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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
HP-Beta-環(huán)糊精對(duì)三種嘌呤分子的識(shí)別作用的研究
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
嘌呤廣泛分布于人體及其他生物體的器官及體液內(nèi),有關(guān)嘌呤的研究已成為熱門(mén)，我于2010年暑假研究了三種環(huán)糊精對(duì)三種嘌呤類(lèi)化合物的識(shí)別，著重研究了 HP-Beta-環(huán)糊精體系中不同pH、溫度對(duì)三種嘌呤分子熒光特性的影響，從包合常數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、空間匹配效應(yīng)等方面進(jìn)行了討論。
詳細(xì)介紹：
環(huán)糊精是一組環(huán)狀低聚糖，分別將含有6、7、8個(gè)葡萄糖單元的稱(chēng)之為Alph-CD、Beta-CD、Gamma-CD。CD是以-1、4糖苷鍵相連而成的筒狀分子，高約0.78-0.79nm，但孔徑大小因含葡萄糖單元多少而異，伯羥基都在細(xì)孔口一端，仲羥基在粗端[2]。每個(gè)葡萄糖殘基的2-，3-，6-位羥基中的氫原子可被取代，羥乙基取代Beta-CD中羥基氫原子的是羥乙基-Beta-CD，羥丙基取代Beta-CD中羥基氫原子的是羥丙基-Beta-CD。由于環(huán)糊精分子腔內(nèi)疏水腔外親水的特殊結(jié)構(gòu)使其作為一類(lèi)重要的分子受體，選擇性包合客體分子。環(huán)糊精的分子識(shí)別過(guò)程涉及范德華力、疏水、靜電作用及氫鍵等多種非共價(jià)鍵力的協(xié)同作用以及它們之間的誘導(dǎo)契合、空間匹配效應(yīng)和分子間的相互選擇性[2,3]。 目前，文獻(xiàn)報(bào)道嘌呤類(lèi)化合物的識(shí)別方法較少。本文研究了Beta-CD、羥丙基-Beta-CD、羥乙基-Beta-CD與6-糠基氨基嘌呤、6-甲基氨基嘌呤、黃嘌呤的包合作用，并著重研究了羥丙基-Beta-CD體系中的pH、溫度對(duì)三種嘌呤分子熒光特性的影響，從包合常數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、空間匹配效應(yīng)等方面進(jìn)行了討論。 1、儀器和試劑 Hitachi F-4500熒光光度計(jì)（日本日立公司）；501型超級(jí)恒溫箱（上海實(shí)驗(yàn)儀器廠）；精密數(shù)顯酸度計(jì)批pH-3TC（上海天達(dá)儀器有限公司）；6-糠基氨基嘌呤（中國(guó)科學(xué)院上海生化研究所）；6-甲基氨基嘌呤（SIGMA CHEMICAL COMPANY）；黃嘌呤（SOLARBIO）;氫氧化鈉（天津市北辰方正試劑廠 ，分析純）；鹽酸（分析純）；實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。 2、實(shí)驗(yàn)方法 準(zhǔn)確移取1mL、1mol/L 的6-糠基氨基嘌呤（或6-甲基氨基嘌呤，或黃嘌呤）于一系列10ml比色皿中依次加入0，1ml，2ml，3ml，4ml，5ml，6ml的0.01 mol/L的羥丙基-Beta-CD（或Beta-CD，或羥乙基-Beta-CD）溶液，酸度由0.2 mol/L的NaOH溶液或0.2 mol/L 的HCl溶液控制，二次水定容到10ml，搖勻，靜置1小時(shí)，移入比色皿中測(cè)定熒光值強(qiáng)度，激發(fā)和發(fā)射狹縫均為5nm 上述三種嘌呤均用少量0.2 mol/L的NaOH溶液溶解。 