生化制藥技術(shù)專業(yè)新型氨基酚席夫堿的合成及性能研究

桂林師范高等?？茖W(xué)校PAGEPAGE18目錄[摘要] 1[關(guān)鍵詞] 1第一章 綜述部分 21.1引言 21.2席夫堿的合成及應(yīng)用概況 31.2.1席夫堿化合物在發(fā)光材料領(lǐng)域的應(yīng)用 31.2.2席夫堿化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用 31.2.3席夫堿化合物在催化領(lǐng)域的應(yīng)用 41.3新型氨基酚席夫堿的合成及研究 5[參考文獻(xiàn)] 6第二章 新型氨基酚席夫堿的合成及其DPPH自由基清除能力的研究 7引言 71實(shí)驗(yàn)部分 71.1主要儀器與試劑 71.2合成路線 81.3實(shí)驗(yàn)步驟 81.4DPPH自由基清除活性測試 82結(jié)果與討論 92.1合成物的表征數(shù)據(jù) 92.2化合物1、2對DPPH自由基的清除活性 9[參考文獻(xiàn)] 11第三章新型氨基酚席夫堿對金屬離子及DNA的螯合研究 12引言 121實(shí)驗(yàn)部分 131.1材料與儀器設(shè)備 131.2化合物1、2與金屬離子和DNA的識別作用 132結(jié)果與討論 133結(jié)論 15[參考文獻(xiàn)] 16致謝 17聲明 18新型氨基酚席夫堿的合成及性能研究XX08生化制藥技術(shù)2班指導(dǎo)教師張業(yè)[摘要]席夫堿及其金屬配合物，長期以來成為研究熱點(diǎn)，主要源自它們所含C=N基團(tuán)的功能性、與中心離子的多齒酰胺、Schiff堿兩類配體的金屬配合物，由于它們與生物體的直接關(guān)系及特殊的化學(xué)性質(zhì)，很早就引起人們的極大興趣。席夫堿類化合物在藥學(xué)、催化、分析化學(xué)、防腐蝕以及光致變色領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。多種研究表明席夫堿結(jié)構(gòu)具有重要的生物學(xué)意義。本文基于生物電子等排體原理，對人體必需的一種脂溶性維生素A抗氧化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)與改造，以兩種氨基酚為原料，與N,N-二甲基-4-氨基苯甲醛合成了2個席夫堿，通過H譜、質(zhì)譜對其進(jìn)行表征，并在對DPPH自由基清除活性研究的基礎(chǔ)上，用熒光猝滅法研究了這兩個化合物與Fe2+、Fe3+、Cu2+及DNA的螯合作用。[關(guān)鍵詞]席夫堿；自由基；合成；螯合作用AbstractSchiffbaseanditsmetalcomplexes,haslongbeenaresearchfocus,mainlyfromC=Ntheycontainfunctionalgroups,andthecentralionofmulti-toothamide,Schiffbaseligandsoftwotypesofmetalcomplexes,duetotheirdirectrelationshipwiththeorganismsandthespecialchemicalproperties,havelongarousedgreatinterest.Schiffbasecompoundsinmedicine,catalysis,analyticalchemistry,corrosionprotectionandphotochromicfieldshaveimportantapplications.MingXifubasestructureofthetableavarietyofimportantbiologicalsignificance.

