含氮芳氧基取代酞菁金属配合物的合成及光敏活性研究

论文摘要

光动力治疗（Photodynamic Therapy,简称PDT）已成为治疗癌症的一种有效方法,与传统的手术、化疗、放疗相比具有基本上不损伤正常组织与器官,治疗过程无痛苦、副作用小等特点。PDT的三要素是光敏剂、与光敏剂最大吸收波长匹配的光和生物体内的氧,其中光敏剂起决定作用。PDT效果主要取决于光敏剂的光动力活性,而光动力活性有赖于光敏剂的光物理、光化学和与生物体内靶组织的亲和力。合成新型光敏剂,研究光敏剂构效关系可推动PDT的发展。自二十世纪80年代起,酞菁配合物已成为作为PDT用第二代光敏剂的研究热点。本文在评述PDT用光敏剂研究现状的基础上,结合本课题组多年研究经验,设计合成一系列具有一定生物活性的含氮芳氧基取代酞菁金属配合物。并围绕此类化合物的合成、光物理化学性质及其光动力灭活肿瘤细胞能力展开研究,其主要的工作内容和结果归纳如下: 1、合成了10种取代邻苯二甲腈,取代基分别为:对-氨基苯氧基、间-氨基苯氧基、4-吡啶氧基、8-喹啉氧基、2-甲基-8-喹啉氧基; 取代位置分别为α、β位,并对它们进行了元素分析、IR、1HNMR等表征。然后用它们作为起始原料合成了43种中心金属为锌、铜、镍、钴及铝的取代酞菁金属配合物,并对它们进行了相关表征。其中,除β-（4-吡啶氧基）邻苯二甲腈、β-（8-喹啉氧基）邻苯二甲腈、四-β-（4-吡啶氧基）酞菁锌和四-β-（8-喹啉氧基）酞菁铜外其余49种化合物均未见报道。2、研究了标题配合物的UV-Vis光谱,探讨了中心金属、取代基（位置及种类）和溶剂对其Q带最大吸收波长（λmax）影响的规律。结果表明,随着中心金属离子d电子数的增加,酞菁配合物的Q带λmax有明显红移; 当中心金属相同,取代基处于周边位置（β位）时,取代基种类对其Q带λmax的影响不明显,而当取代基处于非周边位置（α位）时,取代基种类对其Q带λmax的影响较明显; 且当中心金属、取代基均相同时,非周边取代配合物的Q带λmax红移较周边取代配合物的明显; DMF、DMSO、THF及Py等溶剂对标题配合物的Q带λmax的影响不明显,说明溶剂对标题配合物无明显配位作用。3、研究了标题配合物的荧光光谱和T-T瞬态吸收光谱,探讨了中心金属、取代基种类及取代位置对配合物的激发单线态和激发三线态性质的影响规律。结果表明,当中心金属离子具有闭壳层或抗磁性电子结构时,其酞菁配合物通常具有较高的荧光量子产率、较长的激发三线态寿命及较强的T-T吸收; 当取代基为含有氮杂原子的芳氧基时,其取代酞菁锌配合物具有较高的荧光量子产率、较长的激发三线态寿命和较强的T-T吸收; 与周边取代酞菁锌相比非周边取代酞菁锌具有较低的荧光量子产率、较长的三线态寿命及较强的T-T吸收。4、在研究标题配合物上述光物理性质基础上,测定了它们的光敏化产生单线态氧（1O2）和光敏化氧化氨基酸底物的能力。探讨了它们的组成、结构对其光物理和光化学特性的影响。证实了当配合物中的中心金属离子具有闭壳层电子结构、取代基含较大共轭体系并位于非周边位置时具有较强的光敏化作用。5、对上述研究中初步筛选出的具有较强光敏化作用的物种进行了光动力灭活肿瘤细胞试验,考察了它们的光动力活性。结果表明,具有较强光敏化作用的物种中虽然因其与细胞亲和力有所差异,使其光动力活性略有不同,但总体来看含氮芳氧基取代酞菁锌是一类有开发前景的PDT用光敏剂。

论文目录

• 第1章 用于光动力诊疗中的光敏剂研究概况
• 1.1 光动力诊疗及其基本原理
• 1.1.1 光动力诊疗的涵义
• 1.1.2 光敏剂分子的光物理过程
• 1.1.3 光动力诊疗的主要过程
• 1.1.4 光动力荧光定位诊断
• 1.1.5 光动力治疗的机理
• 1.1.6 PDT 的特点
• 1.2 光敏剂与光动力疗法发展简况
• 1.2.1 光敏剂
• 1.2.2 酞菁配合物作为PDT 中的光敏剂研究概况
• 1.3 本论文选题依据及主要研究内容
• 1.3.1 选题依据
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 仪器、试剂及实验方法
• 2.1 仪器
• 2.2 试剂（所用试剂未加说明均为市售分析纯试剂）
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 取代邻苯二甲腈的合成方法
• 2.3.2 含氮芳氧基取代酞菁金属配合物的合成
• 2.3.3 表征方法
• 2.3.4 荧光光谱、荧光量子产率及荧光寿命的测定
• 2.3.5 纳秒瞬态吸收光谱与激发三线态衰减寿命的测定
• 2.3.6 光敏化产生单线态氧速率的测定
• 2.3.7 光敏氧化氨基酸底物速率常数的测定
• 2.3.8 光动力灭活肿瘤细胞能力
• 第3章 含氮芳氧基取代酞菁金属配合物的合成与表征
• 3.1 前驱体的合成与表征
• 3.1.1 合成
• 3.1.2 表征
• 3.2 酞菁金属配合物的合成与表征
• 3.2.1 合成
• 3.2.2 表征
• 第4章 含氮芳氧基取代酞菁金属配合物的UV-Vis 光谱及其聚集行为研究
• 4.1 UV-Vis 光谱
• 4.1.1 中心金属的影响
• 4.1.2 取代基的影响
• 4.1.3 溶剂的影响
• 4.2 聚集行为研究
• 4PcZn 的聚集行为'>4.2.1 β-（QO）₄PcZn 的聚集行为
• 4.2.2 β-（MQO）PcZn 的聚集行为
• 第5章 含氮芳氧基取代酞菁金属配合物的激发态性质研究
• 5.1 荧光光谱及其激发单线态（或激发二线态）性质
• 5.1.1 中心金属离子的影响
• 5.1.2 取代基种类的影响
• 5.1.3 取代位置的影响
• 5.2 T-T 瞬态吸收光谱及其激发三线态（或激发四线态）性质
• 5.2.1 中心金属的影响
• 5.2.2 取代基的影响
• 第6章 含氮芳氧基取代酞菁金属配合物的光敏活性研究
• 6.1 光敏化产生单线态氧能力及光降解速率常数
• 6.1.1 光敏化产生单线态氧能力
• 6.1.2 光降解速率常数
• 6.2 光敏氧化氨基酸底物速率常数
• 6.2.1 中心金属的影响
• 6.2.2 取代基的影响
• 6.2.3 取代位置对酞菁金属配合物光敏氧化酪氨酸能力
• 6.2.4 酞菁锌配合物光氧化色氨酸和酪氨酸能力对比
• 6.3 光动力灭活人体癌细胞活性研究
• 6.3.1 中心金属的影响
• 6.3.2 取代基及取代位置的影响
• 第7章 总结与展望
• 主要参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文