3、結(jié)論 三種嘌呤均在三種環(huán)糊精中的熒光增敏作用強(qiáng)弱順序：羥丙基-Beta-CD>羥乙基-Beta-CD>Beta-CD，可能是因?yàn)榱u丙基基團(tuán)可能增加空腔體積，或與客體分子形成新的氫鍵，增加復(fù)合物穩(wěn)定性，使羥丙基環(huán)糊精形成復(fù)合物能力上升。通過(guò)選擇性修飾使空腔端羥基中的一部分或全部被轉(zhuǎn)變?yōu)榱u丙基或羥乙基，通常能加強(qiáng)主體與客體的結(jié)合[4]。同時(shí)該體腔正好與嘌呤分子最匹配，因此與它形成的包合物熒光強(qiáng)度增加程度最大 pH對(duì)三種嘌呤熒光特性的影響。從表1中可以看出隨著pH的增大，發(fā)射波長(zhǎng)略向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，對(duì)于6-糠基氨基嘌呤和6-甲基氨基嘌呤來(lái)說(shuō)，在不同pH值下其熒光強(qiáng)度遵循以下順序：f（1.8）> f(7.41)>f(12.21).對(duì)于黃嘌呤來(lái)說(shuō)，f(1.8) >f(12.27)>f(7.41).但可看出三種嘌呤均是在酸性介質(zhì)中熒光增加程度最大，這可能與嘌呤類(lèi)化合物在酸堿介質(zhì)中形體有關(guān)，酸性條件下黃嘌呤完成了酮向烯醇式的異構(gòu)轉(zhuǎn)變，由非環(huán)狀平面共軛體系轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)狀共軛體系，熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，堿條件也可以異構(gòu)為烯醇，故堿條件下熒光也較強(qiáng)，中性條件下最弱,而其他兩種隨著酸性的增強(qiáng)共軛程度增加故熒光強(qiáng)度也增強(qiáng)。 HP-Beta-CD與嘌呤客體分子在不同pH不同溫度時(shí)形成超分子非包合常數(shù)合熱力學(xué)參數(shù)，從表3數(shù)據(jù)中可以看出：對(duì)于6-糠基氨基嘌呤來(lái)說(shuō)，在酸性、中性、堿性介質(zhì)中都是熱焓驅(qū)動(dòng)反應(yīng)[7]，很可能是因?yàn)?-糠基氨基嘌呤分子中的呋喃環(huán)恰好被卡在環(huán)糊精空腔外，空間位阻效應(yīng)使得疏水困難；對(duì)于6-甲基氨基嘌呤來(lái)說(shuō)，在酸性和堿性介質(zhì)中發(fā)生的是熱焓驅(qū)動(dòng)反應(yīng)，而在中性介質(zhì)中熵、焓共同作用，這是由于空間位阻效應(yīng)使得疏水困難，但中性分子型體叫離子型體更具疏水性且尺寸匹配最為適合，因此中性介質(zhì)中焓變和熵變均有利與包合反應(yīng)；對(duì)于黃嘌呤來(lái)說(shuō)，在酸性和中性介質(zhì)中都是熵驅(qū)動(dòng)反應(yīng)，而在堿性介質(zhì)中是焓驅(qū)動(dòng)反應(yīng)，可能是由于對(duì)于黃嘌呤 來(lái)說(shuō)，HP-Beta-CD的空腔體積較大，空間位阻小，疏水容易，質(zhì)子型體和中性型體都發(fā)生熵驅(qū)動(dòng)反應(yīng)，但堿性介質(zhì)中的離子型體疏水能力要比中性型體和質(zhì)子型體弱，發(fā)生熱焓驅(qū)動(dòng)反應(yīng)。升高溫度不利于熱焓驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行，有利于熵驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行，這使得高溫下熱焓驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的包合形成常數(shù)減小，熵驅(qū)動(dòng)反應(yīng)的包合形成常數(shù)增大，這與表2中的數(shù)據(jù)相吻合。

