環(huán)三磷腈對(duì)羥基苯甲醛芳胺衍生物的合成及分子識(shí)別功能

盧艷飛，宋婷婷，劉巨濤，孫振剛

(1.大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連116605;2.遼寧師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，遼寧大連116029)

化學(xué)生物學(xué)作為一門(mén)新興的前沿性交叉學(xué)科，其核心是運(yùn)用生物活性小分子作為化學(xué)探針達(dá)到對(duì)生物通路調(diào)控的目的［1］。此外，合成和篩選生物活性小分子，并從生物活性小分子出發(fā)尋找它們的生物靶分子，進(jìn)而研究活性小分子與生物靶分子的分子識(shí)別、相互作用和信息傳遞。生命過(guò)程的小分子調(diào)控機(jī)制［2-3］及發(fā)現(xiàn)新穎藥物也是化學(xué)生物學(xué)研究的關(guān)鍵［4-5］。隨著基因組計(jì)劃的全面展開(kāi)，基因治療已成為一種從根本上治療疾病的新興手段，而磷腈類(lèi)物質(zhì)因具有良好的生物相容性、生物降解性、低毒性及相對(duì)穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛用于藥物控釋及組織工程等生物醫(yī)用領(lǐng)域［6-9］。

本文以具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的六氯環(huán)三磷腈為基礎(chǔ)原料［10-11］，通過(guò)與希夫堿基化合物反應(yīng)，制得環(huán)三磷腈希夫堿基枝化衍生物。以衍生物為活性小分子，探索其對(duì)信號(hào)分子激活劑磷酸吡哆醛的識(shí)別功能，致力于研究調(diào)控細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的生物活性物質(zhì)的分子識(shí)別和作用機(jī)制，為生物小分子與細(xì)胞內(nèi)的各種蛋白酶相互作用，激活或抑制各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，控制各種細(xì)胞功能提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器及試劑

核磁共振譜儀(Varian UNITY-plus 300 Hz，美國(guó)Varian公司)，傅立葉變換紅外光譜儀(IR Prestige 21，日本島津儀器公司)，UV 5500 PC紫外光譜儀(上海METASH儀器有限公司)。環(huán)三磷腈、2，2-二羥基聯(lián)苯、二氯甲烷、丙酮、對(duì)羥基苯甲醛、芐胺、苯胺、磷酸吡哆醛均為分析純。

1.2 合成實(shí)驗(yàn)

1.2.1 2-聯(lián)苯酚氧基 -4，4’，6，6’- 四氯環(huán)三磷腈合成

稱(chēng)取六氯環(huán)三磷腈5.006 7 g(14.4 mmol)，加入無(wú)水碳酸鉀10.0 g及丙酮150 mL。加熱至回流后，滴加溶有2.681 6 g(14.4 mmol)2，2’-聯(lián)苯二酚的50 mL丙酮溶液，繼續(xù)反應(yīng)3 h，除去丙酮后，以二氯甲烷萃取，萃取液揮發(fā)至干，用乙醇重結(jié)晶后得白色固體(1)4.979 6 g，產(chǎn)率為75.02%。合成路線(xiàn)如下:

1.2.2 2，4-二聯(lián)苯酚氧基-6，6’-二氯環(huán)三磷腈合成

稱(chēng)取六氯環(huán)三磷腈5.006 3 g(14.4 mmol)，加入無(wú)水碳酸鉀10.0 g及丙酮150 mL。加熱至回流后，滴加溶有5.362 7 g(28.8 mmol)2，2’-聯(lián)苯二酚的50 mL丙酮溶液，繼續(xù)反應(yīng)3 h，除去丙酮后，以二氯甲烷萃取，萃取液揮發(fā)至干，用乙醇重結(jié)晶后得白色固體(2)6.660 5 g，產(chǎn)率為80.55%。合成路線(xiàn)如下:

1.2.3 對(duì)羥基苯甲醛苯胺希夫堿合成

參照文獻(xiàn)［12］合成方法，稱(chēng)取對(duì)羥基苯甲醛3.6636 g(30 mmol)，加入苯胺2.70 mL(30 mmol)及無(wú)水乙醇50 mL，加熱回流2 h，濃縮至干，用乙醇重結(jié)晶后得白色固體(3)4.289 4 g，產(chǎn)率為72.49%。合成路線(xiàn)如下:

