基于异氟尔酮的L-精氨酸探针光谱性能研究

L-精氨酸(L-Arginine, L-Arg)是蛋白质的重要组成部分,也是人类某些疾病的重要诊断标准之一,L-Arg的浓度变化可能会导致许多疾病的问题,因此如何高效且灵敏地检测L-Arg极其重要。目前,对L-Arg的研究大多数是利用其作为NO(一氧化氮)的前体,来预防或缓解某些疾病的产生,对于L-Arg的定性检测并不多,而利用质子转移形成络合物/加成物的方式检测L-Arg更是少之又少。基于异氟尔酮设计并合成了一种含有丙二腈以及2,4-二羟基苯甲醛的比色探针(ISO-CN-OH),该探针可以用于快速检测L-Arg。通过紫外吸收光谱研究发现,当向探针ISO-CN-OH溶液中加入L-Arg后,其紫外吸收光谱在669 nm处的吸收峰急剧增强,且溶液的颜色由橙黄色变为墨绿色,而其他氨基酸的加入不产生吸收峰以及溶液颜色的变化。通过对探针ISO-CN-OH进行抗干扰性实验,表明探针ISO-CN-OH对L-Arg具有专一选择性及良好的抗干扰能力。通过对L-Arg进行光谱滴定研究,实验结果表明在1.0~10.0×10-6 mol·L-1浓度范围内,具有良好的线性关系(R2=0.997),线性归方程式为y=0.020x+0.073,根据DL=3σ/K可计算出ISO-CN-OH的检出限为8.5×10-8 mol·L-1,这表明探针ISO-CN-OH具有高灵敏性。通过固定探针ISO-CN-OH与L-Arg的总浓度为100μmol·L-1,改变L-Arg占总浓度的比例,根据其吸收光谱的Job’s plot滴定曲线分析可知,当L-Arg占总浓度比例为0.67时,探针ISO-CN-OH在669 nm处紫外吸收强度达到最大值,这表明探针ISO-CN-OH与L-Arg以1∶2的络合比进行配位络合。为了更进一步了解探针ISO-CN-OH与L-Arg的配位机理,进行了1H-NMR滴定实验,在探针ISO-CN-OH的DMSO-d6溶液中分别加入0, 0.5, 1.0及2.0当量的L-Arg(d2O),研究发现加入L-Arg后ISO-CN-OH的羟基峰消失,且其羟基周围氢质子共振峰的位置明显发生了偏移。该研究结果表明探针ISO-CN-OH通过将酸性的酚羟基质子转移到L-Arg碱性的胍基NH基团上,导致—OH基团附近形成负电荷,该负电荷与精氨酸的胍基部分络合,从而形成络合物/加成物,使得紫外可见光谱图在669 nm处出现新峰,且溶液颜色由橙黄色变为墨绿色。该研究为今后设计检测L-Arg探针分子奠定了基础。