脫氫樅胺基含氮雜環(huán)化合物的合成及與DNA的作用本科畢業(yè)論文.doc

南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：脫氫樅胺基含氮雜環(huán)化合物的合成及與dna的作用 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標(biāo)注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨(dú)立完成，真實(shí)可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）或與該論文（設(shè)計(jì)）直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，單位署名為 。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日摘 要脫氫樅胺是一種重要的松香改性產(chǎn)品，其特有的三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)賦予其抗菌、抗病毒、抗癌等生物活性。本文的研究目的是對(duì)脫氫樅胺的b環(huán)進(jìn)行改性，合成新的脫氫樅胺衍生物，并測(cè)試其與dna的相互作用，希望能將脫氫樅胺衍生物的應(yīng)用領(lǐng)域拓展到生物制藥領(lǐng)域，促進(jìn)松香產(chǎn)品深加工的發(fā)展。本文以脫氫樅胺為原料，經(jīng)過乙?；?、鉻酸氧化在b環(huán)引入羰基，得到氧化乙酰脫氫樅胺，再通過beckmann重排在b環(huán)引入氮原子擴(kuò)環(huán)得到新化合物n-(3-異丙基-8,11a-二甲基-6-氧代-6,7,7a,8,9,10,11,11a-八氫-5h-二苯并b,d氮雜卓-8-基甲基)-乙酰胺，氫化鋁鋰還原得到新化合物乙基-(3-異丙基l-8,11a-二甲基-6,7,7a,8,9, 10,11,11a-八氫-5h-二苯并b,d氮雜卓-8-基甲基)-胺。將7-氧代乙酰脫氫樅胺溴化，得到新化合物6-溴-7-氧代乙酰脫氫樅胺。作者還嘗試用6-溴-7-氧代乙酰脫氫樅胺構(gòu)造呋喃、吡咯雜環(huán)，卻意外地得到了原來的7-氧代乙酰脫氫樅胺和消除產(chǎn)物5,6-烯-7-氧代乙酰脫氫樅胺。將合成的4種化合物與e. coli質(zhì)粒dna作用，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳分析，發(fā)現(xiàn)它們都能切割e. coli質(zhì)粒dna，形成新的條帶。關(guān)鍵詞：脫氫樅胺；beckmann重排；dna切割abstractdehydroabietic amine is one of the rosin derivatives. its characteristic tricyclic diterpene structure feature the molecule with antibacterial, antivirus and anticancer activities. the purpose of this paper is to modify the b ring of dehydroabietic amine, synthesize new derivatives of dehydroabietic amine and investigate its interaction with dna. it is hoped that the further processing industry of rosin can be promoted, while these rosin derived compounds applied to bio pharmaceutical fields.starting from dehydroabietic amine, a carbonyl group is introduced to b ring by chromic acid oxidation, a ketone is obtained. a nitrogen atom is inserted to b ring via beckmann rearrangement with ring extension, then reduce it to ethyl- (3-isopropyl- 8,11a-dimethyl-6,7,7a,8,9,10,11,11a-octahydro-5h-dibenzob,dazepin-8-ylmethyl)-amine by lithium aluminum hydride. the author also attempt to construct furan and pyrrole heterocycles fused with b ring, but the original ketone and an elimination product is obtained.the interation of those 4 compounds with dna is analysed by gel electrophoresis. they are all able to cleavage plasmid dna of e. coli.keywords: dehydroabietic amine, beckmann rearrangement, dna cleavage目 錄第一章 綜述11.1 松香11.1.1 松香的來源11.1.2 松香的化學(xué)成分11.1.3 松香的生產(chǎn)狀況11.1.4 歧化松香21.2 脫氫樅胺31.2.1 概述31.2.2 脫氫樅胺的生產(chǎn)和制備31.3 脫氫樅胺的衍生物41.3.1 氨基成鹽衍生物41.3.2 c-n衍生物41.3.3 c=n衍生物51.3.4 芳環(huán)的改性51.3.5 b環(huán)的改性61.4 脫氫樅胺衍生物的生物活性71.4.1 抗腫瘤活性81.4.2 抗病毒活性91.4.3 抗菌活性101.4.4 抗氧化101.4.5 殺蟲111.5 本文研究的目的、意義及主要內(nèi)容11第二章 脫氫樅胺b環(huán)改性的研究122.1 引言122.2 實(shí)驗(yàn)部分122.2.1 試劑儀器122.2.2 分析方法132.2.3 脫氫樅胺的提純132.2.4 脫氫樅胺的乙?