1.2.4 對(duì)羥基苯甲醛芐胺希夫堿合成

按照化合物(3)合成方法合成對(duì)羥基苯甲醛芐胺希夫堿，得白色固體(4)5.744 9 g，產(chǎn)率為90.65%。合成路線(xiàn)如下:

1.2.5 環(huán)三磷腈對(duì)羥基苯甲醛芳胺衍生物合成

稱(chēng)取化合物(1)0.921 8 g(2 mmol)，以100 mL丙酮溶解后，加入無(wú)水碳酸鉀4 g，滴加溶有1.578 0 g(8 mmol)對(duì)羥基苯甲醛苯胺希夫堿的40 mL丙酮溶液(20 min滴加)，繼續(xù)回流4 h，旋蒸除去丙酮，用二氯甲烷索氏提取3 h，提取液抽濾后得黃色溶液，自然放置揮發(fā)得到2-聯(lián)苯酚氧基環(huán)三磷腈-4，4’，6，6’-四對(duì)羥基苯甲醛苯胺，用乙醇重結(jié)晶后得黃色固體(5)1.715 7 g，產(chǎn)率為77.71%。合成路線(xiàn)如下:

按照上述方法分別合成了2，4-二聯(lián)苯酚氧基環(huán)三磷腈-6，6’-二對(duì)羥基苯甲醛苯胺得黃色固體(6)1.301 7 g，產(chǎn)率為72.66%;2-聯(lián)苯酚氧基環(huán)三磷腈-4，4’，6，6’-四對(duì)羥基苯甲醛芐胺，得黃色固體(7)0.861 7 g，產(chǎn)率為74.28%及2，4-二聯(lián)苯酚氧基環(huán)三磷腈-6，6’-二對(duì)羥基苯甲醛苯胺，得黃色固體(8)0.634 7 g，產(chǎn)率為65.71%。合成路線(xiàn)分別如下:

1.3 環(huán)三磷腈對(duì)羥基苯甲醛芳胺衍生物對(duì)磷酸吡哆醛的識(shí)別功能

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以環(huán)三磷腈對(duì)羥基苯甲醛的4種芳胺衍生物為工具，分別對(duì)磷酸吡哆醛進(jìn)行了識(shí)別功能研究，僅以化合物(5)為例。

準(zhǔn)確稱(chēng)取化合物(5)0.020 7 g，于25 mL容量瓶中，用二氯甲烷定容得濃度為0.75×10-3mol·L-1的儲(chǔ)備液，量取0.50 mL化合物(5)儲(chǔ)備液用二氯甲烷定容至10 mL，得稀釋液，濃度為0.38×10-4mol·L-1。

準(zhǔn)確稱(chēng)取磷酸吡哆醛0.001 2 g，于10 mL容量瓶中，用無(wú)水乙醇定容，得濃度為0.50×10-3mol·L-1儲(chǔ)備液，量取5 mL用乙醇定容至10 mL，得稀釋液，濃度為0.25×10-3mol·L。

準(zhǔn)確量取稀釋后的化合物(5)儲(chǔ)備液1.00 mL 5份，分別加入稀釋后的磷酸吡哆醛儲(chǔ)備液0.10，0.15，0.20，0.25，0.30 mL 得待測(cè)溶液。以二氯甲烷-乙醇混合溶液作空白，常溫下利用紫外光譜儀測(cè)定最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度，研究衍生物對(duì)磷酸吡哆醛的識(shí)別功能，并考察在磷酸吡哆醛作用下衍生物紫外特征吸收的變化規(guī)律。

2 結(jié)果與討論

2.1 譜學(xué)性質(zhì)

化合物(1):紅外光譜可見(jiàn)1 230.58，1 192.01，1 165.00，1 159.22 cm-1P-O-Ar特征吸收;1 278.81 cm-1P=N 特征吸收;1 500.62，1 475.54，1 436.97 cm-1Ar特征吸收;1 093.64 cm-1P-Cl特征吸收。1H NMR 可見(jiàn) 7.258，7.341，7.438，7.511苯 H特征吸收;13C NMR可見(jiàn)122.033，126.362，128.778，130.005，147.936 ppm 苯 C 特征吸收。

