苯并咪唑类氧钒配合物的合成、表征及对PTP1B抑制活性研究

论文摘要

进入21世纪,糖尿病的发病率增加比20世纪更为明显,迄今为止还没有彻底治疗的有效方法。研究表明,糖尿病发病的关键因素是胰岛素分泌不足和胰岛素抵抗。随着科学技术的进步,人们进一步深入了对胰岛素细胞生理学和胰岛素外周作用机制的研究,并成功揭示了一些寻找糖尿病药物的新靶点,其中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）由于对胰岛素信号传导具有负性调节作用,PTP1B的作用与糖尿病的发病及发展密切相关,所以备受关注。PTP1B是蛋白酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatases,PTPs）家族中一员,在体内各组织细胞中广泛表达。PTP1B基因敲除小鼠实验研究表明,缺失PTP1B小鼠的胰岛素敏感性明显增加,而且能明显降低肥胖症的患病几率。可见寻找PTP1B的高活性抑制剂对糖尿病和肥胖症治疗有着重要的应用前景。钒是人体所必需的微量元素之一,且钒化合物具有口服降糖作用。选择有机化合物作为钒的配体,不仅可提高钒化合物的生物利用度,而且可增强或改进有机物的活性,同时降低钒的毒性,从而成为近年来钒化学领域一个新的研究方向。类胰岛素性质钒配合物作为糖尿病治疗剂是其中最令人瞩目的一个方面,国内外学者在此取得了卓有成效的结果。苯并咪唑作为重要的结构活性单元存在于许多抗癌、抗肿瘤、杀菌等药物中以及生物体内发挥着重要生理功能的生物大分子中;其独特的π-共轭结构,也使得它及其衍生物广泛地应用于生物化学研究领域。综上所述,本课题选用了苯并咪唑类为配体进行设计和合成了一系列钒氧配合物,表征了它们的晶体结构,并对其配位特点、理化性能及对PTP1B的抑制活性进行了详细地研究。现将本文所做的主要工作概括如下:1在查阅文献的基础上,合成6个苯并咪唑衍生物配体,即2-甲基苯并咪唑,1,2-二（2-苯并咪唑）-1,2-二羟基乙烷（L2）,N,N,N-三（2-甲基苯并咪唑）胺NTB（L3）,N,N,N′,N′-四（2-苯并咪唑亚甲基）-1,2-乙二胺EDTB（L4）,N,N,N′,N′-四（2-苯并咪唑甲基）-1,4-二乙氨基乙二醚EGTB（L5）,N,N,N′,N″,N″-五（2-苯并咪唑甲基）-二乙三胺DTPB（L6）。与VOSO4作用得到了6个配合物,即[VO（L1）（H2O）4]VO4·H2O,[VO（L2）]2（HSO4）·（2CH3OH）,[VO（L3）]SO4·3H2O,[VO（L4）]SO4·（0.5CH3OH）·6H2O,[（VO）2（L5）（H2O）2]（SO4）2,[（VO）3（SO4）2（L6）]SO4。配合物用元素分析、红外光谱、ESR、电喷雾质谱及晶体衍射等方法对配体及配合物的结构进行了充分表征。EPR图谱分析可知配合物4、5和6都均为四价钒化合物,钒离子的电子组态为d1;电喷雾质谱图,进一步证实了配合物2、3和4的分子结构和其稳定性;X-射线晶体衍射显示配合物[VO（EDTB）]2（SO4）2·（CH3OH）·7H2O结晶为三斜晶系,空间群P-1,a=14.757（3）（?）,b=14.772（3）（?）,c=19.151（3）（?）;α=100.253（4）°,β=109.076（3）°,γ=90.564（3）°;Z=4,R1=0.066。钒（Ⅳ）离子配位构型为五配位畸形四方锥结构。2研究了上述配体及氧钒配合物对蛋白酪氨酸磷酸酶1B的抑制作用。实验结果表明,部分配体及所有氧钒配合物对PTP1B酶都具有抑制活性。其中配体的半数抑制浓度IC50值在10-4-10-5M数量级范围内。钒配合物的抑制活性明显高于配体的抑制活性,其中半数抑制浓度IC50值都在10-7-10-8M数量级。我们以配合物[VO（L4）]SO4·（0.5CH3OH）·6H2O为例,通过酶动力学实验研究了它们的抑制类型和Ki值,配合物[VO（L4）]SO4·（0.5CH3OH）·6H2O属于竞争型抑制剂,Ki值为502nM。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 蛋白酪氨酸磷酸酶概述
