專利名稱：一類雙功能分子光開關(guān)釕(Ⅱ)配合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及pH發(fā)光傳感器和核酸分子探針技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
帶有可質(zhì)子化/去質(zhì)子化基團(tuán)的取代惰性的釕(II)多吡啶配合物，是最簡單的一類pH傳感分子器件[1]。通過質(zhì)子化/去質(zhì)子化作用，可實(shí)現(xiàn)pH誘導(dǎo)的釕(II)多吡啶配合物的熒光on/off開關(guān)。通常咪唑環(huán)與釕(II)配位的金屬配合物通常無熒光或熒光很弱，而咪唑環(huán)不與釕(II)配位的金屬配合物表現(xiàn)出強(qiáng)熒光[2，3]，但很低的熒光on/off比[4]。我們曾發(fā)明了同時含咔唑和咪唑基團(tuán)的釕(II)多吡啶配合物，熒光on/off比高達(dá)近120[5]。
另一方面，早在1990年報(bào)道了基于釕(II)配合物的DNA分子光開關(guān)性質(zhì)[6]。這類釕(II)配合物在水溶液中幾乎不發(fā)光，加入DNA后熒光明顯增強(qiáng)[7，8]。這些配合物可作為敏感的DNA結(jié)構(gòu)探針、DNA足跡試劑、DNA光裂解試劑和潛在的抗癌癥藥物。
本發(fā)明涉及一種同時含喹喔啉和咪唑基團(tuán)的鄰菲羅啉類衍生物配體的單核釕(II)配合物，兼具pH誘導(dǎo)的熒光on/off開關(guān)和DNA分子光開關(guān)雙功能特性。這種一個Ru(II)配合物兼具雙功能熒光開關(guān)特性未見文獻(xiàn)報(bào)道。而且pH誘導(dǎo)的熒光開關(guān)on/off比高達(dá)1000，是目前所有文獻(xiàn)中最高的一個。
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明介紹了一種新有機(jī)配體bdpq(bdpq＝2-(苯并咪唑-2-基)二吡啶[3，2-f2′，3′-h]喹喔啉)和它的兩個Ru(II)配合物[Ru(bpy)2bdpq]XmSn和[Ru(phen)2bdpq]XmSn(其中bpy＝2，2′-聯(lián)吡啶；phen＝1，10-鄰菲咯啉；X＝無機(jī)或有機(jī)抗衡陰離子；m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實(shí)數(shù)，取決于實(shí)驗(yàn)情況)(分子結(jié)構(gòu)見

圖1)。該類配合物是兼具pH誘導(dǎo)的熒光on/off開關(guān)(圖2)和DNA分子光開關(guān)特性的首例雙功能分子光開關(guān)(圖3)，且pH誘導(dǎo)的熒光開關(guān)on/off比高達(dá)1000，是目前所有文獻(xiàn)中最高的一個。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一類新的釕(II)配合物[RuL2bdpq]XmSn(其中L＝bpy或phen；bdpq＝2-(苯并咪唑-2-基)二吡啶[3，2-f2′，3′-h]喹喔啉；X＝無機(jī)或有機(jī)抗衡陰離子，m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實(shí)數(shù))(分子結(jié)構(gòu)見圖1)。配體bdpq和釕(II)配合物[RuL2bdpq]XmSn具體制法如下1.配體bdpq·1.75H2O的制法將計(jì)量摩爾比的2-羧基二吡啶[3，2-f2′，3′-h]喹喔啉和鄰苯二胺在聚磷酸(PPA)的存在下加熱攪拌反應(yīng)24小時。冷卻后，溶液用濃氨水調(diào)pH近于7.抽濾出析出的固體，用熱乙醇洗滌后，真空干燥得淡黃色固體，產(chǎn)率80％.δH(500MHz，DMSO-d6)13.52(s，1H)，9.82(s，1H)，9.81(d，1H)，9.35(d，J＝8.0Hz，1H)，9.22(d，J＝3.3Hz，1H)，9.19(d，J＝3.1Hz，1H)，7.96(dd，J1＝7.7Hz，J2＝4.2Hz，1H)，7.88(dd，J1＝8.0Hz，J2＝4.3Hz，1H)，7.83(d，J＝7.9Hz，1H)，7.69(d，J＝7.7Hz，1H)，7.38(t，J＝7.0Hz，1H)，7.31(t，J＝7.1Hz，1H).IR(KBr，cm-1)3402m，3273m，3059m，1638w，1578m，1554w，1517w，1471m，142gm，1396s，1369m，1317s，1275w，1260w，1245w，1218m，1196w，1169w，1138m，1116m，1083w，812m，742s.元素分析C21H12N6·1.75H2O(分子量379.89)的實(shí)驗(yàn)值C 66.23，H 3.93，N 22.15％；元素分析理論值C 66.39，H 4.11，N 22.13％.