；脱趸?32.2.5 beckmann重排142.2.6 氫化鋁鋰還原152.2.7 氧化乙酰脫氫樅胺的溴化162.2.8 合成呋喃雜環(huán)的嘗試172.2.9 合成吡咯雜環(huán)的嘗試172.2.10 合成2,4-二硝基苯腙172.3 結(jié)果與討論182.3.1 反應(yīng)條件的選擇182.3.2 產(chǎn)物的分離提純212.3.3 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分析222.4 本章小結(jié)36第三章dna切割實(shí)驗(yàn)373.1 引言373.2 實(shí)驗(yàn)部分373.2.1 測(cè)試材料373.2.2 測(cè)試步驟373.3 結(jié)果與討論38第四章 結(jié)論39致謝40參考文獻(xiàn)41第一章 綜述1.1 松香1.1.1 松香的來源松香是松樹分泌的粘稠液體經(jīng)過蒸餾得到的一種天然樹脂。它是松樹的二次代謝產(chǎn)物，也是自然界存在的第二大天然產(chǎn)物，其儲(chǔ)量僅次于天然橡膠，是一種有待開發(fā)的巨大天然資源寶庫。松樹具有頑強(qiáng)的生命力，是分布最廣的樹木之一，據(jù)估計(jì)松樹約占地球上森林面積的三分之一。松樹在我國從南到北都有分布，因此松香是我國林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)中最重要的產(chǎn)品之一。11.1.2 松香的化學(xué)成分松香是多種樹脂酸和少量脂肪酸、中性物質(zhì)的混合物，其的組成隨產(chǎn)地和加工方法的不同而異。松香的主要成分是樹脂酸，樹脂酸是一類化合物的總稱。它們都是帶有一個(gè)羧基和兩個(gè)共軛的雙鍵的三環(huán)二萜。根據(jù)烷基類型和雙鍵位置的差異可以分為樅酸型(abietic acid)、海松酸型(pimaric acid)、異海松酸(isopimaric acid)型3類。樹脂酸中，樅酸型其為主要成分?，F(xiàn)例舉各類典型化合物如下。圖1.1 3種典型的樹脂酸雙鍵的存在賦予松香易氧化、易加成的特性。羧基使得松香具有酸性，可以通過酯化、酰胺化進(jìn)行改性。樹脂酸獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)給有機(jī)化學(xué)家提供了豐富的想象空間。因此松香在醫(yī)藥、農(nóng)藥、表面活性劑和膠黏劑等方面都有廣泛的應(yīng)用和廣闊的前景。11.1.3 松香的生產(chǎn)狀況目前松香的世界年產(chǎn)量為110-120萬噸。主要產(chǎn)于中國、美國、巴西、葡萄牙、洪都拉斯、墨西哥等國。世界松香消費(fèi)主要在美國、歐洲、中國、日本和非洲。2美國的松香生產(chǎn)課追溯到1606年。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)區(qū)人口資源發(fā)生變化，松香產(chǎn)量在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不斷下降，直到20世紀(jì)70年代被我國趕超。美國松香的年平均消耗量為1.78104 t/a。其松香價(jià)格在1968-1980年間上漲到原來的4倍以上。我國從1953年開始生產(chǎn)松香，每年約產(chǎn)30萬噸，最高可達(dá)40萬噸。1980年后超過美國居世界第一，占世界松香總產(chǎn)量的40%。我國松香的主要產(chǎn)地為廣西、廣東、福建、江西、云南、湖南、海南等省份，其中廣西、廣東兩省的產(chǎn)量占全國松香產(chǎn)量的一半以上。2我國松香產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在一些問題。主要是森林資源支撐能力較弱，原料林基地建設(shè)緩慢，質(zhì)量不高，效益較差；產(chǎn)業(yè)整體素質(zhì)偏低，經(jīng)濟(jì)增長方式粗放，科技貢獻(xiàn)率不高，落后產(chǎn)能龐大；林產(chǎn)品科技含量低，品牌意識(shí)薄弱，國際知名產(chǎn)品缺乏；林業(yè)機(jī)械制造業(yè)水平總體落后，高端林產(chǎn)品加工機(jī)械主要依賴進(jìn)口。此外，國際金融危機(jī)也給我國林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。1.1.4 歧化松香人們發(fā)現(xiàn)松香在熱處理后，其抗氧化性和耐候性都發(fā)生了顯著提高。1937年，fleck和palkin3首次報(bào)道了鈀催化下對(duì)松香的熱處理，并從中分離出脫氫樅酸(dehydroabietic acid)4； 1938年他們從經(jīng)過250275c鈀催化熱處理的松香中分離出脫氫樅酸、二氫樅酸(dihydroabietic acid)和四氫樅酸(tetrahydroabietic acid)，首次證明松香受熱發(fā)生了歧化反應(yīng)5。圖1.2 松香的催化歧化fleck和palkin又在1939年證明了無催化劑條件下加熱的松香也能夠發(fā)生歧化反應(yīng)，生成脫氫樅酸和內(nèi)酯化的二氫樅酸(lactonized dihydroabietic acid)6。