专利名称：第二代dna分子光开关钌(ⅱ)配合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及核酸分子探针与检测技术领域。
背景技术：
1990年报道了基于钌(II)配合物的DNA分子光开关性质[1]。这类钌(II)配合物在水溶液中儿乎不发光，加入DNA后荧光明显增强[1，2]。这些配合物可作为敏感的DNA结构探针、DNA足迹试剂、DNA光裂解试剂和潜在的抗肿瘤药物[1，2]。通常文献报道的Ru(II)配合物的DNA分子光开关都是基于氮杂环的有机配体[1-5]，含其它杂原子的高灵敏度的第二代DNA分子光开关钌(II)配合物未见文献报道。本发明涉及四种含氧杂环或硫杂环的邻菲罗啉类衍生物配体单核钌(II)配合物，它们在水溶液，在460纳米的可见光激发下，基本上不发光，加入小牛胸腺DNA后，光致发光强度大幅度增强，最高的发光增强因子高达300，为第二代DNA分子光开关钌(II)配合物中最高的一个。
参考文献[1]Friedman，A.E.；Chambron，J.-C.；Sauvage，J.-P.；Turro，N.J.；Barton，J.K.J.Am.Chem.Soc.1990，112，4960. Metcalfe，C.；Thomas，J.A.Chem Soc.Rev.2003，32，215. O’Donoghue，K.A.；Kelly，J.M.；Kruger，P.E.；J.Chem.Soc.，Dalton Trans.，2004，13[4]王科志，鲍翠铃，专利申请号2004100002836. 王科志，段智明，专利申请号200510000071.2.
发明内容
本发明介绍了两种新有机配体bopp和btpp(bopp＝1H-(苯并噁唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉；btpp＝1H-(苯并噻唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉)和它们的四个Ru(II)配合物[Ru(bpy)2(btpp)]XmSn、[Ru(phen)2(btpp)]XmSn、[Ru(bpy)2(bopp)]XmSn和[Ru(phen)2(bopp)]XmSn(其中bpy＝2，2′-联吡啶；phen＝1，10-邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子；m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数，取决于实验情况)(分子结构见
图1)。该类配合物是第二代DNA分子光开关配合物(图2)。
具体实施例方式
本发明采用的技术方案是设计两个新的配体btpp和bopp以及它们的四个新的钌(II)配合物[Ru(bpy)2(btpp)]XmS、[Ru(phen)2(bopp)]XmSn、[Ru(bpy)2(bopp)]XmSn和[Ru(phen)2(bopp)]XmSn(其中btpp＝1H-(苯并噻唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉)；bopp＝1H-(苯并噁唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉；bpy＝2，2′-联吡啶；phen＝1，10-邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子；m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数，取决于实验情况)。配体btpp和bopp以及四个新的钌(II)配合物[Ru(bpy)2(btpp)]XmSn、[Ru(phen)2(bopp)]XmSn、[Ru(bpy)2(bopp)]XmSn和[Ru(phen)2(bopp)]XmSn的分子结构示于图1，它们的具体制备方法如下1.配体bopp的制法在装有机械搅拌的25ml的三口烧瓶中，加入吡嗪并[2，3-f][1，10]菲咯啉-2-羧酸(553毫克，2.0毫摩尔)、邻氨基苯酚(219.0毫克，2.0毫摩尔)和聚磷酸(10毫升)，通氮气保护。逐渐升温至140℃，机械搅拌，当体系混合均匀后继续升温至200℃，恒温继续反应20小时后反应液变成墨绿色，冷却至室温。将反应液倒入100克冰水混合物中，有大量灰白色固体析出。过滤，收集固体，得到灰色粗产品。粗产品在合适的溶剂中重结晶三次，真空干燥得淡黄色固体172毫克，产率49％。IRvmax(KBr，cm-1)3059，1470，1444，1400，1375，1128，1095，742。
