本发明涉及一种双组分超分子凝胶因子化合物，进一步还涉及该双组分超分子凝胶因子化合物识别天然氨基酸的应用，属于有机合成
技术领域：
：和氨基酸检测
技术领域：
：。
背景技术：
：：超分子凝胶是分子之间通过氢键、π-π堆积、范德华力、疏溶剂或金属配位等超分子作用中一种或几种协同自组装形成三维网络结构，从而固定住大量的有机溶剂分子或水分子，使体系形成果冻状的结构。双组分超分子凝胶是由两种有机凝胶因子通过非共价键相互作用形成结构稳定的复合物，逐级组装形成三维网络结构使溶剂凝胶化。超分子凝胶与共价键交联形成的传统凝胶不同，更容易对外界环境的刺激做出响应，例如对温度、ph值、溶剂和具有竞争性的主客体分子等敏感。近年来，超分子凝胶作为一类非常重要的软物质因其在识别、药物传输、组织工程和晶体生长等方面的应用，而受到了大家的广泛关注。氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单元，也是构成生命大厦的基石之一，是生命代谢的物质基础，与生命活动有着密切的关系，所以对氨基酸进行选择性识别有着重要的意义。赖氨酸(lys)，分子式：c6h14n2o2，是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。赖氨酸为碱性必需氨基酸。目前赖氨酸的作用可以概括为有：1)提高智力、促进生长、增强体质。2)增进食欲、改善营养不良状况。3)改善失眠，提高记忆力。4)帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、增加血色素。5)帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症6)降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管疾病的产生。因此，赖氨酸(lys)的检测在生命科学等领域有着举足轻重的地位。精氨酸(arg)，分子式为：c6h14n4o2，是蛋白质合成的重要原料，同时也是机体内肌酸、多胺和一氧化氮cno)等物质的合成前体，在动物体营养代谢与调控过程中发挥着重要作用，是新生哺乳动物的必需氨基酸，也是成年哺乳动物的条件性必需氨基酸。目前精氨酸的作用可以概括为：1)抑制肿瘤细胞增殖2)应用于畜牧业，提高牲畜生长性能。3)控制肥胖，增加肌肉质量；4)改善机体氮平衡，提升机体的免疫状态；5)是合成no的前体物质。大量研究证实，arg及其代谢产物no等，在免疫预防及免疫调节、维持和保护肠道粘膜功能等方面具有重要作用，现已在临床营养中得到广泛应用。因此，arg的检测在生命科学等领域有着非常重要的意义。由于赖氨酸和精氨酸在人体中发挥的重要作用，非常有必要将这两种氨基酸从其他天然氨基酸中分离出来加以利用。目前，对于将赖氨酸和精氨酸从其他氨基酸中分离出来采用的方法主要是使用氨基酸检测仪器，存在识别氨基酸的过程较长、操作步骤繁琐等不足。而对于通过使用凝胶来识别赖氨酸和精氨酸未见报道。技术实现要素：针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有采用检测仪器来识别氨基酸中的赖氨酸和精氨酸方法，存在操作步骤繁琐，并且过程较长的问题，提供一种双组分超分子凝胶因子化合物。实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双组分超分子凝胶因子化合物，包括组分a和组分b，组分a为环[6]芳酰胺，组分b为dea-hcl或tea-hcl；其中，所述环[6]芳酰胺的结构式如下：进一步，所述环[6]芳酰胺的合成路线如下：本发明还有一个更重要的目的，是提供所述双组分超分子凝胶因子化合物通识别天然氨基酸的应用。基于大环1b或1c的双组分凝胶体因子化合物选择性识别精氨酸和赖氨酸，采用更短烷基链取代的大环1a的双组分凝胶体因子化合物专一性识别精氨酸。