Basedontheprincipleofbio-electronics,andotherexclusivebodyofafat-solublevitaminessentialantioxidantsAstructuralre-designandtransformation,intwoaminophenolasrawmaterials,andsyntheticaminobenzaldehydeSchiffbaseof2,bymeasuringthemeltingpoint,HNMR,MSitscharacterization,andintheDPPHfreeradicalscavengingactivity,basedon,andthenfluorescencequenchingofthistwocompoundswithFe2+,Fe3+,Cu2+andtheDNAofthesequestration.KeywordsSchiffbase;freeradical;synthesis;chelation綜述部分1.1引言席夫堿是含有亞氨基（>C=N-）的一類化合物。Schiff在1864年首先用水楊醛、苯胺和銅離子合成，席夫堿（Schiffbase）也因此得名。席夫堿可以由伯胺與活潑羰基化合物在堿性條件下縮合制得，生成具有亞胺結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物R1R2C=NR3（R1、R2、R3分別為H席夫堿可用作過渡金屬離子配合物的配體，是以氮、氧原子進(jìn)行配位的，其結(jié)構(gòu)接近于生物體系的真實(shí)情況，適宜于進(jìn)行生命體系的模擬研究，近年來受到人們的普遍重視。席夫堿的類型很多，其中席夫堿型大環(huán)化合物，由于其配合物具有優(yōu)越的熱力學(xué)穩(wěn)定性和動力學(xué)的惰性等特點(diǎn)，使之在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中，都具有較好的研究前景，因而得到很快的發(fā)展。席夫堿類化合物及其金屬配合物在藥學(xué)、催化、分析化學(xué)、腐蝕以及光致變色領(lǐng)域有重要的應(yīng)用：在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，席夫堿具有抑菌、殺菌、抗腫瘤、抗病毒等生物活性；在催化領(lǐng)域，席夫堿的鈷和鎳配合物已經(jīng)作為催化劑使用；在分析化學(xué)領(lǐng)域，席夫堿作為良好配體，可以用來鑒別金屬離子和定量分析金屬離子的含量；在腐蝕領(lǐng)域，某些芳香族的席夫堿經(jīng)常作為銅的緩蝕劑；在光致變色領(lǐng)域，某些含有特征基團(tuán)的席夫堿也具有獨(dú)特的應(yīng)用。主要源自它們所含基團(tuán)的功能性，可能發(fā)生的反應(yīng)，中心離子的作用，成鍵以及電子效應(yīng)等因素。多種研究表明>C=N-基團(tuán)具有重要的生物學(xué)意義。1.2席夫堿的合成及應(yīng)用概況1.2.1席夫堿化合物在發(fā)光材料領(lǐng)域的應(yīng)用二十一世紀(jì)將是一個光子的時代，因此需要開發(fā)一些合適的化合物及材料，以用于高密度信息存儲、光致開關(guān)及其他非線性光學(xué)器件中。許多共軛聚合物主鏈可視為擴(kuò)展的生色團(tuán)，它們表現(xiàn)出光致變色，光電導(dǎo)等光物理性質(zhì)。光致變色席夫堿類由于其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和經(jīng)紫外線照射不分解等優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的重視。