2.配体btpp的制法在装有机械搅拌的25毫升的三口烧瓶中，加入吡嗪并[2，3-f][1，10]菲咯啉-2-羧酸(553毫克，2.0毫摩尔)、邻氨基巯酚(235.0毫克，2.0毫摩尔)和聚磷酸(10毫升)，通氮气保护。逐渐升温至140℃，机械搅拌，当体系混合均匀后继续升温至200℃，恒温继续反应20小时后反应液变成墨绿色，冷却至室温。将反应液倒入100克冰水混合物中，有大量灰白色固体析出。过滤，收集固体，得到灰色粗产品。粗产品在合适的溶剂中重结晶三次，真空干燥得到淡黄色固体172毫克，产率49％。IRvmax(KBr，cm-1)3059，1470，1444，1400，1375，1128，1095，742。
3.[Ru(bpy)2(bopp)]XmSn(其中bpy＝2，2′-联吡啶；bopp＝1H-(苯并噁唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子，m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数)的制法，以高氯酸盐的配合物示例加以说明如下有搅拌磁子的50ml的三口烧瓶中加入bopp(76.2毫克，0.218毫摩尔)，二水合二氯化二联吡啶合钌(113.6毫克，0.218毫摩尔)，乙醇(20毫升)和蒸馏水(5毫升)，氮气保护，控制温度在90℃回流反应12小时，冷却至室温。旋蒸除去大部分溶剂后，加入6倍过量的高氯酸钠的饱和水溶液，有红色沉淀析出。过滤，得到红色粗产品。粗产品经硅胶层析柱分离提纯，得到红色固体77.6毫克，产率41％。元素分析[Ru(bpy)2(bopp)](ClO4)2·2H2O计算值(％)C，49.36；H，3.132；N，12.63。测量值(％)C，49.06；H，3.435；N，12.61。IRvmax(KBr，cm-1)3076，1603，1465，1445，1405，1375，1089，762，730，622。1H NMR(500MHz，DMSO-d6，298K，J/Hz)10.16(s，1H)，9.66(d，1H，J＝8)，9.61(d，1H，J＝8.05)，8.89(dd，4H，J1＝8.2，J＝17)，8.33(m，2H)，8.25(t，2H，J＝7.9)，8.15(m，2H)，8.06(m，4H)，7.85(d，2H，J＝5.45)，7.74(m，2H)，7.62(m，4H)，7.38(m，2H，J＝6.6)。
4.[Ru(bpy)2(btpp)]XmSn(其中bpy＝2，2′-联吡啶；btpp＝1H-(苯并噻唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子，m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数)的制法，以高氯酸盐的配合物示例加以说明如下有搅拌磁子的50ml的三口烧瓶中加入btpp(73毫克，0.2毫摩尔)，二水合二氯化二联吡啶合钌(105毫克，0.2毫摩尔)，乙醇(20毫升)和蒸馏水(5毫升)，氮气保护，控制温度在90℃回流反应12小时，冷却至室温。旋蒸除去大部分溶剂后，加入6倍过量的高氯酸钠的饱和水溶液，有红色沉淀析出。过滤，得到红色粗产品。粗产品经硅胶层析柱分离提纯，得到红色固体99毫克，产率49.6％。1H NMR 10.13(1H，s)，9.59(2H，t)，8.90(2H，d)，8.87(2H，dd)，8.33(3H，m)，8.28(1H，d)，8.25(2H，d)，8.13(3H，d)，8.06(1H，dd)，7.86(2H，s)，7.76(1H，d)，7.72(1H，d)，7.63(1H，t)，7.60(3H，m)，7.37(2H，m).元素分析([Ru(bpy)2(btpp)]·3H2O)C41H27N9Cl2O8RuS·3H2O.理论值C，47.73；N，12.22；H，3.22.实验值C，47.97；N，12.06；H，3.56。
5.[Ru(phen)2(bopp)]XmSn(其中phen＝1，10-邻菲咯啉；bopp＝1H-(苯并噁唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子，m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数)的制法，以高氯酸盐的配合物示例加以说明如下有搅拌磁子的50ml的三口烧瓶中加入bopp(69毫克，0.2毫摩尔)，二水合二氯化二(1，10-邻菲咯啉)合钌(111毫克，0.2毫摩尔)，乙醇(20毫升)和蒸馏水(5毫升)，氮气保护，控制温度在90℃回流反应12小时，冷却至室温。旋蒸除去大部分溶剂后，加入6倍过量的高氯酸钠的饱和水溶液，有红色沉淀析出。过滤，得到红色粗产品。粗产品经硅胶层析柱分离提纯，得到红色固体136毫克，产率66.8％。元素分析[Ru(bpy)2(bopp)](ClO4)2·3H2O计算值(％)C，48.19；H，3.10；N，11.76。测量值(％)C，48.45；H，3.30；N，11.60。