相比现有技术，本发明具有如下有益效果：1、本发明提供的双组分超分子凝胶，双分子成环法，通过带有醚氧链的五聚体二胺和带有烷基直链的单体二酰氯的缩合反应，高产率得到了两亲性的环[6]芳酰胺1b、1c。2、本发明提供的双组分超分子凝胶因子化合物的合成方法独特，通过本发明提供的双组分超分子凝胶因子可以与甲醇溶剂发生凝胶化得到。3、本发明提供的双组分超分子凝胶化合物用于快速识别赖氨酸和精氨酸，并且操作方法简单。通过调节组分a的侧链可选择性的识别精氨酸以及识别赖氨酸与精氨酸，该凝胶因子在药物传递以及氨基酸识别等领域具有潜在的应用价值。只需将天然氨基酸加入到凝胶中即可通过肉眼确定检测结果，省去了用仪器检测的繁琐，缩短了检测时间，在药物传输和组织工程等生物方面具有潜在的应用价值。大环双组分凝胶识别精氨酸的机理如下：基于大环1b(或1c)的双组分凝胶体系能选择性识别精氨酸和赖氨酸，而采用更短烷基链取代的大环1a的双组分体系则能专一性识别精氨酸。通过nmr、maldi-tof、dls等测试手段和分子动力学模拟探讨了选择性识别的机理。发现精氨酸首先通过主客体作用将dea-hcl从1b(或1c)的大环空腔中竞争置换出来，同时伴随着质子从dea-hcl到精氨酸的转移，由于质子化精氨酸的空间位阻，1b(或1c)的大环之间的堆叠受到极大地削弱，引起体系的聚集程度减弱，从而使得凝胶的三维网络结构遭到破坏，最终导致凝胶的塌陷。附图说明图1为本发明实施例1制备的1a·dea-hcl干凝胶的sem图谱。图2为本发明实施例2制备的1a·tea-hcl干凝胶的sem图谱。图3为本发明实施例3制备的1b·dea-hcl干凝胶的sem图谱。图4为本发明实施例4制备的1b·tea-hcl干凝胶的sem图谱。具体实施方式下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。一种双组分超分子凝胶因子化合物，包括组分a和组分b，组分a为环[6]芳酰胺，组分b为dea-hcl或tea-hcl；其中，所述环[6]芳酰胺的结构式如下：进一步，所述环[6]芳酰胺的合成路线如下：实施例1：环[6]芳酰胺(1a)的制备，参见上述合成路线：将2.2g(3.7mmol)单体单酸5d溶于40ml干燥ch2cl2中，加入0.66g(5.2mmol)草酰氯和10μl干燥dmf，可观察到有大量气泡产生。常温反应40min，然后在45℃下回流30min。草酰氯为剧毒物质，故取用滴加均应在通风橱内进行。酰氯15极易和水反应变质，故反应和后处理过程中要避免水分进入。反应完成后冷却至室温，用冷阱法除去ch2cl2和草酰氯，注意连接干燥塔，再用油泵抽，除去剩余的草酰氯，得到2.2g酰氯15，产率为99％。所得产品直接用于二聚体16的合成。将上面反应得到的2.2g(3.7mmol)酰氯15溶于40ml干燥ch2cl2中，用恒压滴液漏斗缓慢滴入含有0.73g(3.7mmol)2,4-二甲氧基-5-硝基苯胺7和0.52g(5.2mmol)et3n的30ml干燥ch2cl2溶液中，滴加完后室温反应3h。反应结束后，滴加稀盐酸使溶液酸化，检查溶液ph值呈酸性。用水洗去三乙胺盐酸盐，再用ch2cl2萃取2-3次，合并有机层，用无水na2so4干燥，过滤，旋干。通过柱层析(硅胶)提纯，用ch2cl2:ch3oh＝20:1(v/v)作为洗脱剂，得到黄色固体2.5g，产率为86％。1hnmr(400mhz,cdcl3):δ9.87(s,1h),9.21(s,1h),8.72(s,1h),6.49(s,1h),6.41(s,1h),4.37(t,j＝5.2hz,2h),4.21(t,j＝4.8hz,2h),4.02(s,3h),4.00(t,j＝5.2hz,2h),3.94(t,j＝5.0hz,2h),3.91(s,3h),3.87(s,3h),3.79(m,2h),3.71～3.50(m,22h),3.37(s,3h),3.53(s,3h).。将1.8g(2.3mmol)二聚体16加入100ml圆底烧瓶中，再加入12ml含0.66g(11.5mmol)koh的水溶液和50mlthf，升温至70℃回流反应。