CN114867732A - 具有c-n配体的新型过渡金属电子传输络合物及使用其的电化学生物传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及：可用于包括电化学传感器的各种装置的具有C‑N配体的新型过渡金属络合物；包括其的装置；以及，优选地，电化学传感器。
Description
技术领域
本公开涉及具有C-N配体的新型过渡金属电子传输络合物及使用其的电化学生物传感器。
背景技术
近来，从医学领域到环境和食品领域，对用于目标分析物的定量和定性分析的生物传感器的开发兴趣日益增加。特别地，酶生物传感器是用于通过利用生物检测功能(其中生物体或生物体比如微生物的功能性物质与特定物质敏感地反应)选择性地检测和测量样品中包含的化学物质的化学传感器，并且其主要被开发用于医学应用比如血糖传感器，并且甚至在食品工程化和环境测量领域的应用中也被研究。
血糖的定期测量在糖尿病的管理中非常重要。因此，正在开发各种血糖水平测量装置，包括容易测量血糖水平的便携式测量装置。这种生物传感器的工作原理基于光学方法或电化学方法。与使用传统光学方法的生物传感器不同，这种电化学生物传感器可以减少氧的影响，并且具有即使样品变得混浊也可以在没有任何单独预处理的情况下使用的优点。因此，具有准确度和精确度的各种类型的电化学生物传感器被广泛使用。
目前商业化的电化学血糖传感器主要使用酶电极。更具体地，它具有其中葡糖氧化酶固定在能够通过化学或物理方法转换电信号的电极上的结构。这些电化学血糖传感器基于测量电流的原理，该电流是通过将分析物(比如血液)中葡萄糖的酶促氧化产生的电子传输到电极而产生的，从而提供分析物中的葡萄糖浓度。在使用酶电极的生物传感器的情况下，存在的问题是，由于离酶的活性中心的距离太长，因此难以将由底物氧化产生的电子直接传输到电极。因此，为了容易地进行这种电子传输反应，必须需要氧化和还原介质，即电子传输介质。因此，所使用的酶的类型和电子传输介质的特性对测量血糖水平的电化学生物传感器的特性具有最大的影响。
因此，血糖传感器的发展趋势已经转变为使用GDH，在酶促反应中不需要氧，从而阻止由于依赖于血液(静脉血、毛细血管血等)的氧分压(pO2)的差异而导致的测量值的变化，而不是包括参与与血糖的酶促反应的氧的GOx。另外，在电子传输介质的情况下，有机化合物比如醌衍生物(菲咯啉醌、醌二亚胺等)和有机金属化合物比如Ru络合物(钌六胺等)或锇络合物代替对温度和湿度具有低稳定性的铁氰化物。
最常用的电子传输介质为铁氰化钾[K3Fe(CN)6]。因为它便宜并且具有良好的反应性，它可以用于使用FAD-GOx、PQQ-GDH或FAD-GDH的所有传感器。然而，使用电子传输介质的传感器引起由血液中的干扰物质比如尿酸或龙胆酸引起的测量误差，并且容易由于温度和湿度而劣化。因此，必须特别注意制备和储存，并且由于长时间储存后背景电流的变化，它不能准确检测低浓度的葡萄糖。
六胺氯化钌[Ru(NH3)6Cl3]比铁氰化物具有更高的氧化还原稳定性。使用六胺氯化钌作为电子传输介质的生物传感器在制造和储存方面具有优势，并且由于即使在长时间储存时背景电流的变化也很小而具有稳定性。然而，缺点是当它与FAD-GDH一起使用时，它不能与FAD-GDH的反应性相匹配，并且因此，很难制造成商业上有用的传感器。
此外，在使用这种生物传感器的情况下，用少量样品体积获得准确和快速测量值的能力对于最大化用户便利性是非常重要的。
因此，仍然需要开发能够实现比常规电子传输介质更短的测量时间的新电子传输介质。
另一方面，连续葡萄糖监测(CGM)系统用于连续监测血糖水平和管理诸如糖尿病的疾病，并且从指尖采集血液的现有酶传感器在血液采集期间由于针而引起相当大的疼痛，因此限制了测量频率，并且不能用于这种CGM。为了解决这些问题，最近开发了一种改进版本的连续葡萄糖监测传感器，其可以附着在身体上，从而最小化侵入。在这种连续血糖监测酶传感器的情况下，由于传感器的一部分进入人体，为了防止含有过渡金属等的电子传递链被人体吸收并引起如上所述的毒性和副作用，尝试主要使用含有氮原子的杂环聚合物比如聚(乙烯基吡啶)或聚(乙烯基咪唑)作为聚合物主链，并通过连接体固定过渡金属络合物，从而防止由于人体内电子传输介质的损失而引起的问题。
在电子传输介质以这种方式连接到氧化-还原聚合物的情况下，通常，为了有效地将过渡金属络合物固定到主聚合物主链上，主要使用了使用N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的配对反应，其为活性酯。然而，在这种现有合成方法的情况下，存在的问题是，它必须经历非常复杂的步骤，直到它最终合成为氧化-还原聚合物，在使用NHS的配对反应期间通过水解的过渡金属络合物的固定效率不是很高，并且难以将其它类型的连接体或官能团引入到聚合物的主骨架中。因此，越来越需要开发可以解决这些问题的用于生物传感器的氧化还原聚合物。
发明内容
技术问题
本公开的目的是提供包括C-N配体的新型过渡金属络合物。
本公开的另一个目的是提供电化学生物传感器，该电化学生物传感器包括含有过渡金属络合物的氧化-还原聚合物。
本公开的另一个目的是提供用于产生过渡金属络合物的中间体化合物。
本公开的又一个目的是提供用于产生过渡金属络合物的方法。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了用作电子传输介质的具有下述化学结构式的过渡金属络合物：
[化学式1]
[M(C-N)α(N-N)3-α]mdX
其中，M可为选自由Fe、Co、Ru、Os、Rh和Ir组成的组中的一种；
α为1至3的整数；
C-N为含有苯环和具有一个或多个氮原子的杂环的二齿配体；
在具体的方面中，具有一个或多个氮原子的杂环可为含有至少一个氮原子、优选地1至3个氮原子的杂环，或包括一个或两个选自由O和S组成的组中的杂原子以及一个或多个氮原子的杂环。并且，杂环可为单杂环、二杂环、三杂环或多杂环，并且可为4元至16元、5元至15元或5元至14元杂环，但不限于此。
N-N为二齿配体，其为含有氮原子的杂环；
m为表示-1至-5或1至5的负电荷或正电荷；
d为0至2的整数；并且
X为抗衡离子，优选地选自由F、Cl、Br、I和PF6组成的组中的抗衡离子。
有益效果
根据本公开的含有C-N配体的过渡金属络合物在用于电化学传感器时，显著改善电化学传感器的性能。
附图说明
图1为显示在通过ESI-MS分析的情况下弱锇-氯化物键断裂的图。
图2为显示具有在实施例的第二步骤中合成的C-N配体的各种锇络合物(下文中，也称为“C-N络合物”)的结构的图。
图3a～图3c为显示根据本公开的锇络合物的结构的图，该锇络合物具有C-N配体和在实施例的第三步骤中合成的N-N配体。
图4是比较显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物13、14、15和16)的电化学特性的循环伏安曲线的图。
图5为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物1)的电化学特性的循环伏安曲线。
图6为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物2)的电化学特性的循环伏安曲线。
图7为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物3)的电化学特性的循环伏安曲线。
图8为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物4)的电化学特性的循环伏安曲线。
图9为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物5)的电化学特性的循环伏安曲线。
图10为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物6)的电化学特性的循环伏安曲线。
图11为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物7)的电化学特性的循环伏安曲线。
图12为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物8)的电化学特性的循环伏安曲线。
图13为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物9)的电化学特性的循环伏安曲线。
图14为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物10)的电化学特性的循环伏安曲线。
图15为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物11)的电化学特性的循环伏安曲线。
图16为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物12)的电化学特性的循环伏安曲线。
图17为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物13)的电化学特性的循环伏安曲线。
图18为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物14)的电化学特性的循环伏安曲线。
图19为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物15)的电化学特性的循环伏安曲线。
图20为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物16)的电化学特性的循环伏安曲线。
图21为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物17)的电化学特性的循环伏安曲线。
图22为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物18)的电化学特性的循环伏安曲线。
