新苊并杂环衍生物的合成、光谱及作为DNA靶向分子的研究

论文摘要

以高度缺电子的8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈为前体,通过芳香亲核氢取代反应,设计合成了一系列3位氨基、羟基和烷硫基单取代产物,并且得到了氨基单取代的异构体6位氨基取代产物和罕见的3,6-二氨基氢取代产物。研究了8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈与不同亲核试剂的反应活性,发现它有以下的特点:存在两个氢取代活性位点;两个氢可以同时被环状仲胺取代;与氮、氧、硫等不同亲核试剂都能发生氢取代反应。 通过对8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈进行结构改造,得到了溶解性更好的新的8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-甲酸酯前体。腈基改造为酯基后,体系仍然高度缺电子,可以与胺亲核试剂发生芳香氢取代反应。由此,设计合成了两个系列3位氨基取代的8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-甲酸酯衍生物。 研究了8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-甲酸甲酯的3位伯胺基取代物的紫外吸收和荧光光谱。发现它的吸收光谱比具有相同取代基的8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈衍生物红移17-20nm左右,而发射光谱红移14-17nm左右（>600nm）,荧光量子产率降低。研究了8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈（甲酸甲酯）的3位仲胺基取代衍生物在不同极性溶剂中的紫外吸收和荧光光谱,发现它与伯胺基取代化合物的光谱有明显的不同,溶剂极性对吸收光谱和荧光量子产率的影响很大,斯托克斯位移从10-20nm增大至60-90nm,这可能是由于存在ICT（分子内电荷转移）激发态造成的。 通过琼脂糖凝胶电泳、紫外可见光谱、荧光光谱、DNA熔解温度曲线、圆二色谱和细胞抑制试验等方法研究了8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈（甲酸酯）类化合物与DNA的相互作用和抗肿瘤活性。结果表明,具有N,N-二烷基和N-甲基-哌嗪基侧链的化合物与CT DNA发生强烈的相互作用,表观结合常数达到105-106数量级。其中化合物1-1在长波长（λ>400nm）激发下产生单线态氧切割M13 mp18单链环形DNA,最低作用浓度50μM。化合物1-1可以通过表面堆积和嵌入两种方式与CT DNA作用。以HeLa人宫颈癌细胞,A549人肺癌细胞和P388小鼠白血病细胞为靶细胞的体外抑制实验结果表明,能与DNA强烈作用的带有N,N-二烷基侧链取代基的化合物具有较高的细胞毒性,其IC50值达到10-8-10-6μM。且分子中没有N,N-二烷基侧链取代基的大部分化合

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 小分子与核酸的相互作用
• 1.2.1 研究DNA与靶向分子相互作用的意义
• 1.2.2 靶向分子与DNA相互作用的模式
• 1.2.3 研究靶向分子与DNA相互作用的方法
• 1.2.4 DNA与靶向分子相互作用研究展望
• 1.3 一些常用功能性发色团的研究进展
• 1.3.1 萘酰亚胺类发色团
• 1.3.2 吖啶类发色团
• 1.3.3 蒽醌类发色团
• 1.4 本研究工作的指导思想和主要目标
• 2 8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-腈衍生物的合成及芳香亲核氢取代反应的探讨
• 2.1 分子设计及合成路线的选择
• 2.1.1 分子设计
• 2.1.2 合成路线
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与仪器
• 2.2.2 目标化合物的合成及结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-腈1的结构特点
• 2.3.2 氧化型芳香亲核氢取代反应
• 2.3.3 伯胺和仲胺氢取代区域选择性的讨论
• 2.3.4 羟基亲核试剂和硫亲核试剂与1的反应
• 2.3.5 胺作为离去基团的亲核取代反应
• 2.3.6 目标化合物的光谱性能和生物活性
• 2.4 本章小结
• 3 8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-甲酸酯及其胺基取代衍生物的合成与表征
• 3.1 分子设计及合成路线的选择
• 3.1.1 分子设计
• 3.1.2 合成路线
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与仪器
• 3.2.2 目标化合物的合成与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-腈的水解及其水解产物羧酸的酯化
• 3.3.2 8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-甲酸酯的芳香氢取代反应
• 3.3.3 目标化合物的光谱及生物活性
• 3.4 本章小结
• 4 8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-腈／甲酸酯氨基衍生物的光谱性质及其作为新荧光发色团的应用
• 4.1 概述
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 3-伯胺基-8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-腈（甲酸甲酯）衍生物的光谱性质
• 4.3.2 3-仲胺基-8-氧-8H-苊并[1，2-b]吡咯-9-腈（甲酸酯）的光谱性质
• 4.3.3 荧光分子探针2a-14对金属离子的识别
• 4.4 本章小结
• 5 目标化合物作为DNA靶向分子与DNA相互作用的研究
• 5.1 概述
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 化合物对DNA光敏切割作用的研究
• 5.3.2 化合物对SYBR Green-DNA熔解温度曲线的影响
• 5.3.3 DNA表观结合常数的测定
• 5.3.4 化合物1-1与CT DNA相互作用模式的研究
• 5.3.5 其它与DNA有较强作用化合物的研究
• 5.4 化合物的离体抗肿瘤活性
• 5.5 化合物1-9的动物实验结果
• 5.6 化合物1-9的同位素掺入实验
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 创新点摘要
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书