反应完后除去thf(注意：由于有水的存在，容易爆沸，故旋蒸应小心)，加入ch2cl2，稀盐酸酸化，用ch2cl2萃取2-3次，合并有机层，无水na2so4干燥，过滤，得到黄色固体1.7g，产率为97％。1hnmr(400mhz,cdcl3):δ9.75(s,1h),9.05(s,1h),8.61(s,1h),6.49(s,1h),6.30(s,1h),4.49(t,j＝5.2hz,2h),4.28(t,j＝4.0hz,2h),4.09(t,j＝5.0hz,2h),4.02(s,3h),3.92～3.90(m,5h),3.80～3.78(m,2h),3.75～3.73(m,2h),3.70～3.61(m,16h),3.56～3.52(m,4h),3.37(s,6h)。将1.08g(1.42mmol)二聚体17，0.12g(0.71mmol)4,6-二甲氧基-1,3-苯二胺8，0.43g(4.26mmol)et3n和0.54g(2.13mmol)双(2-氧代-3-恶唑烷基)次磷酰氯(bop-cl)溶于50ml干燥的ch2cl2中。室温搅拌5h。反应完后稀盐酸酸化，水洗，用ch2cl2萃取，无水na2so4干燥，过滤，减压蒸馏除去溶剂，柱层析(硅胶)分离纯化，用chcl3:ch3oh＝15:1(v/v)作为洗脱剂，得到黄色固体0.91g，产率为78％。1hnmr(400mhz,cdcl3):δ9.91(s,2h),9.68(s,2h),9.26(s,1h),9.21(s,2h),8.98(s,2h),6.62(s,2h),6.57(s,1h),6.46(s,2h),4.50(t,j＝4.0hz,4h),4.37(t,j＝4.0hz,4h),4.09(s,10h),3.97(t,j＝4.6hz,4h),3.93(s,6h),3.88(s,6h),3.77(m,4h),3.70(m,4h),3.64(m,4h),3.59～3.56(m,28h),3.51～3.48(m,8h),3.328(s,6h),3.326(s,6h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ161.63,161.58,159.99,153.85,151.08,146.21,136.99,130.68,121.43,120.60,117.40,115.30,114.54,97.70,95.65,95.30,71.84,71.79,70.67,70.59,70.51,70.47,70.45,70.40,70.39,70.31,69.28,69.07,68.99,58.94,56.76,56.57,56.16。将160mg(0.097mmol)五聚体二硝基化合物18和64mgpd/c(pd的含量为10％)溶于27mlchcl3/choh(v/v＝2/1)混合溶剂中，在45℃条件下氢化还原约10h后反应完毕，在n2和避光条件下过滤除去pd/c。将得到的滤液旋蒸，得到灰色的固体五聚体二胺19，所得产品直接用于下步双分子成环反应。将41mg(0.097mmol)化合物6a溶于14ml干燥ch2cl2中，加入49mg(0.39mmol)草酰氯和10μl无水dmf，加热回流至无气泡产生，减压除去溶剂得到单体二酰氯20a。将160mg(0.097mmol)五聚体二硝基化合物18和64mgpd/c溶于27mlchcl3/ch3oh(v/v＝2/1)混合溶剂中，在45℃条件下氢化还原约10h后反应完毕，在避光条件下抽滤除去pd/c。将得到的滤液旋蒸除去溶剂，得到灰色的固体五聚体二胺19。用10ml干燥ch2cl2溶解单体二酰氯20a，在0℃条件下缓慢将其滴入含有五聚体二胺19和59mg(0.58mmol)et3n的50ml干燥ch2cl2溶液中，反应2h后升至室温继续反应。反应结束后用10％的稀盐酸洗三次，无水na2so4干燥，过滤，减压除去溶剂得到粗产物。将粗产物溶于2mlch2cl2，加入6mlea析出沉淀，离心，倒出上层清液，得到灰白色固体174mg，产率为92％。