江國(guó)防　牛平平　張志超　焉保明　郭燦城

摘要：報(bào)道了聯(lián)苯二酚尾飾鋅卟啉的合成方法，并研究了其光譜性質(zhì).結(jié)果發(fā)現(xiàn)：目標(biāo)化合物最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)在650 nm左右，位于可見光的紅光區(qū)，表明所合成的聯(lián)苯二酚尾飾鋅卟啉在可見光的紅光部分有較強(qiáng)的熒光發(fā)射，這與理想的PDT藥物所具有的光學(xué)性質(zhì)一致，有望成為一類優(yōu)良的光敏劑.

關(guān)鍵詞：金屬卟啉；聯(lián)苯二酚；光譜性質(zhì)；合成

中圖分類號(hào)： O657 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

卟啉是具有很好生物活性的大分子，廣泛存在于自然界中，如構(gòu)成血紅蛋白細(xì)胞色素的鐵卟啉以及構(gòu)成葉綠素的鎂卟啉.它們是生物活性分子的核心部分，參與生物體內(nèi)系列重要活動(dòng).卟啉分子具有剛?cè)嵝?、電子緩沖性、光電磁性和高度的化學(xué)穩(wěn)定性，將某些具有特殊性質(zhì)的基團(tuán)連在卟啉環(huán)上合成一些具有復(fù)合功能的卟啉化合物日益受到人們的重視[1-3].

卟啉化合物具有良好的光敏性，對(duì)癌細(xì)胞有獨(dú)特的親和力，因此在醫(yī)學(xué)上可以用做癌癥的檢測(cè)和治療.隨著對(duì)卟啉的深入研究，以卟啉類的光敏劑為核心的光動(dòng)力療法已經(jīng)產(chǎn)生.近些年，利用卟啉特有的性能和結(jié)構(gòu)來進(jìn)行功能分子的合成、設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究，受到了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)以及化學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)注[4-6].

光動(dòng)力治療（photodynamictherapy，PDT）是一種療效好、創(chuàng)傷小的腫瘤臨床治療方法.該療法通過選擇性結(jié)合病變組織、在光照下產(chǎn)生活性氧殺滅癌細(xì)胞而達(dá)到治療目的.高效光敏劑的選取是決定光動(dòng)力治療效果的關(guān)鍵[7].卟啉類化合物具有特殊的生物學(xué)功能，對(duì)于發(fā)生異常增殖的腫瘤細(xì)胞具有獨(dú)特的親和力，同時(shí)卟啉能夠特異地在腫瘤處發(fā)生富集.近年來，人們嘗試將卟啉類化合物與抗癌類藥物進(jìn)行共價(jià)聯(lián)接，從而制備出許多有靶向效應(yīng)的抗腫瘤藥物，且療效不錯(cuò).如：將卡鉑（能抑制脫氧核糖核酸）與四苯基卟啉連接，產(chǎn)物不僅會(huì)在腫瘤處發(fā)生富集，而且提高了其穿透力，增加了其光敏劑的吸收波長(zhǎng)，療效明顯增強(qiáng)[8-9].此外還有替加氟[10]、甲氨蝶呤[11]、以及氟尿嘧啶[12]與卟啉形成的的鍵聯(lián)化合物.卟啉化合物之所以能夠用作抗腫瘤藥物，是因?yàn)槠鋵?duì)腫瘤組織有獨(dú)特的親和力和較高的選擇性[13-14].本文報(bào)道了由5-（4-羥基苯基）-10，15，20-三苯基卟啉出發(fā)經(jīng)過四步反應(yīng)合成了聯(lián)苯二酚尾飾鋅卟啉4，合成路線如圖1所示.我們同時(shí)研究了所合成的目標(biāo)化合物的光譜性能，結(jié)果表明該目標(biāo)化合物是一類良好的光敏劑，在光動(dòng)力治療方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值.

從表1 可以看出，各個(gè)化合物均表現(xiàn)出了卟啉的特征吸收.與四苯基卟啉的紫外吸收光譜相比， 化合物3和4的Soret帶發(fā)生了1～2 nm的紅移，Q帶發(fā)生了1～2 nm的藍(lán)移或者1～2 nm紅移.這說明聯(lián)苯二酚基團(tuán)的引入對(duì)卟啉化合物的吸收光譜產(chǎn)生了影響，但并不明顯.根據(jù)Jean等[16]的理論可知：當(dāng)卟啉分子的扭曲程度和分子共軛體系增大后，最低電子未占據(jù)軌道與最高電子占據(jù)軌道之間的能隙差減小，激發(fā)電子所需要的能量減小，電子在分子內(nèi)很容易實(shí)現(xiàn)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，從而導(dǎo)致卟啉的紫外吸收峰發(fā)生紅移.因此，我們可以推測(cè)當(dāng)把聯(lián)苯二酚基團(tuán)引入到卟啉分子后，整個(gè)卟啉的扭曲程度增大，并且改變了π電子的共軛程度，體系的HOMO與LUMO之間的能隙變窄，從而使得化合物的吸收峰發(fā)生紅移.此外，金屬卟啉的紫外吸收帶也受中心金屬離子的影響，鋅離子的最外層電子結(jié)構(gòu)是d10的滿殼層狀態(tài)，不含有未成對(duì)的電子結(jié)構(gòu)，但在與卟啉環(huán)內(nèi)的N原子發(fā)生配位后，使得N原子上本來不參與π-π*躍遷的孤對(duì)電子發(fā)生了變化，其中一個(gè)電子會(huì)直接參與鍵的形成，而另外的一個(gè)單電子則增加了共軛體系的π鍵的電荷密度，升高了成鍵軌道的能量，并且使能隙變窄，從而使得化合物的吸收光譜的位置發(fā)生了紅移；同時(shí)S0→S1躍遷產(chǎn)生的Q帶相應(yīng)減少的原因是N原子與兩個(gè)質(zhì)子發(fā)生絡(luò)合后，卟啉環(huán)內(nèi)的4個(gè)N原子所處的化學(xué)環(huán)境變得趨于平均化，使得卟啉分子具有D4h的對(duì)稱性，表現(xiàn)為QⅠ和QⅣ帶的消失.鋅離子與卟啉環(huán)配位后，鋅離子突出于卟啉環(huán)平面的位置，從而影響了卟啉分子的平面性.鋅離子與卟啉環(huán)內(nèi)側(cè)鏈基N原子間的相互弱作用，這些都是影響金屬卟啉相對(duì)于未上金屬的卟啉紫外吸收發(fā)生位移的重要因素.

根據(jù)表2所列數(shù)據(jù)可知，聯(lián)苯二酚修飾的鋅卟啉的熒光量子產(chǎn)率要高于其卟啉化合物.原因是卟啉與鋅離子配位后，增加了卟啉環(huán)間π-π作用，增大了卟啉環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)，減少了分子內(nèi)能量的震動(dòng)消耗，提高了能量轉(zhuǎn)移效率.

本文合成的聯(lián)苯二酚尾飾部分及其鋅卟啉的最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)在650 nm左右，位于可見的紅光區(qū)，在可見光的紅光部分有較強(qiáng)的熒光發(fā)射，這與理想的PDT藥物應(yīng)該具有的光學(xué)性質(zhì)一致，有望成為一類優(yōu)良的光敏劑.

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