姜黄素-芳基双胍衍生物及电化学性质毕业论文(修改).doc

大 连 民 族 学 院 本 科 毕 业 论 文姜黄素-芳基双胍衍生物及电化学性质学 院（系）： 生命科学学院 专 业： 应用化学 学 生 姓 名： 姚佳欢 学 号： 2010034226 指 导 教 师： 刘巨涛教授 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2014年6月 大连民族学院大连民族学院专业学位硕士学位论文摘 要姜黄素作为一种有效的抗癌剂，具有抗肿瘤谱广、多靶点、能逆转肿瘤多药耐药性等特点。尤其是姜黄素确切的抗肿瘤活性、简单的结构及易于合成、改造等优点，使之成为备受瞩目的药物开发先导物。合理地进行姜黄素的结构衍生化，实现结构和优良性能的有效协调一直是姜黄素应用研究的热点问题。双胍类降糖药可以抑制肝糖元异生，减少葡萄糖的来源，增强组织对葡萄糖的摄取和利用，提高胰岛素敏感性，抑制胰高血糖素的释放，对胰岛功能正常或已丧失的糖尿病病人均有降血糖作用。将姜黄素和双胍衍生物的生物活性有效融合，实现一药双能或多能，并开展姜黄素双胍衍生物的性能研究，以确定衍生物孪药化的实效性，具有重要的理论和实际意义。本文以苯胺、苄胺、萘胺、双氰胺和姜黄素为基本原料，合成了3个姜黄素芳基双胍衍生物，经红外光谱、核磁共振波谱等方法进行了结构表征，证明为目标化合物。利用电化学工作站研究了姜黄素芳基双胍衍生物的电化学性质。结果表明，姜黄素芳基双胍衍生物均具有良好的氧化-还原反应性能，其中姜黄素苯胺双胍衍生物的扫描速率与氧化峰电流的关系为I=510-8v+610-7（R2=0.9988），姜黄素苄胺双胍衍生物的扫描速率与氧化峰电流的关系为I=310-8v+410-7（R2=0.9961），姜黄素萘胺双胍衍生物的扫描速率与氧化峰电流的关系为I=610-8v+910-7（R2=0.9976），由此可见其反应过程表现为吸附控制。关键词：姜黄素；双胍；合成；紫外光谱；电化学- I -大连民族学院2014届应用化学专业本科毕业论文Studies on synthesis and electrochemical properties ofthe Curcumin-aryl bisguanidino derivativesAbstractAs an efficient anticancer agent, curcumin was famous for its broad-spectrum antitumor activity, multi-target and which can reverse multidrug resistance in cancer. Especially, the advantages of the exact antitumor activity, simple structure and easy to synthesis and modification, made it become a high-profile leading compound of the drug development. Realize the reasonable structure derivatization of the curcumin and effective coordination of structure and excellent properties has been a hot issue in the study on application of the curcumin. Biguanides could inhibit the dysplasia of glycogen yuan, reduced the source of glucose, enhanced the uptake and utilization glucose of tissue, improve the sensitivity of insulin, inhibit the release of glucagon. At the same time, biguanides also has hypoglycemic impact on the diabetes patients whose function of the islets was normal or lost. Fused the biological activities of the curcumin and the double guanidine derivatives effectively, implementation of a dual or multi energy and study properties of curcumin biguanide derivatives to determine the effectiveness of twin