两性多羧酸金属有机骨架的构建及其HIV DNA识别活性研究

发布时间：2017-04-03 22:02

  本文关键词：两性多羧酸金属有机骨架的构建及其HIV DNA识别活性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一类新型的多孔有机-无机杂化材料。相对于传统的有机或无机多孔材料,MOFs具有通过对有机配体进行长度调节等功能化修饰,实现对孔洞大小、形状进行调控等MOFs结构优点,从而成为近年来非常热门的前沿研究领域之一。MOFs在气体分离与纯化、催化、光学材料、小分子探针以及载药等诸多领域均显示了诱人的应用前景。近年来,MOFs作为病毒核酸分子探针受到了科研工作者广泛的关注。但是,大量已合成的MOFs因为对水汽敏感而导致骨架坍塌,使得其进一步的应用研究受到了极大的限制。因此,设计合成对水汽稳定的MOFs材料对进一步深入研究MOFs材料的核酸分子探针功能具有重要意义。基于以上研究背景,本课题设计合成了22个新型的具有较好水汽稳定功能的两性羧酸金属有机骨架,并筛选了此类化合物作为HIV DNA识别探针的活性。取得的主要结果简述如下：一、设计合成两性二羧酸配体1-(3,5-二羧苄基)-4,4’-联吡啶一溴化物(1-(3,5-dicarboxybenzyl)-4,4'-bipyridinium, H2dcbbBr),通过NaOH脱质子并获得两维金属有机骨架{[Na(dcbb)(H2O)]}n(1),以化合物1为中间体,与硝酸铜通过金属置换反应,调节反应温度等条件,构建了4个铜的金属有机骨架化合物{[Cu(dcbb)2(H2O)2]·10H2O}n (2),{[Cu(dcbb)2]}n (3),{[Cu(dcbb)2(H2O)][Cu(dcbb)2]2}n(4),{[Cu2(dcbb)2(OH)2(H2O)6]·2H2O}n(5)。配合物1-5通过红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射等表征了结构。单晶结果显示,配合物1和3为二维平面结构；配合物2为一维结构；配合物4为配合物2和3的共晶结构；配合物5为双核结构,同时也是配合物2的一个子结构。配合物2-5的HIV DNA探针实验结果表明,配合物3能够有效的进行HIV DNA识别检测,其对probeDNA的淬灭效率QE值为61.8%,复苏效率RE值为0.52,检测限为1.42 nM,而且对靶向HIV DNA的复苏具有特异选择性。二、在第二章的工作基础上,为了进一步提高所合成MOFs的水溶性,我们合成了含有两个苯环的两性三羧酸配体N-(4-羧苄基)-(3,5-二羧酸)吡啶一溴化物(N-(4-carboxybenzyl)-(3,5-dicarboxyl)pyridinium,H3CbdcpBr),配体通过NaOH脱质子并获得三维金属有机骨架化合物{Na3[Na9(Cbdcp)6(H2O)18]}n(6),以化合物6为中间体,通过金属置换、加入辅助配体以及以药物小分子为MOFs的构建模板合成了12个锌的金属有机骨架化合物{[Zn5(Cbdcp)4(OH)2(H2O)8]}n (7),{[Zn2(Cbdcp)2(H2O)6]·2H2O}n (8),{[Zn(Cbdcp)(H2O)3]·H2O}n (9), {[Zn(bipy)(H2O)4](Cbdcp)·3H2O}n (10),{[Zn(Cbdcp)(pbz)(H2O)2]}n (11), {[Zn(Cbdcp)(bpe)1/2]·2H2O}n (12),{[Zn(Cbdcp)(bpea)1/2]·2H2O}n (13), {[Zn(Cbdcp)(azopy)1/2]·3H2O}n (14), {[Zn(HCbdcp)2]·H2O}n (15), {[Zn(Cbdcp)(bpe)1/2]·2H2O}n (16),{[Zn(Cbdcp)(bpea)1/2]·2H2O}n (17), {[Zn(Cbdcp)(azopy)1/2]·2H2O} (18)。配合物6-18通过红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射等表征了结构。单晶结果显示,配合物10为离子型化合物,配合物8,9和11为一维链状结构：配合物7,15,16和17为二维网格结构；配合物6,12,13,14和18为三维结构,且都具有一定的孔洞容积,孔洞大小分别为1359.6 A3(37.4%),549.4 A3(13.2%),429.7 A3(10.3%)和322.4 A3(14.3%)。配合物6-18的HIV DNA识别探针活性结果表明,配合物15能有效的用于HIV DNA生物探针,对probe DNA的最佳淬灭效率QE值为73.2%,复苏效率RE值为1.57,检测限为10 pM,而且对靶向HIV DNA的复苏具有一定的特异选择性。这些结果表明,二维化合物15结构中含有共轭基团以及游离的质子化的羧基能够通过π-π：键和氢键作用与DNA相互作用,从而能用于对靶向HIV DNA识别研究。三、为了更进一步提高MOFs水溶性,我们进一步合成了基于一个苯环的两性三羧酸配体N-羧甲基-(3,5-二羧酸)吡啶一溴化物(N-carboxymethyl-(3,5-dicarboxyl) pyridinium bromide, H3CmdcpBr),同时加入可以增强与DNA相互作用的稠环辅助配体2,2'-联吡啶(2,2'-bipyridine, 2,2'-bipy)、1,10-邻菲Up啉(1,10-phenanthroline, phen)和2-(4-吡啶基)苯并咪唑(2-(4-pyridyl)benzimidazole, pbz),合成得到4个锌的金属有机骨架化合物{Zn(Cmdcp)(H2O)}n (19),{[Zn2(Cmdcp)(2,2'-bipy)2(H2O)5](NO3)2·3H2O}n (20), {[Zn(phen)(H2O)4][Cmdcp]} (21)和{[Zn(Cmdcp)(pbz)][pbz]·H2O}n (22)。配合物19-22通过红外光谱、元素分析和X-射线单晶衍射表征了结构。单晶结果显示,配合物20为一维链状结构；配合物19和22为二维网状结构；配合物21为离子型化合物。配合物19-22的HIV DNA识别探针活性结果表明,配合物20能用于HIV DNA生物探针实验,对probe DNA的淬灭效率QE值为65.7%,复苏效率RE值为0.99,检测限为7.4 nM,而且对靶向HIV DNA的复苏具有一定的特异选择性。另外配合物20在与之具有强相互作用的G4-DNA干扰下,仍能对靶向HIV DNA具有特异选择性。
【关键词】：两性羧酸配体 金属有机骨架 辅助配体 金属置换 DNA生物探针
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R914.5
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 前言12-42
• 1.1 引言12-13
• 1.2 金属有机骨架的构建方法13-33
• 1.2.1 金属置换法(transmetalation)13-19
• 1.2.2 辅助配体应用于MOFs构建19-24
• 1.2.3 模板分子应用于MOFs构建24-27
• 1.2.4 HIV DNA检测技术27-29
• 1.2.5 MOFs应用于HIV DNA探针的研究29-32
• 1.2.6 本文的研究内容及创新点32-33
• 参考文献33-42
• 第二章 金属置换构建两性二羧酸铜金属有机骨架及其HIV DNA探针活性研究42-65
• 2.1 实验部分42-48
• 2.1.1 实验试剂与实验仪器42-43
• 2.1.2 配体H_2dcbbBr及其配合物1-5的合成与结构表征43-45
• 2.1.3 实验方法45-46
• 2.1.4 配合物1-5的X-射线单晶衍射46-48
• 2.2 结果与讨论48-62
• 2.2.1 配合物1-5的晶体结构49-56
• 2.2.2 MOFs的HIV DNA探针活性测试56-62
• 2.3 本章小结62-63
• 参考文献63-65
• 第三章 链状辅助配体参与或药物小分子作为模板构建的两性三羧酸锌金属有机骨架及其HIV DNA探针活性研究65-106
• 3.1 实验部分65-74
• 3.1.1 实验试剂与实验仪器65-66
• 3.1.2 配体H3CbdpBr及其配合物6-18的合成与结构表征66-70
• 3.1.3 实验方法70
• 3.1.4 配合物6-18的X-射线单晶衍射70-74
• 3.2 结果与讨论74-104
• 3.2.1 配合物6-18的晶体结构74-97
• 3.2.2 MOFs的HIV DNA探针活性测试97-104
• 3.3 本章小结104-105
• 参考文献105-106
• 第四章 稠环多吡啶辅助构建的两性三羧酸金属锌有机骨架及其HIV DNA探针活性研究106-128
• 4.1 实验部分107-112
• 4.1.1 实验试剂与实验仪器107
• 4.1.2 配体H3CmdcpBr及配合物19-22的合成与结构表征107-109
• 4.1.3 实验方法109
• 4.1.4 配合物19-22的X-射线单晶衍射109-112
• 4.2 结果与讨论112-124
• 4.2.1 配合物19-22的晶体结构112-118
• 4.2.2 MOFs的HIV DNA探针活性测试118-124
• 4.3 本章小结124-125
• 参考文献125-128
• 全文总结128-129
• 附录129-131
• 攻读学位期间发表的论文131-132
• 致谢132-133

