核苷酸是生物体内DNA和RNA的重要组成部分,通过与金属离子结合而参与到生命活动中。目前对核苷酸与金属离子之间配位方式及其配合物性质理论研究很少,限制配合物的发展,因而对这方面的理论研究十分重要。对于核苷酸-金属配合物的研究将有助于理解核苷酸的生物学意义,可以为设计基于功能型核苷酸与金属离子相互作用的荧光传感器奠定理论基础,同时为核苷酸-金属配合物在超分子化学、生物和医学等领域的应用提供指导意义。本课题以四种5’-核糖核苷酸为原料,考察不同反应条件对核苷酸锌(NMP-Zn)、核苷酸铜(NMP-Cu)制备过程的影响,利用正交实验优化制备工艺条件,以及对核苷酸-金属配合物的手性特征和荧光性质进行研究。首先,本课题以NMP-Zn和NMP-Cu配合物的产率为指标,探讨了体系的底物浓度、pH值、温度和配合时间对核苷酸锌、核苷酸铜制备过程的影响,并利用正交实验优化制备工艺条件。结果表明:pH值、温度对配合物产率均呈现出先上升后降低的趋势,而底物浓度、配合时间对配合物产率呈现出先增大后基本不变的趋势。正交实验优化后,鸟苷酸锌(GMP-Zn)和鸟苷酸铜(GMP-Cu)配合物的最优条件均为40 mmol/L、pH 3.5、80℃和45 min。其次,联合红外光谱、拉曼光谱研究NMP-Zn和NMP-Cu配合物的配位信息,以及利用X射线衍射仪来分析核苷酸和核苷酸金属配合物的结构差异。一方面,与相应核苷酸的红外图谱相比,NMP-Zn和NMP-Cu配合物磷酸基团的伸缩振动峰均向高频方向移动,环振动峰和核苷酸碱基上C=N或C=O的伸缩振动峰出现频移或裂分的现象。另一方面,与相应核苷酸的拉曼图谱相比,NMP-Zn和NMP-Cu配合物的C-N、C=N或C=O键伸缩振动峰的峰形或强度出现一定程度的变化。红外和拉曼光谱结果表明磷酸基团与锌、铜离子直接配位,核苷酸碱基与锌、铜离子之间存在相互作用。此外,X射线衍射结果表明配合物的峰位置和相应核苷酸之间存在明显差别,配合物衍射峰的消失和新增说明核苷酸金属配合物的结构与核苷酸不同。最后,利用圆二色光谱仪分析了NMP-Zn和NMP-Cu配合物在溶液状态和固体状态下的手性特征,同时利用荧光光谱仪来研究配合物的荧光性质。配合物圆二色谱(CD)图的主要科顿效应的正负保持不变,说明核苷酸在配合前后的手性特征保持不变。其中,腺苷酸、胞苷酸、尿苷酸和锌离子、铜离子配合物的溶液CD图谱无明显变化。在GMP-Zn和GMP-Cu溶液的CD图谱中,位于215 nm处的正峰强度明显减弱,这是因为锌、铜离子与鸟苷酸碱基之间的相互作用会抑制n-π~*跃迁。在NMP-Zn和NMP-Cu配合物的固体CD图谱中,主要科顿效应正负保持不变说明其手性特征不变。此外,配合物荧光光谱的结果表明核苷酸与锌、铜离子配合后,配合物的荧光强度出现明显减弱现象,且腺苷酸锌/铜和尿苷酸锌/铜配合物最大发射峰对应的发射波长出现轻微移动。