drug of the derivatives,以确定衍生物孪药化的实效性? which has important theoretical and practical significance.Three curcumin-aryl bisguanidino derivatives were synthesized with aniline, benzyl amine, naphthylamine, dicyandiamide and the curcumin as basic material. Their structures were characterized by the means of IR, 1H NMR and 13C NMR, demonstrated for the target compounds.The electrochemical workstation was used to investigate the electrochemical property of these curcumin-aryl bisguanidino derivatives. The results showed that, Curcumin-aryl bisguanidino derivatives had good oxidation - reduction reaction performance, and the relationship of the scan rate and the oxidation peak current of these derivatives was I=510-8v+610-7 (R2=0.9988), I=310-8v+410-7 (R2=0.9961) and I=610-8v+910-7 (R2=0.9976) respectively, thus the reaction process was adsorption controlled.Keywords: Curcumin, Biguanide, Synthesis, Ultraviolet Spectrum, ElectrochemistryIII目 录摘 要IAbstractII第一章 文献综述11.1 姜黄素11.2 姜黄素功能研究11.2.1 姜黄素抗氧化和清除自由基研究11.2.2 姜黄素抗菌性质研究21.2.3 姜黄素抗炎性质研究31.2.4 姜黄素抗肿瘤性质研究31.3 姜黄素结构衍生化研究51.4 双胍类药物介绍及应用61.4.1 双胍类药物的作用机制71.4.2 二甲双胍的益处71.5 姜黄素与双胍衍生物的孪药衍生化及性质研究7第二章 姜黄素芳基双胍衍生物合成102.1 实验药品与仪器102.1.1 试剂及药品102.1.2 仪器与设备102.2 实验原理与方法112.2.1 目标化合物结构112.2.2 目标化合物合成11第三章 结果与讨论143.1 姜黄素苯胺双胍衍生物（化合物1）143.1.1 红外光谱143.1.2 紫外可见光谱143.1.3 核磁共振波谱153.2 姜黄素苄胺双胍衍生物（化合物2）163.2.1 红外光谱163.2.2 紫外可见光谱163.2.3 核磁共振谱图173.3 姜黄素萘胺双胍衍生物（化合物3）183.3.1 红外光谱183.3.2 紫外可见光谱183.3.3 核磁共振波谱193.4 姜黄素芳基双胍衍生物的电化学性质203.4.1 电极的预处理203.4.2 衍生物/GC电极的制备203.4.3酸碱性对电催化作用的影响203.4.4扫描速率对电催化作用的影响21第四章 结 论23参考文献24致 谢27大连民族学院2014届应用化学专业本科毕业论文第一章 文献综述1.1 姜黄素姜黄素是提取自天然姜科植物姜黄、郁金、莪术等根茎中的一种疏水性多酚类化合物，主链为不饱和脂族及芳香族基团，分子式为C21H20O6，结构式如图1.1所示。图1.1 姜黄素的结构姜黄素为橙黄色粉末，在高温或强酸、强碱环境中稳定性较差，碱性环境中呈红褐色，在中性、酸性环境下呈黄色。这是由于姜黄素分子两端具有两个羟基，在碱性条件下发生电子云偏离的共轭效应，所以当pH大于8时，姜黄素会由黄变红，现代化学利用此性能将其作为酸碱指示剂。姜黄/姜黄素作为传统中药治疗疾病具有悠久的历史，被认为是中药姜黄的有效活性成分，在东南亚的多种调料中姜黄素含量丰富，除此之外，姜黄素也用黄色食用植物色素、化妆品及肉类食品的着色剂1,2。大量研究表明，姜黄素及其衍生物/类似物在抗肿瘤、抗氧化、抗炎、降脂、抑制心血管疾病及清除自由基等方面具有一定作用。长期的食用历史和大量的动物实验（包括啮齿类动物、猴子、马、兔子等）也为评价其在人体内的安全性和有效性提供了坚实基础3。天然植物化学物质姜黄素由于药理作用广，对多种重大疾病均有疗效，且长期食用仍很安全，近年来姜黄素已成为国内外研究的热点，涉及的研究领域也越来越广泛。