圖1.3 松香的熱歧化在鈀催化下將歧化松香加熱到300c，其中的二氫樅酸、四氫樅酸發(fā)生脫氫反應(yīng)，生成脫氫樅酸，最終得到以脫氫樅酸為主要成分的歧化松香(disproportionated rosin)。1.2 脫氫樅胺1.2.1 概述脫氫樅胺(dehydroabietic amine)，又名去氫樅胺，是歧化松香胺的主要成分。它是一種具有三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)的光學(xué)活性堿。脫氫樅胺及其衍生物廣泛用于手性拆分、金屬離子浮選、表面活性劑、殺菌、制藥等領(lǐng)域。因此開展對(duì)脫氫樅胺及其衍生物的研究特別符合我國市場(chǎng)需求。這不但有助于推動(dòng)我國松香產(chǎn)品的深加工的發(fā)展，而且對(duì)我國林業(yè)資源的合理開發(fā)利用以及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)都具有非常重要的意義。圖1.4 脫氫樅胺1.2.2 脫氫樅胺的生產(chǎn)和制備工業(yè)上采用腈化-氫化法生產(chǎn)脫氫樅胺。在催化劑鎢酸銨存在下用氨氣處理歧化松香，歧化松香中的羧基與氨成鹽后，經(jīng)過兩次脫水得到歧化松香腈(dehydroabietyl nitrile)。將歧化松香腈在骨架鎳催化劑存在下加壓氫化，得到歧化松香胺(disproportionated abietic amine)，其主要成分為脫氫樅胺1。圖1.5 脫氫樅胺的生產(chǎn)王道林7等將歧化松香胺和對(duì)甲苯磺酸在乙醇中作用，歧化松香胺中的脫氫樅胺形成對(duì)甲苯磺酸鹽析出；再將鹽沉淀濾出與氫氧化鈉水溶液和甲苯混合攪拌，把釋出的脫氫樅胺萃取到甲苯層，旋蒸得到脫氫樅胺純品。圖1.6 脫氫樅胺的提純陳泳8將上述提純工藝設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn)供林化專業(yè)學(xué)生練習(xí)。1.3 脫氫樅胺的衍生物1.3.1 氨基成鹽衍生物作為氨基化合物，脫氫樅胺能夠和酸反應(yīng)成鹽。人們關(guān)注較多的是脫氫樅胺的乙酸鹽。它不僅可以用來分離提純脫氫樅胺，而且能夠有效地殺滅藻類、細(xì)菌、霉菌、腹足類動(dòng)物等害蟲。schertz9等合成了脫氫樅胺的五氯酚鹽。該鹽具有殺蟲活性，能用作防腐劑和木材殺蟲劑。雖然脫氫樅胺對(duì)植物有毒性，但脫氫樅胺五氯酚鹽在用作殺菌劑時(shí)不會(huì)傷害植物。1.3.2 c-n衍生物脫氫樅胺c-n衍生物被人們關(guān)注得較多。steck10等發(fā)現(xiàn)脫氫樅胺、脫氫樅胺乙酸鹽以及脫氫樅胺和環(huán)氧乙烷加成產(chǎn)物可以防止血吸蟲的尾蚴穿透，從而避免感染血吸蟲病。goodson11合成了一系列含肽鍵的脫氫樅胺衍生物。抑菌活性測(cè)試表明，該系列化合物在3-12mg/ml濃度范圍內(nèi)對(duì)平板陽性菌及陰性菌具有較好的抑菌效果；系列化合物的位置異構(gòu)體仍然具有活性。曾韜等12以n,n-聚氧乙烯松香胺為原料，合成了n,n-聚氧乙烯基-n-芐基氯化銨和n,n-聚氧乙烯基-n-甲基硫酸酯季銨鹽，并測(cè)試了它們的表面活性等物理化學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它們具有良好的表面特征。其中前者可以用于抗菌劑、防霉劑方面，后者可以用在工業(yè)助劑方面。梁夢(mèng)蘭等13研究了以脫氫樅胺為原料合成n,n-二甲基-n-脫氫樅基氯化銨和n,n,n-三甲基-n-脫氫樅基單甲酯胺兩種陽離子表面活性劑的合成工藝，并測(cè)定了它們的界面性能等物化性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它們具有良好的表面活性。曾韜等14研究了醛酸法合成n,n-二甲基脫氫樅胺的方法，并對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行了表征。產(chǎn)物的分析結(jié)果表明，醛酸法合成n,n-二甲基脫氫樅胺是可行的。何曼等15以脫氫樅胺為原料，合成了脫氫樅胺鍵合交聯(lián)的聚苯乙烯樹脂，并將該產(chǎn)物初步用于對(duì)映體的分離。王延等16以脫氫樅胺為原料，合成了三種n-脫氫樅基-n,n-二羥乙基季銨鹽類陽離子表面活性劑，表征了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，測(cè)定了產(chǎn)品的表面物理化學(xué)性質(zhì)，并對(duì)產(chǎn)品的抗菌緩蝕性能進(jìn)行了應(yīng)用研究。王延等17采用酸堿二步催化乙氧基化反應(yīng)，以脫氫樅胺位原料，合成了一系列具有不同eo加和數(shù)的脫氫樅胺聚氧乙烯醚，并對(duì)產(chǎn)物的表面物化性質(zhì)、緩蝕性能及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明該產(chǎn)品可以作為陽離子表面活性劑及金屬緩蝕劑使用。王延等18以脫氫樅胺為原料，合成了6種脫氫樅基季銨鹽，對(duì)合成化合物通過uv、ir、nmr及元素分析手段進(jìn)行確認(rèn)?？咕鷮?shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)品對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌具有一定抗菌活性。1.3.3 c=n衍生物1864年，schiff19首次合成了具有碳氮雙鍵結(jié)構(gòu)的化合物，稱作schiff堿或亞胺。其氮原子上的孤對(duì)電子賦予其重要的化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)。