图23为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物19)的电化学特性的循环伏安曲线。
图24为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物20)的电化学特性的循环伏安曲线。
图25为显示根据本公开的锇络合物(Os-络合物21)的电化学特性的循环伏安曲线。
具体实施方式
下文中，将详细地描述本公开的实施方式。
除非另外定义，否则本文中使用的所有技术术语都具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解含义相同的含义。尽管本文中列出了示例性的方法或材料，但是其他类似或等效的方法或材料也在本公开的范围内。本文中表示的所有数值都被认为包括“近似”或“约”的意思，尽管没有明确列举。本文中作为参考公开的所有出版物都通过引用整体并入。
将详细描述本文中使用的基团的定义。除非另有说明，否则每个基团具有以下定义，并在本领域技术人员通常理解的意义上使用。
如本文中使用的，“卤基”或“卤素”指，例如，氟、氯、溴和碘。
如本文中使用的，术语“烷基”指脂族烃自由基，并且包括直链或支链烃自由基。例如，具有1至6个碳原子的脂族烃包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、1-乙基丙基、己基、异己基、1,1-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基和2-乙基丁基，但不限于此。除非另外定义，否则烷基意指具有1至6个碳原子的烷基，优选地具有1至4个碳原子的烷基，更优选地具有1至6个碳原子的烷基。
如本文中使用的，术语“烷氧基”指-O-烷基或烷基-O-基团，其中烷基如上定义。其示例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基和叔丁氧基等，但不限于此。烷氧基可未被取代或被一个或多个适当的基团取代。
如本文中使用的，单独与其他术语组合的术语“羟基”或“羟基”指-OH。
如本文中使用的，“氨基”指-NH2；且“硝基”指-NO2。
如本文中使用的，“芳基”指具有6至20个碳原子、6至12碳原子或6至10个碳原子的单价芳族烃，其通过从母体芳族环系统的单个碳原子中去除一个氢原子而得到。芳基可包括与含有饱和、部分不饱和环的双环自由基稠合的芳族环。示例性芳基包括衍生自苯(苯基)、取代的苯基、联苯基、萘基、四氢萘基、芴基、甲苯甲酰基(toluyl)、萘基、蒽基、茚基和茚满基等的自由基，但不限于此。芳基可未被取代或被一个或多个适当的基团取代。
如本文中使用的，当没有另外提供具体定义时，术语“取代”指被选自由下述组成的组中的取代基中的1至3种取代基取代：卤素(例如，F、Cl、Br或I)、氰基、羟基、硫基、硝基、氨基、亚氨基、叠氮基、脒基、肼基、腙基、氧代(oxo)基、羰基、氨甲酰基、酯基、醚基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸或其盐、具有1至6个碳原子的烷基、具有1至6个碳原子的卤代烷基、具有2至6个碳原子的烯基、具有2至6个碳原子的卤代烯基、具有2至6个碳原子的炔基、具有2至6个碳原子的卤代炔基、具有1至6个碳原子的烷氧基、具有1至6个碳原子的卤代烷氧基、具有1至6个碳原子的烷硫基、具有3至20个碳原子的环烷基、5至12元杂环烷基、5至12元杂芳基、具有6至10个碳原子的芳基、具有6至10个碳原子的芳氧基和具有6至10个碳原子的芳硫基。
在具体的实施方式中，化学式1可由以下化学式2至4中的任何一个表示：
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
其中，M为选自由Fe、Co、Ru、Os、Rh和Ir组成的组中的一种；
m为表示-1至-5或1至5的负电荷或正电荷；
d为0至2的整数；并且
X为抗衡离子。
X为抗衡离子，优选地选自由F、Cl、Br、I和PF6组成的组中的抗衡离子。优选地，M可为Os。
优选地，C-N配体可由以下化学式5的结构表示。
[化学式5]
其中，LC为含有至少一个氮原子的杂环，并且在杂环的2位处连接至苯环；
RL为杂环化合物Lc的任何官能团；
RL、R2、R3、R4、R5各自独立地选自由下述组成的组中：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-C(＝O)H、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NH2、取代的或未取代的烷氧基羰基、取代的或未取代的烷基氨基羰基、取代的或未取代的二烷基氨基羰基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的二烷基氨基、取代的或未取代的烷基氨基(alkanylamino)、取代的或未取代的芳基羧酰胺基、取代的或未取代的肼基、取代的或未取代的烷基肼基、取代的或未取代的羟基氨基、取代的或未取代的烷氧基氨基、取代的或未取代的羟基硫基、取代的或未取代的烯基、取代的或未取代的芳基和取代的或未取代的烷基，并且
R1为与过渡金属配位的部分。
并且，N-N配体可由以下化学式6的结构表示。
[化学式6]
其中，LN1和LN2各自独立地为包括至少一个氮原子的杂环，并且LN1和LN2各自在杂环的2位处彼此连接；
其中，RL为LN1和LN2的官能团，它们是杂环，并且各自为-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-C(＝O)H、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NH2或者取代的或未取代的烷氧基羰基、取代的或未取代的烷基氨基羰基、取代的或未取代的二烷基氨基羰基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的二烷基氨基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的芳基羧酰胺基、取代的或未取代的肼基、取代的或未取代的烷基肼基、取代的或未取代的羟基氨基、取代的或未取代的烷氧基氨基、取代的或未取代的羟基硫基、取代的或未取代的烯基、取代的或未取代的芳基或者取代的或未取代的烷基，或
分别连接至LN1和LN2的两种类型的RL彼此连接，以与LN1和LN2一起形成取代的或未取代的三环杂环，
其中，通过连接分别连接至LN1和LN2的两种类型的RL而形成的环彼此连接成5元环至7元环，5元环至7元环未被取代或被以下取代：氧代(＝O)、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NH2或者取代的或未取代的烷氧基羰基、取代的或未取代的烷基氨基羰基、取代的或未取代的二烷基氨基羰基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的二烷基氨基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的芳基羧酰胺基、取代的或未取代的肼基、取代的或未取代的烷基肼基、取代的或未取代的羟基氨基、取代的或未取代的烷氧基氨基、取代的或未取代的羟基硫基、取代的或未取代的烯基、取代的或未取代的芳基或者取代的或未取代的烷基。
在一个具体的实施方式中，杂环可为选自由下述组成的组中的至少一种：咪唑、吡啶、嘧啶、吡唑、异噁唑、噁唑、噻唑、苯并噻唑、苯并咪唑、苯并噁唑和二氮杂芴酮。
在一个具体的实施方式中，当烷氧基羰基、烷基氨基羰基、二烷基氨基羰基、烷氧基、烷基氨基、二烷基氨基、烷基氨基、芳基羧酰胺基、肼基、烷基肼基、羟基氨基、烷氧基氨基、羟基硫基、烯基、芳基、烷基和三环杂环被取代时，这些可被选自由下述组成的组中的至少一种，优选地1至3种取代：-F、-Cl、-Br、-I、-OH、氧代、具有1至3个碳原子的烷基和具有1至3个碳原子的烷氧基。
具体地，化学式5的C-N配体可选自下述结构。
具体地，化学式6的N-N配体可选自下述结构：
在一个具体的实施方式中，根据本公开的化学式1的化合物可为以下所示的过渡金属络合物中的任何一种。
在另一方面中，本公开提供了用于制备化学式1的化合物的方法。具体地，当根据本公开的含有C-N配体的过渡金属络合物的过渡金属是锇时，其可以通过使用商业上可获得的锇盐作为电子传输介质通过三步合成来制备，这可以具体包括下述步骤：
i)使六氯锇铵盐与1,3-环己二烯反应以制备下述化学式7的双[(η6-苯)二氯二锇[(η6-bz)OsCl2]2，它是锇二聚体；
ii)将C-N配体引入到步骤i)中制备的双[(η6-苯)二氯二锇[(η6-bz)OsCl2]2中，以制备C-N络合物；以及
iii)将N-N配体引入到步骤ii)中制备的C-N络合物中以制备化学式1的过渡金属络合物。
[化学式7]
步骤i)为合成化学式7的化合物的步骤，该化合物为可结合C-N配体的锇二聚体，并且特征在于使用具有铵的抗衡离子的锇卤化物盐(六氯锇铵盐，[(NH--4)2OsCl6])作为起始材料。
一般而言，在合成化学式7中所示的在顶部和底部附接有苯的锇二聚体期间，水合物形式的锇盐(OsCl3·xH2O，H2OsCl6·xH2O)或具有钠的抗衡离子的锇卤化物盐(Na2OsCl6)用作商业上可得的锇起始材料，但是使用根据本公开六氯锇铵盐在供应和价格方面具有优势。
在步骤i)中，相对于六氯锇铵盐，1,3-环己二烯以7至10当量的量使用。并且，反应期间的反应温度为90℃至100℃，并且反应时间为48小时至72小时。反应溶剂可为乙醇水溶液，更具体地，80％(v/v)乙醇水溶液，但不限于此。它还包括添加反应中间体水(H2O)的步骤。