本文仅以姜黄素的功能研究及其结构衍生化方面研究概况加以概述。1.2 姜黄素功能研究1.2.1 姜黄素抗氧化和清除自由基研究生物体内无时无刻不发生着氧化作用，氧化作用影响着生物体内的病理生理过程，外源性氧化剂的刺激，会引起细胞内活性氧（Reactive oxygen species, ROS）的堆积，细胞本身的有氧代谢过程也有ROS产生。ROS具有很高的生物活性，直接损害或通过一系列过氧化链式反应引起生物结构破坏，如超氧化物阴离子和羟基自由基，在动脉粥样硬化中发挥关键作用，在预防心血管疾病中吸收活化氧也是一个重要的调节机制4。国内外学者通过对姜黄素的抗氧化作用研究，发现姜黄素及其衍生物是一种新型的抗氧化剂。2005年，我国陈巍峰等人5以姜黄素为先导化合物，合成8种姜黄素类似物。通过对氧和-生育酚的吸收与消耗过程，以及硫代巴比土酸活性物质形成过程的监测，研究姜黄素及其类似物对因自由基（盐酸盐或Cu2+）引起的人低密度脂蛋白(LDL)过氧化反应的抑制作用。抗氧化过程动力学分析表明，这些化合物对AAPH-和Cu2+引发的LDL过氧化反应是有效的抗氧化剂，其中具有邻位酚羟基结构的化合物2和化合物3抗氧化效果更佳，4-羟基-3-甲氧基苯基在抗氧化过程中也起到重要作用。 图1.2 化合物2和化合物3的结构众多研究表明，姜黄素可通过清除自由基、抑制脂质过氧化反应、增强抗氧化酶活性、抑制低密度脂蛋白的氧化损伤等方面发挥其抗氧化活性，而其类似物的抗氧化活性与结构中的酚羟基、-二酮和烷基链长度相关。然而,值得注意的是,在与其他植物化学物质同时食用时，受剂量和化学环境的影响，姜黄素会表现出助氧化剂和抗氧化的双重效果6。1.2.2 姜黄素抗菌性质研究近年来，人类正遭到以病菌和变异细菌为代表的有害微生物愈加猛烈的攻击，并造成了严重的后果，给人们的生命带来了极大的威胁。在人类历史上，由细菌引起的传染病曾夺去无数人的生命，金黄色葡萄球菌引起的食物中毒，鼠疫耶尔逊氏菌、霍乱弧菌、伤寒沙门氏菌、结核分枝杆菌、苍白密螺旋体等引起的各种人类传染病，特别是出血热、非典型肺炎、登革热等流行性疾病的大规模爆发引起了人们的恐慌。人们在加强对病原细菌认识的同时，不断探索寻求能有效抑制有害细菌生长、繁殖的新型抗菌药，希望更多的传染病得到控制。大量研究表明，姜黄素对鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等具有一定抑菌活性。例如仇秋娟等7合成11种含肟酯类姜黄素衍生物，生物活性测试结果表明这些衍生物具有一定的抗黄瓜花叶病毒（CMV）活性。刘志昌等8以姜黄索为先导化合物，姜黄素的-二羰基与酰肼类化合物缩合得到一类新型姜黄素-N-取代吡唑类衍生物。初步抑菌结果表明，与姜黄素相比该类衍生物能更有效的抑菌活性。王华森等9以含有杂原子的生物素、硫辛酸、异烟酸和姜黄素为原料，以二步酰氯法合成了姜黄素生物素酯、姜黄素异烟酸酯、姜黄素硫辛酸酯。在相同情况下，以姜黄素为对照测定了产物对金色葡萄球菌的抑菌性能。结果显示，这三种姜黄素衍生物在抑菌活性上均有不同程度的增强，且含有硫原子的分子修饰的姜黄素抑菌活性要高于含有氮原子分子修饰的姜黄素。1.2.3 姜黄素抗炎性质研究研究显示，姜黄素可以通过抑制花生四烯酸和环氧酶（COX）的生化途径，抑制脂质过氧化反应，降低丝氨酸活性等途径来抑制炎症反应，对急性、亚急性、慢性炎症均有抑制作用，可用于治疗肝炎、胰腺炎、肺炎等多种炎症10。Mukhopadhyay等11以角叉菜胶引发鼠爪浮肿实验研究发现三乙基姜黄素和四氢姜黄素，在低剂量时，姜黄素类化合物可减轻水肿反应，而在高剂量时却表现促炎作用，表明该类化合物具有抗炎、促炎双重功效。C. Selvam等12改造姜黄素的酮羰基，合成了姜黄素异唑类和吡唑类类似物，并对它们抑制COX和抗炎活性。发现它们能显著的提高抑制COX/COX2的选择性，对角叉菜胶诱导引发的鼠爪浮肿具有抗炎活性。AN Nurfina等13认为，姜黄素苯环上4位带有羟基、甲氧基或甲基可增强其抗炎活性。姜黄素本身具有抗炎活性，主要在于其结构中的烯族双键和苯环上的4位羟基。1.2.4 姜黄素抗肿瘤性质研究众所周知，恶性肿瘤（癌症）严重危害着人类的健康，给人们的生活造成了极大的威胁，给社会及家庭带来了巨大的压力。随着癌症患者死亡率的不断攀升，寻找更加安全有效的抗癌药物是众多研究者追求的目标。姜黄素来自天然，在中药及食品着色方面的长期使用历史及大量的现代研究证明了它的安全性。大量的体外和体内细胞实验均证实了姜黄素对多种恶性肿瘤的疗效14。研究发现姜黄素及其衍生物/结构类似物可以影响肿瘤细胞的发生、增殖、转移。同时具有抑制肿瘤细胞生长和诱导肿瘤细胞凋亡的作用，美国国立肿瘤所已将其列为第三代癌化学预防药15-17。2007年，Dani 等34设计合成一系列环状姜黄素类似物，并分析其体外抑制肿瘤细胞生长活性。体外抗肿瘤实验表明，这些类似物对小鼠和人癌症细胞具有显著的抗癌活性。