盧昌利，侯安新(1.金發(fā)科技股份有限公司企業(yè)技術(shù)中心，廣東廣州　51050; .武漢大學化學與分子科學學院，湖北武漢　43007)

?

新型尾式水楊酸卟啉的合成及其與牛血清白蛋白的相互作用*

盧昌利1，2，侯安新2
(1.金發(fā)科技股份有限公司企業(yè)技術(shù)中心，廣東廣州510520; 2.武漢大學化學與分子科學學院，湖北武漢430072)

摘要:以吡咯、苯甲醛和對羥基苯甲醛為原料，經(jīng)“一鍋法”制得5-(4-羥基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉(1); 1與直鏈二溴烷烴反應制得溴代烷氧基卟啉(3a～3e); 3a～3e分別與水楊酸經(jīng)消除反應合成了10個尾式水楊酸卟啉4a～4e和5a～5e，其中4a，4b，4d，4e，5a，5b，5d和5e為新化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)UV-Vis，1H NMR，IR 和ESI-MS表征。用熒光光譜研究了4a～4e和5a～5e與牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。結(jié)果表明:4a～4e 和5a～5e對BSA的熒光猝滅為靜態(tài)猝滅; Stern－Volmer曲線的線性關(guān)系良好; kq值均遠大于2.0×1010L· mol－1·s。

關(guān)鍵詞:一鍋法;合成;卟啉;牛血清白蛋白;相互作用

卟啉是一類具有生物活性的共軛大環(huán)化合物，在動植物新陳代謝過程中起著重要作用［1］。此外，卟啉由于其獨特的物理結(jié)構(gòu)、化學性質(zhì)和對腫瘤細胞特殊的選擇性吸附而被廣泛應用于光動力學療法、發(fā)光材料、生物醫(yī)學、催化化學和分析化學等領(lǐng)域。

Scheme 1

水楊酸是阿司匹林的主要水解產(chǎn)物，具有很強的生物活性。

本研究在文獻［2－3］方法基礎(chǔ)上，將以上兩種具有生物活性的化合物通過柔性烷基鏈連接起來，以期發(fā)揮兩者的藥效協(xié)同效應。以吡咯、苯甲醛和對羥基苯甲醛為原料，經(jīng)“一鍋法”合成5-(4-羥基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉(1); 1與直鏈二溴烷烴反應制得溴代烷氧基卟啉(3a～3e); 3a～3e分別與水楊酸經(jīng)消除反應合成了10個尾式水楊酸卟啉4a～4e和5a～5e(Scheme 1)，其中4a，4b，4d，4e，5a，5b，5d和5e為新化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)UV-Vis，1H NMR，IR和ESI-MS表征。用熒光光譜研究了4a～4e和5a～5e與牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

TU-1900型紫外-可見光譜儀(DMF為溶液); Schimadzu RF-5301PC型熒光光譜儀(激發(fā)波長290 nm，激發(fā)狹縫5 nm，發(fā)射狹縫10 nm); Nicolet Magna-IR 550型紅外光譜儀(KBr壓片); Varian Mercury-VX 300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標); LCQ advantage-ESI型質(zhì)譜儀。

1參考文獻［2］方法合成; DMF使用前經(jīng)氫化鈣回流干燥后減壓蒸餾;苯甲醛和對羥基苯甲醛，化學純;其余所用試劑均為分析純。實驗用水均為二次蒸餾水。

1.2合成

(1)3a～3e的合成(以3a為例)［4］

在反應瓶中加入1 0.50 g(0.80 mmol)和干燥無水碳酸鉀1.0 g(7.2 mmol)，抽真空20 min，通氮氣5 min(重復3次);注入無水DMF 10 mL 和1，2-二溴乙烷(2a)2 mL(23.1 mmol)，攪拌下于80℃(浴溫)反應3.5 h(TLC監(jiān)測)。減壓蒸除多余DMF和2a，殘余物用少量二氯甲烷溶解，經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑A:氯仿)純化{收集第一紫色帶，濃縮，剩余物再經(jīng)硅膠柱層析［洗脫劑:V(氯仿)∶V(石油醚)=1∶1］純化，收集主要色帶，旋蒸除溶}，用氯仿-甲醇重結(jié)晶得紫色固體5-［4-(2'-溴代乙氧基苯基)］-10，15，20-三苯基卟啉3a 0.53 g，收率90%; UV-Vis λmax(ε×103):418(313.6)，515(11.8)，550(5.2)，590(2.3)，647(1.9)nm;1H NMR δ:8.85(s，8H，β-H)，8.19～8.21(d，6H，ArH)，7.97～8.05(m，2H，ArH)，7.70～7.73(m，9H，ArH)，7.29(d，2H，ArH)，4.59(t，2H，OCH2)，3.87(t，2H，BrCH2O)，－2.79(s，2H，NH); IR ν:3 414，1 243，1 153，1 031，1 001，801，738，702，618 cm－1。

