含錳功能基包覆二氧化硅顆粒的SOD活性研究

榮喜才，潘志權(quán)，周　紅

(武漢工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430073)

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含錳功能基包覆二氧化硅顆粒的SOD活性研究

榮喜才，潘志權(quán)，周紅

(武漢工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430073)

摘要：以5-甲基水楊醛和乙二胺為原料合成席夫堿化合物，用NaBH4將其還原，還原產(chǎn)物與3-溴丙基三甲氧基硅烷發(fā)生親核取代反應(yīng)，經(jīng)水解反應(yīng)后和錳離子配位得到一種錳配合物修飾的功能基固體顆粒。采用紅外光譜、熱重分析及X-射線能譜對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，用改進(jìn)的四氮唑藍(lán)法對其SOD活性進(jìn)行測定。結(jié)果表明，錳配合物修飾的功能基固體顆粒的SOD活性單位IC50為0.055 g·L-1，其具有SOD活性和循環(huán)使用性。

關(guān)鍵詞：席夫堿；功能基；二氧化硅顆粒；SOD活性；錳離子

圖1　ABTES/r-HL/Mn2+的合成路線

1實驗

1.1試劑與儀器

四氮唑藍(lán)(NBT)，阿爾法埃莎公司；3-溴丙基三甲氧基硅烷(ABTES)、5-甲基水楊醛、濃氨水、乙二胺(DETA)、NaBH4、K2CO3、無水甲醇、無水乙醇、Mn(OAc)2·4H2O、EDTA、甲硫氨酸(MET)、核黃素、NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·12H2O，均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

UV-2450型紫外可見分光光度計，日本島津公司；TG-209型熱重分析儀，德國Netzsch公司；X-射線能譜儀。

1.2方法

1.2.1水楊醛席夫堿(HL)的合成

HL參照文獻(xiàn)[8]合成：稱取5-甲基水楊醛5.008 g(0.0367 mol)于100 mL單口燒瓶中，加入50 mL無水甲醇，30 ℃下磁力攪拌使其溶解；再稱取1.1020 g(0.0184 mol)乙二胺溶于15 mL無水甲醇中，用恒壓滴液漏斗緩慢滴加入單口燒瓶中，滴畢，室溫下繼續(xù)反應(yīng)6 h，產(chǎn)生大量黃色沉淀，抽濾，沉淀用無水甲醇和水反復(fù)洗滌， 30 ℃真空干燥24 h，得到HL 4.583 g。

1.2.2還原性水楊醛席夫堿(r-HL)的合成

r-HL參照文獻(xiàn)[9]合成：稱取HL 1.0076 g(0.0034 mol)于三口燒瓶中，加入50 mL無水甲醇，室溫攪拌30 min，在冰浴下慢慢添加NaBH4，溶液由黃色逐漸變成白色，繼續(xù)添加NaBH4，有大量白色沉淀產(chǎn)生，抽濾，沉淀用無水甲醇和水反復(fù)洗滌， 30 ℃真空干燥24 h，得到r-HL 0.7631 g。

1.2.3ABTES/r-HL的合成

稱取0.3005 g(0.001 mol)r-HL于100 mL三口燒瓶中，加入50 mL無水乙醇，加熱使其溶解，再加入0.2745 g(0.002 mol)K2CO3(馬弗爐烘6 h)；稱取0.4875 g(0.002 mol)ABTES溶于10 mL無水乙醇中，緩慢滴加入三口燒瓶中，氬氣保護(hù)下磁力攪拌回流24 h；反應(yīng)完畢后，冷卻，滴加濃氨水至pH=13，磁力攪拌24 h，有白色沉淀產(chǎn)生，抽濾，沉淀用無水乙醇和水反復(fù)洗滌， 30 ℃真空干燥24 h，得到ABTES/r-HL固體顆粒。

1.2.4ABTES/r-HL/Mn2+的合成

稱取0.2017 g ABTES/r-HL固體顆粒于100 mL單口燒瓶中，加入30 mL無水乙醇，超聲5 min；再稱取0.1283 g Mn(OAc)2·4H2O溶于10 mL無水乙醇中，用恒壓滴液漏斗緩慢滴加入單口燒瓶中，室溫磁力攪拌24 h，離心分離，沉淀用無水乙醇和水反復(fù)洗滌，50 ℃真空干燥24 h，得到ABTES/r-HL/Mn2+固體顆粒。

1.2.5樣品表征

對中間產(chǎn)物HL、r-HL、ABTES/r-HL進(jìn)行紅外光譜測試；對ABTES/r-HL進(jìn)行熱重分析；對ABTES/r-HL/Mn2+進(jìn)行X-射線能譜表征。

1.2.6ABTES/r-HL/Mn2+SOD活性的測定

循環(huán)使用性的測定：在25mL燒杯中，加入0.5mLNBT、0.5mL核黃素、2.5mLMET溶液、0.01mLEDTA溶液、1mg催化劑ABTES/r-HL/Mn2+，再加入0.5mLPBS緩沖溶液，混合均勻。向該體系通入空氣5min后，在560nm處測定溶液的吸光度A′，光照10min后，再次測定其吸光度A。在第一次測試后的燒杯中，再次加入上述溶液，不加入催化劑ABTES/r-HL/Mn2+同法測量光照前、后的吸光度，如此反復(fù)，共測定4次。

