一种手性共价有机框架材料的制备及手性识别应用

本发明属于新材料，具体涉及一种手性共价有机框架材料的制备及手性识别应用。

背景技术：

1、手性在生命体中普遍存在，超过一半的药物具有立体异构性，不同对映体在药理学、毒理学上差异显著，因此研发高效、灵敏的手性识别技术具有重要意义。现有手性传感材料（如蛋白质、碳基复合材料、手性纳米颗粒等）存在成本高、灵敏度有限、制备复杂等问题。共价有机框架（cofs）具有孔隙有序、易功能化等优点，手性cofs（ccofs）在手性识别领域潜力巨大，但现有ccofs合成中多数活性位点被手性选择剂占据，导致其难以进一步修饰传感器如纳米孔道，限制了手性识别与传感功能的同步实现。纳米孔传感技术操作简单、信号灵敏，其中玻璃纳米孔制造成本低、重复性好，但目前尚未见将手性cofs通过稳定共价键修饰于玻璃纳米孔并用于电化学手性药物识别的报道。因此，迫切需要开发一种能同步实现手性选择剂挂载与传感器功能化的新型手性共价有机框架材料及其纳米孔手性识别平台。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种手性共价有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：向施伦克管中依次加入1,3,5-三（对甲酰基苯基）苯（tfb）、3,3'-二羟基联苯胺（dhbd）以及2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚二盐酸盐（shda）、邻二氯苯（

o-dcb）以及正丁醇（

n-buoh）；

4、s2：步骤s1的混合物振荡后超声处理，然后加入浓度为1~20 mol/l的乙酸溶液，经液氮冷冻、抽真空密封，待体系恢复至室温后，在80~200 ℃下加热反应0.1~7天，分离固体产物，依次用n,n-二甲基甲酰胺（dmf）、四氢呋喃（thf）以及丙酮洗涤，再以四氢呋喃为溶剂索氏萃取回流提纯，真空干燥，得到双功能化共价有机框架材料cof-oh/sh；

5、s3：将cof-oh/sh置于丁二酸酐无水丙酮溶液中，在50~80 ℃下反应12~36 h，离心收集固体，用四氢呋喃洗涤，经索氏萃取提纯，真空干燥，得到羧基功能化的cof-cooh/sh；

6、s4：将cof-cooh/sh、l-组氨酸、o-苯并三氮唑-n,n,n',n'-四甲基脲六氟磷酸盐（hbtu）以及n,n-二异丙基乙胺（dipea）混合于n,n-二甲基甲酰胺中，室温反应12~36 h，过滤收集产物，依次用二氯甲烷以及乙醇经索氏萃取器洗涤，真空干燥，得到手性共价有机框架材料cof-sh/l-his。

7、优选的是，步骤s1中，1,3,5-三（对甲酰基苯基）苯、3,3'-二羟基联苯胺以及2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚二盐酸盐的摩尔比为摩尔比为1：0.5~1：0.5~1；邻二氯苯与正丁醇的摩尔比为1：0.1~10。

8、优选的是，步骤s4中，cof-cooh/sh、l-组氨酸、hbtu、n,n-二异丙基乙胺摩尔比为1：1~3：1~8：1~8；其中cof-cooh/sh的摩尔数按-cooh基团计。

9、一种手性纳米孔电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：

10、b1：将cof-sh/l-his分散于氯化钾溶液中，加入浓度为1~500 μmol/l的十六烷基三甲基溴化铵（ctab）溶液，以0.5~3 kw功率超声剥离0.5~5 h，将超声剥离后的片层以800~1200 rpm离心8~12 min，重复纯化1-3次，重复纯化后的沉淀重新分散于氯化钾溶液中，得到cof-sh/l-his纳米片分散液；