步骤ii)为将C-N配体引入到步骤i)中制备的化学式7的锇二聚体中以制备C-N络合物的步骤，其中基于化学式7的锇二聚体，C-N配体以2至4当量的量使用。反应期间的反应温度为80℃至160℃，并且反应时间为6小时至48小时。醇用作反应溶剂，并且醇不限于此，而是可使用具有1至6个碳原子、1至4个碳原子的低级醇，或者甲醇或乙醇。
步骤ii)中使用的C-N配体可无限制地使用，只要它具有其中苯环和含氮杂环彼此连接的结构(苯环-(氮)杂环)。优选地，它可为化学式5的C-N配体。
在具体的实施方式中，C-N络合物可为选自下述化合物中的一种，但不限于此。
步骤iii)为将N-N配体引入到步骤ii)中制备的C-N络合物中以最终制备化学式1的过渡金属络合物的步骤。在以上步骤中，基于C-N络合物，N-N配体可以以2.0至2.2当量的量使用。反应期间的反应温度为80℃，并且反应时间为3小时至36小时。反应溶剂可为甲醇，但不限于此。步骤ii)中使用的N-N配体可以无限制地使用，只要它具有其中含氮杂环彼此连接的结构((氮)杂环-(氮)杂环)。优选地，它可为化学式6的N-N配体。
另外，本公开的另一方面涉及用于电化学生物传感器的传感层，该传感层包括能够使液体生物样品经历氧化-还原反应的酶和包括过渡金属络合物的电子传输介质。
氧化还原酶是在活生物体中催化氧化还原反应的酶的通称。在本公开中待测量的目标物质(比如生物传感器)的情况下，氧化还原酶是指通过与待测量的目标物质反应而被还原的酶。以这种方式还原的酶与电子传输介质反应并产生信号(比如电流变化)，并且通过测量信号(比如此时发生的电流变化)来定量代谢物。可用于本公开的氧化还原酶可为选自由各种脱氢酶、氧化酶和酯酶等组成的组中的至少一种。根据氧化还原反应或检测目标材料，可以在属于酶组的酶中选择和使用使用底物作为目标材料的酶。
更具体地，氧化还原酶可为选自由下述组成的组中的一种或多种：葡萄糖脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、葡糖氧化酶、胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶、乳酸氧化酶、抗坏血酸氧化酶、醇氧化酶、醇脱氢酶和胆红素氧化酶等。
同时，氧化还原酶也可包括辅助因子，该辅助因子起到储存由氧化还原酶从待测量的目标物质(例如，代谢产物)中剥夺的氢的作用。例如，辅助因子可为选自由下述组成的组中的一种或多种：黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和吡咯并喹啉醌(PQQ)等。
例如，当测量血糖浓度时，葡萄糖脱氢酶(GDH)可用作氧化还原酶，并且可包括含有FAD作为辅助因子的黄素腺嘌呤二核苷酸-葡萄糖脱氢酶(FAD-GDH)和/或含有FAD-GDH作为辅助因子的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸-葡萄糖脱氢酶。
在具体的实施方式中，可用的氧化还原酶可为选自由下述组成的组中的至少一种：FAD-GDH(例如，EC 1.1.99.10等)、NAD-GDH(例如，EC 1.1.1.47等)、PQQ-GDH(例如，EC1.1.5.2等)、谷氨酸脱氢酶(例如，EC 1.4.1.2等)、葡糖氧化酶(例如，EC 1.1.3.4等)、胆固醇氧化酶(例如，EC 1.1.3.6等)、胆固醇酯酶(例如，EC 3.1.1.13等)、乳酸氧化酶(例如，EC 1.1.3.2等)、抗坏血酸氧化酶(例如，EC 1.10.3.3等)、醇氧化酶(例如，EC 1.1.3.13等)、醇脱氢酶(例如，EC 1.1.1.1等)和胆红素氧化酶(例如，EC 1.3.3.5等)等。
最优选地，氧化还原酶为葡萄糖脱氢酶，其能够在37℃的缓冲溶液中保持70％或更高的活性1周。
基于100重量份的氧化还原酶，根据本公开的传感层可含有20至700重量份，例如，60至700重量份或30至340重量份的氧化-还原聚合物。氧化-还原聚合物的含量可按照氧化还原酶的活性来适当调节。
此外，根据本公开的传感层可进一步包括碳纳米管以增加膜性能。具体地，当碳纳米管与过渡金属络合物，特别是锇一起使用时，电子传输率增加，并且因此可进一步改善传感层的性能。
另外，根据本公开的传感层可进一步包括交联剂。
同时，根据本公开的传感层可进一步包括选自由下述组成的组中的一种或多种添加剂：表面活性剂、水溶性聚合物、季铵盐、脂肪酸、增稠剂等，用于在试剂溶解期间作为分散剂，在试剂生产期间作为粘合剂，和作为长期存储的稳定剂等。
当分配试剂时，表面活性剂可起到使组合物均匀散布在电极上并以均匀厚度分配的作用。作为表面活性剂，可使用选自由Triton X-100、十二烷基硫酸钠、全氟辛烷磺酸、硬脂酸钠等组成的组中的至少一种。为了在分配试剂时适当地执行将试剂均匀地散布在电极上并以均匀的厚度分配试剂的作用，基于100重量份的氧化还原酶，根据本公开的试剂组合物可含有3至25重量份，例如10至25重量份的量的表面活性剂。例如，当使用具有700U/mg的活性的氧化还原酶时，基于100重量份的氧化还原酶，试剂组合物可含有10至25重量份的表面活性剂。当氧化还原酶的活性高于该值时，可将表面活性剂的含量调整到较低水平。
水溶性聚合物可作为试剂组合物的聚合物载体来稳定和分散酶。本文中使用的水溶性聚合物可包括选自由下述组成的组中的至少一种：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、多氟磺酸酯、羟乙基纤维素(HEC)和羟丙基纤维素(HPC)、羧甲基纤维素(CMC)、乙酸纤维素和聚酰胺等。基于100重量份的氧化还原酶，根据本公开的试剂组合物可含有10至70重量份，例如30至70重量份的量的水溶性聚合物，以充分且且适当地表现出帮助氧化还原酶的稳定性和分散的作用。例如，当使用具有700U/mg的活性的氧化还原酶时，基于100重量份的氧化还原酶，组合物可含有30至70重量份的水溶性聚合物。如果氧化还原酶的活性高于该值，则可将水溶性聚合物的含量调整到较低水平。
水溶性聚合物可具有约2,500g/mol至3,000,000g/mol，例如，约5,000g/mol至1,000,000g/mol的重均分子量，以便有效地帮助载体和酶的稳定性和分散。
增稠剂用于将试剂牢固地粘合到电极。作为增稠剂，可使用选自由纤维素羟乙基醚(natrosol)和二乙氨乙基-葡聚糖盐酸盐等组成的组中的至少一种。基于100重量份的氧化还原酶，根据本公开的电化学传感器可含有10至90重量份，例如，30至90重量份的量的增稠剂，以确保根据本公开的氧化-还原聚合物牢固地附接到电极。例如，基于100重量份的氧化还原酶，当使用具有700U/mg的活性的氧化还原酶时，其可含有30至90重量份的增稠剂，并且当氧化还原酶的活性高于该值时，可将增稠剂的含量调节至较低水平。
在另一实施方式中，本公开提供了包括有机电子传输介质的装置，优选地可插入装置。优选地，该装置可为电化学生物传感器，更优选地，电化学血糖(blood glucose)(血糖(blood sugar))传感器。
具体地，电化学生物传感器的类型不受限制，但是可以优选使用连续血糖监测传感器。
在这种连续血糖监测传感器的配置中，本公开可包括，例如，电极、绝缘体、基板、传感层、扩散层和保护层等，它们包括氧化-还原聚合物和氧化还原酶。在电极的情况下，它可包括两种类型的电极比如工作电极和对电极，并且它还可包括三种类型的电极比如工作电极、对电极和参考电极。在一个实施方式中，根据本公开的生物传感器可为电化学生物传感器，其通过将包含电子传输介质和能够使液体生物样品经历氧化还原的酶的试剂组合物涂覆到具有至少两个、优选两个或三个电极的基板上，然后将其干燥而制备。例如，提供了一种平面电化学生物传感器，其特征在于，在该电化学生物传感器中，工作电极和对电极设置在基板的相对表面上，并且包含根据本发明的氧化还原聚合物的传感层堆叠在工作电极上，并且绝缘体、扩散层和保护膜顺序堆叠在具有工作电极和对电极的基板的两侧上。
在具体的实施方式中，基板可由选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)和聚酰亚胺(PI)组成的组中的一种或多种材料制成。
此外，作为工作电极，可使用碳、金、铂、银或银/氯化银电极。
此外，在具有2电极的电化学生物传感器的情况下，由于对电极起到参考电极的作用，因此金、铂、银或银/氯化银电极可以用作对电极。在包括直至参考电极的3电极电化学生物传感器的情况下，金、铂、银或银/氯化银电极可用作参考电极，并且碳电极可用作对电极。
全氟磺酸(Nafion)、乙酸纤维素和硅酮橡胶等可用作扩散层，并且硅酮橡胶、聚氨酯和聚氨酯类共聚物等可用作保护层，但不限于此。
作为非限制性示例，在2电极的情况下，可以使用氯化银或银，因为对电极起到参考电极的作用，而在3电极的情况下，氯化银或银可以用作参考电极，并且碳电极可以用作对电极。
在一个实施方式中，尽管用于测量葡萄糖的生物传感器作为可应用的电化学生物传感器的示例，但是通过改变本公开的试剂组合物中包含的酶的类型，本公开可以被应用于用于定量测定各种物质(比如胆固醇、乳酸盐、肌酸酐、过氧化氢、醇、氨基酸和谷氨酸盐)的生物传感器。
下文中，将参考下述实施例描述本公开。然而，这些实施例仅用于说明的目的，其范围不应限于此。
[实施例]
实验材料
使用商业购买的溶剂和试剂，无需进一步纯化工艺。在氧化铝用于纯化金属络合物的情况下，使用10mL移液管过滤由Aldrich制造的中性氧化铝。对于用于交换络合物的氯抗衡离子的树脂，使用来自Aldrich的50-100目Dowex 1x4氯化物形式。
使用Varian Inova 400(对于1H为400MHz，对于13C为100MHz)获得1H-NMR和13C-NMR光谱。所有化学位移与四甲基硅烷峰(δ0.00)或氘化氯仿(对于1H NMR，CDCl3：δ7.26，对于13C NMR，CDCl3：δ77.16)和氘化二甲基乙酰胺(对于1H NMR，DMSO：δ2.50，对于13C NMR，DMSO：δ39.52)成比例测定。质谱在低分辨率的情况下通过来自ThermoFisher Scientific的ESI-Iontrap质谱仪，并且在高分辨率的情况下通过ThermoFisher Scientific的ESI-orbitrap质谱仪从Sogang University的Organic Chemistry Research Center获得。
