姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物的合成及电_化学性质毕业论文.doc

大连民族学院本科毕业论文姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物的合成及电化学性质学院（系）： 生命科学学院 专 业： 应用化学 学生 姓名： 徐启超 学 号： 2010034226 指导 教师： 刘巨涛教授 评阅 教师： 完成 日期： 2014年6月 大连民族学院姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物的合成及电化学性质摘 要姜黄素作为一种有效的抗癌剂，抗肿瘤谱广、多靶点、能逆转肿瘤多药耐药性。尤其是姜黄素确切的抗肿瘤活性、简单的结构及易于合成、改造的优点，使之成为受人关注的药物开发先导物。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结合一直是姜黄素应用研究的热点问题。深入研究和开发姜黄素类药物具有重要理论和现实意义，不但能丰富对重大疾病发生、发展过程的理解和认识，为新药创制提供新的备选化合物，还能为姜黄素类化合物的应用研究奠定基础，研究成果应用后将产生巨大的经济和社会效益。本文以甘氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸、双氰胺和姜黄素为基本原料，合成了3个姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物，经红外光谱和核磁共振波谱等方法进行了结构表征，证明所得产物为目标化合物。并对姜黄素-氨基酸钠双胍衍生物的电化学性质进行了研究。关键词：姜黄素；双胍；氨基酸钠；合成；电化学性质Synthesis and properties of the curcumin derivatives of biguanidinoamino acid sodiumAbstractCurcumin, as a potent anticancer agent, has anti-tumor spectrum and multi-target and can reverse multidrug resistance. In particular, it is concerned that the Curcumin can be regarded as the leading compounds in drug development beacause of the exact anti-tumor activity of curcumin, a simple structure and easy synthesis. The structure of curcumin ismodified in a reasonable manner, in order to achieve an effective combination with its structure and excellent performance, which has been a hot issue of curcumin.Deeply research and development of curcumin drugs has important theoretical and practical significance, which can not only enrich occurrence, understanding and awareness of major diseases, and offers new alternative compounds for the development process of new drug, but also lay the foundation for the application of curcumin derivatives, and application of research results will bring a huge economic and social benefits.In this paper, glycine,alanine,methionine,dicyandiamide and curcumin as basic raw materiais, we synthesized three curcumin guanidine amino acid sodium derivatives, by infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy for the characterizaton of the structure, indicate that the products of target compounds. And the electrochemical properties of curcumin-amino acid sodium guanidine derivatives were studied.Keywords:Curcumin, biguanide, amino acid