构效关系研究表明，类似物具有抑制肿瘤细胞生长的活性，主要由于其结构中的含氧芳环，在姜黄素结构中引入含氧芳环，增强了其分子的刚性和亲脂性，对抑制细胞生长起到至关重要作用。图1.3 姜黄素环状类似物的化学结构2007年，Constantin Tamvakopoulos等人18合成了姜黄素的二甲氧基姜黄素类似物，通过评价IC50、LC50、检测细胞凋亡程度，与姜黄素比较体外抑制人类结肠癌细胞HCT116增殖和凋亡的能力；在鼠和人肝微粒体以及癌细胞体外孵育后，通过质谱方法评价代谢稳定性并代鉴别代谢。结果显示，与姜黄素相比，二甲氧基姜黄素在体内/外细胞中更加稳定；更能有效抑制增殖癌细胞和诱导癌细胞凋亡；在微粒体系统更容易被代谢。姜黄素与二甲氧基姜黄素在体外诱导细胞凋亡的差异性，可能与其代谢过程中的产物及稳定程度相关。图1.4 姜黄素及类似物浓度与HCT116增殖率关系2009年，Lauren Friedman课题组19检测了FLLL11和FLLL12两种姜黄素类似物对人类胰腺癌细胞的功效。比较两种类似物与姜黄素对五种不同胰腺癌细胞的细胞存活能力的影响。尽管三个化合物都能够降低胰腺癌细胞的存活能力，但是FLLL11和FLLL12在癌细胞的生长抑制和诱导凋亡方面明显比姜黄素更有效。此外，FLLL11和FLLL12可以抑制许多癌症中的经常被发现的两个持续活跃细胞信号通路-磷酸化的信号转导和转录激活因子3和AKT。表1.1 FLLL11、FLLL12和姜黄素的IC50CompoundIC50 ( mol/L)Curcumin8.67 - 20.35FLLL110.28-3.2FLLL120.91-3.432012年，Cai Wenqing等的研究，确定了在体外条件下姜黄素与重组硫氧化还原蛋白酶1(TrxR1)的相互作用方式，及其改变抗氧化酶进入活性氧(ROS)产生者的途径。最新研究表明，姜黄素可以针对细胞质/核的硫氧化还原系统来提高HeLa细胞中的氧化应激反应20。姜黄素-TrxR1可以彻底降低硫氧还蛋白1(Trx1)的蛋白水平和它在HeLa细胞中的酶活，进而显著降低胞内自由硫醇，转移细胞内氧化还原平衡到一个更氧化的状态，随后引发DNA氧化损伤。1.3 姜黄素结构衍生化研究姜黄素的各种生物活性受到颜色、水溶性差、在碱性条件下易于降解、在有机溶剂中见光易分解、在体内容易被代谢、生物利用度低的限制。这些缺陷大多直接影响到姜黄素作为药物的治疗活性，因此，人们急待寻找一种“超级姜黄素”。目前，克服姜黄素这些局限性的方法有很多，包括从姜黄中发现姜黄素类似物、从大自然中发现的姜黄素类似物、“人造”姜黄素类似物的合成、姜黄素与各种油脂和代谢抑制剂相结合、研发脂质体和姜黄素纳米粒子、姜黄素与高活性化合物结合、姜黄素与聚乙二醇结合、姜黄素固体分散体、姜黄素微囊等21。由于姜黄素具有确切的生物活性、相对简单的分子结构，姜黄素的2个酚羟基和活泼亚甲基、两个羰基都具有很高的活性。对姜黄素进行结构功能化改造，不但能保留姜黄素的安全性、提高其水溶性，还能筛选出生物活性更强的化合物22。因此，以此为目的的姜黄素衍生物的设计和合成成为众多研究者研究的热点。2008年，孙洲亮等23为解决姜黄素水溶性差，生物利用度低的问题，将姜黄素与聚乙二醇(PEG)相结合，合成聚乙二醇6000-二酸-脯氨酸-姜黄素(PEG6k-DA-Pro-Cur)，并研究其水溶性。结果显示，在1 L水中，PEG6k-DA-Pro-Cur所含姜黄素能溶解的最大量为3.020 g，而姜黄素本身最多只能溶解0.027 g，可见姜黄素水溶性得到改善。图1.5 姜黄素及其衍生物的紫外吸收曲线2010年，Parvathy等采用氨基经叔丁氧羰基保护的氨基酸与姜黄素发生酯化反应，再用三氟乙酸脱保护，得到姜黄素氨基衍生物，不同程度的提高了姜黄素的水溶性，水溶性最好的姜黄素-脯氨酸共轭衍生物在水中的溶解度可达10 mg/mL。2010年，吴建章等24以姜黄素为先导化合物，合成两个对称的单羰基姜黄素类似物和五个查尔酮类单羰基姜黄素类似物。用11种临床常用耐药菌株对它们进行体外抗菌活性筛选，并采用MTT法评价了其对3种人体肿瘤细胞的细胞毒性。其中化合物A5的体外抗肿瘤活性与姜黄素相当，而且A5对部分临床耐药菌株也具有一定的抑菌活性。图1.6 A5的化学结构表1.2 体外抗肿瘤活性IC50/(molL-1)CompoundHT-29MDA-MB-231SGC7901A520.364.6226.132.0513.231.24Curcumin18.804.8430.9819.0320.878.092012年，Mi Kyoung Kim等25在姜黄素中间亚甲基上连接一个乙酸基，合成新颖的姜黄素衍生物，显著增强了姜黄素的抗氧化活性。并通过评估这些姜黄素衍生物的溶解度和对几种癌症细胞株的抗增殖作用，证实了这些姜黄素衍生物具有作为可溶性抗癌剂的潜力。乙酸基的取代可以提高相应姜黄素衍生物的溶解度，在提高对肿瘤细胞增殖抑制作用中起到关键作用。