阅读说明：本技术 一种铂（ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料及其制备和应用 (Platinum (II) complex/sodium deoxycholate hybrid material and preparation and application thereof ) 是由 刘妮娟 赵盼 牛小慧 高琴琴 杨星 刘振宇 莫尊理 郭瑞斌 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铂(Ⅱ)配合物/脱氧胆酸钠杂化材料,是由阳离子铂(Ⅱ)配合物与脱氧胆酸钠以1:0.2~1:2.8的摩尔比在纯水中自组装而得。该杂化材料在溶液状态下显示出显著的紫外吸收及荧光。在配合物/脱氧胆酸钠杂化材料溶液中β-环糊精,脱氧胆酸钠可以与β-CD进行主客体识别实现解自组装,溶液的紫外吸收及荧光逐渐消失。从而使上述的金属超两亲性分子实现可逆荧光控制,能够作为有效的荧光生物传感器以及具有动态性质和可控光物理性质的软材料。(The invention discloses a platinum (II) complex/sodium deoxycholate hybrid material, which is obtained by self-assembling a cation platinum (II) complex and sodium deoxycholate in pure water according to the molar ratio of 1: 0.2-1: 2.8, wherein the hybrid material shows remarkable ultraviolet absorption and fluorescence in a solution state, β -cyclodextrin is added in a complex/sodium deoxycholate hybrid material solution, sodium deoxycholate can be subjected to host-guest identification with β -CD to realize the self-assembly, and the ultraviolet absorption and fluorescence of the solution gradually disappear, so that the metal super-amphiphilic molecule realizes reversible fluorescence control, and can be used as an effective fluorescence biosensor and a soft material with dynamic property and controllable photophysical property.)

一种铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料及其制备和应用

技术领域

本发明涉及一种基于铂（Ⅱ）配合物的杂化材料，尤其涉及一种铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料及其自组装构筑方法；本发明同时还涉及该铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料作为荧光标记材料及荧光生物传感器的应用，属于金属发光材料和生物传感器。

背景技术

过渡金属铂（Ⅱ）配合物具有d⁸电子构象，在流体溶液和固体中展示了强烈的三重态发光，如长的三线态发光寿命、高的量子产率、以及可调的激发态性质。这些具有四方平面结构的铂（Ⅱ）配合物能允许分子内或是分子间的金属中心前沿轨道相互靠近，由于Pt•••Pt和π-π相互作用发生分子堆积，产生新的MMLCT激发态和π-π*激发态。而MMLCT激发态和配体间的π-π相互作用激发态的发射分别起源于Pt•••Pt和π-π相互作用。1974年Lippard 等人发现了三齿铂（Ⅱ）配合物能与DNA分子相嵌，引起生物学家和化学家的广泛的研究兴趣。1993年，Che等人合成了一系列以三联吡啶为配体的铂（Ⅱ）配合物，并研究了其光物理性质，发现这一系列铂（Ⅱ）配合物在固态时有强烈的发光现象，但是在溶液态几乎不发光。这是由于铂（Ⅱ）配合物的MLCT激发态和d-d激发态的能量很相近，MLCT态容易通过d-d激发态而失活。所以，如何使铂（Ⅱ）配合物在稀溶液中发强烈的光成了一个很大的挑战。

近些年，Yam课题组在铂（Ⅱ）配合物在溶液状态发光现象的改善上做了很多努力，发现固态和溶液时铂（Ⅱ）配合物的分子间堆积会显著影响其光物理性质，并且发现不同抗衡离子的铂（Ⅱ）配合物在改变溶剂组分时会出现分子堆积，改变Pt•••Pt之间的距离，从而改变配合物的发光。Yam等人还改变了配体上烷基链的亲水性，设计了一系列新颖的两亲性的阴离子铂（Ⅱ）配合物，在水中通过Pt•••Pt和π-π堆积作用聚集，并且通过改变溶剂组分改变其发光现象。