1hnmr(400mhz,cdcl3):δ9.67(s,2h),9.63(s,1h),9.44(s,2h),9.42(s,1h),9.36(s,2h),9.35(s,2h),9.34(s,2h),6.50(s,2h),6.45(s,3h),6.43(s,1h),4.37(s,8h),4.18(s,4h),4.01(s,8h),3.88(s,6h),3.87(s,6h),3.85(s,6h),3.73(m,8h),3.60～3.55(m,32h),3.47(m,8h),3.31(s,12h),2.01(m,4h),1.52(m,4h),1.40(m,4h),1.27(m,12h),0.86(t,j＝6.4hz,6h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ162.17,162.05,162.02,159.73,159.36,159.32,145.42,145.20,139.14,120.82,116.88,116.01,115.58,96.76,95.80,94.49,71.81,70.40,70.28,70.27,69.69,69.01,68.68,58.89,56.02,55.97,55.61,31.88,29.69,29.58,29.37,25.79,22.68,14.14；maldi-tof(m/z)calcdforc100h146n6o34na[m+na]+1999.0,found[m+na]+1998.9。实施例2：环[6]芳酰胺(1b)的制备，参见上述合成路线：将200mg(0.5mmol)化合物6a溶于50ml干燥ch2cl2中，加入250mg(2.0mmol)草酰氯和10μl无水dmf，加热回流至无气泡产生，减压除去溶剂得到单体二酰氯20a。将800mg(0.5mmol)五聚体二硝基化合物18和320mgpd/c溶于80mlchcl3/ch3oh(v/v＝2/1)混合溶剂中，在45℃条件下氢化还原约10h后反应完毕，在避光条件下抽滤除去pd/c。将得到的滤液旋蒸除去溶剂，得到灰色的固体五聚体二胺19。用30ml干燥ch2cl2溶解单体二酰氯20a，在0℃条件下缓慢将其滴入含有五聚体二胺19和300mg(3.0mmol)et3n的100ml干燥ch2cl2溶液中，反应2h后升至室温继续反应。反应结束后用10％的稀盐酸洗三次，无水na2so4干燥，过滤，减压除去溶剂得到粗产物。将粗产物溶于8mlch2cl2，加入25mlea析出沉淀，离心，倒出上层清液，得到灰白色固体877mg，产率为90％。1hnmr(400mhz,cdcl3):δ9.71(s,2h),9.67(s,1h),9.44(s,2h),9.43(s,1h),9.36(s,2h),9.34(s,2h),9.32(s,2h),6.50(s,2h),6.47(s,1h),6.44(s,2h),6.41(s,1h),4.37(s,8h),4.18(s,4h),4.00(s,8h),3.87(s,6h),3.86(s,12h),3.73(m,8h),3.60～3.54(m,32h),3.47(m,8h),3.31(s,12h),2.01(m,4h),1.52(m,4h),1.41(m,4h),1.24(m,28h),0.87(t,j＝6.6hz,6h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ162.15,162.05,159.70,159.34,145.46,145.22,139.24,138.97,120.89,120.72,117.01,115.91,115.63,96.75,95.72,94.51,71.79,70.43,70.38,70.25,69.64,68.97,68.64,58.89,56.01,55.94,55.62,31.93,29.75,29.71,29.69,29.62,29.39,25.79,22.69,14.15；maldi-tof(m/z)calcdforc108h162n6o34na[m+na]+2111.1,found[m+na]+2111.2.hrms(esi),m/z:calculatedfor[c108h162n6o34+na]+2089.1244,found2089.1245。