一類雙功能分子光開關釕(Ⅱ)配合物及其制備方法

專利名稱：一類雙功能分子光開關釕(Ⅱ)配合物及其制備方法
技術領域：
本發明涉及pH發光傳感器和核酸分子探針技術領域。
背景技術：
帶有可質子化/去質子化基團的取代惰性的釕(II)多吡啶配合物，是最簡單的一類pH傳感分子器件[1]。通過質子化/去質子化作用，可實現pH誘導的釕(II)多吡啶配合物的熒光on/off開關。通常咪唑環與釕(II)配位的金屬配合物通常無熒光或熒光很弱，而咪唑環不與釕(II)配位的金屬配合物表現出強熒光[2，3]，但很低的熒光on/off比[4]。我們曾發明了同時含咔唑和咪唑基團的釕(II)多吡啶配合物，熒光on/off比高達近120[5]。
另一方面，早在1990年報道了基于釕(II)配合物的DNA分子光開關性質[6]。這類釕(II)配合物在水溶液中幾乎不發光，加入DNA后熒光明顯增強[7，8]。這些配合物可作為敏感的DNA結構探針、DNA足跡試劑、DNA光裂解試劑和潛在的抗癌癥藥物。
本發明涉及一種同時含喹喔啉和咪唑基團的鄰菲羅啉類衍生物配體的單核釕(II)配合物，兼具pH誘導的熒光on/off開關和DNA分子光開關雙功能特性。這種一個Ru(II)配合物兼具雙功能熒光開關特性未見文獻報道。而且pH誘導的熒光開關on/off比高達1000，是目前所有文獻中最高的一個。
參考文獻[1]Scandola，F.；Bignozzi，C.A.；Chiorboli，C.；Indelli，M.T.；Rampi，M.A.Coord.Chem.Rev.1990，97，299. Kaim，W.；Kohlmann，S.Inorg.Chem.1990，29，1898. (a)Haga，M.A.Inorg.Chim.Acta 1983，75，29.(b)Haga，M.A.；Tsunemitu，A.Inorg.Chim.Acta 1989，164，137. (a)Jing，B.W.；Wu，T.；Tai，C.H.；Zhang，M.H.；Shen，T.Bull.Chem.Soc.Jpn.2000，73，1749.(b)Cao，H.；Ye，B.H；Li，H.；Li，R.H.；Zhou，J.Y.；Ji，L.N.Polyhedron 2000，19，1975.(c)Cao，H.；Ye，B.H.；Zhang，Q.L；Ji，L.N.Inorg.Chem.Commun.1999，2，338.(d)Wang，K.Z.；Gao，L.H.；Bai，G.Y.；Jin，L.P.Inorg.Chem.Commun.2002，5，841. 王科志等，用于pH傳感的釕(II)配合物及其制備方法，專利申請號2004100011661. Friedman，A.E.；Chambron，J.-C.；Sauvage，J.-P.；Turro，N.J.；Barton，J.K.J.Am.Chem.Soc.1990，112，4960. O’Donoghue，K.A.；Kelly，J.M.；Kruger，P.E.；J.Chem.Soc.，Dalton Trans.，2004，13[8]王科志等，雙核釕(II)配合物及其制備方法和用于DNA熒光開關的方法，專利申請號2004100002836.

發明內容
本發明介紹了一種新有機配體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′-聯吡啶；phen＝1，10-鄰菲咯啉；X＝無機或有機抗衡陰離子；m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實數，取決于實驗情況)(分子結構見

圖1)。該類配合物是兼具pH誘導的熒光on/off開關(圖2)和DNA分子光開關特性的首例雙功能分子光開關(圖3)，且pH誘導的熒光開關on/off比高達1000，是目前所有文獻中最高的一個。
具體實施例方式
本發明采用的技術方案是設計一類新的釕(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＝無機或有機抗衡陰離子，m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實數)(分子結構見圖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24小時。冷卻后，溶液用濃氨水調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)的實驗值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＝無機或有機抗衡陰離子，m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實數)的制法將計量摩爾比的二(2，2′-聯吡啶)-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10小時后，加入飽和無機或有機鹽例如NaClO4水溶液，析出紅色固體。抽濾干燥后的粗產品經硅膠柱色譜分離后在經從合適溶劑中重結晶得到桔紅色的目標產物。[Ru(bpy)2bdpq](ClO4)2·3H2O，產率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)實驗值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)的實驗值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，當用可見光(例如475nm)激發配合物[Ru(bpy)2bdpq](ClO4)2的強酸性溶液(如pH值＝1.96)時觀察不到溶液發光，當逐漸增加到溶液的pH時，溶液發光逐漸增加，在pH＝12.99時，配合物的熒光強度達最大(圖2)。熒光強度的on/off(pH＝12.99和pH＝1.96的熒光強度比)比高達近1000，超過其它Ru(II)配合物。
4.DNA分子光開關方法如圖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)激發上述配合物溶液時，觀察不到溶液發光。逐漸加入小牛胸腺DNA時，溶液在610nm(475nm激發)處發光強度逐漸增加，在DNA和Ru(II)配合物的濃度之比達8-14時，熒光強度達最大，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水溶液的發光光譜的影響。
權利要求
1.一種同時含喹喔啉和咪唑基團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＝無機或有機抗衡陰離子，m＝2；S＝溶劑分子，n＝正實數)的單核釕(II)配合物。
2.配體bdpq和[RuL2bdpq]XmSn的合成方法。
3.基于發明的Ru(II)配合物的核酸分子探針。
4.基于發明的Ru(II)配合物的熒光pH傳感器。
全文摘要
本發明介紹了一類同時含咪唑和喹喔啉基團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光性質，但加入小牛胸腺DNA或堿，卻表現出很強的光致發光性質，熒光on/off比分別為50和大于1000，是一種DNA和pH誘導的雙功能熒光分子光開關。本發明涉及核酸結構探針和pH傳感器研究領域。
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 優先權日2005年1月7日
發明者王科志, 段智明 申請人:北京師范大學