化合物(2):紅外光譜可見(jiàn)1 211.30，1 176.58，1 170.79 cm-1P-O-Ar特征吸收;1 267.23 cm-1P=N 特征吸收;1 500.62，1 477.47，1 438.90 cm-1Ar特征吸收;1 093.64 cm-1P-Cl特征吸收。1H NMR可見(jiàn)7.260，7.320，7.442，7.555 ppm苯 H特 征 吸 收。13C NMR 可 見(jiàn) 122.033，126.766，128.503，130.142，147.563 ppm芳C特征吸收。

化合物(3):紅外光譜可見(jiàn)3 427.51cm-1酚羥基特征吸收;1 579.71 cm-1C=N特征吸收;1 386.82，1 442.75，1 514.12 cm-1苯環(huán)對(duì)位取代C-H特征吸收。1H NMR可見(jiàn)10.13 ppm為羥基中H特征吸收;8.451 ppm為-CH=N-中H的特征吸收;7.788，7.767 ppm為芳醛中苯H特征吸收;7.406～6.878 ppm為芳胺中苯H特征吸收。13C NMR可見(jiàn)161.334 ppm為-CH=N-中C的特征吸收;160.679，152.684，131.384，129.814，128.199，126.004，121.561，116.539 ppm 為苯環(huán)上C特征吸收。

化合物(4):紅外光譜可見(jiàn)3 446.79cm-1酚羥基的特征吸收;1 604.77 cm-1C=N特征吸收;1 394.53，1 454.33，1 519.91 cm-1苯環(huán)對(duì)位取代C-H特征吸收。1H NMR可見(jiàn)9.919 ppm為羥基中H特征吸收8.351 ppm為-CH=N-中H特征吸收;7.623～6.815 ppm為苯H特征吸收;4.697 ppm為-CH2中H特征吸收。13C NMR可見(jiàn)161.791 ppm為-CH=N-中C特征吸收;160.671，140.704，130.485，128.984，128.541，127.353，116.196 ppm為苯環(huán)上 C特征吸收;64.663 ppm為-CH2中C特征吸收。

化合物(5):紅外光譜可見(jiàn)1 093.64，1 178.57，1 228.66 cm-1P-O-Ar特征吸收;1 269.16 cm-1P=N特征吸收;1 652.91 cm-1C=N特征吸收;1 436.97，1 458.19，1 506.41 cm-1Ar 特征吸收。1H NMR可見(jiàn) 8.680，8.621，8.525，8.425 ppm 為 -CH=N-中H特征吸收;8.139～6.436 ppm為苯H的特征吸收。13C NMR可見(jiàn)151.784 ppm為-CH=N-中 C 特征吸收;143.645，126.048，123.091，122.718，122.360，121.636，121.186，113.245，108.322，106.272 ppm為苯環(huán)上C特征吸收。

化合物(6):紅外光譜可見(jiàn)1 093.64，1 180.44，1 232.52 cm-1P-O-Ar特征吸收;1 271.09 cm-1P=N特征吸收;1 635.64 cm-1C=N特征吸收;1 436.97，1 475.55，1 506.41 cm-1Ar特征吸收。1H NMR可見(jiàn)8.466 ppm為-CH=N-中H特征吸收;7.978～7.105 ppm為苯H特征吸收。13C NMR可見(jiàn)159.521 ppm為-CH=N-中C特征吸收;153.378，152.037，148.257，133.663，131.849，131.041，129.418，126.400，122.049，121.866，121.187，116.188.ppm為苯環(huán)上C的特征吸收。

化合物(7):紅外光譜可見(jiàn)1 095.57，1 176.58，1 230.58 cm-1P-O-Ar特征吸收;1 273.02 cm-1P=N特征吸收;1 635.63 cm-1C=N特征吸收;1 436.97，1 473.62，1 506.41 cm-1Ar特征吸收。1H NMR可見(jiàn)8.615 ppm為-CH=N-中H特征吸收;8.026～7.210 ppm為苯H特征吸收;4.833 ppm為-CH2中H特征吸收。13C-NMR可見(jiàn)154.169 ppm為 -CH=N-中 C特征吸收;154.169，152.973，143.843，139.553，131.947，126.026，123.160，122.665，120.759，119.914，114.030，113.710，113.123，107.865 ppm為苯環(huán)上 C特征吸收;56.378 ppm為-CH2中C特征吸收。

