‑1‑
萘基乙二胺黄色油状液体；
[0011]第二步，叔丁氧羰基(Boc)保护的胱氨酸的合成：将胱氨酸溶于水中，冰浴下加入三乙胺(Et3N)和二碳酸二叔丁酯(Boc2O)搅拌，温度自然升至室温下反应4h，薄层色谱(TLC)监测反应完全。将反应液旋干，残渣溶于乙酸乙酯中，分别用稀盐酸和饱和食盐水洗涤，分有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干得到白色固体。所得白色固体进行柱层析分离，旋蒸得到Boc保护的胱氨酸白色固体。
[0012]第三步，Boc保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体的合成：将第一步反应得到的N
‑1‑
萘基乙二胺和第二步反应得到的Boc保护的胱氨酸溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)中，加入苯并三氮唑
‑
四甲基脲六氟磷酸酯(HBTU)，室温下搅拌反应24h。TLC监测反应完全，旋蒸除去溶剂，将残渣溶于二氯甲烷(CH2Cl2)中，分别用水和饱和食盐水洗涤，分有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干得到浅灰色固体。所得浅灰色固体进行柱层析分离，旋蒸得到Boc保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体白色固体。
[0013]第四步，脱去Boc保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体的合成：将第三步得到的白色固体溶于无水二氯甲烷中，冰浴下缓慢滴加三氟乙酸(TFA)搅拌，温度自然升至室温反应12h。TLC监测反应完全，将反应液旋干，残渣重新溶于二氯甲烷中，分别用饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗涤，分有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干得黄色固体粗品。所得黄色固体进行柱层析分离，旋蒸得到脱去Boc保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体淡黄色固体。
[0014]第五步，胱氨酸胆固醇凝胶因子的合成：将第四步得到的淡黄色固体溶于无水二氯甲烷中，加入三乙胺搅拌，冰浴下加入胆固醇氯甲酸酯的二氯甲烷溶液，室温下搅拌反应24h。TLC监测反应完全，反应液分别用水和饱和食盐水洗涤，分有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干得淡黄色固体粗品。所得淡黄色固体进行柱层析分离，旋蒸得到胱氨酸胆固醇凝胶因子白色固体。
[0015]在上述技术方案的基础上，第一步中，N
‑1‑
萘基乙二胺盐酸盐与氢氧化钠的摩尔比为1：2。
[0016]在上述技术方案的基础上，第二步中，胱氨酸、三乙胺及二碳酸二叔丁酯的摩尔比为1：2：2。
[0017]在上述技术方案的基础上，第三步中，N
‑1‑
萘基乙二胺、Boc保护的胱氨酸、HBTU的摩尔比为2：1：2。
[0018]在上述技术方案的基础上，第四步中，Boc保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体与三氟乙酸的摩尔比为1：3。
[0019]在上述技术方案的基础上，第五步中，脱去Boc保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体与胆固醇氯甲酸酯的摩尔比为1：2。
[0020]本专利技术还提供了一种超分子凝胶，所述超分子凝胶由上述的谷氨酸胆固醇凝胶因子在苯类溶剂、正丙醇或环己烷等溶剂中通过超声、加热、冷却后自组装得到。微观形貌为规整的纳米纤维或纳米带等结构，相互交错缠绕限制溶剂流动。
[0021]本专利技术另一方面还提供了一种超分子凝胶的制备方法，向上述的胱氨酸胆固醇凝胶因子中加入溶剂(苯类溶剂、正丙醇或环己烷等)，先进行超声，随后进行加热，最后冷却至室温下静置，倒置测试瓶，观察溶液是否流动，以此判断凝胶是否形成。
[0022]上述超分子凝胶制备方法的优选条件为：胱氨酸胆固醇凝胶因子的浓度为10～25mg/mL，超声时间为10～20s，加热时间为2min，静置时间为10h。在该条件下，分子形成的凝胶都很稳定。
[0023]本专利技术还提供了超分子凝胶在选择性识别Cu
2+
中的应用。
[0024]本专利技术还提供了一种具有还原响应性的凝胶，该凝胶是由胱氨酸胆固醇凝胶因子制得。
[0025]与现有技术相比，本专利技术能够达到如下的有益效果：
[0026](1)凝胶因子制备过程所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胱氨酸胆固醇凝胶因子，其特征在于，结构式如下：2.如权利要求1所述的胱氨酸胆固醇凝胶因子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将N
‑1‑
萘基乙二胺盐酸盐溶于水中，加入氢氧化钠搅拌，后处理得到N
‑1‑
萘基乙二胺；第二步，将胱氨酸溶于水中，冰浴下入三乙胺和二碳酸二叔丁酯搅拌，经后处理纯化得到叔丁氧羰基保护的胱氨酸；第三步，将第一步得到的N
‑1‑
萘基乙二胺和第二步得到的叔丁氧羰基保护的胱氨酸溶于N,N
’‑
二甲基甲酰胺，加入苯并三氮唑
‑
四甲基脲六氟磷酸酯搅拌，后处理得到叔丁氧羰基保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体；第四步，将第三步得到的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体溶于无水二氯甲烷中，冰浴下缓慢滴加三氟乙酸并搅拌，后处理得到脱去叔丁氧羰基保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体；第五步，将第四步得到的脱去叔丁氧羰基保护的胱氨酸
‑
萘乙二胺二聚体溶于无水二氯甲烷中，加入三乙胺搅拌，冰浴下加入胆固醇氯甲酸酯的二氯甲烷溶液，后处理得到胱氨酸胆固醇凝胶因子。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一步所述的后处理包括：室温下搅拌2h，用乙酸乙酯将水相萃取三次，有机相合并，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干溶剂；N
‑1‑
萘基乙二胺盐酸盐与氢氧化钠的摩尔比为1：2。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二步所述的后处理包括：温度自然升至室温下反应4h，薄层色谱监测反应完全；将反应液旋干，残渣溶于乙酸乙酯中，分别用稀盐酸和饱和食盐水洗涤，分有机相，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干得到白色固体，将白色固体进行柱层析分离，旋蒸；胱氨酸、三乙胺及二碳酸二叔丁酯的摩尔比为1：2：2。5.如权利要求2所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉霞，杜凤沛，赵克非，张晨辉，李子璐，吴天岳，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：