实施例3：环[6]芳酰胺(1c)的制备(参见上述合成路线)：将100mg(0.25mmol)化合物6a溶于30ml干燥ch2cl2中，加入125mg(1.0mmol)草酰氯和10μl无水dmf，加热回流至无气泡产生，减压除去溶剂得到单体二酰氯20a。将400mg(0.25mmol)五聚体二硝基化合物18和160mgpd/c溶于40mlchcl3/ch3oh(v/v＝2/1)混合溶剂中，在45℃条件下氢化还原约10h后反应完毕，在避光条件下抽滤除去pd/c。将得到的滤液旋蒸除去溶剂，得到灰色的固体五聚体二胺19。用20ml干燥ch2cl2溶解单体二酰氯20a，在0℃条件下缓慢将其滴入含有五聚体二胺19和150mg(1.5mmol)et3n的50ml干燥ch2cl2溶液中，反应2h后升至室温继续反应。反应结束后用10％的稀盐酸洗三次，无水na2so4干燥，过滤，减压除去溶剂得到粗产物。将粗产物溶于4mlch2cl2，加入15mlea析出沉淀，离心，倒出上层清液，得到灰白色固体443mg，产率为91％。1hnmr(400mhz,cdcl3):δ9.69(s,2h),9.65(s,1h),9.45(s,2h),9.43(s,1h),9.36(s,4h),9.32(s,2h),6.49(s,2h),6.47(s,1h),6.45(s,2h),6.41(s,1h),4.37(s,8h),4.19(s,4h),4.01(s,8h),3.87(s,6h),3.86(s,12h),3.73(m,8h),3.59～3.55(m,32h),3.47(m,8h),3.31(s,12h),2.03(m,4h),1.53(m,4h),1.41(m,4h),1.25(m,44h),0.87(t,j＝6.4hz,6h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ162.13,162.04,159.67,159.32,145.49,145.25,139.32,138.97,120.94,120.71,117.04,115.93,115.73,96.78,95.72,94.55,71.79,70.44,70.38,70.36,70.25,69.62,68.97,68.63,58.89,56.04,55.94,55.65,31.93,29.76,29.69,29.62,29.38,29.32,25.81,22.69,14.14；maldi-tof(m/z)calcdforc116h178n6o34na[m+na]+2223.2,found[m+na]+2223.3。二、凝胶的合成实施例4：由实施例1中凝胶因子环[6]芳酰胺1a、dea-hcl与甲醇发生凝胶化制备有机凝胶的方法将两亲性环[6]芳酰胺1a和dea-hcl按等物质的量混合，混合物在甲醇中加热溶解，冷却至室温后形成凝胶，凝胶浓度为20mm。如图1所示，双组分凝胶因子与有机溶剂甲醇形成长度在微米级，直径365nm左右的纤维结构，纤维相互交叉进而形成三维网络结构。实施例5：由实施例1中凝胶因子环[6]芳酰胺1a、tea-hcl与甲醇发生凝胶化制备有机凝胶的方法将两亲性环[6]芳酰胺1a和tea-hcl按等物质的量混合，混合物在甲醇中加热溶解，冷却至室温后形成凝胶，凝胶浓度为20mm。如图2所示，双组分凝胶因子与有机溶剂甲醇形成长度在微米级，直径365nm左右的纤维结构，纤维相互交叉进而形成三维网络结构。实施例6：由实施例2中凝胶因子环[6]芳酰胺1b、dea-hcl与甲醇发生凝胶化制备有机凝胶的方法将两亲性环[6]芳酰胺1b和dea-hcl按等物质的量混合，混合物在甲醇中加热溶解，冷却至室温后形成凝胶，凝胶浓度为20mm。