劉衛(wèi)軍等人[1]以對硝基苯甲酸經(jīng)酯化和肼解后制得對硝基苯甲酰肼，再與對硝基苯甲酰氯反應(yīng)得到1,2-二（4-硝基苯甲酰基）肼，所得化合物通過環(huán)化和還原生成了2,5-二（4-氨基苯基）-1,3,4-噁二唑，然后在中性條件下與對苯二甲醛聚合得到一種主鏈含噁二唑單元和席夫堿單元的新型共聚體，研究表明：1,3,4-噁二唑基團(tuán)和席夫堿基團(tuán)都是很好的生色團(tuán)，對氧和熱特別穩(wěn)定；且兩個基團(tuán)相結(jié)合的聚合反應(yīng)容易進(jìn)行，所得聚合物的溶解性和熱穩(wěn)定性較好，并能發(fā)射較強(qiáng)的藍(lán)色熒光，是一種具有發(fā)展前景的新型藍(lán)色有機(jī)發(fā)光材料。張俊峰等人[2]通過親核取代反應(yīng)在2,2’-聯(lián)苯二酚氧基環(huán)氯磷腈母體上引入2-醛基吡啶與對胺基苯酚形成的席夫堿側(cè)基，合成了兩種含有2,2’-聯(lián)苯二酚和席夫堿側(cè)基的新型有機(jī)環(huán)磷腈化合物。兩種化合物的光致發(fā)光起源于席夫堿側(cè)基的激發(fā)態(tài)，發(fā)射能不受溶劑極性影響。它們的吸收和發(fā)射光譜對H+、Cu+離子較為敏感，起源于金屬到配體3d（Cu）（席夫堿）的電荷轉(zhuǎn)移躍遷吸收，在500nm處被觀測到。研究結(jié)果表明該類化合物在新型多功能熒光探針材料研發(fā)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。1.2.2席夫堿化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用由于席夫堿類化合物具有一定的藥理學(xué)和生理學(xué)活性，近年來越來越引起醫(yī)藥界的重視。據(jù)報道，氨基酸類、縮氨脲類、縮氨類、腙類席夫堿類化合物及其配合物具有抗癌、抗菌等藥理作用。1、席夫堿化合物在抗菌領(lǐng)域的應(yīng)用胡衛(wèi)兵等[3]以芴為原料經(jīng)硝化、還原得到2,4,7-三氨基芴，與一系列的醛縮合得到相應(yīng)的席夫堿類化合物，其抑菌活性實(shí)驗(yàn)表明，目標(biāo)化合物醛的芳環(huán)（R）上帶有供電子取代基（-OCH3,-CH3,-OH,-NC2H6）時，對上述三種菌有較強(qiáng)的抑制作用。田華等[4]合成了3,4-二甲氧基苯甲醛縮乙醇胺席夫堿，該席夫堿對枯草桿菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、革蘭氏陰性細(xì)菌均有較好的抑制作用。胡慶紅等[5]以3-羧基水楊醛與二氨基硫脲為原料合成了新的3-羧基水楊醛雙縮二氨基硫脲席夫堿及其Co（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）雙核配合物抗菌活性結(jié)果表明，合成的席夫堿化合物具有較好的抗菌活性。馮駙等[6]以芴為原料經(jīng)硝化、還原反應(yīng)得到2-氨基芴，再與一系列的芳香醛縮合得到相應(yīng)的席夫堿類化合物，抑菌活性實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)目標(biāo)化合物取代基（R）上帶有供電子基（-OCH3,-CH3,-OH,-NC2H6）時，目標(biāo)化合物對上述3種菌有較強(qiáng)的抑制作用。李中華等[7]以咔唑?yàn)樵辖?jīng)過亞硝基化后在醋酸溶液中用鋅粉還原得到9-氨基咔唑，后者在弱酸催化下與不同取代芳醛反應(yīng)，合成了9種新型的咔唑席夫堿，初步生物活性測試結(jié)果表明，目標(biāo)化合物具有較好的抗菌活性，其中兩個化合物對測試菌種的抑菌率高于85%。2、席夫堿化合物在抗癌領(lǐng)域的應(yīng)用張維娟等[8]研究發(fā)現(xiàn)香草醛縮氨基均三唑席夫堿對人肝癌SMMC-7721細(xì)胞具有抗增殖、促分化作用。胡國強(qiáng)等[9]以氨基均三唑硫代乙酸與9-蒽醛縮合得4-（9-蒽亞甲氨基）-5-苯基-均三唑-3-硫乙酸席夫堿，研究發(fā)現(xiàn)其對CHO、HL60和L1210三種癌細(xì)胞株均有不同程度的細(xì)胞毒活性，具有進(jìn)一步研究的價值。