1.4 双胍类药物介绍及应用双胍类化合物因其具有的抗糖尿病、抗疟疾、抗病毒、抗肿瘤和杀菌等多种生物功能26，而倍受人们关注。如吗啉双胍盐酸盐又称为病毒灵，是一种广谱的抗病毒药物，对于预防和治疗病毒性流感、流行性腮腺炎、扁桃体炎、眼结膜炎、水痘、疱疹、麻疹等晕有很好的疗效，在临床上已经使用多年。双胍类药物主要针对胰岛素分泌功能受损症状，对胰岛功能正常或已丧失的糖尿病人均有降血糖作用，且不会诱发低血糖，除降糖功能外还兼具心血管保护作用，如调脂、抗小血板凝集等，但对有严重心、肝、肺、肾功能不良的患者，不推荐使用。双胍类药物用于糖尿病治疗始于世纪年代。最初二甲双胍并未受到重视，用得较多是苯乙双胍（也叫降糖灵，是双胍类的一种），后来发现它在部分患者中引起严重的乳酸性酸中毒，许多国家就停止使用了，二甲双胍也因此受到牵连。直到一项进行了多年的大型糖尿病研究（英国前瞻性糖尿病研究）结果的公布，才使二甲双胍的临床地位重新得到肯定。目前二甲双胍已成为应用最广泛的降糖药物之一，全球超过个国家都在使用它。1.4.1 双胍类药物的作用机制关于BG制剂的作用机制，不能片面地理解，但主要作用并不以胰腺细胞为靶器官，而是胰腺以外的组织27。即空腹时抑制肝糖原分解；抑制餐后肝糖原分解；促进糖在小肠的吸收；抑制餐后小肠对糖的吸收；促进肌肉对糖的吸收等。由此可见,BG制剂没有促进胰岛素分泌的作用,故单独使用时很少能引起低血糖反应，因此与其认为具有降低血糖的效果,正文标点用全角莫如认为是降低了胰岛素的有效浓度。BG制剂除具有降低血糖作用之外,还具有降低体重、降低血压、改善血脂、抑制血小板凝集、降低PAI21(纤溶酶原活化抑制剂21)活性等良好作用。因此对胰岛素抵抗综合征、X综合征、死亡四重奏、内脏脂肪堆积综合征等有发生心血管病危险的病例有效。二甲双胍是双胍类药物的一种，二甲双胍是它的大名（学名），它还有许多小名（商品名），如降糖片、格华止、美迪康或迪化糖锭等。近年来随着型糖尿病的发病机制之一胰岛素抵抗的深入研究，也开发出了二甲双胍许多新用途，远远超出了降血糖的范围。很少有一种药像二甲双胍这样，几十年中走过了曲折的路，作为一种传统的降血糖药物，重又焕发了青春。1.4.2 二甲双胍的益处（1）只降高血糖，不致低血糖：确切地说，二甲双胍应为抗高血糖药，它对正常人无降血糖作用。糖尿病患者服后可使增高的血糖降低，但极少引起低血糖。这与磺脲类降糖药是不同的，所以老年糖尿病患者适宜选用。（2）改善胰岛素抵抗，保护细胞：二甲双胍不刺激胰岛素分泌，主要作用于胰岛外组织，增加周围组织对胰岛素的敏感性，增加葡萄糖的摄取和利用，抑制肠壁对葡萄糖的吸收，利于降低餐后血糖。还可抑制肝糖原的产生和输出，利于控制空腹血糖。（3）控制体重：二甲双胍与磺脲类降糖药相比，其主要优点是不会增加体重，却可使体重减轻。有报道，服用二甲双胍治疗个月，体重减轻最明显可达。（4）调节脂代谢、降血压：型糖尿病患者约伴有脂肪代谢紊乱，二甲双胍能有效地降低血甘油三酯、游离脂肪酸、低密度脂蛋白胆固醇。还可使血压和周围血管阻力降低，增加局部血液供应和营养交换。1.5 姜黄素与双胍衍生物的孪药衍生化及性质研究（1）背景糖尿病是一种由于胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用障碍所致的代谢性疾病，以高血糖为主要代谢特征。持续的高血糖与长期代谢紊乱等将导致全身组织器官，特别是眼、肾、心血管及神经系统的功能障碍。2013年9月，最新研究数据显示：中国成人糖尿病患病率已上升至11.6%，且成人糖尿病患者中，血糖控制率不到40%。癌症是医学术语，最常见的为恶性肿瘤，表现为癌细胞除了分裂失控外，还会局部侵入周遭正常组织甚至经由体内循环系统或淋巴系统转移到身体其他部分，是严重威胁人类健康的一类常见疾病。北京市卫生局统计数据显示，2010年肺癌位居北京市户籍人口男性恶性肿瘤发病的第一位，在女性中居第二位，仅次于乳腺癌。第22届亚太抗癌大会传出消息，中国每年新增癌症患者占全球20%以上，其中，肺癌和胃癌最常见。致使抗肿瘤药物市场始终处于不断扩增状态。（2）应用价值糖尿病的药物治疗主要基于糖尿病患者的两个代谢异常环节，即胰岛素抵抗和胰岛素分泌功能受损。双胍类药物主要针对胰岛素分泌功能受损症状，对胰岛功能正常或已丧失的糖尿病人均有降血糖作用，且不会诱发低血糖，除降糖功能外还兼具心血管保护作用，如调脂、抗小血板凝集等，但对有严重心、肝、肺、肾功能不良的患者，不推荐使用。传统的癌症治疗方法不仅会造成癌细胞的死亡，同时也会杀死正常的组织细胞，使得癌症的治疗效果缓慢，甚至无用。所以，科学家们提出了一种新的癌症治疗方法分子靶向治疗。即靶向定位于肿瘤细胞和促进细胞吸收。姜黄素是从姜科姜黄属植物根茎中提取出的一种天然有效成分，可作为癌症治疗的先导化合物而进行抗肿瘤方面的研究。姜科植物多产于日本、印度、中国等热带和亚热带国家。姜科植物姜黄、郁金、莪术等植物中均含有较高含量的姜黄素，原料来源丰富。