实验方法
在由化学式1表示的锇络合物的情况下，它可以通过三个步骤由商业上可获得的锇卤化物盐[(NH--4)2OsCl6]合成。第一步骤是以二价离子态的锇二聚体的形式合成四价离子态的锇盐的步骤。第二步骤是以合成的锇二聚体与作为第一配体的CN配体结合的形式合成锇络合物的步骤。第三步骤是通过结合剩余的相同N-N配体来合成由化学式1表示的锇络合物的步骤。
[化学式1]
1、第一步骤
在化学式7中所示的顶部和底部附接有苯的锇二聚体的合成期间，通过使用水合形式的锇盐(OsCl3·xH2O，H2OsCl6·xH2O)或其抗衡离子为钠的锇卤化物盐(Na2OsCl6)作为商业上可得的锇起始材料来合成锇二聚体。
所提出的合成方法使用其抗衡离子是铵的锇卤化物盐[(NH--4)2OsCl6]作为起始材料，与文献中已知的锇起始材料相比，这在供应和价格方面具有优势。
[化学式7]
[合成双[(η6-苯)二氯二锇[(η6-bz)OsCl2]2(化合物A)]
将六氯锇铵盐(4.5g，10.2mmol)和80％乙醇水溶液(20mL)添加至玻璃培养管中以制备悬浮液。然后，向其添加1,3-环己二烯(5.0mL，74.2mmol)，并且将混合物在100℃下搅拌1天。冷却至室温后，向其添加蒸馏水(15mL)，并且将混合物进一步搅拌1天。反应完成后，将反应溶液冷却至室温，添加乙醚(8mL)和乙醇(20mL)并在0℃储存2小时以获得黄色沉淀物。过滤沉淀物并用冷乙醇和冷乙醚洗涤，以获得终产物。
-化合物A；质量回收(mass recovery)：2.9g；1H-NMR(400MHz，DMSO)：δ＝7.20(s，6H)，6.17(s，6H)；13C-NMR(100MHz，CDCl3)：δ＝88.32，79.51
当使用所提出的合成方法时，它显示出与文献中已知数据的差异。在NMR的情况下，在文献中仅显示CDCl3：δ6.07处的单峰。在合成的化合物的情况下，它在CDCl3中显示出低溶解度。作为DMSO-d6分析的结果，它在δ7.20和δ6.17处显示单峰。这两个峰值具有相似的积分值，并且δ7.20处的峰可具有较小的积分值，这取决于样品。预期的化合物被确定为其中从化学式2中除去一个氯化物的形式(化学式6)或者其中由化学式6和化学式7表示的化合物A混合的形式。
[化学式6]
在通过ESI-MS分析的情况下，如图1中所示，弱锇-氯化物键断裂，并且质量值随着用甲醇交换的化合物的特定质量变化而出现，甲醇是质谱分析中使用的溶剂。此外，二聚体的形式被破坏，且苯保留在锇单体中，并且类似地，其中锇-氯化物键被作为溶剂的甲醇交换的化合物的质量修改和质量值出现。
如此获得的化合物A用于第二合成步骤，无需进一步纯化以合成锇络合物，随后纯化和分析。
2、第二步骤
这是通过使用在上述步骤中合成的化合物A引入第一配体，C-N配体的步骤。通过所提出的合成方法来合成图2中所示的具有C-N配体的各种锇络合物。
合成在化合物A中引入一个C-N配体的锇络合物
1)合成(η6-苯)[2-(1-甲基-咪唑-κN)苯基-κC][1-甲基-2-苯基-咪唑-κN]氯化锇(C-N络合物1)
将化合物A(338mg，0.50mmol)和1-甲基-2-苯基-咪唑(343mg，2.00mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：178mg；1H-NMR(400MHz，CDCl3)：δ＝7.62(d，J＝7.4Hz，1H)，7.57(t，J＝7.4Hz，1H)，7.50(m，2H)，7.45(d，J＝7.7Hz，1H)，7.38(s，1H)，7.08(s，1H)6.98(m，3H)，6.91(d，J＝1.3Hz，1H)，6.87(d，J＝1.3Hz，1H)，6.84(t，J＝7.4Hz，1H)5.44(s，6H)，4.01(s，3H)，3.31(s，3H)；13C-NMR(100MHz，CDCl3)：δ＝160.23，156.86，149.93，140.45，135.43，131.74，130.65，130.59，130.22，128.84，128.62，128.20，123.95，123.24，122.10，121.69，77.68，35.81，35.08
对于C-N络合物1，N-甲基苯基咪唑用作C-N配体，但是与其他络合物不同，获得其中配体的另一个氮部分替代锇-氯键附接的形式的产物。
2)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)苯基-κC]锇(C-N络合物2a)
将化合物A(952mg，1.40mmol)和2-苯基吡啶(478mg，3.08mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：450mg；1H-NMR(400MHz，CDCl3)：δ＝9.20(d，J＝5.8Hz，1H)，8.13(d，J＝7.4Hz，1H)，7.81(d，J＝8.1Hz，1H)，7.70(d，J＝7.8Hz，1H)，7.66(t，J＝7.8Hz，1H)，7.16(t，J＝7.4Hz，1H)7.03(m，2H)，5.56(s，6H)；13C-NMR(100MHz，CDCl3)：δ＝166.79，165.60，155.20，144.77，139.11，137.19，130.65，124.29，123.04，122.50，119.14，77.48
3)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-4-烯丙基-苯基-κC]锇(C-N络合物2b)
将化合物A(524mg，0.77mmol)和2-(3-烯丙基苯基)吡啶(317mg，1.62mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：280mg；1HNMR(400MHz，CDCl3)δ9.21(br，1H)，8.04(d，J＝7.5Hz，1H)，7.83(d，J＝8.0Hz，1H)，7.67(br，1H)，7.53(s，1H)，7.03(br，2H)，6.00(m，1H)，5.56(s，6H)，5.10(dd，J＝22.1，13.6Hz，2H)
4)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-4-甲氧甲基-苯基-κC]锇(C-N络合物2c-1)
将化合物A(432mg，0.64mmol)和2-(3-羟基甲基苯基)吡啶(247mg，1.34mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：209mg；1HNMR(400MHz，CDCl3)δ9.21(d，J＝5.6Hz，1H)，8.10(d，J＝7.6Hz，1H)，7.85(d，J＝8.0Hz，1H)，7.67(br，2H)，7.13(d，J＝7.6Hz，1H)，7.04(t，J＝6.0Hz，1H)，5.56(s，6H)，4.46(s，2H)，3.40(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ166.53，165.11，155.09，144.37，138.98，137.07，132.58，130.48，123.80，122.44，119.12，77.45，74.91，57.98。
5)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-4-乙氧甲基-苯基-κC]锇(C-N络合物2c-2)
将化合物A(192mg，0.28mmol)和2-(3-羟基甲基苯基)吡啶(110mg，0.59mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：86mg；1HNMR(400MHz，CDCl3)δ9.20(d，J＝5.8Hz，1H)，8.09(d，J＝7.5Hz，1H)，7.85(d，J＝8.1Hz，1H)，7.67(br，2H)，7.13(d，J＝7.4Hz，1H)，7.03(t，J＝6.7Hz，1H)，5.56(s，6H)，4.50(s，2H)，3.55(q，J＝7.0Hz，2H)，1.24(t，J＝7.0Hz，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ166.60，164.95，155.06，144.33，138.94，137.03，132.97，130.56，123.84，122.37，119.11，77.43，72.95，65.45，15.30。
6)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-4-甲氧基乙醇甲基-苯基-κC]锇(C-N络合物2c-3)
将化合物A(188mg，0.28mmol)和2-(3-羟基甲基苯基)吡啶(108mg，0.58mmol)置于玻璃培养管中，并向其添加乙二醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：91mg；1HNMR(400MHz，CDCl3)δ9.21(d，J＝5.1Hz，1H)，8.10(d，J＝7.6Hz，1H)，7.85(d，J＝7.6Hz，1H)，7.69(br，2H)，7.13(d，J＝7.5Hz，1H)，7.04(t，J＝6.5Hz，1H)，5.56(s，6H)，4.56(s，2H)，3.76(br，2H)，3.62(br，2H)，2.01(t，J＝5.9Hz，1H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ166.45，165.36，155.12，144.45，139.09，137.11，132.33，130.55，123.91，122.51，119.13，77.48，73.53，71.10，61.97。