sodium, synthesis, electrochemical propertiesIII目 录摘 要IAbstractII第一章 文献综述11.1 姜黄素11.2 姜黄素的生物活性11.2.1 姜黄素的抗癌活性11.2.2 姜黄素保护心血管21.2.3 姜黄素的其他生物活性21.3 双胍类药物31.3.1 双胍类药物的历史31.3.2 双胍类药物的作用机制31.2.2 在糖尿病治疗中双胍类药物的地位41.4 氨基酸类药物41.4.1 从营养角度来讲51.4.2 氨基酸及其衍生物在医药中的应用61.5 姜黄素与双胍衍生物的孪药衍生化及性质研究61.5.1 孪药化的背景61.5.2 孪药化的应用71.5.3 孪药化的研究和发展7第二章 姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物的合成82.1 实验药品与仪器82.1.1 试剂及药品82.1.2 仪器与设备82.2 实验原理与方法92.2.1 姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物的合成（化合物1）92.2.2 姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物的合成（化合物2）102.2.3 姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物的合成（化合物3）11第三章 结果与讨论123.1 姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物（化合物1）123.1.1 红外光谱123.1.2 核磁共振波谱123.2 姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物（化合物2）133.2.1 红外光谱133.2.2 核磁共振谱图143.3 姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物（化合物3）153.3.1 红外光谱153.3.2 核磁共振波谱163.4 姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物的电化学性质173.4.1 电极的预处理183.4.2 衍生物/GC电极的制备183.4.3酸碱性对电催化作用的影响183.4.4扫描速率对电催化作用的影响19第四章 结论22参考文献23致 谢25III第1章 文献综述1.1姜黄素姜黄素是一种从姜科、天南星科中的一些植物的根茎中提取出的化学成分，从姜黄中提取得到的黄色物质姜黄素，它味道稍苦，且难溶于水。姜黄素Curcumin，Cur，1,7-二( 4-羟基-3-甲氧基)苯基-1,6-庚二烯-3,5-二酮，其结构见如图1.1，是其主要有效成分1。大量的实验表明，姜黄素具有抗肿瘤、抗炎、降血脂、抗氧化、利胆等作用，在保健品和药物开发方面具有非常广泛的应用前景2-4。姜黄素虽然有着生物利用率低、稳定性和水溶性差等缺点，但因为它的低毒性和相对比较安全的优点从而被应用于药物中。其中研究的重点之一就是对姜黄素进行结构的修饰和合成多种生物活性的姜黄素衍生物。姜黄素具有对称的化学结构化学结构，它有一个活泼的亚甲基、两个酚羟基、两个不饱和的羰基，由于姜黄素中这些基团的存在，才能与很多生物大分子结合。姜黄素的结构修饰包括对苯环的修饰、对亚甲基的修饰和对不饱和的羰基的修饰，正是通过对姜黄素进行这样结构上的修饰，从而才能进行多样的姜黄素衍生物的合成5。张荣凯等6对姜黄素的这些结构上的修饰进行了总结，姜黄素的生物活性和它的化学结构有关得被进一步的证实了。而郑华等7则进一步的研究了姜黄素衍生物以及生物活性等有关问题，与此同时还合成了很多姜黄素衍生物，这些衍生物结构具有多样性，而且在这些衍生物之中有一些的生物活性比姜黄素的更好，从而改善了姜黄素的理化性能。他们的这些研究和实验为设计出具有更好生物活性的姜黄素类衍生物打下了良好的基础。图1.1 姜黄素结构1.2 姜黄素的生物活性最近几年，一些专家十分热衷于对姜黄素的研究，而且不断的开拓姜黄素研究的领域。而姜黄素的生物活性这一点无疑使他们研究的重点之一。1.2.1姜黄素的抗癌活性姜黄素抗癌的活性是由印度的Kuttan等8在80年代提出来的，他们在实验过程中发现姜黄提取物能够明显的抑制CHO细胞和Dultons淋巴瘤细胞的生长，进一步研究表明姜黄素是一直其生长的主要成分，而体内的实验也初步证实了姜黄素对小鼠艾氏腹水瘤生长具有抑制作用的真实性。不过在当时，这个研究没有得到大家的重视，直到90年代，Menon等9发现，姜黄素能够抑制黑色素瘤B162F10细胞肺转移具，口服300 nmolkg-1剂量的抑制率就能达到85%。这样的研究还有很多，如用姜黄素制做成的外用药膏，可以缓解口腔癌、乳腺癌、皮肤癌等癌症的症状，如异味、痒、干性损伤、疼痛等。从这之后，姜黄素的抗癌作用才慢慢的被重视起来。Sindhwani等10研究发现100 molL-1姜黄素就可以降低C3H膀胱细胞移植癌的成瘤率。而Dorai等11的研究则发现了姜黄素口服药物可以显著抑制前列腺癌细胞 LNCaP的成瘤率。不过直到现在,姜黄素体内抗肿瘤效应报道更多的是姜黄素在癌化学预防方面的作用,有大量的研究证实姜黄素可以抑制化学诱变剂诱导肿瘤的形成。