生物素—卟啉偶聯(lián)物的合成及表征

【摘要】以混合溶劑法（丙酸，硝基苯，冰醋酸），直接用對(duì)羥基苯甲醛和吡咯合成了Meso-5，10，15，20-四（對(duì)羥基苯基）卟啉（H2THPP）， H2THPP與三氟乙酸酐（TFAA）反應(yīng)生成活性酯，活性酯與生物素反應(yīng)合成生物素-卟啉偶聯(lián)物，偶聯(lián)物與二氯化鈀反應(yīng)，制得了金屬配合物。通過(guò)IR， MS，UV-vis，元素分析對(duì)生物素-卟啉偶聯(lián)物及其金屬配合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。合成的偶聯(lián)物，在生物醫(yī)學(xué)上作為診斷試劑，用于腫瘤的早期診斷或其他生物檢測(cè)。

【關(guān)鍵詞】生物素—卟啉偶聯(lián)物；生物素；合成

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

傅立葉紅外變換光譜儀為Equinax55型，德國(guó)Bruker公司；質(zhì)譜儀LCQdeca XP plus，美國(guó)Finnigen公司；紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)7Cary紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，安捷倫公司，元素分析儀，美國(guó)P.E公司；核磁共振儀（400MHZ） 德國(guó)Bruker公司，吡咯（CR），F(xiàn)lucka公司；對(duì)羥基苯甲醛，瑞典進(jìn)口； 三氟乙酸酐（CR），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司，氯化鈀（AR），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司；D-生物素，日本進(jìn)口；其他試劑無(wú)特殊說(shuō)明者皆為分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1化合物Ⅰ的合成

參照文獻(xiàn)合成，采取如下方法，量取80ml丙酸、硝基苯25mL，110mL冰乙酸加入到500ml三口瓶，加熱回流20min分鐘，然后用滴加漏斗滴加滴加120mmol（14.66g）的對(duì)羥基苯甲醛與80mL的丙酸的混合液，低價(jià)完畢后，滴加120mmol（8.32ml）新蒸吡咯的60mL丙酸溶液，滴加完畢后，保持135-140℃反應(yīng)2h，自然冷卻至室溫，減壓過(guò)濾，得粗產(chǎn)品，烘干，將烘干后的粗產(chǎn)品用10%的NaOH水溶液溶解，濾去不溶物，得藍(lán)黑色液體，濾液用濃鹽酸調(diào)PH值7，溶液中會(huì)有沉淀析出，減壓過(guò)濾，得黑色粘狀物，真空干燥，用無(wú)水甲醇重結(jié)晶，用100目硅膠柱層析純化，采用丙酮做洗脫劑，收集產(chǎn)物，濃縮干，得紫色晶體3.8g，產(chǎn)率19%。

1.2.2化合物Ⅱ的合成

稱(chēng)取化合物Ⅰ274mg（0.4mmol），三氟乙酸酐（TFAA）320uL和甲苯10mL加入25mL的圓底燒中，熱回流，保持110-120℃反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)完全后，減壓蒸餾以除去甲苯，得化合物Ⅱ。

1.2.3化合物Ⅲ合成

在50mL吡啶中依次加入生物素366.0mg（0.1mmol）和化合物Ⅱ，40-50℃攪拌3h，冷卻至室溫，加500ml無(wú)水乙醚，冷卻至0℃攪拌5h，減壓過(guò)濾，無(wú)水乙醚洗滌，得紫色晶體，用100目硅膠柱層析純化，先用丙酮洗脫，后改用乙醇洗脫，收集產(chǎn)物，減壓蒸干，真空干燥得產(chǎn)物Ⅲ220.0mg，產(chǎn)率約為50%。

1.2.4化合物IV的合成

稱(chēng)取100mg二氯化鈀溶在50mL苯甲腈中，加熱至100℃反應(yīng)2h，自然冷卻至室溫，滴加60ml石油醚，有固體析出，減壓過(guò)濾，石油醚洗滌。真空干燥得淡黃色固體180mg，產(chǎn)率為79%，然后將鈀的苯甲腈絡(luò)合物和100mg化合物Ⅲ溶在30ml甲苯中，于50℃加熱5小時(shí)，然后減壓蒸除甲苯，殘余物用甲醇溶解，用200—300目硅膠柱層析純化，甲醇作洗脫劑，收集產(chǎn)物，真空干燥得產(chǎn)物63mg，收率為49%。

