（有机化学专业论文）三聚氯氰为核的多齿配体的合成及dna切割活性研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者： 多l 撇 日期：2 口i 口年 萝月砷日 学位论文使用授权声明 本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。 根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州 大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学 位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑 州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。 学位论文作者： 舅l 弄龟钮日期：加年 月刁日 人工核酸切割试 年代以来发展起来的 基因工程及分子生物 补了天然核酸酶因体 人们今年来研究的焦 本论文设计合成了以三聚氯氰为核的，大环多胺基为活性基团的单核、双 核配体和以三聚氯氰为核的，二乙烯三胺为活性基团的单核、双核及四核配体。 所有目标化合物均经1 hn m r 、cn m r 、i r 和e s i m s 确证。 利用琼脂糖凝胶电泳初步研究了这些配体在金属离子存在下对质粒p u c l 9 d n a 的切割活性，并通过d n a 连接实验对其机理进行了研究。 关键词：人工核酸酶，三聚氯氰，大环多胺，二乙烯三胺，d n a a b s t r a c t s e q u e n c e - s p e c i f i cc l e a v a g eo fd n a o rr n ab yc h e m i c a lr e a g e n t s ，w h i c hi s r e f e r r e da sc h e m i c a ln u c l e a s eo ra r t i f i c i a ln u c l e a s e a r t i f i c i a ln u c l e a s ei nd i s e a s e ，g e n e t h e r a p y , g e n e t i ce n g i n e e r i n ga n dm o l e c u l a rb i o l o g yh a sa l li m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e f i x e d p o i n tc u tb ya r t i f i c i a ln u c l e a s et of i l lt h en a t u r a ln u c l e a s er e c o g n i t i o ns i t e sd u e t o l a r g ei ns i z ea n dl i m i t e d ，l i m i t i n gi t sa p p l i c a t i o nd e f i c i e n c i e s ，t h u sb e c o m et h e f o c u so ft h i sy e a rt os t u d y i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，s e r i e so fn o v e lc y a n u r i cc h l o r i d ep o l y d e n t a t el i g a n d sw e r e d e s i g n e da n ds y n t h e s i z e dw i t h d i f f e r e n th e t e r o c y c l i c ( m o n o n u c l e a rm a c r o c y c l i c p o l y a m i d ec o m p l e x e sa n dd i n u c l e a rm a c r o c y c l i cp o l y a m i d ec o m p l e x e s ，m o n o n u c l e a r d i e t h y l e n e t r i a m i n ec o m p l e x e s ，d i n u c l e a rd i e t h y l e n e t r i a m i n ec o m p l e x e sa n dm u l t i n u c - l e a