作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

熒光光度法探究了三種環(huán)糊精（Beta-CD、羥丙基-Beta-CD、羥乙基-Beta-CD）對(duì)三種嘌呤分子（6-糠基氨基嘌呤、6-甲基氨基嘌呤、黃嘌呤）的識(shí)別作用，并著重研究了HP-Beta-CD體系中的pH、溫度對(duì)三種嘌呤分子熒光特性的影響，從包合常數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、空間匹配效應(yīng)等方面討論了環(huán)糊精對(duì)嘌呤類(lèi)物質(zhì)的識(shí)別作用。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

嘌呤類(lèi)化合物室溫下熒光很弱,不易識(shí)別。環(huán)糊精是以-1、4糖苷鍵相連而成的筒狀分子，能與有機(jī)分子形成包合物。 目前嘌呤類(lèi)化合物的測(cè)定方法不少，但大多是磷光光度法，利用HP-Beta-CD體系中pH、溫度對(duì)嘌呤類(lèi)化合物熒光特性的影響，從包合常數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、空間匹配效應(yīng)等方面進(jìn)行了討論的尚未見(jiàn)報(bào)道。本文從上述幾方面研究了環(huán)糊精與嘌呤類(lèi)化合物的識(shí)別作用，對(duì)它們的分析測(cè)定有重要價(jià)值。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

核酸是重要的生物大分子，測(cè)定核酸中各堿基成分含量十分重要。本文用熒光光度法利用HP-Beta-CD體系中的pH、溫度對(duì)三種嘌呤類(lèi)化合物熒光特性的影響，從包合常數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、空間匹配效應(yīng)等方面進(jìn)行了討論，這為核酸中堿基含量的測(cè)定提供了一種科學(xué)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文通過(guò)熒光光譜法研究了三種環(huán)糊精對(duì)6-糠基氨基嘌呤、6-甲基氨基嘌呤、黃嘌呤的分子識(shí)別作用，詳細(xì)討論了HP-Beta-環(huán)糊精體系中介質(zhì)酸度以及溫度對(duì)包和過(guò)程的影響，測(cè)定了它們形成包合物的包合常數(shù)，從主客體間分子大小、空間匹配效應(yīng)、熱力學(xué)性質(zhì)等方面討論了Beta-CD對(duì)上述三種嘌呤分子的結(jié)合力和分子選擇性。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

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同類(lèi)課題研究水平概述

目前很多測(cè)定嘌呤類(lèi)化合物的方法中，大多以磷光分析法為主,但用熒光光度法對(duì)嘌呤類(lèi)化合物進(jìn)行分子識(shí)別的研究很少。 ⑴低溫磷光法測(cè)定：Vo-Dinh，Lue-Yen E，WinefordnerJ D.Anal.Chemistry報(bào)道了許多嘌呤化合物在77K冷凍玻璃體中能產(chǎn)生強(qiáng)磷光。但該法由于設(shè)備昂貴，操作繁瑣費(fèi)時(shí)，致使應(yīng)用不易推廣。 ⑵固體基質(zhì)室溫磷光法：嘌呤類(lèi)化合物能吸附于固體表面上產(chǎn)生強(qiáng)磷光,山西大學(xué)董川等人在《分析化學(xué)》報(bào)道了12種嘌呤類(lèi)化合物的濾紙基質(zhì)室溫磷光法研究。 ⑶室溫磷光特征的比較：晉衛(wèi)軍等人在《分析化學(xué)進(jìn)展》中報(bào)道了以醋酸鎘作重原子微擾劑對(duì)三種嘌呤化合物進(jìn)行了室溫磷光特征的比較。 本文提出了用熒光光度法：用三種環(huán)糊精對(duì)三種嘌呤類(lèi)化合物分子進(jìn)行了識(shí)別作用的研究，并著重研究了HP-Beta-CD體系中的pH、溫度對(duì)三種嘌呤化合物分子熒光特性的影響，從包合常數(shù)、熱力學(xué)性質(zhì)、空間匹配效應(yīng)等方面進(jìn)行了討論。目前有關(guān)這方面的報(bào)道尚未發(fā)現(xiàn)。
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