schiff堿能夠參與氨基酸代謝，如l-谷氨酸的氧化脫氨途徑，嘌呤核苷酸循環(huán)等，碳氮雙鍵是其生物活性的效應(yīng)基團(tuán)。schiff堿的合成可以自由選擇反應(yīng)物，改變?nèi)〈姆N類和位置，便于開發(fā)大量結(jié)構(gòu)新穎的產(chǎn)品。脫氫樅胺水楊醛schiff堿及其銅配合物的分子既有一定的剛性，又有一定的柔性，且在不對(duì)稱合成中表現(xiàn)出高的立體選擇性。配合物對(duì)漆酚的氧化聚合及松香的氧化反應(yīng)均具有一定的催化性能，并且對(duì)銅有緩蝕作用。姚緒杰等20以脫氫樅胺為原料，合成了5種脫氫樅胺水楊醛類schieff堿，用ir、1hnmr確證其結(jié)構(gòu)，并用靜態(tài)失重法研究了它們?cè)谒嵝越橘|(zhì)中對(duì)銅的緩蝕性能，發(fā)現(xiàn)脫氫樅胺-5,6-二羥基水楊醛schiff堿對(duì)銅的緩蝕性能最強(qiáng)。饒小平21在乙醇溶劑中合成了脫氫樅胺水楊醛schiff堿，以及脫氫樅胺（5-硝基）水楊醛schiff堿，通過ir進(jìn)行表征，uv-vis研究了它們?cè)谟袡C(jī)溶劑中的光至變色和溶致變色性能。研究發(fā)現(xiàn)這兩種schiff堿都能在氯仿溶液中發(fā)生光至變色，后者能在dmf中發(fā)生溶致變色，并討論了變色的機(jī)理。姜大煒22以無水乙醇為溶劑，在回流條件下，將系列取代水楊醛的乙醇溶液加入脫氫樅胺的乙醇溶液中，合成了9種schiff堿，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。他還用得到的schiff堿進(jìn)一步合成了8個(gè)銅系配合物和6個(gè)鎳系配合物，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。1.3.4 芳環(huán)的改性1938年，fieser和campbell23系統(tǒng)地研究了脫氫樅酸的取代反應(yīng)。它們利用脫氫樅酸的苯環(huán)能夠被磺化的性質(zhì)，用濃硫酸在低溫下處理歧化松香，用水浸提得到脫氫樅酸磺酸的晶體，將其水解去磺化得到純凈的脫氫樅酸。此法一直被用來分離提純脫氫樅酸，直到1966年被halbrook和lawrence24報(bào)道的乙醇胺鹽法替代。此外，他們還制得了12,14-二硝基脫氫樅酸、12-乙酰脫氫樅酸，并通過衍生物的制備確定了結(jié)構(gòu)。同年，littmann25制得了12,14-二氨基脫氫樅酸及其鹽酸鹽。wada等26在研究脫氫松香衍生物抗?jié)儠r(shí)發(fā)現(xiàn)，脫氫樅酸的磺化只發(fā)生在12位。得到的12位磺酸不但具有顯著的抗癌活性，而且沒有類似醛甾酮的副作用。esteves等27在12,14-二氨基脫氫樅酸的氮原子上連接甲氧基苯基，制得一系列化合物。通過測(cè)定各化合物的氧化勢(shì)能和清除自由基的能力大小，確定了清除自由基效果最佳的3種化合物為12-n-對(duì)甲氧基苯氨基-14-氨基脫氫樅酸甲酯，12-n-對(duì)甲氧基苯氨基脫氫樅酸甲酯，和12,14-n,n-二（對(duì)甲氧基苯氨基）脫氫樅酸甲酯。這三種具有最低的氧化勢(shì)能，且都含有對(duì)甲氧基苯基。jipa等28把12-n-苯氨基-14-氨基脫氫樅酸甲酯用于低密度聚乙烯的抗老化試驗(yàn)?？疾炝巳N溫度下化學(xué)熒光強(qiáng)度隨熱降解時(shí)間的變化，計(jì)算了聚合物的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定參數(shù)、氧化率、活化能等，并且與常用的抗老化劑a4010（苯胺類化合物）和irganox1010、1070（酚類化合物）比較。結(jié)果表明，化合物12-n-苯氨基-14-氨基脫氫樅酸甲酯的抗老化作用機(jī)理與irganox1010相同，但抗老化性能優(yōu)于irganox1070和a4010。gigante小組29分別利用它們自己得到的12-溴-13-硝基-脫異丙基脫氫樅酸甲酯和12-溴-13,14-二硝基-脫異丙基脫氫樅酸甲酯相繼合成了脫氫松香的喹惡啉、苯并咪唑、吲哚衍生物，并測(cè)試了它們的抗病毒活性。結(jié)果表明，這三種化合物都有抗病毒活性，且有望通過繼續(xù)修飾進(jìn)一步提高。1.3.5 b環(huán)的改性脫氫樅胺的b環(huán)是個(gè)飽和環(huán)，缺乏官能團(tuán)，不能進(jìn)行親電取代反應(yīng)。因此對(duì)b環(huán)進(jìn)行改造的報(bào)導(dǎo)很少。1955年，barnes和beachem30對(duì)一種和脫氫樅胺極其類似的環(huán)系進(jìn)行了改造。他們從b環(huán)中處于a環(huán)芐基位的亞甲基入手，通過氧化反應(yīng)在b環(huán)引入羰基，并在此基礎(chǔ)上合成了肟和2,4-二硝基苯腙，并將肟進(jìn)行beckmann重排反應(yīng)，得到七員環(huán)內(nèi)酰胺，氫化鋁鋰還原得到氮雜卓。他們通過結(jié)晶分離了肟的兩種順反異構(gòu)體，并分別進(jìn)行beckmann重排，發(fā)現(xiàn)反式肟重排的收率大于順式肟。圖1.7 barnes和beachem對(duì)b環(huán)的修飾脫氫樅胺的氨基容易氧化，事先必須進(jìn)行?；Ｗo(hù)。用乙?；Ｗo(hù)，操作方便成本低，但乙?；鶐缀醪荒苊摮?1。三氟乙?；囊胍玫絼《緩?qiáng)腐蝕性的三氟乙酸酐，但三氟乙酰基可以很容易地通過堿性水解脫除。b環(huán)在引入羰基后，出現(xiàn)了一個(gè)有氫的芳酮結(jié)構(gòu)。這是一個(gè)非常有用的合成砌塊。由此可通過hantzsch吡啶合成反應(yīng)構(gòu)造吡啶環(huán)或fischer吲哚合成反應(yīng)構(gòu)造吡咯環(huán)；也可先制成鹵代酮，再通過feist-benary反應(yīng)構(gòu)造呋喃環(huán)，或hantzsch吡咯合成反應(yīng)構(gòu)造吡咯環(huán)32。