如图3所示，双组分凝胶因子与有机溶剂甲醇形成长度在微米级，直径360nm左右的纤维结构，纤维相互交叉进而形成三维网络结构。实施例7：由实施例1中凝胶因子环[6]芳酰胺1b、tea-hcl与甲醇发生凝胶化制备有机凝胶的方法将两亲性环[6]芳酰胺1b和tea-hcl按等物质的量混合，混合物在甲醇中加热溶解，冷却至室温后形成凝胶，凝胶浓度为20mm。如图4所示，双组分凝胶因子与有机溶剂甲醇形成长度在微米级，直径360nm左右的纤维结构，纤维相互交叉进而形成三维网络结构。综上，本发明设计并合成了两亲性环[6]芳酰胺1b和1c，它们与1a拥有相同的骨架结构和四条四乙二醇单甲醚链，但连接有两条更长的烷基链。在醇类溶剂中，大环1b与dea-hcl使乙醇凝胶化的性能最高效，其mgc值为0.59％；而大环1c与dea-hcl在正丁醇中的成胶能力最强，其mgc值为1.19％。有趣的是，它们自身或者加入客体铵盐之后都能使dmf凝胶化，而大环1a都为沉淀不能形成凝胶。另外，虽然大环1a和1b在相同溶剂中有不同的mgc值，但一般情况下其mgc值都比外围拥有更长烷基链的大环1c低，不过在dmso和dmf中则相反。大环1a-1c加入dea-hcl作为客体形成凝胶的能力都比加入tea-hcl更优。全四乙二醇单甲醚链取代的环[6]芳酰胺2自身或者与铵盐混合之后都只能使很少的溶剂凝胶化(table3-2)。大环2与铵盐(dea-hcl和tea-hcl)只能在异丙醇溶剂中形成双组分凝胶。而全烷基链取代的环[6]芳酰胺3自身或者与加入铵盐之后都不能使任何一种参与测试的溶剂凝胶化。这个结果表明两亲性环[6]芳酰胺在形成双组分凝胶上比具有完全相同侧链的环[6]芳酰胺更有优势。三、双组分体系则专一性识别精氨酸的应用实施例8：环[6]芳酰胺1a的双组分体系则专一性识别精氨酸。将两亲性环[6]芳酰胺1a和dea-hcl按等物质的量混合，混合物在甲醇中加热溶解，冷却至室温后形成凝胶，凝胶浓度为20mm。向凝胶中加入相同物质的量(1equiv.)的精氨酸固体，发现凝胶没有发生明显变化。令人惊讶的是，将凝胶加热溶解，冷却至室温后没能再形成凝胶，而形成了不透明溶液。向凝胶中分别加入1equiv.其它19种天然氨基酸固体，经过加热和冷却处理，凝胶都能恢复而不塌陷将两亲性环[6]芳酰胺1a双组分凝胶中的dea-hcl换成tea-hcl后，得到了同样的实验结果。这些实验结果表明在加入氨基酸量为1equiv.情况下，能专一性识别精氨酸。实施例9：环[6]芳酰胺1b(或1c)的双组分凝胶体系选择性识别精氨酸或赖氨酸将大环1b和dea-hcl按等物质的量混合，混合物在甲醇中加热溶解，冷却至室温后形成凝胶，凝胶浓度为20mm。向凝胶中加入相同物质的量(1equiv.)的精氨酸固体，不需要经过加热和冷却处理，凝胶就会很快塌陷并形成澄清的溶液。但向凝胶中加入赖氨酸(1equiv.)，也得到了同样的现象。不过向凝胶中分别加入其它18种氨基酸(1equiv.)，凝胶都不会塌陷。将大环1b双组分凝胶中的dea-hcl换成tea-hcl后，得到了同样的实验结果。实验结果表明两亲性环[6]芳酰胺1b双组分凝胶能通过凝胶塌陷识别出精氨酸和赖氨酸，但不能将两者区分出来。四、环[6]芳酰胺1c的双组分体系则专一性识别精氨酸将两亲性环[6]芳酰胺1b换成1c后，分别与dea-hcl和tea-hcl按等物质的量混合，并在甲醇中加热溶解，冷却至室温后形成的凝胶也得到了得到了由两亲性环[6]芳酰胺1b制得的凝胶同样的实验结果，向凝胶中加入相同物质的量(1equiv.)的精氨酸固体，不需要经过加热和冷却处理，凝胶就会很快塌陷并形成澄清的溶液。向凝胶中加入相同物质的量的赖氨酸(1equiv.)，凝胶也会很快塌陷并形成澄清的溶液。综上，本发明提供的双组分超分子凝胶因子可以与甲醇溶剂发生凝胶化，通过调节组分a的侧链可选择性的识别精氨酸以及识别赖氨酸与精氨酸，该凝胶因子在药物传递以及氨基酸识别等领域具有潜在的应用价值。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12当前第1页12