如姜黄素对B()P苯并()芘联合TPA(佛波酯)二阶段诱发的小鼠乳头状瘤具有抗促癌作用。这种作用同样见于B()P诱发的A/J小鼠前胃癌,ENNG(N-ethyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine)诱发的C57BL/6小鼠十二指肠癌,AOM(氧化偶氮甲烷)诱发的CF21小鼠结肠癌,B()P诱发的Swiss小鼠前胃癌,AOM诱发的Swill小鼠的结肠癌病变及结肠癌,4-NQO(1-氧-4-硝基喹啉)诱发的F344大鼠舌癌等模型。姜黄素在癌化学预防方面的作用可以通过对抗癌的始发、对抗癌始发细胞的克隆增殖、抗氧化等途径实现12。1.2.2 姜黄素保护心血管系统姜黄素不但有很好的抗癌活性，它在保护心血管方面也有着很好的活性，减轻缺氧缺血和因过氧化而造成的心肌损伤、防治心力衰竭、防止心肌细胞肥大并改善心功能，这些都是姜黄素的优点。而研究发现姜黄素防止心肌细胞肥大的机制可能与抑制Ca2+/CaN信号转导通路有着密切的关系13。除此之外，姜黄素可以改善动脉硬化程度，并且还能有效抑制血脂的含量，对血脂代谢还有着很好的调节作用。1.2.3姜黄素的其他生物活性抗癌和保护心血管系统只是姜黄素众多优良生物活性其中的两个，抗氧化、抗衰老、抗菌、抗纤维化这些都是姜黄素所具有的生物活性。姜黄素属于多酚类物质，苯环上的羟基氢使其具有了抗氧化的功效，所以姜黄素能够清除自由基，并且具有抗氧化的能力，另外，一些研究发现姜黄素可以抑制HIV-1整合酶的活性，也就是说姜黄素有预防艾滋病的潜质，而且它的不良反应很小、价格低廉、药源广泛、服用也很方便，有着很好的临床应用前景14。1.3 双胍类药物1.3.1 双胍类药物的历史BG类药15物作为口服降糖药，是在几乎没有明确其有降糖作用机制下被合成，其中很大成分是偶然发现。BG制剂在古代历史中就知道，从植物中提取物出的胍类具有降低血糖的作用。1950年以来相继出现BG制剂有苯甲基、半甲基与二甲甲基的3种制剂。自70年代以来即作为治疗药物而被使用。1977年出现了致命性的乳酸性酸中毒的问题，苯甲基类药物已经在全世界被禁用，因为虽然它有着很好的降糖作用，但是同时也有着不小的副作用。乳酸性酸中毒发生的原因考虑与苯甲基、半甲基均可与线粒体膜结合，破坏氧化磷酸化的反应链所引起，BG制剂为有二个有极性的胍分子，并具有疏水性侧链，侧链的疏水性越强则膜亲合性越强，越容易引起乳酸性酸中毒。首先发现的是二甲甲基在引起乳酸性酸中毒发挥重要作用。在国外，还没有停止二甲甲基和半甲基这些副作用较小药物的使用，而在美国仅用苯甲基药物至1994年以后才不再使用BG制剂。1.3.2双胍类药物的作用机制BG制剂的机制，片面地理解是不对的，它主要作用并不以胰腺细胞为靶器官，而是胰腺以外的组织。在空腹的时候，它抑制肝糖原的分解；可以使小肠的糖更好的吸收；同时还会增强肌肉对糖的吸收等。可以看出来，BG制剂其实并没有促使胰岛素分泌的功能，在单独使用的时候很少会引发低血糖反应，因此与其认为具有降低血糖的效果，还不如说是降低了胰岛素有效的浓度。BG制剂不仅能够降低血糖，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16。1.3.3在糖尿病治疗中双胍类药物的地位双胍类制剂的主要作用机制是抑制肝糖原的分解，对胰岛素分泌增多、空腹血糖在140mg/dl以下的患者可能不产生效果，故有报告认为,适用于肝糖原分解增加又具有胰岛素分泌功能的空腹血糖在140mg/dl以上的患者。而在日本人中的糖尿病由于胰岛素分泌减少，与肝糖原分解增加之间并没有什么不同，故BG制剂可做为首选药物。肥胖者虽具有胰岛素分泌功能空腹血糖在140mg/dl(日本为120mg/dl)以上的患者，不适用SU制剂而适用BG制剂。也有报告称为2葡萄糖苷酶抑制剂、SU制剂及troglitazone并用有效。有报告称不论IDDM、NIDDM，在接受胰岛素治疗的同时可并用二甲双胍，可获得降低胰岛素需要量的效果。即在糖尿病开始治疗时，为抑制餐后高血糖的目的而适用2葡萄糖苷酶抑制剂，使用周围组织胰岛素抵抗改善剂troglitazone也可能取得疗效，此后或同时使用抑制肝糖原分解的BG制剂，一般仅限于对NIDDM的治疗。而使用作用时间长的SU制剂没有意义应慎用。持续高血糖时,应迅速改为胰岛素治疗，当高血糖毒性得到纠正之后，可再试行脱离胰岛素治疗。在使用BG制剂治疗过程中，最为重要的是经常想到患者是否为禁忌使用的对象，故慎重选择适应证很重要。首先必需注意患者是否容易引起乳酸性酸中毒，例如肝肾功能损害者、肺功能不全者、嗜酒者、高龄者等。甚至碘油造影与使用肾毒性强的抗生素等情况，以及预定全身麻醉下进行手术的前23天以慎用更为安全。有报告调查在口服二甲双胍的1000人中仅1人可能发生乳酸性酸中毒。日常见到的副作用中最常见的是腹泻、恶心、呕吐等，在药量减少或停止使用后这些症状会减轻或消失。1.4 氨基酸类药物氨基酸，是构成蛋白质分子的基本单位，所以是人体内最基本的物质之一。氨基酸在医学上有很多用途，最主要的是制备复方氨基酸输液，除此之外还能作为作治疗药物或是合成多肽类药物。现在有一百几十种氨基酸可以作为药物，这其中包括二十种构成蛋白质的氨基酸以及一百多种构成非蛋白质的氨基酸。因为种氨基酸所组成的复方制剂在营养输液和“要素饮食”疗法中都有着特别重要的作用，在保证病人的营养和抢救病人生命等很多方面也起着很大的作用，所以氨基酸也成为现代医学当中非常重要的医药品种之一。