rd i e t h y l e n e t r i a m i n ec o m p l e x e s ) t h e s et a r g e tc o m p o u n d sw e r es u c c e s s f u l l yc h a r a - c t e r i z e db y1 hn m r ，1 3 cn m r ，i ra n de s i m s ，i n c l u d i n g ：m a c r o c y c l i cp o l y a m i d e l i g a n d s ( m o 一，b i - ) w e r ed e s i g n e d a n ds y n t h e s i z e d d i e t h y l e n e t r i a m i n ep o l y a m i d e l i g a n d s ( m o - ，b i 一，t e t r a - ) w e r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e d t h e c l e a v a g ea c t i v i t yo nt h ep u c 19d n ao ft h e s el i g a n d si nt h ep r e s e n c eo f m e t a li o n sw a sc o n d u c t e d t h e s ec o m p l e x e sw e r ef o u n dt ob ee f f e c t i v ei nh y d r o l y t i c c l e a v a g er e a c t i o n s w ep r o p o s em e c h a n i s mo fd n a c l e a v a g ec a t a l y z e db yd i n u c l e a r d i e t h y l e n e t r i a m i n ec o m p l e x e sa n dd i n u c l e a rd i e t h y l e n e t r i a m i n ec o m p l e x e s k e yw o r d s ：a r t i f i c i a ln u c l e a s e , c y a n u r i cc h l o r i d e ，m a c r o c y c l i cp o l y a m i d e ， d i e t h y l e n e t r i a m i n ep o l y a m i d e ，d n a i i 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章前言1 1 1 研究背景1 1 2 研究意义2 1 3 人工核酸切割试剂2 1 3 1 单核核酸切割试剂4 1 3 1 双核核酸切割试剂。7 1 3 3 三核及多核核酸切割试剂9 1 4 本硕士论文的提出背景及研究内容1 1 第二章实验部分1 3 2 1 仪器1 3 2 2 实验药品l3 2 3 含大环多胺配体的合成1 5 2 3 1 化合物n ，n7 ，n ”三( 对甲苯磺酰基) 二乙烯三胺( 1 ) 的合成1 5 2 3 2 化合物n ，o ，o7 三( 对甲苯磺酰基) 二( 2 一羟乙基) 胺( 2 ) 的合成1 5 2 3 3 化合物l ，4 ，7 ，l o 四( 对甲基苯磺酰基) 1 ，4 ，7 ，l o 四氮杂环十二烷 ( 3 ) 的合成16 2 3 4 化合物l ，4 ，7 ，1 0 一四氮杂环十二烷( 4 ) 的合成1 6 2 3 5 化合物4 ，7 ，1 0 三( 叔j 氧羰基) 1 ，4 ，7 ，1 0 一四氮杂环十二烷( 5 ) 的 合成17 2 3 6 化合物4 ，6 二氯2 ( 4 ，7 ，1 0 三( 叔丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ，1 0 四氮杂环 十二烷) 1 ，3 ，5 】- 三嗪( 6 ) 的合成。