（3）研究现状和发展趋势双胍类化合物因其具有的抗糖尿病、抗疟疾、抗病毒、抗肿瘤和杀菌等多种生物功能28，而倍受人们关注。如吗啉双胍盐酸盐又称为病毒灵，是一种广谱的抗病毒药物，对于预防和治疗病毒性流感、流行性腮腺炎、扁桃体炎、眼结膜炎、水痘、疱疹、麻疹等晕有很好的疗效，在临床上已经使用多年，现在用吗啉双胍盐酸盐的抗病毒活性来研究新的药物，已经成为新的发展趋势。二甲双胍，又称甲福明，是目前用于糖尿病治疗的主要口服降糖药。姜黄素作为植物源的活性成分，已被广泛用作色素、食品添加剂及调味品等，由于其具有药理作用广、毒性低而具有广阔的药物应用前景。国内外学者对姜黄素的抗氧化、抗炎、清除自由基、保肝等多种生物活性都进行了研究29。如，梁广等设计合成了一系列单羰基五碳链姜黄素衍生物，并评价了其抑制脂多糖诱导分泌的肿瘤坏死因子（TNF-a）和白细胞介素-6（IL-6）两种分泌物的生物活性。结果表明：姜黄素类似物中苯环上的甲氧基对其生物活性起到重要作用；单羰基衍生物中含有六元环结构的更有利于抑制炎症30。尚雅静等合成了烯酮类姜黄素衍生物，并研究其清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH.)和保护人类血红细胞氧化溶血的效用。研究显示具有酚羟基和甲氧基苯基的化合物，其抗氧化能力和抗溶血能力更高，表明这两种基团在抗氧化中的重要作用31。陈桂芳等应用电化学方法对姜黄素与模拟生物膜之间的相互作用进行了研究，结果显示姜黄素与生物膜之间的作用具有很强的浓度依赖性，在高浓度时姜黄素分子可以穿透生物膜内层。并揭示了姜黄素与模拟生物膜之间通过明显的两步过程进行相互作用32。近年来，最受人们关注的是姜黄素的抗肿瘤活性，其广谱抗肿瘤活性已在多种动物实验中得到证实，其抗肿瘤机制研究也已成为近期研究的热点。同时，姜黄素具有很好的耐受性和较低的毒性，在高达12 g/d计量下对人体无明显毒副作用。美国国立肿瘤所已将其列为第三代癌化学预防药。然而，姜黄素水溶性差，结构不稳定，在体内容易被降解，导致其生物利用度极低，在许多体内抗肿瘤实验中没有活性，这些阻碍了姜黄素作为抗癌候选药物的进一步研究。近年来研究显示，对姜黄素母体结构进行前药设计是一种解决姜黄素在应用中存在的缺陷的有效方法。用含羧酸的小分子对姜黄素进行前药修饰在改善姜黄素的水溶性、提高稳定性及生物活性等方面均有突破性进展。Parvathy等采用氨基经叔丁氧羰基保护的氨基酸与姜黄素发生酯化反应，再用三氟乙酸脱保护，得到姜黄素氨基衍生物，不同程度的提高了姜黄素的水溶性，水溶性最好的姜黄素-脯氨酸共轭衍生物在水中的溶解度可达10mg/mL33。综上所述，姜黄素和双胍类衍生物均为安全且有效的具抗癌、抗炎和降糖等多种药理活性的药物。姜黄素药源充足，是一种很有开发前景的天然来源化合物。双胍类衍生物临床上使用多年，现在利用其抗病毒活性来研究新的药物，已经成为新的发展趋势。第二章 姜黄素芳基双胍衍生物合成2.1 实验药品与仪器2.1.1 试剂及药品实验试剂及规格产地见表2.1。表2.1 实验试剂及药品试验药品等级产地甲萘胺AR上海泗联化工有限公司苄胺ARSCRC国药集团化学试剂有限公司苯胺ARSCRC国药集团化学试剂有限公司异戊醇AR天津市光复精细化工研究研究所无水甲醇AR天津市科密欧化学试剂有限公司无水乙醇AR天津市科密欧化学试剂有限公司无水乙醚AR天津市科密欧化学试剂有限公司姜黄素AR天津市科密欧化学试剂有限公司双氰胺AR天津市光复精细化工研究研究所天浓盐酸AR天津市科密欧化学试剂有限公司浓硫酸AR天津市科密欧化学试剂有限公司2.1.2 仪器与设备实验仪器型号及名称见表2.2。表2.2 实验仪器与设备仪器 型号产地电化学工作站 PGSTAT101瑞士万通公司核磁共振谱仪 Varian UNIT Y-plus 300Hz美国Varian公司傅立叶变换红外光谱仪 IR Prestige 21日本岛津仪器公司旋转蒸发仪 Heidolph德国Heidolph公司集热式恒温加热磁力搅拌器 Cl-200型巩义市英峪予华仪器厂恒温磁力搅拌器 FUHUA 金坛市富华电器有限公司循环冷凝水器 H35LabTech仪器公司循环水式真空泵 SHZ-D（）巩义市予华仪器有限责任公司真空干燥箱 DHG-9070A型上海精宏实验设备有限公司紫外分光光度计 UV/Vis-2450日本岛津仪器公司超声仪 KQ-300DE昆山市超声仪器有限公司2.2 实验原理与方法2.2.1 目标化合物结构 化合物1 化合物2 化合物32.2.2 目标化合物合成（1）姜黄素苯胺双胍衍生物的合成（化合物1）： 苯胺盐酸盐的合成：量取一份苯胺(10ml)加入到小烧杯中,之后加入3份乙醚(30ml)，将小烧杯置于冰水中冷却搅拌，使苯胺全溶为均一相。在搅拌过程中用滴管滴加浓盐酸，立即产生大量白色沉淀,继续搅拌滴加浓盐酸,直至不再有白色沉淀产生为止。