2、結(jié)果與討論

2.1結(jié)構(gòu)表征

化合物Ⅱ紅外光譜圖在3319cm-1（吡咯環(huán)：N-H）；1241cm-1（苯環(huán)：C-O）；1606cm-1，1509cm-（卟啉環(huán)：C-N，CH-N）有特征吸收峰。卟啉配體的紫外-可見(jiàn)光譜在418nm的強(qiáng)吸收峰為卟啉化合物的特征吸收Soret帶，516nm，554nm，652nm處為Q帶吸收峰。MS（+ESI）， 680（M++1）。元素分析（皆質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，括號(hào)內(nèi)為理論值，下同）：C，77.84（77.86）；N，8.17（8.25）；H，4.40（4.46）。

化合物Ⅲ的紅外光譜圖譜在1224.82cm-1， 1143.85 cm-1（酯：C-O—C），1698cm-1（酯：C=O）處酯的特征吸收峰，其他特征吸收峰基本與II相同。其紫外-可見(jiàn)光譜的在414nm，512nm，548nm，649nm有吸收峰，與化合物Ⅱ相比，其Soret帶和Q帶都發(fā)生了一定波數(shù)的藍(lán)移，這是由于發(fā)生反應(yīng)生成酯，氧原子與苯環(huán)形成的p-π共軛有所減弱，引起紫外-可見(jiàn)光譜發(fā)生了一定波數(shù)的藍(lán)移。

化合物V紅外光譜圖在3422cm-1（NH2：N-H）；1282cm-1（苯環(huán)：C-N）；1653cm-1（CON：C=O）；998cm-1有吸收峰，通過(guò)與化合物IV的紅外光譜圖譜相比，卟啉環(huán)環(huán)內(nèi)的N-H吸收峰（3319cm-1）消失，在998cm-1處產(chǎn)生了一個(gè)新的吸收峰，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，這個(gè)吸收峰是Zn（Ⅱ）氧化態(tài)敏感帶，由此吸收峰可以判斷卟啉環(huán)已經(jīng)和金屬鈀離子形成了配合物。紫外-可見(jiàn)光譜431nm，564nm，Q帶吸收峰減少了兩個(gè)，金屬離子和卟啉形成絡(luò)合物物后，絡(luò)合物環(huán)內(nèi)的對(duì)稱(chēng)性增強(qiáng)，能級(jí)相近，表現(xiàn)為Q帶數(shù)目的變少變?nèi)?，其Soret帶（418nm）與化合物Ⅲ比較紅移了4個(gè)nm，可能是Pd（Ⅱ）的特殊價(jià)電子結(jié)構(gòu)為3d10，屬于紅移型光譜價(jià)電子層結(jié)構(gòu)，于是發(fā)生了Soret帶紅移。從1H-NMR譜分析，化合物IV在δ為-2.65處出現(xiàn)環(huán)內(nèi)兩個(gè)質(zhì)子的吸收峰，這是由于卟啉環(huán)大π電子流對(duì)其產(chǎn)生很強(qiáng)的屏蔽作用而產(chǎn)生的。而化合物V中，由于金屬離子和卟啉環(huán)形成絡(luò)合物，在此處特征的吸收峰消失。

2.2合成方法

化合物I的合成，運(yùn)用冰乙酸與丙酸的混合酸作為溶劑，提供一定的酸度，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在此時(shí)酸度范圍內(nèi)催化效果最好，同時(shí)加入硝基苯可以提高反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)有利于后處理，易于純化?；衔铫蟮暮铣?，采用H2THPP與TFAA生成活潑酯，該活潑酯與生物素反應(yīng)生成生物素-卟啉偶聯(lián)物，反應(yīng)條件溫和，后處理方便簡(jiǎn)單。化合物IV的合成，由于鈀卟啉是少數(shù)幾種具有室溫磷光的卟啉之一，本文選擇了鈀作為配位離子，合成了生物素-鈀卟啉配合物。通過(guò)對(duì)偶聯(lián)物及其金屬配合物特有的熒光和磷光性質(zhì)的研究，從而應(yīng)用熒光成像或磷光成像技術(shù)，使其用于診斷試劑技術(shù)，用于腫瘤的早期診斷。熒光光譜和磷光光譜研究另文報(bào)道。