对于C-N络合物2c-1、2c-2和2c-3，可获得其中作为配体的苯甲醇被所用的溶剂取代的锇络合物的产物。
7)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-5-甲基-苯基-κC]锇(C-N络合物3a)
将化合物A(447mg，0.66mmol)和2-(4-甲基苯基)吡啶(223mg，1.32mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：289mg；1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.17(d，J＝5.2Hz，1H)，7.96(s，1H)，7.76(d，J＝8.1Hz，1H)，7.64(t，J＝7.7Hz，1H)，7.60(d，J＝7.9Hz，1H)，6.98(t，J＝6.6Hz，1H)，6.88(d，J＝7.9Hz，1H)，5.57(s，6H)，2.39(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ166.78，165.60，155.05，141.81，140.53，139.67，137.07，124.28，124.14，121.99，118.80，77.42，21.83。
8)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-5-甲氧基-苯基-κC]锇(C-N络合物3b)
将化合物A(119mg，0.17mmol)和2-(4-甲氧苯基)吡啶(65mg，0.35mmol)置于玻璃培养管中，并向其添加乙二醇以制得混合溶液。将混合溶液在160℃下回流6小时。反应完成后，通过在减压下加热去除作为溶剂的乙二醇。去除了溶剂的固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：75mg；1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.10(d，J＝5.3Hz，1H)，7.60(m,4H)，6.90(t，J＝6.0Hz，1H)，6.58(dd，J＝8.5，2.3Hz，1H)，5.52(s，6H)，3.86(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ167.29，166.23，160.79，154.94，137.53，136.99，125.59，123.23，121.31，118.44，109.28，77.41，55.22。
9)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-5-甲酰基-苯基-κC]锇(C-N络合物3c)
将化合物A(483mg，0.71mmol)和2-(4-甲酰基苯基)吡啶(261mg，1.42mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂。将氧化铝过滤后获得的固体溶解于乙腈中，添加水，并且将混合物在80℃下搅拌过夜，然后去除溶剂以获得终产物。质量回收：353mg；1H NMR(400MHz，CDCl3)δ10.05(s，1H)，9.26(d，J＝5.8Hz，1H)，8.57(d，J＝1.5Hz，1H)，7.91(d，J＝8.1Hz，1H)，7.81(d，J＝8.0Hz，1H)，7.74(td，J＝8.1，1.5Hz，1H)，7.54(dd，J＝8.0，1.6Hz，1H)，7.14(ddd，J＝7.3，5.8，1.4Hz，1H)，5.62(s，6H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ193.24，165.30，165.25，155.53，150.08，140.86，137.45，136.63，124.20，124.17，123.74，120.27，77.86。
10)合成(η6-苯)氯[2-(2-吡啶基-κN)-5-甲胺-苯基-κC]锇(C-N络合物3c)
将化合物A(353mg，0.52mmol)和4-吡啶基-2-基-苄基胺(267mg，1.04mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温。所得沉淀物通过真空过滤去除并用过量的二氯甲烷和甲醇洗涤以收集滤液。在减压下蒸馏以去除溶剂，并且所得固体通过使用中性氧化铝的柱色谱来纯化。杂质通过柱使用二氯甲烷和乙腈来去除，然后使用甲醇作为显影溶液以获得312mg的终产物。此时获得的产物用于下一步反应，而无需进一步纯化。
11)合成(η6-苯)氯[2-(2-[4-羧酸甲酯吡啶基]-κN)-3-甲氧苯基-κC]锇(C-N络合物4)
将化合物A(155mg，0.23mmol)和2-(2-甲氧苯基)-4-吡啶羧酸酯(111mg，0.46mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流24小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：98mg；1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.21(d，J＝5.6Hz，1H)，8.10(d，J＝7.6Hz，1H)，7.85(d，J＝8.0Hz，1H)，7.67(d，J＝9.4Hz，2H)，7.13(d，J＝7.6Hz，1H)，7.04(t，J＝6.0Hz，1H)，5.56(s，4H)，5.30(s，1H)，4.46(s，2H)，3.40(s，2H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ169.34，166.68，165.19，159.28，155.42，137.50，131.70，131.62，131.58，123.84，120.47，105.63，78.22，55.11，52.89。
12)合成(η6-苯)氯[2-(2-噻唑基-κN)苯基-κC]锇(C-N络合物5)
将化合物A(267mg，0.39mmol)和2-苯基噻唑(138mg，0.86mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。将混合溶液在80℃下回流48小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：168mg；1H-NMR(400MHz，CDCl3)：δ＝8.14(d，J＝7.4Hz，1H)，8.02(d，J＝3.6Hz，1H)，7.59(d，J＝7.8Hz，1H)，7.24(d，J＝3.6Hz，1H)，7.14(t，J＝6.9Hz，1H)，7.03(t，J＝7.4Hz，1H)，5.56(s，6H)；13C-NMR(100MHz，CDCl3)：δ＝178.08，165.24，144.71，140.42，139.42，130.74，124.77，123.32，117.84，76.86
13)合成(η6-苯)氯[2-(2-苯并噻唑基-κN)苯基-κC]锇(C-N络合物6)
将将化合物A(366mg，0.54mmol)和2-苯基苯并噻唑(251mg，1.19mmol)置于玻璃培养管中，并向其添加乙醇以制得混合溶液。将混合溶液在100℃下回流48小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：148mg；1H-NMR(400MHz，CDCl3)：δ＝8.22(d，J＝7.5Hz，1H)，8.18(d，J＝8.3Hz，1H)，7.88(d，J＝8.0Hz，1H)，7.78(d，J＝7.5Hz，1H)，7.63(t，J＝7.7Hz，1H)，7.47(t，J＝7.6Hz，1H)7.20(t，J＝7.4Hz，1H)，7.11(t，J＝7.4Hz，1H)5.75(s，6H)；13C-NMR(100MHz，CDCl3)：δ＝178.08，165.24，144.71，140.42，139.42，130.74，124.77，123.32，117.84，77.48，77.16，76.86，76.84。
14)合成(η6-苯)氯[2-(1-甲基-苯并咪唑-κN)苯基-κC]锇(C-N络合物7a)
将化合物A(100mg，0.15mmol)和1-甲基-2-苯基-苯并咪唑(251mg，0.32mmol)置于玻璃培养管中，并向其添加乙醇以制得混合溶液。将混合溶液在100℃下回流48小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：59mg；1H-NMR(400MHz，CDCl3)：δ＝8.29(d，J＝7.5Hz，1H)，7.86(d，J＝7.8Hz，1H)，7.74(d，J＝8.1Hz，1H)，7.40(m，3H)，7.19(t，J＝7.3Hz，1H)，7.10(t，J＝7.5Hz，1H)5.75(s，6H)，4.16(s，3H)；13C-NMR(100MHz，CDCl3)：δ＝167.44，162.08，140.83，140.41，136.05，134.27，130.38，124.52，123.64，123.52，123.09，117.36，110.05，76.26，31.90
15)合成(η6-苯)氯[2-(2-[1-烯丙基-苯并咪唑]-κN)苯基-κC]锇(C-N络合物7b)