化合物(8):紅外光譜可見(jiàn)1 095.57，1 176.58，1 232.51 cm-1P-O-Ar特征吸收;1 269.16 cm-1P=N特征吸收;1 627.92 cm-1C=N特征吸收;1 436.97，1 475.54，1 500.62 cm-1Ar特征吸收。1H NMR可見(jiàn)8.398 ppm為-CH=N-中H特征吸收;7.842～7.062 ppm為苯H特征吸收;4.830 ppm為-CH2中H特征吸收。13C NMR可見(jiàn)161.205 ppm為-CH=N-中C特征吸收;152.997，152.921，148.219，139.493，133.671，130.371，129.083，128.778，128.618，127.376，122.079，121.690 ppm為苯環(huán)上 C特征吸收;65.303 ppm為-CH2中C特征吸收。

化合物的可能結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 4種環(huán)三磷腈衍生物的結(jié)構(gòu)

2.2 磷酸吡哆醛識(shí)別功能研究結(jié)果

常溫常壓下，利用紫外光譜研究了衍生物(5)—(8)對(duì)磷酸吡哆醛的識(shí)別功能，結(jié)果如圖2(注:各圖曲線(xiàn)由下至上的順序與加入磷酸吡哆醛的量由少到多的順序一致)。

圖2 衍生物對(duì)磷酸吡哆醛識(shí)別的紫外光譜圖

結(jié)果表明，化合物(5)和(7)對(duì)磷酸吡哆醛均 有識(shí)別功能，且隨著磷酸吡哆醛加入量的逐漸增加，特征吸收強(qiáng)度發(fā)生相應(yīng)變化，但無(wú)明顯的計(jì)量關(guān)系，這可能與磷酸吡哆醛對(duì)衍生物希夫堿基的質(zhì)子化程度有關(guān)，而化合物(6)和(8)的識(shí)別過(guò)程是隨著磷酸吡哆醛加入量的逐漸增加，特征吸收強(qiáng)度逐漸增大，識(shí)別作用明顯，這可能與希夫堿基支鏈增多，空間阻礙作用增強(qiáng)，限制了其與磷酸吡哆醛間的鍵合識(shí)別作用有關(guān)，也提示只有特定結(jié)構(gòu)類(lèi)型的衍生物才具有磷酸吡哆醛鍵合識(shí)別功能。

衍生物對(duì)磷酸吡哆醛識(shí)別的劑-效關(guān)系如圖3。

圖3 衍生物對(duì)磷酸吡哆醛識(shí)別的劑-效關(guān)系圖

從圖3可知，隨著磷酸吡哆醛濃度的逐漸增大，衍生物(5)和(7)的吸光度發(fā)生不同程度降低，趨勢(shì)明顯，但無(wú)明顯劑量關(guān)系，可能與磷酸吡哆醛對(duì)衍生物希夫堿基的質(zhì)子化程度及衍生物的結(jié)構(gòu)有關(guān);從B、D兩條曲線(xiàn)中可以看出，隨著吡哆醛濃度的增大，吸光度也隨之增大，表明衍生物(6)和(8)對(duì)磷酸吡哆醛的識(shí)別過(guò)程呈明顯計(jì)量關(guān)系，提示希夫堿基支鏈的多少及衍生物的結(jié)構(gòu)對(duì)磷酸吡哆醛鍵合識(shí)別功能有很大影響。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以六氯環(huán)三磷腈為起始原料，在不同摩爾的2，2’-聯(lián)苯二酚保護(hù)下，得到2種取代環(huán)三磷腈衍生物，分別與希夫堿基化合物反應(yīng)，成功合成了4種環(huán)三磷腈衍生物。通過(guò)紅外、1H NMR和13C NMR等手段表征了環(huán)三磷腈衍生物的結(jié)構(gòu)，并利用紫外光譜初步研究了衍生物對(duì)磷酸吡哆醛的識(shí)別功能，探索了環(huán)三磷腈希夫堿基枝化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與其信號(hào)分子激活劑識(shí)別性能之間的關(guān)系，為該類(lèi)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及信號(hào)分子激活劑活性調(diào)控功能的研究奠定了理論基礎(chǔ)。

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