用類似的方法合成3b～3e。

(2)4a～4e和5a～5e的合成(以4a和5a為例)［5］

在三口燒瓶中加入3a 180 mg(0.26 mmol)，水楊酸180 mg(1.30 mmol)和無水DMF 20 mL，攪拌使其溶解;加入無水碳酸鉀2.0 g，氮氣保護下于60℃反應24 h(TLC監(jiān)測)。冷卻至室溫，加入飽和食鹽水60 mL，靜置0.5 h。抽濾，濾餅依次用蒸餾水和甲醇洗滌，用二氯甲烷(5 mL)溶解，經(jīng)硅膠柱層析［洗脫劑B:V(氯仿)∶V(石油醚)=1∶1］純化，收集第一色帶得3a;剩余物繼續(xù)經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:B=3∶1)純化，收集第二主要色帶得紫色固體4a 80 mg，收率37.4%;換用洗脫劑A純化，收集第三主要色帶得紫色固體5a 70 mg，收率32.8%。

用類似的方法合成4b～4e和5b～5e。

4a:UV-Vis λmax(ε×103):418(541.0)，514(29.1)，550(15.2)，590(8.7)，646(8.2)nm;1H NMR δ:8.88(s，8H，β-H)，8.09～8.20(m，9H，ArH)，7.64～7.75(m，11H，ArH)，7.26～7.42(m，3H，ArH)，4.75～4.90(t，2H，CH2O)，4.63～4.67(t，2H，OCH2)，－2.81(s，2H，NH); IR ν:3 428，1 719，1 506，1 242 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 794.9，found 797.2。

4b:IR ν:3 317，1 723，1 598，1 509，1 249 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 808.9，found 807.5。

4c:IR ν:3 374，1 723，1 596，1 506，1 242 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 822.9，found 821.6。

4d:IR ν:3 429，1 727，1 607，1 509，1 242 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 836.9，found 835.7。

4e:IR ν:3 414，1 720，1 610，1 509，1 249 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 851.0，found 849.7。

5a:UV-Vis λmax(ε×103):418(579.7)，514(33.5)，550(17.6)，592(10.2)，646(9.8)nm;1H NMR δ:8.93(s，8H，β-H)，8.23～8.31(m，9H，ArH)，7.69～7.85(m，11H，ArH)，7.26～7.30(m，3H，ArH)，4.49(t，2H，CH2O)，3.81(t，2H，OCH2)，－2.70(s，2H，NH); IR ν:3 429，1 632，1 607，1 506，1 245; ESI-MS m/z:Calcd 794.9，found 795.2。

5b:IR ν:3 374，1 632，1 611，1 506，1 244 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 808.9，found 808.4。

5c:IR ν:3 432，1 672，1 603，1 513，1 242 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 822.9，found 820.8。

5d:IR ν:3 429，1 633，1 606，1 505，1 244 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 836.9，found 835.7。

5e:IR ν:3 429，1 636，1 596，1 506，1 242 cm－1; ESI-MS m/z:Calcd 851.0，found 849.6。

1.3生物活性測定

配制牛血清白蛋白(BSA)的水溶液(2×10－4mol·L－1)10 mL，4a～4e和5a～5e的DMF溶液(4×10－4mol·L－1)。量取BSA水溶液1 mL，加水定容得2.0×10－6mol·L－1的BSA溶液。

滴定法:于25℃測定2.0×10－6mol·L－1BSA溶液(3 mL)在290 nm～500 nm的熒光光譜。取10 μL微量進樣器一支，每次向BSA溶液中加入4.0×10－4mol·L－1的卟啉溶液3 μL，攪拌2 min后測定其在290 nm～500 nm的熒光光譜(共計加入10次)。依次測得不同c(4a～4e)和c(5a～5e)對BSA溶液熒光光譜的影響［c(BSA)∶c(3/4)=1.0∶0.2，1.0∶0.4，1.0∶0.6，1.0∶0.8，1.0∶1.0，1.0∶1.2，1.0∶1.4，1.0∶1.6，1.0∶1.8，1.0∶2.0］。