1.4.1 从营养学的角度必需氨基酸17（essential amino acid）：是指人体（或其它脊椎动物）没有办法合成或是虽然能够合成但是合成的速度远不能满足身体的需求，必须要通过食物中的蛋白提供给身体的，这些氨基酸叫做必需氨基酸。必需氨基酸有8种，它们分别是：（1）赖氨酸，赖氨酸能够促进大脑的发育，它是肝和胆的组成成分，帮助促进进脂肪进行代谢，同时一定成度上可以防止细胞的退化；（2）色氨酸，色氨酸可以帮助消化吸收，因为色氨酸能促进胃液和胰液产生；（3）苯丙氨酸，在一定程度上可以保护肾和膀胱；（4）蛋氨酸，蛋氨酸也就是甲硫氨酸，它参与组成了血红蛋白、血清等，有促进脾脏、对淋巴和胰脏有很好的促进作用；（5）苏氨酸，苏氨酸可以转变一些其他氨基酸，从而使氨基酸保持平衡；（6）异亮氨酸，异亮氨酸在胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢过程中都起着很大的作用；（7）亮氨酸，亮氨酸主要功能就是平衡异亮氨酸；（8）缬氨酸，缬氨酸是作用于黄体、乳腺和卵巢的一类氨基酸。半必需氨基酸18：也叫条件必需氨基酸，有两种。（1）精氨酸：精氨酸在治疗治梅毒、病毒性黄疸等病发面有着不错的表现；（2）组氨酸：组氨酸可以治疗心脏病，贫血，风湿性关节炎等疾病。非必需氨基酸19（nonessentialamino acid）：非必须氨基酸是指人自己可以通过简单的前体合成而产生，不需要从食物中获得的一类氨基酸。非必须氨基酸有；甘氨酸，丙氨酸等。1.4.2 氨基酸及其衍生物在医药中的应用氨基酸是生物体的关键组成部分，在生命活动中起着举足轻重的作用。由于生物科学的发展，人们也更深的了解了体内的代谢活动以及生理机能，而氨基酸所具有的这些优秀生物功能也自然被大家所关注。氨基酸对于生物来讲，是有着特殊意义的的物质，它在生物代谢以及生物信息传递方面都有着很大的贡献。氨基酸作为合成人体蛋白质、激素、酶和抗体的原料，参与着正常的代谢和生物活动。氨基酸和它的衍生物不但可以治疗各种疾病，还可以作为营养剂、代谢改良剂，起到防辐射、抗溃疡、抗菌、冶癌、催眠、镇痛的特殊功效。氨基酸的这些功能一直都被人们所关注，氨基酸的功能也被应用于食品、医药、农药、保健品、化妆品等方面。1.5 姜黄素与双胍衍生物的孪药衍生化1.5.1孪药化的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，高血糖是主要代谢特征。长期高血糖加上代谢紊乱极易引起身体的组织器官功能失常，甚至还会导致眼、肾、心血管及神经系统的病变。最新的研究发现：中国成人糖尿病的患病率已经达到11.6 %，而在这些患者中，能够控病的不足四成。癌症是一种可怕的疾病，肿瘤这一词被我们经常提起，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。据不完全调查显示，肺癌是北京市人口中肿瘤发病率最高的病症。还有调查显示，在中国的癌症患者正以缓慢的速度增长，在这当中，肺癌和胃癌最常见的。致使抗肿瘤药物市场始终处于不断扩增状态。1.5.2孪药化的应用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。1.5.3孪药化的研究和发展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20，而倍受人们关注。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21。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22。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23。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24。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10 mg/mL25。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。1.6 选题依据及意义针对姜黄素水溶性差的问题，开展了姜黄素的结构双胍基衍生化研究，期望实现了姜黄素和双胍基化合物结构的有效融合，为关于姜黄素的孪药化和应用开发研究奠定基础。拟以姜黄素、丙氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸和双氰胺为基本原料，合成姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物，利用红外光谱、核磁共振波谱等分析手段进行结构表征，并研究其基本化学和电化学性质。获得对姜黄素结构的衍生化方法和电化学性质的规律性认识。