谷文和王石發(fā)33將該化合物與苯肼縮合得到苯腙，經(jīng)過fischer吲哚合成反應(yīng)，構(gòu)造了一個(gè)吡咯環(huán)，合成了一個(gè)松香基吲哚化合物。1.4 脫氫樅胺衍生物的生物活性脫氫樅胺具有三環(huán)二萜的結(jié)構(gòu)，與具有強(qiáng)生物活性的甾類化合物較為接近，其同系物和衍生物具有生物活性。韓宏星34報(bào)道了60多個(gè)具有生物活性且含樹脂酸結(jié)構(gòu)的衍生物。這些化合物的生物活性主要表現(xiàn)為抗氧化、抗菌、抗病毒和抗腫瘤作用。其中生物活性較好的是二萜酚類化合物。研究發(fā)現(xiàn)，大部分化合物都具有一定的生物活性，值得進(jìn)一步開發(fā)利用。在抗氧化作用方面，現(xiàn)在已經(jīng)成功開發(fā)了食品防腐劑和抗氧化劑。陳泳35在其文獻(xiàn)綜述里報(bào)道了52個(gè)樹脂酸及其衍生物的抗菌、抗病毒、抗腫瘤等方面的生物活性，并展望了它們未來在生物醫(yī)學(xué)及其他領(lǐng)域的應(yīng)用。樹脂酸及其衍生物現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，可以作為漁網(wǎng)和輪船的防腐劑和農(nóng)作物、木材、紙張、牙膏、糖果等產(chǎn)品的殺蟲劑36。而樹脂酸衍生物作為抗動(dòng)脈硬化、抗癌藥物在很多國家申請(qǐng)了專利37-38。1.4.1 抗腫瘤活性kwang-hee son等37從紅杉的球果中分離得到了具有脫氫樅烷骨架的化合物，其中化合物1和2在gi50=1.42-3.98mg/l時(shí)，對(duì)結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌等具有強(qiáng)烈的抑制作用。iwamoto等38從日本香柏(thuja standishii)中分離出兩個(gè)三環(huán)二萜化合物，化合物3對(duì)tpa誘導(dǎo)ebv-ea具有很強(qiáng)的抑制作用?；衔?對(duì)tpa誘導(dǎo)ebv-ea具有中等的抑制作用。ukiya等39研究了脫氫樅酸甲酯對(duì)tpa誘導(dǎo)ebv-ea活性的抑制作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1000 mol ratio/tpa時(shí)，達(dá)到100%抑制；500 mol ratio/tpa時(shí)，達(dá)到76.8%抑制。gigante等40以5種癌細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究了4種化合物對(duì)癌細(xì)胞生長的抑制作用。這5種癌細(xì)胞分別是：mcf-7(breast)，nci-h460(lung)，sf-268(cns)，tk-10(renal)以及uacc-62(melanoma)。當(dāng)濃度超過20 mol/l時(shí)，化合物5和6對(duì)癌細(xì)胞的生長表現(xiàn)中等的抑制作用；化合物7和8表現(xiàn)出最大的抑制作用。1.4.2 抗病毒活性paris等41從迷迭香(rosemary)中提取出鼠尾草酸9，具有很強(qiáng)的hiv-1蛋白酶抑制活性(ic90=0.08 mg/l)，并且可以抑制hiv-1病毒的復(fù)制(ic90=0.32 mg/l)。對(duì)于h9淋巴細(xì)胞的毒性，90%毒性濃度(tc90)為0.36 mg/l。在小于10mg/l的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，不會(huì)抑制細(xì)胞中天冬氨酸酶、組織蛋白酶d和胃蛋白酶的活性。fonseca等42以人胚肺細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究發(fā)現(xiàn)一些樹脂酸的衍生物10-11在濃度低于細(xì)胞毒素濃度(mcc或cc50)5-10倍的情況下能夠抑制cmv（巨細(xì)胞病毒）和vzv（水痘-帶狀皰疹病毒）的復(fù)制。1.4.3 抗菌活性tapia等43通過對(duì)脫氫樅酸的微生物轉(zhuǎn)化，得到一種新化合物12，并研究了脫氫樅酸和該新化合物的抗菌活性。結(jié)果表明，新化合物只對(duì)沙雷氏菌和枯草桿菌有抗菌活性，脫氫樅酸對(duì)除沙雷氏菌和綠膿桿菌以外所研究的其他細(xì)菌都有抗菌活性。王延等44以脫氫樅胺為原料，合成了6種脫氫樅基季銨鹽。它們對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有一定的抗菌活性，其mic分別為7.18-31.25 mg/l和250-500 mg/l。梁夢(mèng)蘭等45由脫氫樅胺制備出2種松香基季銨鹽型陽離子表面活性劑，對(duì)金黃色葡萄球菌具有滅殺作用。1.4.4抗氧化justino等46對(duì)一種脫氫樅酸的衍生物13(mdto)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其具有抗氧化性和清除dpph和abts自由基的能力。它可以保護(hù)脂質(zhì)體不受抗壞血酸鐵鹽的誘導(dǎo)氧化，還可以清除次氯酸。結(jié)果表明，該化合物可以用作抗氧化劑。1.4.5 殺蟲tan等47從salvia cilicica中提取出兩種二萜（14和15），它們都具有抗利什曼原蟲的活性。1.5 本文研究的目的、意義及主要內(nèi)容松香是我國重要的非木質(zhì)林產(chǎn)品之一，但大部分以原料的形式低價(jià)出口，同時(shí)又從國外高價(jià)進(jìn)口松香深加工產(chǎn)品。