超两亲性分子（SAs）大多数的构筑单元都是有机小分子和聚合物，而金属超两亲性分子在发光材料和生物传感器领域有重要的潜在应用，但是关于金属超两亲性分子的报道比较少。

发明内容

本发明的目的是针对现有铂（Ⅱ）配合物在溶液状态几乎不发光的问题，提供一种铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料的自组装构筑方法；

本发明的另一目的是对该铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料的荧光性能以及可逆调控等性能进行研究，以期作为有效生物荧光传感器以及具有动态性质和可控光物理性质的软材料的应用。

一、铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料（DCA-1)的制备

本发明铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料（DCA-1），是由阳离子铂（Ⅱ）配合物与脱氧胆酸钠（DCA）以1:0.2~1: 2.8的摩尔比在纯水中自组装而得。

所述阳离子铂（Ⅱ）配合物的结构式为：

所述脱氧胆酸钠（DCA）的结构式如下：

阳离子铂（Ⅱ）配合物与脱氧胆酸钠（DCA）的配位模式为：

。

二、铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料（DCA-1)的结构及性能

下面通过紫外-可见吸收光谱、发射光谱和透射电子显微镜（TEM）对本发明制备铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料的结构和发光性能进行分析说明。

1. DCA-1紫外-可见吸收光谱分析

图1（a）为不同摩尔比时DCA-1的紫外-可见吸收光谱图。图中430~520nm的宽吸收峰为MLCT吸收，550nm处的吸收肩峰为由Pt•••Pt和π-π相互作用产生的MMLCT吸收峰。在铂（Ⅱ）配合物的水溶液（0.2mmol/L）中滴加DCA，当DCA和铂（Ⅱ）配合物的摩尔比大于0.2后，随着DCA的加入，MLCT和MMLCT吸收峰的强度逐渐加强，当DCA和铂（Ⅱ）配合物的摩尔比为2:1时达到最大，说明铂（Ⅱ）配合物和DCA以2:1的模式静电结合。图1（b）是对550nm下的MMLCT吸收峰的强度和摩尔比的作图（DCA/1= 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8， 2.0，2.2，2.4，2.6，2.8）。同样说明了铂（Ⅱ）配合物和DCA以2:1的模式静电结合，得到金属超两亲性分子。

2. DCA-1发射光谱分析

图2（a）为不同摩尔比时DCA-1在420nnm激发下的发射光谱图。可以看出，在645nm处有一个发射峰，归属于铂（Ⅱ）配合物典型的3MMLCT激发态产生的，由Pt•••Pt和π-π相互作用产生的。随着DCA的加入，该发射峰强度逐渐增加，在DCA与铂（Ⅱ）配合物的摩尔比为2时达到最大值。图2（b）是对645nm荧光强度的监测（DCA/1= 0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8， 2.0，2.2，2.4，2.6，2.8）。可以看出，3MMLCT峰的发光强度增加了16倍。

3. DCA-1/β-CD的紫外-可见吸收光谱分析

图3（a）是DCA-1/β-CD的紫外-可见吸收光谱图，在DCA-1的水溶液中滴加β-CD，随着β-CD的加入，澄清的DCA-1的溶液慢慢变得浑浊，说明发生了聚集。在紫外-可见吸收光谱图中可以看出，随着β-CD的加入，MLCT和MMLCT吸收峰强度都逐渐降低，最终在DCA-1/β-CD的摩尔比为1:3时达到最低，最低值与铂（Ⅱ）配合物的水溶液（0.2mmol/L）的吸收强度一致。图3（b）是DCA-1/β-CD对550nm处肩峰吸收强度的监测（DCA-1/β-CD=0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.6，2.8，3.0，3.2，3.4，3.6，3.8）。可以明显看出，在DCA-1/β-CD摩尔比为1:1以及DCA-1/β-CD摩尔比为1:2的位置出现了线性斜率变化。综上，从DCA与β-CD的配比为1:1.5可以看出，有一半DCA与β-CD以1:1模式配位，有一半DCA与β-CD以1:2模式配位。

