氨基酸席夫堿類小分子探針衍生物電子光譜的檢測研究*

趙小菁，徐敬敬，賴國華，阮文娟

(1 杭州醫(yī)學院通識教學部，浙江 杭州 310053；2 南開大學，天津 300071)

細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是一切生命活動的基礎(chǔ)，細胞膜上蛋白受體介導(dǎo)的跨膜細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要組成部分，是人體細胞感受外界環(huán)境和調(diào)控代謝產(chǎn)物及生理反應(yīng)的基礎(chǔ)，尤其和人類重大疾病的產(chǎn)生密切相關(guān)，因此具有重要的理論和實際意義[1]。通過設(shè)計合成一系列多樣化的小分子化合物作為探針，以這些探針為工具可以深入開展細胞生理、病理活動的調(diào)控機制，細胞關(guān)鍵信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及重要靶標、抑制劑和標記物的發(fā)現(xiàn)以及基于金屬催化劑的活細胞生物分子激活等方面的研究[2]。小分子化合物作為熒光探針，具備體積小、合成簡單等特點，在蛋白質(zhì)成像技術(shù)中扮演著越來越重要的角色[3-4]。

氨基酸席夫堿具有氮、氧等多個配位原子，是一類有意義的生物配體，是細胞生長所必需的[5]。研究此類配體的金屬新配合物，有助于了解生物體內(nèi)金屬離子-蛋白質(zhì)間的鍵合作用，并可用來設(shè)計合成小分子探針[6]，研究活性化合物與靶標蛋白的作用[7]。還可以開發(fā)具有生物活性的非鉑系前藥探尋其與DNA的作用模式[8]。本文試圖通過檢測氨基酸席夫堿及其金屬配合物的電子光譜來考察氨基酸席夫堿類探針衍生物的作用活性。因此，我們合成了Sal-Gly(甘氨酸席夫堿)和Sal-Met(甲硫氨酸席夫堿)及其金屬配合物作為小分子探針衍生物，檢測了氨基酸席夫堿金屬化合物的紫外可見光譜和熒光光譜，并進行了探討。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

Perkin-Elmer 240元素分析儀；Nicolet Auatar 370 DTGS光譜儀(KBr壓片)；Mercury Plus 400核磁共振儀(400 Hz), 四甲基硅烷TMS為內(nèi)標；Shimadu UV-2450紫外-可見分光光度計。

溶劑三氯甲烷經(jīng)NaHCO3和CaCl2干燥處理, 重蒸后使用。其他試劑均為分析純, 未經(jīng)進一步純化。

1.2 氨基酸席夫堿類小分子探針衍生物的合成

氨基酸席夫堿化合物按前文報道[9]方法合成，所得粗產(chǎn)品用無水乙醇重結(jié)晶。合成路線見圖1。

圖1 氨基酸席夫堿及其金屬配合物的合成路線

Sal-Gly產(chǎn)率 88%,1H NMR(CD3OD) δ: 8.398(s, 1H, CH=N), 4.228(s, 2H, CH2ⅰ), 7.301～7.307(m, 1H, Ph-H①), 7.258～7.288(m, 1H, Ph-H②), 6.760～6.796(m, 1H, Ph-H③), 6.711～6.748(m, 1H, Ph-H④); IR(KBr) ν/cm-1: 3445.9(-OH), 1649.0(-CH=N-), 1596.2(asCOO), 1395.6(sCOO)。

Sal-Gly-Zn產(chǎn)率 83%,1H NMR(CD3OD) δ: 8.343(s, 1H, CH=N), 4.099(s, 2H, CH2ⅰ), 7.195～7.182(m, 1H, Ph-H①), 7.161～7.182(m, 1H, Ph-H②), 6.791～6.813(m, 1H, Ph-H③), 6.545～6.580(m, 1H, Ph-H④); IR(KBr) ν/cm-1: 3409.3(-OH), 1644.4(-CH=N-), 1598.2(asCOO), 1397.6(sCOO), 545.7(Zn-N), 438.9(Zn-O)。

Sal-Gly-Cu產(chǎn)率 79%,1H NMR(CD3OD) δ: 8.251(s, 1H, CH=N), 4.087(s, 2H, CH2ⅰ), 7.225～7.262(m, 1H, Ph-H①), 7.171～7.201(m, 1H, Ph-H②), 6.833～6.847(m, 1H, Ph-H③), 6.525～6.560(m, 1H, Ph-H④); IR(KBr) ν/cm-1: 3419.8(-OH), 1627.9(-CH=N-), 1576.6(asCOO), 1294.2(sCOO), 474.5(Cu-N), 426.3(Cu-O)。

Sal-Met產(chǎn)率 67%,1H NMR(CD3OD) δ: 8.515(s, 1H, CH=N), 4.234～4.267(m, 2H, CH2ⅰ), 2.238～2.312(m, 2H, CH2ⅱ), 2.560～2.645(m, 2H, CH2ⅲ), 2.108(m, 2H, CH2ⅳ), 7.397～7.415(s, 1H, Ph-H①), 7.314～7.356(s, 1H, Ph-H②), 7.135～7.173(s, 1H, Ph-H③), 6.887～6.907(s, 1H, Ph-H④); IR(KBr) ν/cm-1: 3448.2(-OH), 1661.8(-CH=N-), 1448.6(asCOO), 1395.6(sCOO)。