11、b2：将石英毛细管浸泡于食人鱼溶液中20~40 min，用超纯水冲洗后干燥，采用激光拉制仪拉制成尖端孔径为100~300 nm的玻璃纳米孔；

12、b3：用等离子体清洗仪处理所述玻璃纳米孔3~8 min，然后吸入乙醇与四氯金酸水溶液的混合液，用波长254 nm的紫外光照射0.5~3 h，在玻璃纳米孔内壁形成金膜，再用乙醇冲洗后于80~120 ℃退火0.5~1.5 h，得到镀有金膜的玻璃纳米孔；

13、b4：将cof-sh/l-his纳米片分散液注入镀有金膜的玻璃纳米孔内，再将玻璃纳米孔浸入10 mmol/l氯化钾溶液中，在玻璃纳米孔内部与外部各放置一支ag/agcl电极，施加－5至－15 v的偏置电压1~60 min，直至电流下降至稳定值，得到cof-sh/l-his修饰的玻璃纳米孔。

14、优选的是，步骤b1中，重复纯化的具体操作为：离心后的沉淀重新分散于氯化钾溶液中，再次以800~1200 rpm离心8~12 min，弃去上清液。

15、一种利用所述的传感器识别药物对映异构体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

16、b1：将cof-sh/l-his修饰的玻璃纳米孔浸入氯化钾电解质溶液中，所述电解质溶液含有hepes，ph值为7.0，在玻璃纳米孔内部和外部各插入一支ag/agcl电极并连接至皮安计，测量空白离子电流-电压曲线；

17、b2：将待测药物对映异构体分别溶解于所述电解质溶液中，配制成浓度为1 pmol/l~1μmol/l的系列标准溶液，依次将各标准溶液加入cof-sh/l-his修饰的玻璃纳米孔外部，测量各浓度下的离子电流-电压曲线，记录－1 v电压下的电流变化值；

18、b3：根据－1 v电压下不同构型药物对映异构体的电流变化值，计算选择性系数，实现手性识别。

19、优选的是，所述待测药物对映异构体选自s/r-萘普生、奎宁/奎尼丁、s/r-普萘洛尔、s/r-沙利度胺、l/d-苯丙氨酸以及l/d-多巴中的至少一种。

20、本发明至少包括以下有益效果：

21、第一、本发明通过多组分反应策略，以1,3,5-三（对甲酰基苯基）苯、3,3'-二羟基联苯胺和2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚二盐酸盐为单体，经席夫碱缩合反应一步合成了同时含有羟基和巯基双功能化的共价有机框架前体cof-oh/sh，该合成方法路线简单、反应条件温和、易于大量制备，且所制材料尺寸均一、分散良好。

22、第二、本发明利用羟基与丁二酸酐反应引入羧基，再通过羧基与l-组氨酸的酰胺化反应挂载手性选择器，同时完整保留了巯基官能团，从而巧妙解决了现有手性共价有机框架材料中手性选择剂占据活性位点导致难以进一步功能化的技术难题，实现了手性选择剂挂载与传感器锚定功能的同步完成。

23、第三、将所制手性材料cof-sh/l-his经超声剥离为纳米片后，借助电化学驱动法将其稳定封堵于镀金膜的玻璃纳米孔尖端，构建了手性纳米孔电化学传感器。该传感器利用金硫共价键和电泳作用实现了手性材料的牢固固定，制备过程可控、重复性好。在应用于药物对映异构体识别时，该传感器以离子电流为信号输出，对s/r-萘普生、奎宁/奎尼丁、s/r-普萘洛尔、s/r-沙利度胺、l/d-苯丙氨酸及l/d-多巴等多种手性药物均表现出优异的手性选择性，检测限低至皮摩尔级别，且响应时间短、灵敏度高、普适性强，同时通过极性溶剂洗脱可实现可逆再生和循环使用。

24、第四、本发明提供的手性共价有机框架材料及其纳米孔电化学传感器在药物对映异构体高灵敏、高选择性识别领域具有广阔的应用前景。

25、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。