因此開展松香深加工產(chǎn)品的研發(fā)工作，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。鑒于目前脫氫樅胺b環(huán)改性衍生物的研究和報(bào)道較少，本文的研究目的在于合成新的脫氫樅胺b環(huán)改性衍生物，并進(jìn)行dna切割活性測(cè)試。希望新化合物能夠用于抗癌藥物，或?yàn)樾滤幍难兄铺峁┬碌碾s環(huán)母體。本文的研究內(nèi)容主要包括：(1) 合成34個(gè)脫氫樅胺b環(huán)改性衍生物。(2) 對(duì)合成的新化合物進(jìn)行分離、提純和結(jié)構(gòu)表征。(3) 測(cè)試新化合物的dna切割效果。第二章 脫氫樅胺b環(huán)改性的研究2.1 引言脫氫樅胺是一種具有手性的三環(huán)二萜，結(jié)構(gòu)與具有強(qiáng)生物活性的甾類化合物較為接近，其衍生物多具有生物活性。關(guān)于脫氫樅胺b環(huán)改性的研究報(bào)道較少，因此本文將對(duì)b環(huán)進(jìn)行改性，期待能夠發(fā)現(xiàn)具有dna切割活性的新物質(zhì)，用于抗癌藥物中，或?yàn)樾滤幍难兄铺峁┬碌碾s環(huán)母體。b環(huán)的改性可以從芐位亞甲基入手，通過氧化引入羰基，beckmann重排擴(kuò)環(huán)獲得氮雜卓新骨架。2.2 實(shí)驗(yàn)部分2.2.1 試劑儀器試劑名稱生產(chǎn)廠家規(guī)格歧化松香胺桂林松塔林化有限公司含脫氫樅胺70%對(duì)甲苯磺酸上海凌峰化學(xué)試劑有限公司分析純無水乙醇南京化學(xué)試劑有限公司分析純氫氧化鈉南京化學(xué)試劑有限公司分析純乙酸酐上海凌峰化學(xué)試劑有限公司分析純乙酸南京化學(xué)試劑有限公司分析純鉻酸上海久億化學(xué)試劑有限公司分析純乙醚上海中試化工總公司分析純無水硫酸鈉南京化學(xué)試劑有限公司分析純鹽酸羥胺南京化學(xué)試劑有限公司分析純無水乙酸鈉南京化學(xué)試劑有限公司分析純多聚磷酸上海凌峰化學(xué)試劑有限公司化學(xué)純氨水南京化學(xué)試劑有限公司分析純氫化鋁鋰天津市化學(xué)試劑研究所含量不少于95%柱層析用硅膠青島海洋化工廠分廠200-300目乙酸乙酯南京化學(xué)試劑有限公司分析純石油醚南京化學(xué)試劑有限公司分析純儀器名稱生產(chǎn)廠家規(guī)格電子天平常熟雙杰測(cè)試儀器廠jj2000 m=2000g d=0.1g電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司ja3003n m=300g d=1mg強(qiáng)力恒速攪拌機(jī)常州市新析儀器廠qhj756b磁力攪拌器天津autoscience儀器有限公司am3250b2.2.2 分析方法ir: nicolet360型ft-ir，kbr壓片法測(cè)定1hnmr: bruker-dpx300型nmr儀，溶劑均為cdcl313cnmr: bruker-dpx300型nmr儀ms: lcqadvantage型esi-tof質(zhì)譜儀，正離子模式tlc: gf 254硅膠板 30100mm, 50100mm2.2.3 脫氫樅胺的提純圖2.1 脫氫樅胺的提純7將240g歧化松香胺a溶于560ml乙醇，置于2l四口瓶中。攪拌下緩慢滴加185.6g對(duì)甲基苯磺酸于400ml乙醇中的溶液，加完后攪拌4h，靜置30min。將沉淀物脫氫樅胺對(duì)甲苯磺酸鹽b抽濾出來，用乙醇洗滌至濾液無色，抽干。將上步得到的全部固體b（約326g，712mmol）和29.6g(740mmol)氫氧化鈉于700ml水中的溶液和1l甲苯加入2l燒瓶，劇烈攪拌2h，分出甲苯層，水洗至弱堿性。用無水硫酸鈉干燥后旋蒸得到淺黃色膏狀固體脫氫樅胺c。2.2.4 脫氫樅胺的乙?；脱趸瘓D2.2 脫氫樅胺的乙酰化和氧化將14.5g (50mmol)c溶解在30ml乙酸中，裝入250ml四口瓶。攪拌下向其中滴加28ml(296mmol)乙酸酐，加完后室溫?cái)嚢?h。將反應(yīng)瓶用冰浴冷卻到05左右，向其中滴加12g (120mmol)三氧化鉻于15ml水中的溶液，加完后室溫?cái)嚢?h。將反應(yīng)液在1l燒杯中用飽和碳酸鈉溶液調(diào)至中性（約需50g無水碳酸鈉），用3100ml乙醚萃取，將乙醚層水洗至中性，旋蒸得到粘稠的氧化乙酰脫氫樅胺e粗品。ir (kbr): 3379, 2928, 1726, 1693, 1280.82, 747. 1h nmr (h, cdcl3, 300 mhz): 0.79-1.05(3h, s, h-19), 1.11-1.27(6h, m, h-16, 17) 1.24-1.29(3h, s, h-20 ), 1.30-1.41(2h, m, h-3), 1.51-1.58(2h, s, h-2), 1.80-1.85(1h, s, h-5), 1.90-2.00(2h, m, h-1), 2.00(3h, s, -coch3), 2.30-2.35(1h, m, h-6), 2.65-2.70(1h, m, h-6), 2.92-2.98(1h, m, h-15), 2.99-3.02(1h, m, h-18), 3.26-3.32(1h, m, h-18), 5.30(1h, brd, - conh), 7.29(1h, s, h-12), 7.37(1h, s, h-11), 7.80(1h, s, h-14). 