4. DCA-1/β-CD发射光谱分析

图4（a）是DCA-1/β-CD的发射光谱图。从图中可以看出，随着β-CD的滴加，645nm处的3MMLCT发射峰强度降低，当DCA-1/β-CD的摩尔比为1:3时降到最低值，最低值与1的水溶液（0.2mmol/L）的发射强度一致。图4（b）是对645nm荧光强度的监测（DCA-1/β-CD=0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.6，2.8，3.0，3.2，3.4，3.6，3.8），可以看出，随着β-CD的滴加，荧光强度降低，当DCA-1/β-CD的摩尔比为1:3时降到最低值。由上述可知，随着β-CD的加入，DCA-1/β-CD的吸收强度和发射强度逐渐降低，当DCA-1/β-CD的摩尔比为1:3时降到最低（吸收强度和发射强度以及荧光消失）。

综上所述，β-CD与DCA之间主-客体识别的1:1和2:1的两种配位模式，即：

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5. DCA-1透射电镜（TEM）分析

图5为DCA-1的透射电镜，可以看出，DCA-1是长度为几微米，宽度为300nm左右的棒状聚集体。

6.宏观照片分析

图6是DCA/1摩尔比为2:1时的宏观照片，在自然光下，可以清楚地看到，在铂（Ⅱ）配合物（图6a）的水溶液中加入DCA后（图6b），溶液变得不太透明，说明发生了聚集。在365nm紫外光照下，可以看出相比加入DCA前（图6c），加入DCA后（图6d）溶液发光强度明显增加很多。

综上所述，本发明通过铂（Ⅱ）配合物和脱氧胆酸钠的静电结合形成的杂化材料，在溶液状态下能够显示出显著的紫外吸收以及荧光，明显改善了铂（Ⅱ）配合物在溶液态下几乎不发光的现象，能够应用于荧光标记领域。选择脱氧胆酸钠（DCA），其一是因为其具有胆酸盐分子的特殊两亲性结构，阴离子表面活性剂脱氧胆酸钠不同于通常的烷基链表面活性剂分子，由嵌有羟基和羧基的甾环组成，在适当的条件下，由于甾环的衬托，这些羟基和羧基构成了亲水性的极性面，而不是通常表面活性剂单一极性头基，与此类似，胆酸盐分子以甾环代替疏水性的烷基链，这些两亲面结构不仅使胆酸盐分子自身表面具有特殊性，可以与铂（Ⅱ）配合物通过静电作用在水溶液中结合生成超两亲性分子；其二是因为脱氧胆酸钠具有较小的空间位阻，便于反应的进行。在杂化材料中加入β-环糊精，脱氧胆酸钠可以与β-CD进行主客体识别，实现解自组装，从而使上述的金属超两亲性分子实现可逆荧光控制，能够作为有效的荧光生物传感器以及具有动态性质和可控光物理性质的软材料。

附图说明

图1为铂（Ⅱ）配合物水溶液（0.2mmol/L，2mL）中滴加脱氧胆酸钠（DCA）（0.04mol/L）的紫外-可见吸收光谱（a）及550nm下的MMLCT吸收峰的强度和摩尔比对照图（b）。

图2为不同摩尔比时脱氧胆酸钠-1在420nnm激发下的发射光谱图（a）及对645nm荧光强度的监测（b）。

图3是脱氧胆酸钠-1/β-环糊精的紫外-可见吸收光谱图（a）及脱氧胆酸钠-1/β-环糊精对550nm处肩峰吸收强度的监测（b）。

图4是脱氧胆酸钠-1/β-环糊精的发射光谱图（a）及对645nm荧光强度的监测（b）。

图5为脱氧胆酸钠-1（DCA/1=1:2）的透射电镜（TEM）。

图6为铂（Ⅱ）配合物的照片（a，c），脱氧胆酸钠和铂（Ⅱ）配合物的摩尔比为1:2时DCA-1的照片（b，d）。其中c，d是在365nm紫外光照射下拍的照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