将化合物A(129mg，0.19mmol)和1-甲基-2-苯基-苯并咪唑(98mg，0.42mmol)置于玻璃培养管中，并向其添加乙醇以制得混合溶液。将混合溶液在100℃下回流48小时。反应完成后，将反应混合物冷却至室温，并且通过真空过滤去除所得沉淀物。过滤后，通过在减压下蒸馏去除溶剂，并且所得固体通过氧化铝柱色谱使用二氯甲烷作为显影溶液来纯化。收集柱管的黄色条带，通过在减压下蒸馏去除溶剂，然后获得终产物。质量回收：25mg；1HNMR(400MHz，CDCl3)δ＝8.29(d，J＝7.5Hz，1H)，7.75(d，J＝7.9Hz，1H)，7.68(d，J＝7.8Hz，1H)，7.46-7.35(m，3H)，7.17(t，J＝7.4Hz，1H)，7.07(t，J＝7.5Hz，1H)，6.19-6.05(m，1H)，5.72(s，6H)，5.31(d，J＝10.2Hz，1H)，5.25-5.03(m，3H)。13C NMR(100MHz，CDCl3)δ＝167.47，161.81，140.78，140.24，135.60，133.52，130.75，130.30，124.49，123.73，123.57，123.00，118.32，117.34，110.02，76.18，46.87。
3、第三步骤
第三步骤是将两个相同的N-N配体引入到锇络合物中的过程，在第二步骤中C-N配体被引入到锇络合物中。通过所提出的合成方法合成了如图3a至图3c中所示的对应于化学式1的各种锇有机金属络合物。对于所得的有机金属络合物，通过ESI-MS确定合成结果和物质的氧化态。产率是基于高氧化态计算的。
使用Palmsens EmStat3模型对Os-络合物1至7和Os-络合物8测量循环伏安图(CV)，并使用CH Instruments的CHI1040C的模型对Os-络合物8和Os-络合物10至20测量循环伏安图(CV)。并且，使用Ag/AgCl作为参考电极，碳玻璃电极作为工作电极以及Pt电极作为对电极，以10mV/s的扫描速率进行测量。在TBAP的0.1M乙腈溶液中以3mg/mL的浓度测量具有PF6 -抗衡离子的物质。在非恒定状态下测量具有Cl-抗衡离子的物质的浓度。结果如以下表1和图5至图25所示。
[从起始材料C-N络合物合成通式[Os(C-N)1(N-N)2]的锇有机金属络合物]
1)合成Os-络合物1
[Os(2-(1-甲基-咪唑-κN)苯基-κC)(联噻唑)2]2PF6
将C-N络合物1(40mg，0.065mmol)和联噻唑(22mg，0.13mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流24小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。在减压下过滤溶液中形成的沉淀物，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤，以获得固体。为了去除残留的配体，进一步进行使用二氯甲烷的氧化铝过滤过程，然后使用二氯甲烷/乙醚沉淀以获得具有PF6 -抗衡离子的产物。(28mg，44％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C22H17N6OsS4的计算值：685.00实测值：685.08[M]+，342.58[M]2+
2)合成Os-络合物2
[Os(2-(1-甲基-咪唑-κN)苯基-κC)(联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物1(60mg，0.097mmol)和联吡啶(31mg，0.194mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流24小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将于溶液中形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得固体。为了去除残留的配体，进一步进行使用二氯甲烷的氧化铝过滤过程，然后使用二氯甲烷/乙醚沉淀以获得具有PF6 -抗衡离子的产物。(61mg，67％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C30H25N6Os的计算值：661.18实测值：661.33[M]+，330.67[M]2+
3)合成Os-络合物3
[Os(2-(2-吡啶-κN)苯基-κC)(1,1’-二甲基-2,2’-联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物2a(120mg，0.26mmol)和1,1'-二甲基-2,2'-联吡啶(96mg，0.52mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流3小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将于溶液中形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(108mg，92％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C23H20N5O2OsS2的计算值：654.07实测值：654.00[M]+
4)合成Os-络合物4
[Os(2-(2-吡啶-κN)苯基-κC)(2-噻唑-2-基-4,5-二氢-噁唑)2]2PF6
将C-N络合物2a(56mg，0.12mmol)和2-噻唑-2-基-4,5-二氢-噁唑(37mg，0.24mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流36小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(85mg，74％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C23H20N5O2OsS2的计算值：654.07实测值：654.00[M]+，327.08[M]2+
5)合成Os-络合物5
[Os(2-(2-吡啶-κN)苯基-κC)(2-吡啶-2-基-苯并噻唑)2]PF6
将C-N络合物2a(63mg，0.14mmol)和2-吡啶-2-基-4,5-苯并噻唑(58mg，0.28mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流24小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(115mg，92％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C23H20N5O2OsS2的计算值：654.07实测值：654.00[M]+，327.08[M]2+
6)合成Os-络合物6
[Os(2-(2-吡啶-κN)苯基-κC)(2-吡啶-2-基-苯并噁唑)2]PF6
将C-N络合物2a(63mg，0.15mmol)和2-吡啶-2-基-4,5-苯并噁唑(59mg，0.30mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流24小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将于溶液中形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(65mg，50％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C35H24N5O2Os的计算值：738.15实测值：738.33[M]+
7)合成Os-络合物7
[Os(2-(2-噻唑-κN)苯基-κC)(1,1’-二甲基-2,2’-联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物5(50mg，0.11mmol)和2-吡啶-2-基-4,5-苯并噁唑(40mg，0.22mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流4小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(69mg，64％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C33H30N5OsS的计算值：720.18实测值：720.33[M]+，360.25[M]2+
8)合成Os-络合物8
[Os(2-(2-噻唑-κN)苯基-κC)(4,5-二氮杂芴酮)2]PF6
将C-N络合物5(35mg，0.075mmol)和4,5-二氮杂富勒烯酮(28mg，0.15mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流24小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(58mg，90％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C31H18N5O2OsS的计算值：716.078实测值：716.079[M]+
9)合成Os-络合物9
[Os(2-(1-甲基-苯并咪唑-κN)苯基-κC)(联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物7a(45mg，0.098mmol)和联吡啶(31mg，0.196mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流12小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(58mg，59％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C34H27N5Os的计算值：711.191实测值：711.33[M]+，355.75[M]2+