13c nmr (c, cdcl3, 75 mhz): 18.14(c-2), 18.51(c-22), 23.39(c-19), 23.71(c-16 or 17), 23.77(c-16 or 17), 23.79(c-20), 23.82(c-4), 33.49(c-10), 35.68(c-15), 35.93(c-12), 37.46 (c-6), 37.71(c-1), 44.25(c-5), 49.03(c-18), 123.61(c-14), 124.86 (c-11), 130.53(c-12), 132.61(c-8), 146.78(c-9), 153.42(c-13), 170.42 (c-21), 199.07 (c-7). ei-ms m/z: 364.1m+na+, 359.1,342.1m+h +.2.2.5 beckmann重排圖2.3 羰基的肟化將5.7g(16.7mmol)e溶于80ml乙醇，加入250ml四口瓶中，再加入5.16g無水乙酸鈉和5.16g(74.3mmol)鹽酸羥胺，攪拌使之充分混合。室溫下滴加8g氫氧化鈉于50ml水中的溶液，將ph調(diào)至8。裝上冷凝管，加熱回流1h，趁熱將反應(yīng)液倒入300ml冰水中，析出大量白色固體f，靜置10mim。濾出固體，用3100ml蒸餾水洗滌后抽干，刮下后置于干燥器中。該固體可直接用于下一步反應(yīng)。將固體產(chǎn)物干燥后用二氯甲烷溶解，柱層析（石油醚:乙酸乙酯=1:2）得到淺黃色膏狀的f純品。ir (kbr): 3310, 2928, 1655, 1379, 826, 720. 1h nmr (300 mhz, cdcl3) : 1.05 (3h, s, h-19), 1.11 (3h, s, h-20), 1.20-1.29 (6h, d, h-16, 17), 1.25-1.63 (2h, m, h-3), 1.73 (2h, dd, h-2 ), 1.94 (3h, s, -coch3), 2.04 (1h, m, h-5), 2.17 (2h, m, h-1 ), 2.50-2.70 (1h, dd, h-6), 2.84-3.20 (3h, m, h-15,18), 3.25-3.41 (1h, dd, h-6), 7.21 (2h, d, h-12), 7.72 (2h, m, h-11,14). 13c nmr (c, cdcl3, 75 mhz): 18.17(c-22), 18.60(c-2), 22.85(c-19), 23.11(c-16 and 17), 23.46(c-20), 23.78(c-4), 24.03(c-10), 33.63(c-15), 36.13(c-3), 36.98(c-6), 37.54(c-1), 42.02(c-5), 49.41(c-18), 122.13(c-14), 122.98(c-11), 127.90(c-12), 128.89(c-8), 146.48(c-9), 148.94(c-13), 155.64(c-7), 170.53(c-21). ei-ms m/z: 379.2m+na+, 357.3 m+h+. 圖2.4 beckmann重排將5g (14.0mmol)搗碎的f，100ml多聚磷酸在250ml燒杯中用金屬桿式電子溫度計(jì)充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉Ｓ秒姞t小心加熱，緩慢升溫，將溫度在100120之間保持30min。趁熱將反應(yīng)液倒入400ml冰水中充分?jǐn)嚢?，再加氨水調(diào)至堿性，靜置10min后過濾，用4200ml蒸餾水洗滌濾餅，抽干。 將固體用二氯甲烷萃取，分去水層，蒸干得到淺黃色固體g。ir (kbr): 3424, 2938, 1681, 1388, 808, 818,764.1h nmr (300 mhz, cdcl3) : 1.09 - 0.94 (3h, s, - c8ch3), 1.23 (6h, d, j = 6.9 hz, 2- c(ch3)2), 1.45 (3h, s, h-11a), 1.54 (2h, dd, j = 13.1, 3.1 hz, h-9), 1.85-1.60 (2h, m, h-10), 1.92 (3h, s, -coch3), 2.06 -1.99 (3h, m, h-7a ,11,), 2.47 (2h, d, j = 4.8 hz, h-7) , 2.85(1h, dt, j = 13.8, 6.9 hz, h -ch(ch3)2), 3.05 (1h, dd, j = 14.2, 6.0 hz, h- 8a), 3.26 (1h, dd, j = 14.1, 7.6 hz, h-8a), 5.88 (1h, s,-nhcoch3), 6.68 (1h, s, h-4), 7.00 (1h, d, j = 8.3 hz, h-2), 7.32 (1h, t, j = 9.9 hz, h-1), 7.89 (1h, s, -nhar). 13c nmr (75 mhz, cdcl3) : 18.77 (c-10) , 19.19 (-ch3co), 23.29 (-ch3c-8) 23.46 (-ch3c-11a), 23.66 (c-7), 23.69 (c-11a), 33.17 (-ch3ch), 33.19 (-ch3ch), 35.75 (c-11), 39.61 (-ch(ch3)2), 41.00 (c-8), 43.42 (c-9), 48.17 (c-7a), 50.19 (-ch2nh), 120.41(c-4), 123.06(c-2), 128.89 (c-1), 134.49 (c-1b), 138.53 (c-4a), 147.90 (c-3), 170.60 (-coch3), 176.66 (c-6).2.2.6 氫化鋁鋰還原圖2.5 內(nèi)酰胺的還原在100ml四口瓶中加入0.301g(0.844mmol)g和30ml乙醚，攪拌，通過加料管小心地加入0.241g(6.36mmol)氫化鋁鋰，室溫反應(yīng)4h。緩慢滴加約30ml氫氧化鈉水溶液，再加入30ml乙醚劇烈攪拌2h進(jìn)行萃取。分出乙醚層，用氫氧化鈉固體干燥后旋蒸得到淺黃色的膏狀物ha。圖2.6 內(nèi)酰胺和乙?；倪€原在100ml四口瓶中加入0.277g(0.776mmol)g和30ml乙醚，攪拌，通過加料管小心地加入1.413g(37.3mmol)氫化鋁鋰，室溫反應(yīng)12h。