生物素—卟啉偶联物的合成及表征

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【摘要】以混合溶剂法（丙酸，硝基苯，冰醋酸），直接用对羟基苯甲醛和吡咯合成了Meso-5，10，15，20-四（对羟基苯基）卟啉（H2THPP）， H2THPP与三氟乙酸酐（TFAA）反应生成活性酯，活性酯与生物素反应合成生物素-卟啉偶联物，偶联物与二氯化钯反应，制得了金属配合物。通过IR， MS，UV-vis，元素分析对生物素-卟啉偶联物及其金属配合物的结构进行表征。合成的偶联物，在生物医学上作为诊断试剂，用于肿瘤的早期诊断或其他生物检测。

【关键词】生物素—卟啉偶联物；生物素；合成

1、实验部分

1.1仪器与试剂

傅立叶红外变换光谱仪为Equinax55型，德国Bruker公司；质谱仪LCQdeca XP plus，美国Finnigen公司；紫外-可见分光光度计7Cary紫外可见分光光度计，安捷伦公司，元素分析仪，美国P.E公司；核磁共振仪（400MHZ） 德国Bruker公司，吡咯（CR），Flucka公司；对羟基苯甲醛，瑞典进口； 三氟乙酸酐（CR），国药集团化学试剂公司，氯化钯（AR），国药集团化学试剂公司；D-生物素，日本进口；其他试剂无特殊说明者皆为分析纯。

1.2实验方法

1.2.1化合物Ⅰ的合成

参照文献合成，采取如下方法，量取80ml丙酸、硝基苯25mL，110mL冰乙酸加入到500ml三口瓶，加热回流20min分钟，然后用滴加漏斗滴加滴加120mmol（14.66g）的对羟基苯甲醛与80mL的丙酸的混合液，低价完毕后，滴加120mmol（8.32ml）新蒸吡咯的60mL丙酸溶液，滴加完毕后，保持135-140℃反应2h，自然冷却至室温，减压过滤，得粗产品，烘干，将烘干后的粗产品用10%的NaOH水溶液溶解，滤去不溶物，得蓝黑色液体，滤液用浓盐酸调PH值7，溶液中会有沉淀析出，减压过滤，得黑色粘状物，真空干燥，用无水甲醇重结晶，用100目硅胶柱层析纯化，采用丙酮做洗脱剂，收集产物，浓缩干，得紫色晶体3.8g，产率19%。

1.2.2化合物Ⅱ的合成

称取化合物Ⅰ274mg（0.4mmol），三氟乙酸酐（TFAA）320uL和甲苯10mL加入25mL的圆底烧中，热回流，保持110-120℃反应6小时，反应完全后，减压蒸馏以除去甲苯，得化合物Ⅱ。

1.2.3化合物Ⅲ合成

在50mL吡啶中依次加入生物素366.0mg（0.1mmol）和化合物Ⅱ，40-50℃搅拌3h，冷却至室温，加500ml无水乙醚，冷却至0℃搅拌5h，减压过滤，无水乙醚洗涤，得紫色晶体，用100目硅胶柱层析纯化，先用丙酮洗脱，后改用乙醇洗脱，收集产物，减压蒸干，真空干燥得产物Ⅲ220.0mg，产率约为50%。

1.2.4化合物IV的合成

称取100mg二氯化钯溶在50mL苯甲腈中，加热至100℃反应2h，自然冷却至室温，滴加60ml石油醚，有固体析出，减压过滤，石油醚洗涤。真空干燥得淡黄色固体180mg，产率为79%，然后将钯的苯甲腈络合物和100mg化合物Ⅲ溶在30ml甲苯中，于50℃加热5小时，然后减压蒸除甲苯，残余物用甲醇溶解，用200—300目硅胶柱层析纯化，甲醇作洗脱剂，收集产物，真空干燥得产物63mg，收率为49%。

2、结果与讨论

2.1结构表征

化合物Ⅱ红外光谱图在3319cm-1（吡咯环：N-H）；1241cm-1（苯环：C-O）；1606cm-1，1509cm-（卟啉环：C-N，CH-N）有特征吸收峰。卟啉配体的紫外-可见光谱在418nm的强吸收峰为卟啉化合物的特征吸收Soret带，516nm，554nm，652nm处为Q带吸收峰。MS（+ESI）， 680（M++1）。元素分析（皆质量百分数，括号内为理论值，下同）：C，77.84（77.86）；N，8.17（8.25）；H，4.40（4.46）。

化合物Ⅲ的红外光谱图谱在1224.82cm-1， 1143.85 cm-1（酯：C-O—C），1698cm-1（酯：C=O）处酯的特征吸收峰，其他特征吸收峰基本与II相同。其紫外-可见光谱的在414nm，512nm，548nm，649nm有吸收峰，与化合物Ⅱ相比，其Soret带和Q带都发生了一定波数的蓝移，这是由于发生反应生成酯，氧原子与苯环形成的p-π共轭有所减弱，引起紫外-可见光谱发生了一定波数的蓝移。

化合物V红外光谱图在3422cm-1（NH2：N-H）；1282cm-1（苯环：C-N）；1653cm-1（CON：C=O）；998cm-1有吸收峰，通过与化合物IV的红外光谱图谱相比，卟啉环环内的N-H吸收峰（3319cm-1）消失，在998cm-1处产生了一个新的吸收峰，根据文献报道，这个吸收峰是Zn（Ⅱ）氧化态敏感带，由此吸收峰可以判断卟啉环已经和金属钯离子形成了配合物。紫外-可见光谱431nm，564nm，Q带吸收峰减少了两个，金属离子和卟啉形成络合物物后，络合物环内的对称性增强，能级相近，表现为Q带数目的变少变弱，其Soret带（418nm）与化合物Ⅲ比较红移了4个nm，可能是Pd（Ⅱ）的特殊价电子结构为3d10，属于红移型光谱价电子层结构，于是发生了Soret带红移。从1H-NMR谱分析，化合物IV在δ为-2.65处出现环内两个质子的吸收峰，这是由于卟啉环大π电子流对其产生很强的屏蔽作用而产生的。而化合物V中，由于金属离子和卟啉环形成络合物，在此处特征的吸收峰消失。

2.2合成方法

化合物I的合成，运用冰乙酸与丙酸的混合酸作为溶剂，提供一定的酸度，根据文献报道，在此时酸度范围内催化效果最好，同时加入硝基苯可以提高反应温度，缩短反应时间，同时有利于后处理，易于纯化。化合物Ⅲ的合成，采用H2THPP与TFAA生成活泼酯，该活泼酯与生物素反应生成生物素-卟啉偶联物，反应条件温和，后处理方便简单。化合物IV的合成，由于钯卟啉是少数几种具有室温磷光的卟啉之一，本文选择了钯作为配位离子，合成了生物素-钯卟啉配合物。通过对偶联物及其金属配合物特有的荧光和磷光性质的研究，从而应用荧光成像或磷光成像技术，使其用于诊断试剂技术，用于肿瘤的早期诊断。荧光光谱和磷光光谱研究另文报道。