2　結(jié)果與討論

2.1合成

(1)1的合成

合成1時，由于原料中有兩種芳香醛，雖然嚴格控制了苯甲醛和對羥基苯甲醛的摩爾比(3∶1)，但反應過程中仍然有6種產(chǎn)物生成，給1的純化帶來很大困難。本文參考文獻［6］方法和實驗經(jīng)驗，首先以氯仿為洗脫劑，快速洗脫四苯基卟啉，然后以氯仿-乙醇(9∶1)為洗脫劑洗脫1。由于1中仍含有微量羥基卟啉，需將1濃縮后再次用硅膠柱層析(氯仿為洗脫劑)，收集主要色帶，濃縮，殘余物用氯仿-甲醇重結(jié)晶得純度較高的1。

(2)3a～3e的合成

合成3a～3e時，由于2為雙官能團化合物，存在一分子2與兩分子羥基卟啉反應的可能。為減少副反應發(fā)生和提高收率，通常選擇在氮氣保護下，以極性較大的DMF為溶劑，控制反應溫度60℃，反應3.5 h，并嚴格控制1與2的摩爾比為

1∶30［7－8］。

(3)4a～4e和5a～5e的合成

合成4a～4e和5a～5e時，雖然也存在雙官能團的水楊酸與兩分子3反應的可能，但由于3a～3e自身體積較大，空間位阻作用較強，這一可能性相對較小。

2.2表征

3a～3e中的Br與水楊酸羧基上的氫發(fā)生消除反應合成4a～4e，與水楊酸羥基上的氫反應合成5a～5e。這一結(jié)果可從IR光譜得到驗證。3a～3e在700 cm－1～500 cm－1處特征峰為中等強度的C－Br鍵吸收峰; 4a～4e在1 720 cm－1處特征峰為酯羰基吸收峰，700 cm－1～500 cm－1處的C－Br鍵吸收峰消失; 5a～5e在1 630 cm－1附近特征峰為羧基吸收峰，同時在700 cm－1～500 cm－1處的C－Br鍵吸收峰消失。

2.3生物活性

白蛋白是生物體中含量最豐富的蛋白質(zhì)，具有貯運內(nèi)源代謝產(chǎn)物和外源藥物小分子的功能［9］。研究藥物小分子與BSA的相互作用，有助于了解藥物小分子在體內(nèi)的運輸和分布，從而有利于探討其作用機理，為新藥物開發(fā)提供依據(jù)。BSA中存在能發(fā)出熒光的色氨酸和酪氨酸殘基，利用熒光光譜可以根據(jù)熒光強度和吸收峰的變化，判斷BSA構(gòu)像的變化［10－12］。熒光猝滅過程遵從Stern-Volmer方程［13］。各種猝滅劑對生物分子的最大kq為2.0×1010L·mol－1·s，若測試值大于該值，可認為是靜態(tài)猝滅。

以4a和5a為例，研究了4a和5a與BSA相互作用的FL譜圖，其熒光淬滅曲線分別見圖1和圖2。

圖1　4a與BSA相互作用的FL譜圖Figure 1　FL spectra of 4a interaction with BSA

由圖1和圖2可見，隨著c(4a)和c(5a)增大，BSA在350 nm附近的熒光強度產(chǎn)生了明顯的猝滅效應，表明4a和5a與BSA的色氨酸或酪氨酸發(fā)生了較強的鍵合作用，且4a和5a與BSA之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移。

以350 nm處4a～4e和5a～5e與BSA作用的熒光淬滅曲線的熒光強度作圖，得擬合直線(圖3和圖4)。

由圖3和圖4可得4a～4e和5a～5e與BSA作用的Stern-Volmer方程，結(jié)果分別見表1和表2。

圖2　5a與BSA相互作用的FL譜圖Figure 2　FL spectra of 5a interaction with BSA

圖3　4a～4e與BSA相互作用熒光強度擬合曲線*Figure 3　Fitting curves of FL intensityof 4a～4e interaction with BSA

圖4　5a～5e與BSA相互作用熒光強度擬合曲線*Figure 4　Fitting curves of FL intensityof 5a～5e interaction with BSA

表1　4a～4e與BSA相互作用的Stern-Volmer方程*Table 1　Stern－Volmer equation of4a～4e interaction with BSA

表2　5a～5e與BSA相互作用的Stern-Volmer方程*Table 2　Stern－Volmer equation of5a～5e interaction with BSA

由圖3，圖4，表1和表2可見，在較大c范圍內(nèi)，4和5與BSA相互作用的Stern－Volmer曲線線性關(guān)系良好，kq值均遠大于2.0×1010L· mol－1·s，表明4和5對BSA的熒光猝滅是靜態(tài)猝滅。

3　結(jié)論

用具有不同柔性烷基鏈的直鏈二溴烷烴與羥基卟啉反應制得溴代烷氧基卟啉(3a～3e); 3a～3e與水楊酸經(jīng)消除反應合成了10個尾式水楊酸卟啉(4a～4e和5a～5e)，其中4a，4b，4d，4e，5a，5b，5d和5e為新化合物。熒光光譜分析結(jié)果表明:4a～4e和5a～5e對BSA的熒光猝滅為靜態(tài)猝滅; Stern-Volmer曲線的線性關(guān)系良好; kq值均遠大于2.0×1010L·mol－1·s。 4a～4e和5a～5e與BSA詳細的作用機理和生物活性測試有待進一步研究。

［1］馬琳，劉本才.新型meso-四(4-十四氨基磺酰苯基)卟啉及其配合物的合成與液晶性能［J］.合成化學，2014，22(2):226－229.