2.[Ru(bpy)2bdpq]XmSn和[Ru(phen)2bdpq]XmSn(其中bpy＝2，2′-聯(lián)吡啶；phen＝1，10-鄰菲咯啉；bdpq＝2-(苯并咪唑-2-基)二吡啶[3，2-f2′，3′-h]喹喔啉；X＝無機(jī)或有機(jī)抗衡陰離子，m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實(shí)數(shù))的制法將計(jì)量摩爾比的二(2，2′-聯(lián)吡啶)-二氯-二水合釕(II)(Ru(bpy)2Cl2·2H2O)或二(1，10-鄰菲羅啉)-二氯-二水合釕(II)(Ru(phen)2Cl2·2H2O)和bdpq1.75H2O在乙醇/水的溶劑中回流反應(yīng)10小時后，加入飽和無機(jī)或有機(jī)鹽例如NaClO4水溶液，析出紅色固體。抽濾干燥后的粗產(chǎn)品經(jīng)硅膠柱色譜分離后在經(jīng)從合適溶劑中重結(jié)晶得到桔紅色的目標(biāo)產(chǎn)物。[Ru(bpy)2bdpq](ClO4)2·3H2O，產(chǎn)率53％.δH(500MHz，CD3SOCD3)13.75(brs，1H)，10.11(s，1H)，10.01(d，J＝8.2Hz，1H)，9.58(d，J＝8.2Hz，1H)，8.91(d，J＝8.2Hz，2H)，8.87(d，J＝8.2Hz，2H)，8.29(d，J＝5.3Hz，2H)，8.26(td，J1＝8.0Hz，J2＝1.4Hz，2H)，8.14(m，3H)，8.05(dd，J1＝5.4Hz，J2＝4.1Hz，1H)，7.85(t，J＝5.0Hz，2H)，7.75(m，4H)，7.62(t，J＝6.0Hz，2H)，7.38(m，4H).IR(KBr，cm-1)3430m，3073m，1634w，1603m，1557m，1465m，1445m，1423m，1399m，1370m，1317m，1271w，1244w，1219w，1090vs，817m，766s，729s，623s.MALDI-TOF MSm/z 778.82([M-2ClO4-+H2O-H+]+)，760.80([M-2ClO4-H+]+)，605.04([M-2ClO4-bpy-H+]+).元素分析C41H28N10Ru(ClO4)2·3H2O(分子量1014.75)實(shí)驗(yàn)值C 48.93，H 3.499，N13.72％；元素分析理論值C 48.53，H 3.377，N 13.81％. (ClO4)2·2H2O，產(chǎn)率67％.δH(500MHz，CD3SOCD3)13.74(brs，1H)，10.08(s，1H)，9.96(d，J＝8.2Hz，1H)，9.53(d，J＝8.2Hz，1H)，8.81(m，4H)，8.42(s，4H)，8.25(m，4H)，8.10(m，2H)，8.01(m，1H)，7.93(m，1H)，7.81(m，6H)，7.35(s，2H).IR(KBr，cm-1)3453m，3073w，1630w，1557m，1426m，1398m，1384m，1318m，1088s，844m，722m，622m.MALDI-TOF MSm/z 825.07([M-2ClO4-+H2O-H+]+)，809.09([M-2ClO4--H+]+)，628.03([M-2ClO4--phen-H+]+).元素分析C45H28N10Ru(ClO4)2·2H2O(分子量1044.78)的實(shí)驗(yàn)值C 52.01，H 3.35，N 13.45％；元素分析理論值C 51.72，H 3.09，N 13.41％.
3.Ru(II)配合物的pH傳感方法如圖2所示，當(dāng)用可見光(例如475nm)激發(fā)配合物[Ru(bpy)2bdpq](ClO4)2的強(qiáng)酸性溶液(如pH值＝1.96)時觀察不到溶液發(fā)光，當(dāng)逐漸增加到溶液的pH時，溶液發(fā)光逐漸增加，在pH＝12.99時，配合物的熒光強(qiáng)度達(dá)最大(圖2)。熒光強(qiáng)度的on/off(pH＝12.99和pH＝1.96的熒光強(qiáng)度比)比高達(dá)近1000，超過其它Ru(II)配合物。
4.DNA分子光開關(guān)方法如圖3所示，將Ru(II)配合物(5.5μM)溶于含有50mM NaCl的5mM Tris-HCl緩沖液(pH 7.0)中.用可見光(例如475nm)激發(fā)上述配合物溶液時，觀察不到溶液發(fā)光。逐漸加入小牛胸腺DNA時，溶液在610nm(475nm激發(fā))處發(fā)光強(qiáng)度逐漸增加，在DNA和Ru(II)配合物的濃度之比達(dá)8-14時，熒光強(qiáng)度達(dá)最大，熒光的on-off比(有DNA存在和無DNA存在時，配合物溶液的熒光強(qiáng)度比)近50。
圖1.配體bdpq和Ru(II)配合物的的合成路線。
圖2.pH值的變化對配合物[Ru(bpy)2bdpq](ClO4)2水溶液的發(fā)光光譜的影響。
圖3.DNA的加入對配合物[Ru(bpy)2bdpq](ClO4)2水溶液的發(fā)光光譜的影響。
權(quán)利要求
1.一種同時含喹喔啉和咪唑基團(tuán)的鄰菲羅啉類衍生物配體bdpq及和釕形成通式為[RuL2bdpq]XmSn(其中L＝bpy或phen；X＝無機(jī)或有機(jī)抗衡陰離子，m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實(shí)數(shù))的單核釕(II)配合物。
2.配體bdpq和[RuL2bdpq]XmSn的合成方法。
3.基于發(fā)明的Ru(II)配合物的核酸分子探針。
4.基于發(fā)明的Ru(II)配合物的熒光pH傳感器。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一類同時含咪唑和喹喔啉基團(tuán)的鄰菲羅啉類衍生物配體和它形成的釘(II)金屬配合物的合成方法。該配合物在水溶液中幾乎無光致發(fā)光性質(zhì)，但加入小牛胸腺DNA或堿，卻表現(xiàn)出很強(qiáng)的光致發(fā)光性質(zhì)，熒光on/off比分別為50和大于1000，是一種DNA和pH誘導(dǎo)的雙功能熒光分子光開關(guān)。本發(fā)明涉及核酸結(jié)構(gòu)探針和pH傳感器研究領(lǐng)域。
文檔編號C12Q1/68GK1800181SQ20051000007
公開日2006年7月12日 申請日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者王科志, 段智明 申請人:北京師范大學(xué)