胡國強(qiáng)等[10]為尋找新結(jié)構(gòu)的水溶性抗癌先導(dǎo)化合物，采用氨基均三唑硫代苯丙酮與氨基均三唑硫醇縮合得雙均三唑單席夫堿化物，接著依次與氨基氯乙烷和水楊醛進(jìn)行親核取代和縮合反應(yīng)，分別得到含堿性側(cè)鏈的單席夫堿和非對稱雙席夫堿，在合成的15個新化合物中，雙席夫堿結(jié)構(gòu)的抗癌活性最強(qiáng)，其IC50值在20.0μmol·L－1以下，尤其是均三唑環(huán)連有雙供電子取代基時，表現(xiàn)出潛在的活性,其抗癌活性與上市藥物比生群相當(dāng)，具有侯選藥物研究的價值。1.2.3席夫堿化合物在催化領(lǐng)域的應(yīng)用席夫堿化合物結(jié)構(gòu)中由于含有C=N雙鍵，可與過渡金屬形成絡(luò)合物，進(jìn)而發(fā)生催化反應(yīng)。席夫堿配合物在催化方面的應(yīng)用主要涉及到烯烴聚合反應(yīng)、不對稱催化反應(yīng)、環(huán)氧化反應(yīng)等領(lǐng)域。Grubbs[11]報道了水楊醛亞胺鎳的過渡金屬聚乙烯催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，這類催化劑合成簡單，催化活性高，并且不需要其它活性助劑。Fujita等人[12]設(shè)計(jì)并合成了一系列不對稱水楊醛亞胺和金屬鈦、鋯等第VIII族金屬所合成的聚乙烯催化劑，結(jié)構(gòu)式如圖設(shè)計(jì)并合成了一系列不對稱水楊醛亞胺和金屬鈦、鋯等第VIII族金屬所合成的聚乙烯催化劑。1.3新型氨基酚席夫堿的合成及研究生物電子等排體（bioisostere）原理可表述為比較分子或基團(tuán)的空間、電性和分子軌道得到的相似性的總和，其在新藥研發(fā)中具有重要的指導(dǎo)意義。因此，生物電子等排體原理被廣泛用于新藥的研發(fā)中。如在抗抑郁藥丙咪嗪和阿米替林的研發(fā)過程中，利用生物電子等排體原理，分別將吩噻嗪類精神失常藥氯丙嗪雜環(huán)中的S、N轉(zhuǎn)化為其電子等排體-CH2-CH2-和=C=基團(tuán)即可得到目標(biāo)藥物。圖1維生素A的結(jié)構(gòu)改造維生素A（VitaminA，VA）是人體必需的一種脂溶性維生素，其作為抗氧化劑具有對免疫功能進(jìn)行調(diào)節(jié)和修復(fù)、改變致癌物質(zhì)的代謝活性、通過抑制活性氧代謝物（ROMs）引起的DNA損傷預(yù)防基因改變等重要功能，在人類疾病的防治中發(fā)揮重要作用。為了對VA進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造以改進(jìn)其抗氧化活性，我們通過生物電子等排體原理，分別將VA結(jié)構(gòu)中的A、B和C部分轉(zhuǎn)化相應(yīng)的電子等排體（圖1），得到2個羥基希夫堿化合物（表1），并對它們基于螯合機(jī)理的抗氧化活性進(jìn)行研究。表1羥基希夫堿衍生物的結(jié)構(gòu)CompoundsStructure化合物1化合物2[參考文獻(xiàn)][1]劉衛(wèi)軍，李堅(jiān)利，熊國宣，黃海清，蘇中流．新型共軛聚席夫堿藍(lán)色發(fā)光材料的合成與性能[J]．半導(dǎo)體光電，2006，27（6）：733-736.[2]張俊峰，甘欣，傅文甫．席夫堿型環(huán)磷腈類化合物的合成及光譜性質(zhì)[J].化學(xué)學(xué)報，2007,65（11）：1071-1075.[3]胡衛(wèi)兵等，馮駙，劉紅霞，聶響亮，余愛農(nóng)，黃立波．三氨基芴席夫堿系列化合物的合成及抗菌活性[J]．應(yīng)用化學(xué)，2009，26（4）：489-491.[4]田華，李琳，黃鎖義，王麟生，朱文杰．3_4_二甲氧基苯甲醛縮乙醇胺席夫堿合成_表征與抑菌活性研究[J]．中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué)雜志，2006,23（3）：188-190.[5]胡慶紅，袁澤利，吳慶，張銘欽，朱必學(xué)．二氨基硫脲雙核席夫堿和其配合物的合成與抗菌活性[J]．應(yīng)用化學(xué)，2009,26（5）：534-537.[6]馮駙，胡衛(wèi)兵，劉紅霞，余愛農(nóng)．2-氨基芴席夫堿的合成及抗菌活性[J]．