• 1.3 蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的概述
• 1.3.1 PTP1B的简介
• 1.3.2 PTP1B与胰岛素信号转导
• 1.3.3 PTP1B与Ⅱ型糖尿病的关系
• 1.3.4 PTP1B作为治疗靶点的前景
• 1.4 PTP1B抑制剂的研究现状
• 1.4.1 金属钒化合物
• 1.4.2 有机化合物
• 1.5 钒化合物抑制剂的配体选择
• 1.6 本文的设计思路
• 参考文献
• 第二章 苯并咪唑类氧钒配合物的合成及表征
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 配体的合成和表征
• 2.2.1 2-甲基苯并咪唑的合成和表征（L1）
• 2.2.2 1,2-二（2-苯并咪唑）-1,2-二羟基乙烷的合成和表征（L2）
• 2.2.3 N,N,N-三（2-甲基苯并咪唑）胺（NTB）的合成和表征（L3）
• 2.2.4 N,N,N′,N′-四（2-苯并咪唑亚甲基）-1,2-乙二胺（EDTB）的合成和表征（L4）
• 2.2.5 N,N,N′,N′-四（2-苯并咪唑甲基）-1,4-二乙氨基乙二醚（EGTB）的合成和表征（L5）
• 2.2.6 N,N,N′,N″,N″-五（2-苯并咪唑甲基）-二乙三胺（DTPB）的合成和表征（L6）
• 2.3 配合物的合成
• 2O）]VO₄·H₂O（1）的合成'>2.3.1 配合物[VO（L1）（4H₂O）]VO₄·H₂O（1）的合成
• 2（HSO₄）·（2CH₃OH）（2）的合成'>2.3.2 配合物[VO（L2）]₂（HSO₄）·（2CH₃OH）（2）的合成
• 4·3H₂O（3）的合成'>2.3.3 配合物[VO（L3）]SO₄·3H₂O（3）的合成
• 4·（0.5CH₃OH）·6H₂O（4）的合成'>2.3.4 配合物[VO（L4）]SO₄·（0.5CH₃OH）·6H₂O（4）的合成
• 2（L5）（H₂O）₂]（SO₄）₂（5）的合成'>2.3.5 配合物[（VO）₂（L5）（H₂O）₂]（SO₄）₂（5）的合成
• 3（SO₄）₂（L6）]SO₄（6）的合成'>2.3.6 配合物[（VO）₃（SO₄）₂（L6）]SO₄（6）的合成
• 2.4 配合物的表征
• 2.4.1 配合物的元素分析
• 2.4.2 配合物的红外光谱
• 2.4.3 配合物的EPR图
• 2.4.4 配合物的电喷雾质谱分析
• 2（SO₄）₂·（CH₃OH）·7H₂O晶体结构及分析'>2.4.5 配合物[VO（EDTB）]₂（SO₄）₂·（CH₃OH）·7H₂O晶体结构及分析
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 配合物对蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的抑制作用
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3 溶液的配制
• 3.2 酶反应动力学原理
• 3.2.1 p-NPP作为酶反应底物的测试原理
• 50及测定原理'>3.2.2 IC₅₀及测定原理
• 3.2.3 抑制类型及Ki的测定原理
• 3.3 实验方法
• 50的实验方法'>3.3.1 IC₅₀的实验方法
• 3.3.2 抑制类型及Ki的实验方法
• 3.4 结果与讨论
• 50的测定结果'>3.4.1 IC₅₀的测定结果
• 3.4.2 抑制剂抑制类型及Ki的测定结果
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 总结与展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 硕士期间发表的论文
• 致谢