抽滤、干燥、回收，得到白色结晶性粉末，产率95.40% 苯胺双胍盐酸盐的合成：称取苯胺盐酸盐1.6846g（0.013mol）与双氰胺1.0931g（0.013mol）置于250ml锥形瓶中，加入100ml异戊醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流4h，加入适量乙醚，置于冰浴中冷却半个小时后，抽滤、干燥、回收，得到灰白色粉末，产率95.10%。 姜黄素苯胺双胍衍生物的合成：称取苯胺双胍盐酸盐0.4274g（0.002mol）与姜黄素0.7367g（0.002mol）置于250ml锥形瓶中，加入100ml无水甲醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流6h后旋转蒸发，干燥，回收，得到橘黄色粉末，产率96.20%。（2）姜黄素苄胺双胍衍生物的合成（化合物2） 苄胺盐酸盐的合成：量取一份苄胺(10ml)加入到小烧杯中,之后加入3份乙醚(30ml)，将小烧杯置于冰水中冷却搅拌，使苄胺全溶为均一相。在搅拌过程中用滴管滴加浓盐酸，立即产生大量白色沉淀,继续搅拌滴加浓盐酸,直至不再有白色沉淀产生为止。抽滤、干燥、回收，得到白色性粉末，产率96.30% 苯胺双胍盐酸盐的合成：称取苄胺盐酸盐1.8669g（0.013mol）与双氰胺1.0931g（0.013mol）置于250ml锥形瓶中，加入100ml异戊醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流4h，加入适量乙醚，置于冰浴中冷却半个小时后，抽滤、干燥、回收，得到白色粉末，产率95.46%。 姜黄素苄胺双胍衍生物的合成：称取苄胺双胍盐酸盐0.4554g（0.002mol）与姜黄素0.7367g（0.002mol）置于250ml锥形瓶中，加入100ml无水甲醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流6h后旋转蒸发，干燥，回收，得到橘色粉末，产率95.26%。（3）姜黄素萘胺双胍衍生物的合成（化合物3） 萘胺盐酸盐的合成：称取萘胺4.2957g（0.03mol）溶于50ml水中，加热搅拌下滴加浓盐酸10ml（0.03mol），回流1h后浓缩、干燥、回收得到淡紫色粉末。产率96.75%。 萘胺双胍盐酸盐的合成：称取萘胺盐酸盐2.3355g（0.013mol）与双氰胺1.0931g（0.013mol）置于250ml锥形瓶中，加入100ml异戊醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流4h，加入适量乙醚，置于冰浴中冷却半个小时后，抽滤、干燥、回收，得到灰白色粉末，产率95.54%。 姜黄素萘胺双胍衍生物的合成：称取苯胺双胍盐酸盐0.4292g（0.0016mol）与姜黄素0.5995g（0.0016mol）置于250ml锥形瓶中，加入100ml无水甲醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流6h后旋转蒸发，干燥，回收，得到橘黄色粉末，产率96.20%。第三章 结果与讨论3.1 姜黄素苯胺双胍衍生物（化合物1）3.1.1 红外光谱姜黄素苯胺双胍衍生物红外光谱图3.1，3325.42139 cm-1为酚羟基-OH的特征吸收峰；668.363 cm-1为C-C=O的特征吸收峰；1531.54558 cm-1为C=N的特征吸收峰；1283.6821cm-1为NH的特征吸收峰。图3.1 姜黄素苯胺双胍衍生物红外光谱图3.1.2 紫外可见光谱图3.2 姜黄素苯胺双胍衍生物紫外可见光谱3.1.3 核磁共振波谱姜黄素苯胺双胍衍生物的1H-NMR谱（CD3OD）如图3.3所示，2.51 ppm为CNH中H的特征吸收峰；4.03 ppm 为Ar-NH-中NH上H的特征吸收峰；3.199 ppm为CH3中H的特征吸收峰。4.85 ppm为OH中H的特征吸收峰。图3.3 空一字姜黄素苯胺双胍衍生物1H-NMR谱姜黄素苯胺双胍衍生物的13C-NMR谱（CD3OD）如图3.9所示，174.177 ppm为=C-NH-中C的特征吸收峰；161.124 ppm为-C=NH中C的特征吸收峰；56.457 ppm为-O-CH3中C的特征吸收峰；142.107 ppm为C-OH中C的特征吸收峰; 184.755 ppm为C=O中C的特征吸收峰。图3.4 姜黄素苯胺双胍衍生物13C-NMR谱3.2 姜黄素苄胺双胍衍生物（化合物2）3.2.1 红外光谱姜黄素苄胺双胍衍生物红外光谱图3.5，3000.40198 cm-1为酚羟基-OH的特征吸收峰； 694.4035 cm-1为C-C=O的特征吸收峰； 1510.3277 cm-1为C=N的特征吸收峰；1282.71765 cm-1为NH的特征吸收峰。