l8 2 3 7 化合物4 ，6 二甲氧基2 ( 4 ，7 ，1 0 三( 叔丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ，1 0 四氮 杂环十二烷) 1 ，3 ，5 卜三嗪( 7 ) 的合成1 8 2 3 8 化合物4 ，6 二甲氧基一2 ( 1 ，4 ，7 ，l o - 四氮杂环十二烷) 1 ，3 ，5 卜三嗪( l 1 ) 的合成19 2 3 9 化合物4 氯2 ，6 二( 4 ，7 ，l o 三( 叔丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ，1 0 四氮杂环 十二烷) 一【1 ，3 ，5 】三嗪( 8 ) 的合成2 0 2 3 1 0 化合物4 甲氧基2 ，6 二( 4 ，7 ，l o 三( 叔丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ，l o 一四氮 杂环十二烷) 【l ，3 ，5 - 三嗪( 9 ) 的合成。2 0 2 3 1 l 化合物4 甲氧基2 ，6 _ 二( 1 ，4 ，7 ，1 0 - 四氮杂环十二烷) - 1 ，3 ，5 】- 三嗪( l 2 ) 合j 茂2l 2 4 含二乙烯三胺配体的合成一2 l 2 4 1 化合物l ，7 二( 3 叔丁氧羰基) 二乙基三胺( 1 0 ) 的合成2 2 2 4 2 化合物4 ，6 - - - 二氯2 ( 1 , 7 二( 3 一叔丁氧羰基) 二亚乙基三胺【l ，3 ，5 】三嗪( 1 1 ) 的合成2 2 i i i 2 4 3 化合物4 ，6 二甲氧基2 ( 1 , 7 二( 3 叔丁氧羰基) 二亚乙基三胺- 【l ，3 ，5 】- 三 嗪( 1 2 ) 的合成2 3 2 4 4 化合物4 ，6 二甲氧基2 二亚乙基二胺一i 1 ，3 ，5 】- 三嗪( l 3 ) 的合成2 3 2 4 5 化合物4 氯2 ，6 二( 1 , 7 二( 3 一叔丁氧羰基) 二亚乙基二胺一【l ，3 ，5 - 三嗪( 1 2 ) 的合成2 4 2 4 6 化合物4 甲氧基一2 ，6 二【l ，7 二( 3 叔j 。氧羰基) 二亚乙基三胺 一1 ，3 ，5 - 三嗪 ( 13 ) 的合成2 4 2 4 7 化合物6 甲氧基一2 ，4 二( 二亚乙基三胺) 1 ，3 ，5 卜三嗪( l 4 ) 的合成2 5 2 4 8 化合物n ，n 2 ，4 一二 1 ，7 一二( 3 - 叔j 。氧羰基) 二亚乙基三胺】- 1 ，3 ，5 - 三嗪) ( 1 4 ) 的合成2 6 2 4 9 化合物n , n - 2 ，4 二( 二亚乙基二胺) 】1 ，3 ，5 三嗪】( l 5 ) 的合成一2 7 2 5 结果与讨论2 8 2 5 1 合成问题的讨论2 8 2 5 2 化合物的红外波谱学特征3 2 2 5 3 化合物1 hn m r 图谱分析3 2 2 5 4 化合物1 3 cn m r 图谱分析3 4 2 5 5 目标化合物质谱裂解规律3 5 第三章金属配合物对d n a 的切割活性3 8 3 1 引言3 8 3 2 电化学方法3 8 3 1 2 紫外光谱法3 8 3 1 3 凝胶电泳法3 9 3 1 2 染色3 9 3 2 实验部分一3 9 3 2 1 仪器与药品3 9 3 2 2 溶液的配制4 0 3 2 3 实验方法4 l 3 2 4 实验结果与讨论4 1 第四章人工核酸酶对d n a 切割机理的研究4 9 4 1 引言4 9 4 1 1 核酸的结构4 9 4 1 2 研究现状4 9 4 2 人工核酸酶的作用原理及方式5 0 4 1 1 自由基氧化机理一5 0 4 2 水解断裂d n a 5 1 4 2 1 大环多胺金属配合物对d n a 的断裂作用5 2 4 2 2 二乙烯三胺金属配合物对d n a 的裂解作用5 7 4 2 3d n a 连接实验6 l 结 仑6 7 参考文献6 8 硕士期间发表的论文7 5 致谢7 6 i v 附录 v 新月异，基因拼接术或d n a 重组技术基因工程技术的建立，推动了分子生 物学在广度和深度两个方面以空前的高速度蓬勃发展【4 】。这种技术是在生物体 外，通过对d n a 分子进行“剪接”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合， 它的第一步是获得目的基因，用到的工具是限制性内切酶，限制性内切酶的种 类很多，但一种限制性内切酶只能识别一种核苷酸序列，并且在特定切点上切 割d n a 分子，被限制性内切酶切割时会产生非常多的碎片，这些碎片较短很难 被进一步的应用；另外，这类生化试剂制备困难，价格昂贵，很难满足各方面 的需求。因此，探索金属配合物作为人工限制性内切酶成为当前生物无机化学 十分活跃的前沿研究领域之一【5 。0 1 。随着分子生物学的迅速发展，从分子水平研 究d n a 和r n a 的切割反应成为可能，近年来，科学家致力于如何构建人工酶 体系，从生物模拟到合成金属配合物，酸碱催化，亲核进攻水解磷酸二酯键体 系。因此，人工核酸酶受到越来越多的关注，研究具有高效及高选择性的人工 酶成为人类不断追逐的目标。 