第二章 姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物合成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丙氨酸AR阿拉丁试剂上海晶纯试剂有限公司酪氨酸AR阿拉丁试剂上海晶纯试剂有限公司甲硫氨酸BR 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姜黄素-丙氨酸钠双胍衍生物的合成（化合物1）2.2.1.1丙氨酸钠盐酸盐的合成准确称取丙氨酸10mmol（约0.890g）加入10mmolNaOH（约0.390g），以甲醇为溶剂，常温下搅拌0.5 h后，逐滴加入浓HCl 15 mL，继续加热搅拌，回流1 h后，浓缩、干燥，得到黄色结晶性固体，产率95.75 %。反应方程式如下：2.2.1.2双胍基丙氨酸钠的合成称取丙氨酸钠盐酸盐12.56 g (0.16 mol)加到30mL异戊醇中，加热溶解后，加入溶有13.20 g (0.16 mol) 双氰胺的异戊醇溶液30 mL，加热回流4 h，冷却后，分出上清液，挥尽异戊醇得深黄色膏状固体(27.36 g)。反应方程式如下：2.2.1.3 姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物的合成称取丙氨酸钠双胍盐酸盐0.3461g（0.002mol）与姜黄素0.7367g（0.002mol）置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL无水甲醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流6 h后旋转蒸发，干燥，得橘黄色膏状固体1.4731g，产率97.63 %。反应方程式如下：2.2.2姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物的合成（化合物2）2.2.2.1酪氨酸钠盐酸盐的合成准确称取酪氨酸10mmol（约1.8120g）加入10mmol NaOH（约0.390g），以甲醇为溶剂，常温下搅拌0.5 h后，逐滴加入浓HCl 15mL，继续加热搅拌，回流1h后，浓缩、干燥，得无色晶体，产率96.35 %。反应方程式如下：2.2.2.2酪氨酸钠双胍的合成称取酪氨酸盐酸盐21.77 g (0.10 mol)加到50 mL异戊醇中，加热溶解后，加入溶有8.40 g (0.10 mol) 双氰胺的异戊醇溶液30 mL，加热回流4 h，冷却后，用无水乙醇、丙酮等处理，得黄色膏状固体(20.06 g)。反应方程式如下：2.2.2.3姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物的合成称取酪氨酸钠双胍盐酸盐1.0611g（0.002mol）与姜黄素0.7367g（0.002mol）置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL无水甲醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流6 h后，蒸发，干燥，得橘黄色膏状固体1.5402g，产率96.73 %。反应方程式如下：2.2.3姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物的合成（化合物3）2.2.3.1酪氨酸钠盐酸盐的合成称取甲硫氨酸10mmol（约1.4921g）加入10mmol NaOH（约0.390g），以甲醇为溶剂，常温下搅拌0.5 h后，逐滴加入浓HCl 15 mL，继续加热搅拌，回流1 h后，浓缩、干燥，得到黄色膏状物，产率96.85 %。反应方程式如下：2.2.3.2甲硫氨酸钠双胍的合成称取甲硫氨酸盐酸盐18.57 g (0.16 mol)加到50 mL异戊醇中，加热溶解后，加入溶有13.50 g (0.16 mol) 双氰胺的异戊醇溶液30 mL，加热回流4 h，冷却后，分出上清液，挥尽异戊醇得黄色膏状固体(20.52 g)。反应方程式如下：2.2.2.3姜黄素-酪氨酸钠双胍衍生物的合成称取甲硫氨酸钠双胍盐酸盐0.8048 g（0.002mol）与姜黄素0.7367g（0.002mol）置于250 mL锥形瓶中，加入100 mL无水甲醇做溶剂，在60下加热搅拌，冷凝回流6 h后，蒸发，干燥，得橘黄色膏状固体1.0109 g，产率97.53 %。反应方程式如下：第三章 结果与讨论3.1 姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物（化合物1）3.1.1 红外光谱姜黄-丙氨酸钠双胍衍生物红外光谱图3.1，3352.42598 cm-1为酚羟基-OH的特征吸收峰；674.81 cm-1为C-C=O的特征吸收峰；1508.3988 cm-1为C=N的特征吸收峰；1282.71765cm-1为NH的特征吸收峰。图3.1姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物红外光谱图3.1.2 核磁共振波谱姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物的1H-NMR谱（CD3OD）如图3.2所示，2.70 ppm为C-NH-中H的特征吸收峰；7.590、6.827 ppm-HC=CH-上H的特征吸收峰；4.28 ppm为-OCH3中H的特征吸收峰。