緩慢滴加約30ml氫氧化鈉水溶液，再加入30ml乙醚劇烈攪拌2h進(jìn)行萃取。分出乙醚層，用氫氧化鈉固體干燥后旋蒸得到淺黃色的膏狀物hb。2.2.7 氧化乙酰脫氫樅胺的溴化圖2.7 酮的溴化將6.7g(19.6mmol)e溶解在40ml乙酸中，裝入250ml四口瓶。室溫?cái)嚢柘碌渭?g(25.0mmol)溴，加完后繼續(xù)攪拌2h，靜置10h。將反應(yīng)液倒入60g碳酸氫鈉于400ml水中的溶液，用3100ml乙醚萃取，旋蒸得到紅棕色膏狀的溴代酮ea。ir (kbr): 3421, 2930, 1736，1652, 1388, 1045, 744.1h nmr (300 mhz, cdcl3) 7.76 7.56 (m, 1h), 7.47 (dd, j = 8.0, 2.0 hz, 1h), 7.23 (d, j = 10.7 hz, 1h), 6.05 (s, 1h), 4.74 (t, j = 8.3 hz, 1h), 3.56 (dd, j = 14.3, 9.3 hz, 1h), 3.26 (dd, j = 14.2, 4.4 hz, 2h), 2.97 (td, j = 13.7, 6.8 hz, 2h), 2.29 (t, j = 7.8 hz, 1h), 2.00 (s, 3h), 1.74 (dd, j = 14.0, 6.8 hz, 4h), 1.59 1.49 (m, 3h), 1.26 (ddd, j = 6.8, 3.9, 1.9 hz, 9h), 1.08 (s, 3h).13c nmr (c, cdcl3, 75 mhz): 18.14(c-2), 18.51(c-22), 23.39(c-19), 23.71(c-16 or 17), 23.77(c-16 or 17), 23.79(c-20), 23.82(c-4), 33.49(c-10), 35.68(c-15), 35.93(c-12), 37.46 (c-6), 37.71(c-1), 44.25(c-5), 49.03(c-18), 123.61(c-14), 124.86 (c-11), 130.53(c-12), 132.61(c-8), 146.78(c-9), 153.42(c-13), 170.42 (c-21), 199.07 (c-7).ei-ms m/z: 364.1m+na+, 359.1,342.1m+h +2.2.8 合成呋喃雜環(huán)的嘗試圖2.8 feist-benary反應(yīng)構(gòu)造呋喃環(huán)的嘗試在50ml三口瓶中將0.5g(21.7mmol)鈉溶于10ml乙醇，待鈉全部溶解，加入0.3g(0.714mmol)ea和5ml乙酰乙酸乙酯，攪拌24h。將反應(yīng)液蒸干，用二氯甲烷萃取，柱層析（石油醚:乙酸乙酯=1:2）得到化合物eb。2.2.9 合成吡咯雜環(huán)的嘗試圖2.9 hantzsch吡咯合成反應(yīng)構(gòu)造吡咯環(huán)的嘗試在50ml三口瓶中加入10 ml濃氨水，0.3gea和5ml乙酰乙酸乙酯，攪拌24h。用20ml二氯甲烷萃取，分去水層，用無水硫酸鈉干燥過夜。柱層析（石油醚:乙酸乙酯=1:2）得到化合物ec和少量ed。2.2.10 合成2,4-二硝基苯腙圖2.10 2,4-二硝基苯腙的合成在25ml錐形瓶中，加入0.4g(2.02mmol) 2,4-二硝基苯肼和2ml蒸餾水，一邊振蕩一邊小心地滴加3ml濃硫酸和5ml乙醇。稍冷后加入3ml20%(約1.76mmol)的e的乙醇溶液，靜置510min有紅色晶體析出。將晶體濾出，用蒸餾水洗滌3次，放置讓其自然干燥。13c nmr (75 mhz, cdcl3) 172.44 168.65 (m), 152.97 (s), 151.18 148.99 (m), 147.78 145.88 (m), 145.88 143.99 (m), 139.07 136.51 (m), 130.02 (s), 128.81 (s), 127.32 126.63 (m), 124.41 124.00 (m), 123.55 (s), 123.19 (s), 123.11 (s), 116.63 (s), 49.57 (s), 41.85 (s), 37.62 (s), 37.35 (s), 36.89 (s), 36.38 (s), 33.74 (s), 24.09 (s), 23.91 (s), 23.79 (s), 23.48 (s), 23.44 (s), 19.00 (s), 18.14 (s).2.3 結(jié)果與討論2.3.1 反應(yīng)條件的選擇2.3.1.1 鉻酸氧化反應(yīng)鉻酸氧化反應(yīng)是在非官能化的碳原子上引入含氧官能團(tuán)（羥基或羰基）的常用手段。48由于三氧化鉻的氧化性很強(qiáng)，氧化的選擇性不是很好，容易造成過度氧化，收率一般比較低。由于反應(yīng)放熱，必須在冰浴中進(jìn)行，但冷卻后反應(yīng)速率會(huì)變慢，需要較長的反應(yīng)時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)，在加完三氧化鉻溶液后，如果立即撤去冰浴，反應(yīng)液的溫度會(huì)在15min內(nèi)上升至73，然后緩慢地降至室溫。這樣高的溫度容易導(dǎo)致過度氧化，得到的e顏色發(fā)黑，收率很低。圖2.11 氧化反應(yīng)的溫度-時(shí)間關(guān)系繪制上圖時(shí)，加完三氧化鉻溶液后立即撤去冰浴。反應(yīng)在250 ml的四口瓶中進(jìn)行，攪拌轉(zhuǎn)速430 r/min。因此在進(jìn)行氧化時(shí)，冰浴中必須填充足量的冰水混合物進(jìn)行冷卻。三氧化鉻溶液的滴加應(yīng)盡可能緩慢，加完后不要立即撤去冰浴，讓其繼續(xù)冷卻1h以上。2.3.1.2 beckmann重排反應(yīng)在制備肟f時(shí)，最終將反應(yīng)液直接倒入大量冰水，析出白