郑州大掌硕士研究生毕业论文 1 2 研究意义 人工核酸酶在新型限制性酶以及抗癌药物方面有着非常诱人的前景，开发 具有高效水解核酸的人工合成试剂是当前科研领域研究的热点j 。 研究人工核酸酶具有非常重要的理论价值和应用价值。人工核酸酶可以作 为许多天然酶的模型，对其切割机理的研究可以帮助我们透彻了解核酸酶催化 反应机理，认识生命现象。例如：对金属及配合物催化核酸水解机理的研究，可 以有助于我们理解金属离子参与核酸酶催化核酸水解时所起的作用。 其次，定点切割试剂在疾病的基因治疗中有着十分重要的应用【l2 1 ，基因治 疗的化学基础是反义技术，即基因专一性的使表达有害蛋白失活或解体，从而 抑制有害蛋白的合成而达到治疗的目的。 第三，核酸切割试剂尤其是定点切割试剂还是基因工程及分子生物学重要 的工具【1 3 】，大家知道天然核酸酶能够在特定位置断裂d n a 或r n a 的单链或双 链，断裂双链d n a 的能力对于诸如基因分离和d n a 媒介物重组等许多分子生 物技术是非常关键的。天然核酸酶体积大且识别位点有限，所以，其应用受到 限制。人工核酸切割试剂可以弥补上述天然核酸酶的缺陷。 此外，定点切割试剂应用于反义技术可以大大推进克隆技术的发展。一般 的核酸切割试剂在足迹技术中也得到了广泛的应用【4 】，足迹技术中往往使用化学 试剂或是核酸酶来水解与蛋白结合在一起的核酸大多数核酸酶由于体积太大而 只具有有限的分辨率，因此，需要更小的化学探针来获得更高分辨率人工核酸 切割试剂便可以充当这种化学探针，同理，它也可以作为研究核酸结构和功能 方面的探针【l 引。 1 3 人工核酸切割试剂 人工核酸切割试剂【l5 】是由化学合成的d n a 和r n a 定位切割试剂是国际上 8 0 年代以来发展起来的一类新型的非酶切割工具。 人工核酸酶由两部分组成即核酸识别结合系统和切割系统 4 , 1 6 】。识别结合系 统可以是具有特定结构与识别功能的寡聚核苷酸、多肽核酸、多聚酰胺、蛋白 质及d n a 结合药物等，通过分子间的非共价键作用【l 7 】与核酸分子上的特定碱基 序列、d n a 或r n a 的二级结构的特定区域识别结合，形成稳定的超分子体系， 确定了对d n a 、r n a 的裂解位点及产物。化学断裂系统s 一般是金属离子及其 2 郑州大掌硕士研究生毕业论文 络合物，如e d t a f e ( i i ) 1 8 , 1 9 】、金属卟啉f 2 0 】、l ，1 0 op ( 邻菲咯啉) c u ( i ) 【2 1 ，2 2 等， 其主要作用是实现对核酸链的断裂。主要的研究工作集中在以氧化还原的方式 断裂d n a 或r n a 2 3 , 2 4 ，近年来以水解作用方式断裂核酸链的研究日益受到重视 【2 5 3 l 】 o 人工核酸切割试剂按照切割d n a 的作用原理可以将其分为三类：自由基氧 化机理、磷酸酯水解机理和消去机理。下面分别介绍一下这几种机理。 自由基氧化机理是通过进攻核酸的糖环或碱基，需要用一定频率的光照射 或加入辅助试剂，进行夺氢氧化来切割核酸，不仅增加了体系的复杂性而且这 种破坏性的断裂会丢失遗传信息，并且切割产物不适合进行进一步的酶复制； 另外，自由基对于生物活体有毒副作用，不利于体内研究和药物利用这种切割 试剂的应用受到很大的限制；消去机理切割试剂的例子很少，不具有普遍性， 在此不做过多的解释；磷酸酯水解机理较之上述两种机理有很大的优势，主要 表现在：水解型断裂只是将核酸链上的磷酸二酯键进行水解切割，不破坏碱基 和糖环，保留了遗传信息，产生的断裂片能用连接酶连接起来进一步利用；而 且它不会产生分散的自由基，有利于合成高度专一性的顶点切割试剂，不需要 加入辅助剂，对生物体的毒害作用小，因此在基因工程和分子生物学方面有重 要的研究和应用价值，合成高效的水解型切割试剂成为课题组的研究热点。 一 i 一 0 一p = o 1 0 r k 1 k 2 0 一凼4 -6 剧 o r 图1 1d n a 水解反应示意图 k o r r 0 1b 2 0 0 一 、 ， o h 郑州大学硕士研究生毕业论文 大多数水解型核酸切割试剂中都含有金属离子【3 2 】，因此金属配合物的研究成为 人们关注的焦点，近年来也合成了很多具有高催化活性的金属配合物的模拟核 酸酶体系，并对其作用机理进行了深入的研究。水解型金属化学核酸切割试剂 按配合物中金属离子的个数分为单核、双核及多核金属磷酸酯酶。 1 3 1 单核核酸切割试剂 单核核酸切割试剂也就是单核配合物，指的是只有一个金属离子与配体结合， 它的结构简单，易于研究金属配合物的作用机理。 