2結(jié)果與討論

2.1紅外光譜(圖2)

圖2　HL(a)、r-HL(b)、ABTES/r-HL(c)的紅外光譜

由圖2可知，曲線a中1 638 cm-1處的吸收峰為碳氮雙鍵的吸收峰，說明已合成了水楊醛席夫堿。曲線b中1 638 cm-1處碳氮雙鍵席夫堿的吸收峰消失，且在1 611 cm-1處出現(xiàn)一個明顯的吸收峰，說明水楊醛席夫堿已經(jīng)被還原。曲線c在1 131 cm-1處出現(xiàn)一個很強(qiáng)的吸收峰，此峰歸屬于硅氧鍵吸收峰，且在1 450 cm-1附近出現(xiàn)一系列吸收峰，此系列峰歸屬于苯環(huán)的骨架振動特征吸收峰，說明合成了ABTES/r-HL。

2.2ABTES/r-HL的熱重分析圖譜(圖3)

圖3　ABTES/r-HL的熱重分析圖譜

由圖3可知，第一階段失重在200 ℃以下，是樣品顆粒表面少量吸附水的蒸發(fā)造成的；第二階段失重在200～600 ℃之間，是含硅顆粒表面有機(jī)基團(tuán)分解及醇羥基脫去小分子水導(dǎo)致的；第三階段失重在600～800 ℃之間，有機(jī)基團(tuán)已分解完全，曲線趨于平穩(wěn)。ABTES/r-HL的失重百分?jǐn)?shù)為69.42%，說明還原性水楊醛席夫堿已成功接到ABTES上。

2.3ABTES/r-HL/Mn2+的EDS圖譜(圖4)

由圖4可知，ABTES/r-HL/Mn2+中N含量為3.60%，Mn含量為1.00%，進(jìn)一步說明得到了目標(biāo)產(chǎn)物。

圖4　ABTES/r-HL/Mn2+的EDS圖譜

2.4ABTES/r-HL/Mn2+的SOD活性分析(表1)

表1ABTES/r-HL/Mn2+的SOD活性分析

Tab.1　SOD Activity analysis of ABTES/r-HL/Mn2+

按照抑制藍(lán)色物質(zhì)(甲腙)生成的50%為一個SOD活性單位(IC50)，所需的催化劑量越少，則表示催化劑的SOD活性越高。ABTES/r-HL/Mn2+的一個活性單位IC50為0.055 g·L-1。表明該固體顆粒具有較高的SOD催化活性。

2.5ABTES/r-HL/Mn2+的循環(huán)使用性(表2)

表2ABTES/r-HL/Mn2+的循環(huán)使用性

Tab.2　Reusability of ABTES/r-HL/Mn2+

從表2可以看出，所合成固體顆粒循環(huán)使用4次后，SOD活性雖有所下降，但仍保持較高的活性。這可能是因為，光照后生成的藍(lán)色物質(zhì)對催化劑有一定的包覆作用，導(dǎo)致活性略微受到影響。表明該固體顆粒具有較好的循環(huán)使用性。

3結(jié)論

以5-甲基水楊醛和乙二胺為原料合成席夫堿化合物，用NaBH4將其還原，還原產(chǎn)物與3-溴丙基三甲氧基硅烷發(fā)生親核取代反應(yīng)，經(jīng)水解反應(yīng)后和錳離子配位得到一種錳配合物修飾的功能基固體顆粒。IR、TGA及EDS結(jié)果表明：還原性水楊醛席夫堿及錳離子成功接枝于3-溴丙基三甲氧基硅烷上。NBT光照法的SOD活性測試結(jié)果表明：該固體顆粒具有較好的SOD催化活性和循環(huán)使用性。

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SOD Activity of Mn(Ⅱ)-Containing FunctionalGroups Coated Silica Particles

RONG Xi-cai，PAN Zhi-quan，ZHOU Hong

(CollegeofChemistryandEnvironmentalEngineering，WuhanInstituteofTechnology，Wuhan430073，China)

Abstract：In this paper,functionalized solid particles modified by Mn(Ⅱ) complexes were synthesized through the following steps:firstly,a Schiff base compound was synthesized using 5-methyl salicylaldehyde and ethylenediamine as raw materials,then it was reduced by NaBH4,and a nucleophilic substitution reaction was carried out between the reduced product and 3-bromopropyl trimethoxysilane,followed by coordination reaction with Mn(Ⅱ) ions after hydrolyzation.The product was characterized by infrared spectroscopy(IR),thermogravimetric analysis(TGA) and X-ray energy dispersive spectrometer(EDS).The SOD activity of the sample was measured by using a modified blue tetrazoliym method.Results showed that the SOD activity unit IC50of the sample was 0.055 g·L-1.The product exhibited SOD activity and reusability.

Keywords：Schiff base;functional group;silica particle;SOD activity;Mn(Ⅱ) ion

基金項目：國家自然科學(xué)基金面上項目(21171135)

收稿日期：2016-01-14

作者簡介：榮喜才(1989-)，男，湖北仙桃人，碩士研究生，研究方向：生物無機(jī)化學(xué)，E-mail：404804620@qq.com；通訊作者：周紅，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：hzhouh@126.com。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.05.007

中圖分類號：Q 554.6O 629.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-5425(2016)05-0028-04