图3.5姜黄素苄胺双胍衍生物红外光谱图3.2.2 紫外可见光谱图3.6姜黄素苄胺双胍衍生物紫外可见光谱3.2.3 核磁共振谱图姜黄素苄胺双胍衍生物的1H-NMR谱（CD3OD）如图3.3所示，2.519 ppm为CNH中H的特征吸收峰；4.035 ppm 为Ar-NH-中NH上H的特征吸收峰；3.043 ppm为CH3中H的特征吸收峰。5.218 ppm为OH中H的特征吸收峰。图3.7姜黄素苄胺双胍衍生物1H-NMR谱姜黄素苄胺双胍衍生物的13C-NMR谱（CD3OD）如图3.9所示，173.963 ppm为=C-NH-中C的特征吸收峰；160.905 ppm为-C=NH中C的特征吸收峰；56.461 ppm为-O-CH3中C的特征吸收峰；142.100 ppm为C-OH中C的特征吸收峰; 184.747 ppm为C=O中C的特征吸收峰。图3.8姜黄素苄胺双胍衍生物13C-NMR谱3.3 姜黄素萘胺双胍衍生物（化合物3）3.3.1 红外光谱姜黄素萘胺双胍衍生物红外光谱图3.9，3309.02575 cm-1为酚羟基-OH的特征吸收峰；668.363cm-1为C-C=O的特征吸收峰；1510.3277 cm-1为C=N的特征吸收峰；1282.71765 cm-1为NH的特征吸收峰。图3.9姜黄素萘胺双胍衍生物红外光谱图3.3.2 紫外可见光谱图3.10姜黄素萘胺双胍衍生物紫外可见光谱3.3.3 核磁共振波谱姜黄素萘胺双胍衍生物的1H-NMR谱（CD3OD）如图3.3所示，2.523 ppm为CNH中H的特征吸收峰；4.007ppm 为Ar-NH-中NH上H的特征吸收峰；3.795 ppm为CH3下标中H的特征吸收峰。5.111 ppm为OH中H的特征吸收峰。图3.11姜黄素萘胺双胍衍生物1H-NMR谱姜黄素萘胺双胍衍生物的13C-NMR谱（CD3OD）如图3.9所示，174.197 ppm为=C-NH-中C的特征吸收峰；161.125 ppm为-C=NH中C的特征吸收峰；56.469ppm为-O-CH3中C的特征吸收峰；142.100 ppm为C-OH中C的特征吸收峰; 184.740 ppm为C=O中C的特征吸收峰。图3.12姜黄素萘胺双胍衍生物13上标C-NMR谱3.4 姜黄素芳基双胍衍生物的电化学性质3.4.1 电极的预处理GC电极每次使用前均用1.0、0.3、0.05 m的Al2O3抛光，将抛光后的电极放在去离子水中超声清洗5 min，去除吸附在电极表面的Al2O3粉末后，继续用无水乙醇和去离子水超声清洗各5 min，清洗完毕的电极保存在去离子水中备用。3.4.2 衍生物/GC电极的制备以姜黄素苯胺双胍衍生物为例叙述电极修饰过程。将预处理后的裸GC电极置于浓度为110-4 mol/L的姜黄素苯胺双胍衍生物甲醇溶液和0.1 mol/L KCl溶液中，进行CV扫描，扫描区间为-1 1V，改变姜黄素苯胺双胍衍生物的酸碱性及扫描速率，分析在酸碱性与扫描速率作用下姜黄素苯胺双胍衍生物的电化学行为。3.4.3酸碱性对电催化作用的影响将110-4 mol/L的姜黄素苯胺双胍衍生物中加入0.1 mol/L KCl混合水溶液，调节pH=1，pH=10的两份溶液，和姜黄素双胍衍生物的原样对比，结果如图3.13所示。从图中，我们可以看出，姜黄素苯胺双胍衍生物的扫描图中只存在一个还原峰，其还原峰值为Epc=-0.48492V，说明在此条件下，姜黄素苯胺双胍衍生物中只存在不可逆的反应；在碱性条件下，将其与姜黄素苯胺双胍衍生物的扫描图相对比并未出现新的氧化还原峰；而在酸性条件下，将其与姜黄素苯胺双胍衍生物的扫描图相对比，可明显看到出现新的氧化还原峰，其中，氧化峰值为Epa=0.61859 注意空格V, 还原峰值为Epc= 0.39886V， Ep =219.73 mV，Ipa=-6.716*用号10-6,Ipc=7.003810-6,Ipa/Ipc的绝对值1，说明姜黄素苯胺双胍衍生物中存在可逆的氧化还原反应。由此说明，酸性条件更有利于观察姜黄素双胍衍生物的电化学行为。图3.13酸碱性对电催化作用的影响3.4.4扫描速率对电催化作用的影响将110-4 mol/L的姜黄素苯胺双胍衍生物中加入0.1 mol/L KCl混合水溶液，调节PH=1，在-11 V电位区间下，扫描速率分别为20、40、60、80、100、120、140、160、180、200 mV/s进行CV 扫描，结果如图所示。由图3.14可知，随扫描速率增大，衍生物新出现的的氧化峰随之正移，还原峰随之负移，表现为可逆电极反应过程。由图2可知，氧化峰电流与扫描速率的呈良好的线性关系，线性方程为：I=510-8V+610-7，（R2=0.9988）。表明姜黄素苯胺双胍衍生物的反应过程受电极/溶液界面间的吸附控制。而随着扫描速率增大，姜黄素苯胺双胍衍生物的氧化峰电流随之增大，可能的原因是电极过程为吸附控制时，扫描速度越快达到相同电位所需要时间越短，电极表面吸附的姜黄素苯胺双胍衍生物的量越多，电荷量越多，电流也就越大（其他姜黄素双胍衍生物也有同样的性质）。图3.14姜黄素苯胺双胍衍生物扫描速率对电催化作用的影响图3.15姜黄素苯胺双胍衍生物氧化峰电流与扫描速率