應(yīng)用化學(xué)，2008,25（8）：980-982.[7]李中華，李佳鳳，汪焱鋼．咔唑席夫堿的合成及抗菌活性[J]．應(yīng)用化學(xué)，2007,24（9）：1074-1076.[8]張維娟，王紅鋼，馬永超，皇甫超申，胡國強(qiáng)，劉彬．香草醛縮氨基均三唑席夫堿對肝癌細(xì)胞分化相關(guān)酶和蛋白的影響[J]．河南大學(xué)學(xué)報，2007,26（4）：43-48.[9]胡國強(qiáng)，董秀麗，謝松強(qiáng)，黃文龍．含羧酸側(cè)鏈蒽醛縮氨基均三唑席夫堿衍生物的合成及抗腫瘤活性[J]．藥學(xué)學(xué)報，2008,43（1）：50-53.[10]胡國強(qiáng)，侯莉莉，謝松強(qiáng)，杜鋼軍，黃文龍，張惠斌．非對稱雙-均三唑席夫堿_衍生物的合成及抗腫瘤活性[J]．有機(jī)化學(xué)，2008,28（4）：700-704.[11]MatsuiS.,FujitaT.CatalysisToday,2001,66-63.[12]JohnsonL.K.,KillianC.M.,BroolchartM.,etal.NewPd(Ⅱ)-andNi(Ⅱ)-BasedCatalystsforPolymerizationofEthylereandAlphaOlefins[J].J.Am.Chem.Soc.,1995,117:6414-6415.新型氨基酚席夫堿的合成及其DPPH自由基清除能力的研究引言自由基(freeradical)通常指獨(dú)立存在的帶有未成對電子的原子或原子基團(tuán)，分子或離子，如O2-?、HO?、ArO?等。自由基生物學(xué)和醫(yī)學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)今生命科學(xué)、化學(xué)生物學(xué)的一個前沿和熱點(diǎn)。越來越多的研究證明，自由基在生命過程中的諸多反應(yīng)如多種酶催化的氧化還原反應(yīng)、光合作用、生物發(fā)光等發(fā)揮著重要的生物調(diào)控作用[1]，一旦體內(nèi)自由基代謝量或抗氧化體系出現(xiàn)故障，就可引起蛋白質(zhì)、脫氧核糖核酸（DNA）變性，并導(dǎo)致細(xì)胞和組織器官損傷，誘發(fā)如癌癥、缺血再灌注損傷、腦神經(jīng)損傷、肺損傷、白內(nèi)障和早生兒視網(wǎng)膜疾病等疾病[2]。過渡金屬陽離子，特別是銅離子和亞鐵離子是維持人體內(nèi)多相的滲透平衡的調(diào)節(jié)劑，是自由基生成強(qiáng)有力的催化劑，在藥物的藥效作用過程中具有重要的作用。它們可參與人體中的Fenton反應(yīng)[3]，將超氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)闃O其活躍的羥自由基和氧自由基[4]：H2O2+Mn+→HO-+HO?+M(n+1)+因此，研究與開發(fā)既具有清除自由基能力，又能夠?qū)^渡金屬陽離子有識別甚至螯合作用檢測或者阻止人體Fenton反應(yīng)發(fā)生的抗氧化劑，已經(jīng)成為了抗氧化劑新的研究熱點(diǎn)之一[5,6]。1實(shí)驗(yàn)部分1.1主要儀器與試劑所有合成原料均為分析純。BRUKERAVANCE500核磁共振儀(瑞士,布魯克公司)，雙光束紫外可見分光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司），RF-5310PC熒光分光光度計(jì)(日本，島津)，BRUKERESQUIREHCT質(zhì)譜儀(美國，布魯克道爾頓公司)。1.2合成路線1.3實(shí)驗(yàn)步驟向裝有15mL無水乙醇的25mL圓底燒瓶中加入0.67g(6mmol)鄰氨基酚，控制溫度在75℃下攪拌，待鄰氨基酚完全溶解后，加入0.878g(7.2mmol)N,N-二甲基-4-氨基苯甲醛，攪拌加熱反應(yīng)，由薄層色譜(TLC)跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，反應(yīng)完畢，冷卻至室溫，析出大量的固體，抽濾，用乙醇重結(jié)晶，干燥得到0.89g棕色晶體1，產(chǎn)率67%化合物2的合成同上，用乙醇重結(jié)晶，干燥得到1.035g橙黃色晶體，產(chǎn)率72%，數(shù)據(jù)表征如表2。