1、铂（Ⅱ）配合物的制备

（1）2,6-二（苯并咪唑基）吡啶的合成：向2,6-二羧基吡啶（1.0g，5.98mmol）和邻苯二胺（1.29g，11.97mmol）的混合物中加入10mL磷酸，230℃下搅拌10小时。反应结束，将反应体系冷却至室温，加入200mL蒸馏水，用10%碳酸钠调节pH至9，待固体析出后，抽滤，得到粗产品。将粗产品在甲醇中重结晶，得到纯品，为1.58g，产率为84.9%。¹HNMR（DMSO-d₆，400MHz）:δ7.27（4H，m），7.71（4H，d），8.12（1H，m），8.29（2H，d）；

（2）配体L的合成：向步骤（1）得到的2,6-二（苯并咪唑基）吡啶（0.31g，1mmol）和氢氧化钾（0.28g，5mmol）的混合物中加入30mLN,N-二甲基甲酰胺，待完全溶解后，逐滴加入二乙二醇-2-溴乙基甲基醚（0.57g，2.5mmol），80℃下搅拌反应24小时。反应结束后将体系冷却至室温，向反应混合物中加入150mL蒸馏水，用二氯甲烷多次萃取，分离有机层，旋蒸除去有机溶剂，得粗产品。将得到的粗产品采用柱层析分离（石油醚/乙酸乙酯=2/1），得到纯品0.47g，为无色粘液，产率为78.3%。¹HNMR（CDCl₃，400MHz）:δ3.28（6H，s），3.35（16H，m），3.72（4H，t），4.92（4H，t），7.32（4H，m），7.53（2H，d），7.83（2H，d），8.03（1H，t），8.31（2H，d）；

（3）阳离子铂（Ⅱ）配合物（1）的制备：向步骤（2）中制得的配体L（0.42g，0.70mmol）的20mL二甲基亚砜溶液中加入氯亚铂酸钾（K₂PtCl₄）（0.27g，0.65mmol），将反应体系在90℃下搅拌反应10小时。反应结束后体系冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂二甲基亚砜，得到粗产品为红色固体。将得到的粗产品溶于蒸馏水，过滤除去不溶物，逐滴加入四倍量的六氟磷酸铵水溶液，产生沉淀，过滤，干燥。将干燥后的固体溶于丙酮，逐滴加入四倍量的氯化锂丙酮溶液，出现沉淀，过滤，干燥，得纯品0.47g，为红色固体，产率为89.5%。¹HNMR（DMSO-d₆，400MHz）:δ3.05（6H，s），3.22（12H，m），3.40（4H，t），3.81（4H，t），4.80（4H，t），7.37（4H，m），7.61（2H，d），7.95（2H，d），8.50（1H，t），8.60（2H，d）。

其合成路线如下：

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2、铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料（DCA-1）的制备

取2mL 0.2mmol/L阳离子铂（Ⅱ）配合物溶液，向其中滴加20微升0.04mol/L（铂（Ⅱ）配合物与脱氧胆酸钠的摩尔比为2:1）脱氧胆酸钠溶液（DCA），即形成DCA-1的配合物，此时吸收强度和荧光强度都最高。

3、铂（Ⅱ）配合物/脱氧胆酸钠杂化材料（DCA-1）的解组装

在上述DCA/1的水溶液中逐渐滴加30微升0.04mol/L的β-CD溶液（DCA-1与β-CD的摩尔比3.0）。随着β-CD的加入，DCA-1溶液的吸收强度和发射强度逐渐降低，最后溶液的吸收强度和发射强度以及荧光消失。