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 Wei Wang;Ye Yuan;Fu-Xing Sun;Guang-Shan Zhu;;Targeted synthesis of novel porous aromatic frameworks with selective separation of CO_2/CH_4and CO_2/N_2[J];Chinese Chemical Letters;2014年11期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 胡冬华;基于三氮唑及衍生物配体构筑的配位聚合物的合成与结构研究[D];东北师范大学;2013年

2 贾江涛;以枝状配体为积块构筑具有吸附分离性质的金属有机骨架材料[D];吉林大学;2014年

3 张大帅;新型多孔框架材料的设计、合成与性能研究[D];南开大学;2014年

4 王晶;联吡啶羧酸和三氮唑羧酸MOFs材料的构筑及性质研究[D];吉林大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 李正杰;金属—有机骨架材料中CO_2储存的分子模拟研究及脱硫性能的实验研究[D];北京化工大学;2013年

2 单超;金属-有机骨架材料气体分离性能的分子模拟研究[D];北京化工大学;2013年

3 邓芳;含间苯二羧酸单元的多羧基配体的合成及应用[D];北京工业大学;2013年

4 韩彩云;苯二/三-四唑系列配合物的合成、结构及性质研究[D];山西师范大学;2014年

5 刘福玲;基于蒽四酸构筑的金属有机配合物的合成、结构及性能的研究[D];山东大学;2014年

6 魏英男;苯并三氮唑-5-羧酸和联三苯类二羧酸构筑的配位聚合物[D];辽宁大学;2014年

7 金振宇;纳米多孔炭的化学合成及其CO_2吸附分离性能[D];大连理工大学;2014年

  本文关键词：两性多羧酸金属有机骨架的构建及其HIV DNA识别活性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285021