图3.2姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物1H-NMR谱姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物的13C-NMR谱（CD3OD）如图3.3所示， 159.73 ppm为-C=NH中C的特征吸收峰；55.305 ppm为-O-CH3中C的特征吸收峰；140.936 ppm为C-OH中C的特征吸收峰; 172.79 ppm为-COONa中C的特征吸收峰；183.584 ppm为C=O中C的特征吸收峰。图3.3姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物13C-NMR谱3.2姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物（化合物2）3.2.1 红外光谱姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物红外光谱图3.4，3353.39043 cm-1为酚羟基-OH的特征吸收峰；599.88 cm-1为C-C=O的特征吸收峰；1513.22105 cm-1为C=N的特征吸收峰；1142.87149 cm-1为NH的特征吸收峰。图3.4姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物红外光谱图3.2.2 核磁共振谱姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物的1H-NMR谱（CD3OD）如图3.5所示， 3.903 ppm为C-NH-中H的特征吸收峰；7.582、6.824ppm-HC=CH-上H的特征吸收峰； 4.884 ppm为-OCH3中H的特征吸收峰。图3.5姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物1H-NMR谱姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物的13C-NMR谱（CD3OD）如图3.6所示， 160.424 ppm为-C=NH中C的特征吸收峰；55.313ppm为-O-CH3中C的特征吸收峰；140.936 ppm为C-OH中C的特征吸收峰；173.019 ppm为-COONa中C的特征吸收峰；183.591 ppm为C=O中C的特征吸收峰。图3.6姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物13C-NMR谱3.3姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物（化合物3）3.3.1 红外光谱姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物红外光谱图3.7，3387.33839 cm-1为酚羟基-OH的特征吸收峰；574.81cm-1为C-C=O的特征吸收峰；1624.16704 cm-1为C=N的特征吸收峰；1278.98712 cm-1为NH的特征吸收峰。图3.7姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物红外光谱图3.3.2 核磁共振波谱姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物的1H-NMR谱（CD3OD）如图3.8所示， 3.903 ppm为C-NH-中H的特征吸收峰；7.581、6.824ppm-HC=CH-上H的特征吸收峰；4.884 ppm为-OCH3中H的特征吸收峰。图3.8姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物1H-NMR谱姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物的13C-NMR谱（CD3OD）如图3.9所示， 163.659 ppm为-C=NH中C的特征吸收峰；55.313 ppm为-O-CH3中C的特征吸收峰；140.944 ppm为C-OH中C的特征吸收峰；176.709 ppm为-COONa中C的特征吸收峰；187.51 ppm为C=O中C的特征吸收峰。图3.9姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物13C-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-双胍基丙氨酸钠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-双胍基丙氨酸钠衍生物甲醇溶液和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-双胍基丙氨酸钠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-双胍基丙氨酸钠衍生物的电化学行为。3.4.3酸碱性对姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物电化学性质的影响将110-4 mol/L的姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物中加入0.1 mol/L KCl混合水溶液，调节pH 分别为1和10两份溶液，并以姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物为对照，结果如图3.10所示。