d i x o n ，n i c h o l a s 等人【3 3 j 合成了单核配合物1 ： ( e n ) 2 c o ( 0 h ) ( o h 2 ) 2 + , 2 ： ( c y c l e n ) - c o ( o h ) ( o h 2 ) 2 + , 3 ： ( t a m e n ) c o ( o h ) ( o h 2 ) 2 + ，并研究了其配合物在o m i n 、1 0 0 m i n 、 6 h 时对p u c l 9 d n a 质粒的切割作用，研究结果表明配合物1 对p u c l 9 d n a 质 粒几乎没有切割活性，配合物2 在6 h 时切割活性较好，而配合物3 对p u c l 9 d n a 质粒的作用是最明显的，在6 h 的时候f o r mi 几乎全部转变为f o r m i i 。 3 + d n a 1 0b i n d i n g l 4 c 芳皆3 o 。 k c 强 b 、耋一； o 7l 一 砖0巴书0 ，。墨h l 一 u h l 4 呆输了邯髻月、s 图1 2 配合物d n a 的键和作用 t o y o f u m ii t o h 等【3 4 - 3 8 1 合成了以l ，4 ，7 三氮杂壬烷等多胺配体的铜配合物， 并考察了它们在3 5 c ，p h 为8 1 的条件下p u c l 9 d n a 质粒的切割作用，作用 时间5 h 后，当配合物浓度由0m m o ld m 一3 增加至7 0m m o ld m 。时，f o r mi ，f o r mi i 成明显的变化趋势。合成的配体如下图 4 f _ o 可 o 。p 。o 、 - ) 8 队、o 5 郑州大学硕士研究生毕业论文 l l 2 r 钭勺 、n h 2 h 2 n 。 r 趟 n h 2h 2 n l 5 r 钭1 n h 2n h 2 l 6 图1 3 多胺配体 杨频课题组在2 0 0 4 年报道了二乙烯三胺的镁配合物【3 0 】，在合适的p h 及温度 下可以有效的催化裂解双链d n ag t - - 核苷酸d a p d a ，试验证明在p h = 8 0 ，温度 为3 7 。c 时，催化水解p b r 3 2 2 d n a 的速率最快。另# b - - g 烯三胺的镁配合物甚 至可以有效的水解切割单核苷酸5 - d a m p 及3 - d a m p 。 n 0 o = p o n 。k 吲鼯谢 o hh d a d d a n 倒 0 o = p o h 。d n 撼- - ! t - - j h 叱n n n 心 q 3 - d a m p d i e n 图1 4 二核苷酸、单核苷酸、二乙烯三胺配体 ) b i 一 n 郑州大掌硕士研究生毕业论文 镁的简单配合物模拟核酸水解断裂d n a 很少有人报道，杨频课题组在 p h = 8 0 ，温度为3 7 。c 的条件下，考察了随着- - 7 , 烯三胺镁配合物浓度的增加， 对d n a 水解效果的影响，二乙烯三胺镁配合物的浓度分别是0u m ，5u m ，1 0u m ，2 5 u m ，5 0u m ，1 5 0u m ，2 5 0u m ，5 0 0u m ，7 5 0u m ，l m m ，1 5m m ，2 5m m ，实验证明在二 乙烯三胺的浓度是l ou m 时，f o r ei i 开始出现，当二乙烯三胺镁配合物的浓度 为2 5u m 时，f o r m l i i 开始出现，当二乙烯三胺镁配合物的浓度是1 m m 时，f o r m i 完全消失，最佳的配合物浓度为7 5 0u m 。其水解机理如下图： 图1 5 二乙烯三胺镁配合物对d n a 的水解机理 r o n a l dh e t t i c h 等人【3 9 4 2 1 在1 9 9 7 年合成了大环多胺钻配合物l l ，l 2 ，并采用凝 胶电泳法考察了它们对p b r 3 2 2 d n a 的切割活性，实验证明大环多胺的钴配合 物对d n a 有很好的水解催化作用，配体l 2 的水解效果优于配体l l ，另外l 2 在 辅助剂h 2 0 2 的条件下对d n a 有更好的定点切割作用。 伴n h o h h 上柳吣o h l “h h 昏 c 。+ h 3 n c h 3 图1 6 大环多胺的钴配合物 6 c h 3 掣 c h 3 跫 十 c h 3 郑州大学硕士研究生毕业论文 1 3 1 双核核酸切割试剂 双核配合物指的的是两个金属离子与配体结合，通过研究发现许多天然水解 酶都具有双金属核活性中心，所以双核核酸切割试剂成为人们关注的焦点，近 年来也研究出了很多有高活性的人工核酸酶，双核金属离子有利于电荷的离域 化，降低底物中心原子的密度，有利于亲核试剂的进攻，减小反应的活化能， 更容易与较大的底物分子结合，这些优点使双核配合物比相应的单核配合物切 割活性高。 