［2］Zhi X，Daniel W J K，An X H，et al.Synthesis of novel diselenide－linked porphyrin dimer under phase transfer catalysis condition and their interaction With DNA［J］.Chem Biodiver，2009，6:1131－1143.

［3］賈濤，王凱，鮑小平，等.水楊酸鍵聯(lián)卟啉的合成及與牛血清白蛋白的相互作用［J］.高等學校化學學報，2004，25:1604－1607.

［4］王樹軍，彭玉苓，周學文.煙酸修飾尾式卟啉的合成與軸向配位反應的熒光性質(zhì)研究［J］.無機化學學報，2010，26:793－800.

［5］Tai J，Zhong X J，Kai W，et al.Binding and photocleavage of cationic porphyrin-phenylpiperazine hybrids to DNA［J］.Biophys Chem，2006，119:295－302.

［6］郭喜明，師宇華，張憶華，等.系列羥基苯基卟啉的合成及其熒光光譜研究［J］.有機化學，2006，26:247－251.

［7］李早英，王凱，趙一玫，等.三種尾式卟啉的合成及其結(jié)構(gòu)表征［J］.有機化學，2003，23:265－269.

［8］劉新剛，馮亞青，高博，等.新型尾式硫代苯并噻唑基卟啉化合物的合成與表征［J］.有機化學，2005，5:540－544.

［9］馬淮凌，徐茂田，宋俊峰.克拉霉素的極譜催化波及其應用［J］.藥學學報，2004，3:821－825.

［10］李娜，張玉平，魏永巨.磺基水楊酸與牛血清白蛋白相互作用的熒光法研究［J］.河北師范大學學報(自然科學版)，2004，28:50－54.

［11］郭明，易平貴，趙文娜，等.甲磺酸培氟沙星與牛血清白蛋白的相互作用研究［J］.浙江大學學報(理學版)，2003，30:434－438.

［12］Xi L L，Jian J F，Yi L，et al.Characterization of the interaction between cationic Erbium(Ⅲ)-porphyrin complex with bovine serum albumin［J］.J Mol Struct，2009，934:2.

［13］陳韻，孔祥榮，沈星燦，等.尼古丁與BSA相互作用的光譜研究［J］.光譜學與光譜分析，2005，25:1652－1657.

·研究論文·

Synthesis of Novel Porphyrins Tailed with Salicylic Acid and Their Interactions with Bovine Serum Albumin

LU Chang-li1，2，HOU An-xin2
(1.National certified Enterprise Technology Center，Kingfa Science and Technology Co.，Ltd，Guangzhou 510520，China; 2.College of Chemistry and Molecular Science，Wuhan University，Wuhan 430072，China)

Abstract:5-(4-hydroxyphenyl)-10，15，20-triphenylporphyrin(1)was prepared by“one-pot”method，using pyrrole，benzaldehyde and hydroxybenzaldehyde as materials.Bromolkyl porphyrins(3a～3e)were prepared by the reaction of 1 with dibromoalkane.Ten porphyrins tailed with salicylic acid(4a～4e and 5a～5e)were synthesized by elimination reaction of 3a～3e with salicylic acid，respectively.4a，4b，4d，4e，5a，5b，5d and 5e were novel compounds.The structures were characterized by UV-Vis，1H NMR，IR and ESI-MS.The interactions of 4a～4e and 5a～5e with bovine serum albumin(BSA)were investigated by FL.The results showed that the fluorescence quenching were static quenching and the curves of Stern－Volmer exhibited well linear relationships.The kqwere above 2.0×1010L·mol－1·s.

Keywords:one-pot method; synthesis; porphyrin; BSA; interaction

通訊作者:侯安新，教授，E-mail:houanxin@ sina.com

作者簡介:盧昌利(1986－)，男，漢族，湖北武漢人，碩士，工程師，主要從事精細化工的研究。E-mail:luchangli945@126.com

收稿日期:2014-10-20;

修訂日期:2015-04-28

DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005－1511.2015.06.0480 *

文獻標識碼:A

中圖分類號:O621.3; O626.13