10)合成Os-络合物10
[Os(2-(2-[1-烯丙基-苯并咪唑]-κN)苯基-κC)(4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物7b(50mg，0.093mmol)和4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶(36mg，0.196mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流6小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(74mg，74％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C40H37N5Os的计算值：793.269实测值：793.42[M]+，396.75[M]2+
11)合成Os-络合物11
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-4-烯丙基-苯基-κC)(4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物2b(155mg，0.31mmol)和4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶(175mg，0.64mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流4小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(267mg，82％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(低分辨率)：阳离子[M]+C38H36N5Os的计算值：754.259实测值：754.42[M]+，377.25[M]2+
12)合成Os-络合物12
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-4-烯丙基-苯基-κC)(联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物2b(163mg，0.33mmol)和联吡啶(102mg，0.66mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流6小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(220mg，68％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C34H28N5Os的计算值：698.1954实测值：698.1954[M]+，349.0974[M]2+
13)合成Os-络合物13
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-5-甲胺-苯基-κC)(联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物3d(226mg，0.46mmol)和联吡啶(145mg，0.93mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流15小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(306mg，68％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C32H27N6Os的计算值：687.1912实测值：687.1908[M]+，343.5948[M]2+，335.5856[M-NH2]2+
14)合成Os-络合物14
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-5-甲胺-苯基-κC)(4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物3d(267mg，0.55mmol)和4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶(305mg，1.10mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流6小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(375mg，66％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C36H35N6Os的计算值：743.2538实测值：743.2532[M]+，371.6262[M]2+,363.6172[M-NH2]2+
15)合成Os-络合物15
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-5-甲胺-苯基-κC)(4,4’-二甲氧基-2,2’-联吡啶)2]2PF6
将C-N络合物3d(179mg，0.37mmol)和4,4'-二甲氧基-2,2'-联吡啶(159mg，0.74mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流5小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(228mg，57％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C36H35N6O4Os的计算值：807.2334实测值：807.2330[M]+，403.6158[M]2+,376.2595[M-NH2]2+
16)合成Os-络合物16
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-5-甲胺-苯基-κC)(联噻唑)2]2PF6
将C-N络合物3d(137mg，0.28mmol)和联噻唑(95mg，0.56mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流12小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(124mg，44％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C24H19N6OsS4的计算值：711.0169实测值：711.0163[M]+，355.5080[M]2+，347.4955[M-NH2]2+
17)合成Os-络合物17
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-5-甲酰基-苯基-κC)(联吡啶)2]PF6
将C-N络合物3c(67mg，0.14mmol)和联吡啶(43mg，0.28mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流15小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。(91mg，79％)。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C32H24N5OOs的计算值：686.1585实测值：686.1591[M]+
18)合成Os-络合物18
[Os(2-(2-吡啶基-κN)-5-甲酰基-苯基-κC)(4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶)2]Cl
将C-N络合物3c(102mg，0.21mmol)和4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶(77mg，0.43mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流3小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。(131mg，70％)ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C36H32N5OOs的计算值：742.2211实测值：742.2217[M]+
19)合成Os-络合物19
[Os(2-(2-吡啶-κN)-5-甲基-苯基-κC)(4-甲基-4'-甲醛-2,2'-联吡啶)2]2Cl
将C-N络合物2a(60mg，0.13mmol)和4-甲基-4'-甲醛-2,2'-联吡啶(52mg，0.26mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流15小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂，然后再溶解于蒸馏水中，并将混合物在100℃下搅拌18小时以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。(101mg，95％)ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C35H28N5O2Os的计算值：742.1858实测值：742.1854[M]+774.2117[M+MeOH]+806.2367[M+2MeOH]+
20)合成Os-络合物20
[Os(2-(2-吡啶-κN)苯基-κC)(4-甲基-4'-甲醛-2,2'-联吡啶)2]2Cl(Os-络合物20)