1.4DPPH自由基清除活性測試二苯代苦味酰自由基(DPPH·)在有機(jī)醇溶劑中是一種很穩(wěn)定的自由基，其孤電子在517nm附近有強(qiáng)吸收，溶液呈深紫色[7]，當(dāng)自由基清除劑存在時，孤電子被配對，吸收消失或減弱，因此通過測定吸收減弱的程度，可評價該自由基清除劑的活性。由于DPPH·自由基對受試物活性成分靈敏度較高，而且操作簡單易行，這種方法得到了比較廣泛的應(yīng)用。化合物1、2對DPPH自由基的清除作用的測定參考文獻(xiàn)[8]。將各化合物配制成系列溶液，測定待測物質(zhì)溶液對DPPH自由基的清除率，并繪制DPPH自由基清除率對各化合物溶液濃度曲線式(1)，如下圖：圖2化合物1、2對自由基的清除作用2結(jié)果與討論2.1合成物的表征數(shù)據(jù)本文一共合成了兩個化合物，通過H譜、質(zhì)譜鑒定了其結(jié)構(gòu)。結(jié)果如表1.表1.化合物1、2的表征數(shù)據(jù)Table.2.ThedateofCharacterizationofcompounds1、2Entry1HNMREMS1δ:10.21(1s,1H,OH),8.58(s,1H,N=CH),7.82(d,2H,J=10Hz,Ar-H),7.28(d,J=10Hz,1H,Ar-H),7.14(t,J=5Hz,1H,Ar-H),7.01(d,J=10Hz,1H,Ar-H),6.91(t,J=15Hz,1H,Ar-H),6.78(d,J=15Hz,2H,Ar-H),3.01（s,6H,CH3）240[M+H]+2δ:9.31(1s,1H,OH),8.39(s,1H,N=CH),7.71(d,J=5Hz,2H,Ar-H),7.1(d,J=5Hz,2H,Ar-H),6.77(t,J=5Hz,4H,Ar-H),3.0(s,6H,CH3).240[M+H]+2.2化合物1、2對DPPH自由基的清除活性隨著自由基生物學(xué)與自由基醫(yī)學(xué)的迅速發(fā)展，現(xiàn)已證明多種疾病的發(fā)生和發(fā)展與自由基對組織細(xì)胞的損傷關(guān)系密切。IC50通常被用來評價化合物對自由基的清除能力的大小，即清除自由基一半濃度時所需自由基清除劑濃度。IC50值越低，說明自由基清除劑的對自由基的清除能力越強(qiáng)。通過計(jì)算，化合物1、2的R值分別為0.9883，0.8306。R值越趨于1，則線性越好[9]。我們可以看出化合物1線性最好，化合物2次之。通過作圖2.1-2.3，以此計(jì)算IC50值。DPPH·自由基清除率(%)=(A0－At)/A0×100%式(1)A0與At分別代表自由基在517nm時空白與樣品對其作用后的吸光度，然后作圖求出線形方程，再通過線形方程把它們對DPPH自由基清除的半抑制濃度（IC50）計(jì)算出來。各種化合物的IC50值如下：表3.化合物1、2對DPPH自由基清除作用化合物12DPPH清除活性IC50(mg/mL)0.00260.05結(jié)果表明化合物1、2溶液的IC50分別為0.0026mg/mL，0.05mg/mL，這說明了所合成化合物對DPPH自由基皆有良好的清除作用。[參考文獻(xiàn)][1]孫存普，張中，段紹瑾.自由基生物學(xué)導(dǎo)論[M].合肥:中國科技大學(xué)出版社，1999.[2]趙保路.氧自由基和天然抗氧化劑[M].北京:科學(xué)出版社,1999:53-382.[3]陳瑗,周玫.自由基醫(yī)學(xué)[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,1991:5-7.[4]Neyens

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Fenton’speroxidation

as

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