6.[Ru(phen)2(btpp)]XmSn(其中phen＝1，10，邻菲咯啉；btpp＝1H-(苯并噻唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子，m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数)的制法，以高氯酸盐的配合物示例加以说明如下有搅拌磁子的50ml的三口烧瓶中加入btpp(73毫克，0.2毫摩尔)，二水合二氯化二(1，10-邻菲咯啉)合钌(111毫克，0.2毫摩尔)，乙醇(20毫升)和蒸馏水(5毫升)，氮气保护，控制温度在90℃回流反应12小时，冷却至室温。旋蒸除去大部分溶剂后，加入6倍过量的高氯酸钠的饱和水溶液，有红色沉淀析出。过滤，得到红色粗产品。粗产品经硅胶层析柱分离提纯，得到红色固体115毫克，产率49.6％。元素分析[Ru(phen)2(btpp)](ClO4)2·H2O计算值(％)C，49.77；H，3.01；N，12.15。测量值(％)C，49.46；H，3.34；N，12.26。
7.DNA分子光开关方法如图2所示，将四种Ru(II)金属配合物[Ru(bpy)2(bopp)](ClO4)2·2H2O、[Ru(bpy)2(btpp)](ClO4)2·H2O、[Ru(bpy)2(bopp)](ClO4)2·3H2O和[Ru(phen)2(btpp)](ClO4)2·H2O中的任意一种溶于含有50mM NaCl的5×10-3摩尔/升的三(2-乙氨基)胺-HCl缓冲液(pH 7.0)中(浓度近5.5×10-6摩尔/升)用可见光(例如475纳米)激发上述配合物溶液时，基本观察不到溶液发光。逐渐加入小牛胸腺DNA时，溶液在610纳米(475纳米激发)处发光强度逐渐增加，在DNA和Ru(II)配合物的浓度之比接近8～15时，荧光强度达最大，荧光的on-off比(有DNA存在和无DNA存在时，配合物溶液的荧光强度比)120～300，其结果以[Ru(bpy)2(btpp)](ClO4)2·3H2O为例，示于图2中。
图1.配体bopp和btpp和它们的Ru(II)配合物的合成路线。
图2.DNA的加入对配合物[Ru(bpy)2(btpp)](ClO4)2水溶液的发光光谱的影响。
权利要求
1.两种新有机配体bopp和btpp(bopp＝1H-(苯并噁唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉；btpp＝1H-(苯并噻唑-2-基)吡嗪[2，3-f][1，10]邻菲咯啉)和它们的四个Ru(II)配合物[Ru(bpy)2(btpp)]XmSn、[Ru(phen)2(btpp)]XmSn、[Ru(bpy)2(bopp)]XmSn和[Ru(phen)2(bopp)]XmSn(其中bpy＝2，2′-联吡啶；phen＝1，10-邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子；m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数，取决于实验情况)(分子结构见图1)。
2.配体bopp和btpp及它们的四个金属配合物[Ru(bpy)2(btpp)]XmSn、[Ru(phen)2(btpp)]XmSn、[Ru(bpy)2(bopp)]XmSn和[Ru(phen)2(bopp)]XmSn(其中bpy＝2，2′-联吡啶；phen＝1，10-邻菲咯啉；X＝无机或有机抗衡阴离子；m＝2；S＝溶剂分子，n＝正实数，取决于实验情况)的合成方法。
3.基于发明的上述四个Ru(II)配合物的核酸分子探针与检测相关技术。
全文摘要
本发明涉及了杂环中含有硫或氧原子的邻菲罗啉类衍生物的两个配体和它形成的四个钌(II)金属配合物及其它们的合成方法。如附图所示，在可见光的激发下，该类配合物在水溶液中几乎无光致发光性质，但加入小牛胸腺DNA，表现出很强的光致发光性质，荧光增强因子高达300，是第二代DNA分子光开关钌(II)金属配合物。本发明涉及核酸分子探针与检测技术领域。
文档编号C12Q1/68GK1958585SQ200510117219
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者王科志, 韩美娇, 段智明, 郝强 申请人:北京师范大学