将C-N络合物3a(73mg，0.16mmol)和4-甲基-4'-甲醛-2,2'-联吡啶(61mg，0.31mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流15小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂，然后再溶解于蒸馏水中，并将混合物在100℃下搅拌18小时以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。(92mg，72％)ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C36H30N5O2Os的计算值：756.2014实测值：756.2014[M]+，788.2275[M+MeOH]+，820.2534[M+2MeOH]+，394.1133[M+MeOH]2+，410.1262[M+2MeOH]2+
21)合成Os-络合物21
[Os(2-(2-吡啶-κN)苯基-κC)(4-甲氧基-4'-甲醛-2,2'-联吡啶)2]2Cl(Os-络合物21)
将C-N络合物3b(61mg，0.12mmol)和4-甲氧基-4'-甲醛-2,2'-联吡啶(50mg，0.25mmol)置于玻璃培养管中，并向其中添加甲醇以制得混合溶液。然后，将氩气吹入玻璃培养管10分钟，以在玻璃培养管内产生氩气气氛，然后将混合物在80℃下回流15小时。将过量的六氟磷酸铵盐(NH4PF6)添加至蒸馏水，并将反应后的溶液缓慢滴入饱和溶液中。将所形成的沉淀物过滤，并用蒸馏水和过量乙醚洗涤以获得具有PF6 -抗衡离子的终产物。为了再次用Cl-替换抗衡离子，将产物溶解于少量(～1mL)乙腈中，然后在过量蒸馏水(25mL)中与Dowex 1x4氯化物树脂一起搅拌24小时。通过真空过滤去除树脂，并在减压下蒸馏滤液以去除溶剂，然后再溶解于蒸馏水中，并将混合物在100℃下搅拌18小时以去除溶剂。由此，获得具有Cl-抗衡离子的产物。(83mg，79％)ESI-MS(高分辨率)：阳离子[M]+C36H30N5O3Os的计算值：772.196；实测值：804.222[M+CH3OH]+，836.248[M+2CH3OH]+，418.124[M+2CH3OH]2+
[表1]
合成的锇络合物的结构和氧化-还原电位
(a考虑到在水中的溶解度，通过与其他物质比较，假定Cl-物质的预期E1/2值移动了-200mV。)
Claims (20)
1.一种用作电子传输介质的具有下述化学结构式的过渡金属络合物：
[化学式1]
[M(C-N)α(N-N)3-α]mdX
其中，M为选自由Fe、Co、Ru、Os、Rh和Ir组成的组中的一种；
α为1至3的整数；
C-N为含有苯环和具有一个或多个氮原子的杂环的二齿配体；
N-N为二齿配体，所述二齿配体为含有氮原子的杂环；
m为表示-1至-5或1至5的负电荷或正电荷；
d为0至2的整数；并且
X为抗衡离子。
2.根据权利要求1所述的过渡金属络合物，其中所述M为Os。
3.根据权利要求1所述的过渡金属络合物，其中所述抗衡离子选自由F、Cl、Br、I和PF6组成的组中。
4.根据权利要求1所述的过渡金属络合物，其中所述过渡金属络合物为具有以下化学式2至4中的任何一个的结构的化合物中的一种：
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
其中，M为选自由Fe、Co、Ru、Os、Rh和Ir组成的组中的一种；
m为表示-1至-5或1至5的负电荷或正电荷；
d为0至2的整数；并且
X为抗衡离子。
5.根据权利要求1所述的过渡金属络合物，其中所述C-N配体由以下化学式5的结构表示：
[化学式5]
其中，LC为含有至少一个氮原子的杂环，并且在所述杂环的2位处连接至苯环；
RL为所述杂环化合物Lc的任何官能团；
RL、R2、R3、R4、R5各自独立地为选自由下述组成的组中：-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-C(＝O)H、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NH2、取代的或未取代的烷氧基羰基、取代的或未取代的烷基氨基羰基、取代的或未取代的二烷基氨基羰基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的二烷基氨基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的芳基羧酰胺基、取代的或未取代的肼基、取代的或未取代的烷基肼基、取代的或未取代的羟基氨基、取代的或未取代的烷氧基氨基、取代的或未取代的羟基硫基、取代的或未取代的烯基、取代的或未取代的芳基和取代的或未取代的烷基，并且
R1为与所述过渡金属配位的部分。
6.根据权利要求5所述的过渡金属络合物，其中化学式5的所述C-N配体选自下述结构：
7.根据权利要求1所述的过渡金属络合物，其中所述N-N配体由以下化学式6的结构表示：
[化学式6]
其中，LN1和LN2各自独立地为包括至少一个氮原子的杂环，并且LN1和LN2各自在所述杂环的2位处彼此连接；
其中，RL为LN1和LN2的官能团，它们是杂环，并且各自为-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO2、-CN、-C(＝O)H、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NH2或者取代的或未取代的烷氧基羰基、取代的或未取代的烷基氨基羰基、取代的或未取代的二烷基氨基羰基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的二烷基氨基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的芳基羧酰胺基、取代的或未取代的肼基、取代的或未取代的烷基肼基、取代的或未取代的羟基氨基、取代的或未取代的烷氧基氨基、取代的或未取代的羟基硫基、取代的或未取代的烯基、取代的或未取代的芳基或者取代的或未取代的烷基，或
分别连接至LN1和LN2的两种类型的RL彼此连接，以与LN1和LN2一起形成取代的或未取代的三环杂环，
其中，通过连接分别连接至LN1和LN2的两个类型的RL而形成的环彼此连接成5元环至7元环，所述5元环至所述7元环未被取代或被以下取代：氧代(＝O)、-CO2H、-SO3H、-NHNH2、-SH、-OH、-NH2或者取代的或未取代的烷氧基羰基、取代的或未取代的烷基氨基羰基、取代的或未取代的二烷基氨基羰基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的二烷基氨基、取代的或未取代的烷基氨基、取代的或未取代的芳基羧酰胺基、取代的或未取代的肼基、取代的或未取代的烷基肼基、取代的或未取代的羟基氨基、取代的或未取代的烷氧基氨基、取代的或未取代的羟基硫基、取代的或未取代的烯基、取代的或未取代的芳基或者取代的或未取代的烷基。
8.根据权利要求7所述的过渡金属络合物，其中化学式6的所述N-N配体选自下述结构：
9.根据权利要求1所述的过渡金属络合物，其中所述化学式1的化合物选自由下述化合物组成的组中：
10.一种用于产生根据权利要求1所述的过渡金属络合物的方法，所述方法包括以下步骤：使用具有铵的抗衡离子的过渡金属卤化物盐合成过渡金属二聚体；将C-N配体引入到所述过渡金属二聚体中以制备C-N络合物；以及将N-N配体引入到所述C-N络合物中以制备化学式1的过渡金属络合物。
11.一种用于产生根据权利要求1所述的化学式1的过渡金属络合物的方法，所述方法包括以下步骤：i)使作为具有铵的抗衡离子的过渡金属卤化物盐的六氯锇铵盐与1,3-环己二烯反应以制备作为锇二聚体的下述化学式7的双[(η6-苯)二氯二锇[(η6-bz)OsCl2]2；ii)将C-N配体引入到步骤i)中制备的双[(η6-苯)二氯二锇[(η6-bz)OsCl2]2以制备C-N络合物；和iii)将N-N配体引入到步骤ii)中制备的所述C-N络合物中以制备所述化学式1的过渡金属络合物。
[化学式7]
12.根据权利要求11所述的方法，其中相对于步骤i)的所述六氯锇铵盐，以7至10当量的量使用所述1,3-环己二烯，反应温度为90至100℃，并且反应时间为48至72小时。
13.根据权利要求11所述的方法，其中相对于化学式7的所述锇二聚体，以2至4当量的量使用所述C-N配体，反应温度为80至160℃，并且反应时间为6至48小时。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述C-N络合物具有选自由下述化合物组成的组中的结构：
15.根据权利要求11所述的方法，其中基于化学式7的所述锇二聚体，以2至2.2当量的量使用所述N-N配体，反应温度为70至90℃，并且反应时间为3至36小时。
16.一种装置，包括根据权利要求1至9中任一项所述的过渡金属络合物作为电子传输介质。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置为电化学生物传感器。
18.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置是可插入的。
19.一种用于电化学生物传感器的传感层，包括：能够使液体生物样品进行氧化-还原反应的酶，以及根据权利要求1至9中任一项所述的过渡金属络合物作为电子传输介质。
20.根据权利要求19所述的用于电化学生物传感器的传感层，其中所述酶包括：
选自由脱氢酶、氧化酶和酯酶组成的组中的至少一种氧化还原酶；或
选自由脱氢酶、氧化酶和酯酶组成的组中的至少一种氧化还原酶，以及选自由黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和吡咯并喹啉醌(PQQ)组成的组中的至少一个辅助因子。
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