Sal-Met-Zn產(chǎn)率 85%,1H NMR(CD3OD) δ: 8.397(s, 1H, CH=N), 4.002(s, 2H, CH2ⅰ), 2.620～2.635(m, 2H, CH2ⅱ), 3.127,3.476(m, 2H, CH2ⅲ), 2.526～2.545(m, 2H, CH2ⅳ), 7.230～7.251(s, 1H, Ph-H①②), 6.856(s, 1H, Ph-H③), 6.603(s, 1H, Ph-H④); IR(KBr) ν/cm-1: 3402.1(-OH), 1629.9(-CH=N-), 1447.7(asCOO), 1394.8(sCOO), 545.0(Zn-N), 442.8(Zn-O)。

Sal-Met-Cu產(chǎn)率 72%,1H NMR(CD3OD) δ: 8.301(s, 1H, CH=N), 3.876(s, 2H, CH2ⅰ), 7.155～7.173(m, 1H, Ph-H①), 7.121～7.142(m, 1H, Ph-H②), 6.801～6.812(m, 1H, Ph-H③), 6.556～6.563(m, 1H, Ph-H④); IR(KBr) ν/cm-1: 3442.1(-OH), 1636.7(-CH=N-), 1512.4(asCOO), 1295.3(sCOO), 475.6(Cu-N),429.3(Cu-O)。

1.3 氨基酸席夫堿類小分子探針衍生物電子光譜的檢測

以CHCl3:C2H5OH=1:1的混合溶液為溶劑，氨基酸席夫堿金屬配合物配制溶液濃度為5.0×10-4mol/L，靜置，分別在熒光分光光度計和紫外分光光度計上進行檢測。紫外可見光譜測試條件：室溫，樣品池為1 cm×1 cm×1 cm石英池，設(shè)置波長范圍190～1100 nm，測試波長范圍200～700 nm，波長分辨率為0.1 nm。熒光光譜測試條件：室溫，激發(fā)波長λex為451 nm(Sal-Gly金屬配合物)和480 nm(Sal-Met金屬配合物)，樣品池為1 cm×1 cm×1 cm石英池，狹縫寬度5.5 nm，記譜范圍為350～600 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨基酸席夫堿類小分子探針衍生物的紫外可見光譜

表1 氨基酸席夫堿類小分子探針衍生物的紫外可見光譜數(shù)據(jù)

以氯仿和無水乙醇1:1混合為溶劑作參比，在UV/vis-2450紫外-可見分光光度計上分別測定200～700 nm范圍內(nèi)氨基酸席夫堿及其金屬配合物的紫外吸收光譜，所得數(shù)據(jù)如表1所示?；衔?個主要吸收峰(E2帶、K帶、B帶、R帶)。E2帶是酚羥基中氧原子的P軌道上的孤對電子與苯環(huán)大π鍵形成的n-π*吸收帶。K帶是亞胺基與苯環(huán)大π鍵的π-π共軛所形成的π-π*吸收帶。B帶是芳香族化合物的特征吸收帶。R帶是亞胺基中的N原子P軌道上的孤對電子與苯環(huán)大π鍵所形成的n-π*吸收帶，躍遷幾率小，吸收強度弱[10]。當金屬離子與不同氨基酸水楊醛席夫堿反應(yīng)后，配合物R帶的λmax值不同，是由于氨基酸席夫堿R基不同所致。

2.2 氨基酸席夫堿類小分子探針衍生物的熒光光譜

選擇氨基酸席夫堿金屬配合物溶液的最大激發(fā)波長355 nm，其發(fā)射光譜如圖2所示。

由圖2可知，Sal-Gly金屬配合物的最大發(fā)射波長為451 nm左右，Sal-Met金屬配合物的最大發(fā)射波長在480 nm處，銅配合物的熒光強度與鋅配合物相比很低，原因是金屬配合物的熒光性質(zhì)與過渡金屬離子的d電子數(shù)直接相關(guān)[11]。當d電子未充滿時，出現(xiàn)了所謂的猝滅效應(yīng)。這是因為d電子未滿時，配體的電子從激發(fā)態(tài)躍回基態(tài)時可發(fā)生配體電子向金屬離子d軌道轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，導(dǎo)致躍回到配體基態(tài)的電子數(shù)減少從而出現(xiàn)猝滅效應(yīng)[12]。Cu2+的d電子為d9，由于d軌道未充滿，因此易于發(fā)生氧化還原，傾向于接受配體的電子，達到d10的全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因而電子從配體轉(zhuǎn)移到金屬離子d軌道的幾率大，造成配體熒光強度的減弱[13]。鋅配合物的熒光強度較高，原因可能是：一方面，Zn2+與配體的配位增加了分子結(jié)構(gòu)的剛性從而使熒光增強；另一方面，Zn2+的d電子為全充滿的d10狀態(tài)，具有較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以Zn配合物熒光強度較配體的更強[14]。

圖2 樣品的熒光光譜

3 結(jié) 論

本文對Sal-Gly和Sal-Met金屬化合物的紫外可見光譜和熒光光譜進行了研究。所得的結(jié)果表明席夫堿的結(jié)構(gòu)對光譜性質(zhì)的變化有著重要的影響。

氨基酸席夫堿化合物的紫外可見光譜有4個主要吸收峰(E2帶、K帶、B帶、R帶)，λmax值不同，是由于氨基酸席夫堿R基不同所致；而熒光光譜中，銅配合物的熒光強度與鋅配合物相比很低，原因是金屬配合物的熒光性質(zhì)與過渡金屬離子的d電子數(shù)直接相關(guān)。