从图中可以看出，姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物的扫描图中只存在一个还原峰，其还原峰值为Epc= -0.46783V，说明在此条件下，姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物中只存在不可逆的反应；在碱性条件下，将其与姜黄素双胍基氨基酸钠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，将其与姜黄素双胍基氨基酸钠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= 0.69183V, 还原峰值为Epc= 0.24017V，Ep=Epa -Epc=451.66 mV，Ipa=2.26410-7，Ipc=-2.009210-7，Ipa/Ipc的绝对值1，说明姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物中存在不可逆的氧化还原反应。说明，酸性条件更适合研究姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物的电化学性质。图3.10酸碱性对姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物电化学性质的影响3.4.4扫描速率对姜黄素双胍基氨基酸钠衍生物电化学性质的影响将110-4 mol/L的姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物中加入0.1 mol/L KCl混合水溶液，调节pH=1，在-1 1 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3.11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12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=3.0*10-8V+4.0*10-7，（R2=0.9955）。表明姜黄素-双胍基酪氨酸钠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-双胍基酪氨酸钠衍生物的氧化峰电流随之增大，可能与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-酪氨酸钠双胍衍生物的量越多，电荷量越多，电流也就越大有关（其他姜黄素双胍衍生物也有同样的性质）。图3.11扫描速率对姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物电化学性质的影响图3.12 姜黄素-双胍基丙氨酸钠衍生物氧化峰电流与扫描速率的关系图3.13扫描速率对姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物电化学性质的影响图3.14姜黄素-双胍基酪氨酸钠衍生物氧化峰电流与扫描速率的关系图3.15扫描速率对姜黄素-双胍甲硫氨酸钠衍生物电化学性质的影响图3.16 姜黄素-双胍基甲硫氨酸钠衍生物氧化峰电流与扫描速率的关系第四章 结 论本论文针对姜黄素水溶性差的问题，开展了姜黄素的结构衍生化方法研究。以姜黄素、丙氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸和双氰胺为基本原料，合成了3种姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物，利用红外光谱、核磁共振波谱等分析手段进行了表征，确定了衍生物的结构和组成。研究结论如下：1. 合成了3种姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物，通过红外光谱、核磁共振波谱等确定了衍生物的结构、组成和基本性质。2. 电化学研究表明，酸性条件下随扫描速率增大，衍生物新出现的氧化峰随之正移，还原峰负移，表现为可逆电极反应过程。姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物的反应过程均受电极/溶液界面间的吸附控制。即扫描速度越快达到相同电位所需时间越短，电极表面吸附的姜黄素-双胍基氨基酸钠衍生物量越多，电荷量越多，电流也就越大。3. 本研究实现了姜黄素和双胍基化合物结构的有效融合，为后续关于衍生物孪药化的实效性研究奠定了基础，具有良好的理论和实际意义，为新型姜黄素衍生物的应用开发研究奠定了材料学基础。参考文献1 齐莉莉, 王进波. 单体姜黄素稳定性的研究 J.食品添加剂, 2007, 28(1): 181-182.2 Han-Chang Huang, Chang-Jun Lin, Wen-Juan Liu, et al. 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