大环多胺与肽形成的锌配合物【4 3 1 ，可以有效的水解磷酸酯模型物h n p p ，其比 单核配合物的水解活性要高2 0 倍。 搿靴筒弩吼 ，n 介 图1 7 大环多胺与肽连接形成的配体 由于第一过渡金属电子密度高、l e w i s 酸活性强，所以人们选择l n h 4 删， f e 【4 9 】i i ，c o i i i t 4 9 5 1 1 ，c u i i 5 1 - 5 6 】，n ii i 【5 7 】，z n i i 5 8 1 等作为人工核酸切割试剂的活性中 心。 南京大学的陆国元课题组等f 5 9 1 报道了以l ，4 ，7 三氮杂壬烷为配体的双核锌 配合物。结构如图： 7 c0 。 。砖 俞州单。q 郑州大掌硕士研究生毕业论文 图1 8 双核大环多胺配体 本文研究了其对d n a 的切割机理，如图： 图1 9 双核金属配体与d n a 作用的示意图 8 郑州大掌硕士研究生毕业论文 1 3 3 三核及多核核酸切割试剂 由于双核配合物比单核配合物多一个金属离子，电荷的离域化，降低了底物 中心原子的密度，有利于亲核试剂的进攻，减小反应的活化能，更容易与较大 的底物分子结合，这些优点使双核配合物比相应的单核配合物切割活性高，于 是人们会想到如果在双核配合物中再引入一个金属离子，其切割活性会不会进 一步增强? 近年来人们开始研究三核配合物，k o m i y a m a 等j 合成了多胺的单 核、双核、三核配合物，并考察了它们对二聚核苷酸的水解作用，研究证明它 们的水解速率是依次增大的。 过 化合物1 化合物2 化合物3 图1 1 0k o m i y a m a 等合成的三角架配体 y a s h i r o 等人【删合成了三锌配合物l l 对r n a 二核苷酸的催化活性比类似的双 9 1 0 郑州大掌硕士研究生毕业论文 刚乒r 一耍c 心r 呲c o 镂三q 吼r 囝u 猃。 r ：一n c 0 一n 9 一 一摹呲弋囝 图1 1 3 环三磷腈配合物 1 4 本硕士论文的提出背景及研究内容 经研究证明饱和胺类比非饱和胺类更适合于研究对d n a 的水解断裂，如大环 多胺和二乙烯三胺。大环多胺是一类性能优异的配体，有很好的金属配位能力， 所形成的配合物有着很多不同寻常的功能，大环多胺的金属配合物可以用于识 别d n a 系列小分子，作为基因目标药物引起了很大的关注。 目前核酶活性较高的一个饱和三胺配体是2 ，4 ，6 。三氨基1 ，3 ，5 三取代基环己烷 6 4 】，如图： y ，“h 2 二乙烯三胺的金属配合物对核酸有一定的水解能力，而且 r 么彪r 其修饰物很少有见报道，据此我们利用此方面的性质做了 一些工作。 r = h ，o h ，o c h 3 三聚氯氰是以c ，n 双键交替排列形成的六元环，有着类似苯环的结构，有三 个碳氯键，三个氯原子都有较高的反应活性，很容易发生亲核取代反应引入不 同的活性基团，根据三个氯原子的活泼程度不同，利用它的分级可控性，通过 控制温度，取代三聚氯氰上不同的氯原子得到所需要的目标产物。 本论文的主要工作： 一配体的设计合成及表征 1 设计合成以大环多胺为活性基团的单核、双核配体 2 设计合成以二乙烯三胺为活性基团的单核、双核及四核配体 二配合物d n a 切割活性研究 郑州大掌硕士研究生毕业论文 利用琼脂糖凝胶电泳初步研究了这些配体和金属离子作用后对质粒p u c l 9 d n a 的切割活性。 三配合物切割d n a 机理研究 在推测为水解机理的基础上，通过用t 4 连接酶进行d n a 片段的连接实验来 证实这里理论判定。 1 2 郑州大掌硕士研究生毕业论文 二乙烯三胺 二乙醇胺 对甲基苯磺酰氯 浓硫酸 盐酸 三乙胺 碳酸钾 二氯甲烷 丙酮 乙醇 氢氧化钠 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 天津科密欧化学试剂有限公司 天津科密欧化学试剂有限公司 国药集团化学试剂公司 洛阳化学试剂有限公司 洛阳化学试剂有限公司 天津化学试剂一厂 天津科密欧化学试剂有限公司 天津化学试剂三厂 北京化工厂 天津风船化学试剂有限公司 天津凯通化学试剂有限公司 郑州大掌硕士研究生毕业论文 甲醇 无水硫酸钠 氢化钠 b o c 酸酐 三氯甲烷 三嗪 三氟乙酸 乙腈 四氢呋哺 乙酸乙酯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 天津大茂化学试剂有限公司 天津大茂化学试剂有限公司 国药集团工业股份有限公司 上海吉尔生化有限公司 天津大茂化学试剂厂 天津大茂化学试剂有限公司 上海吉尔生化有限公司 天津大茂化学试剂有限公司 天津大茂化学试剂厂 天津大茂化学试剂厂 乙二胺 分析纯国药集团化学试剂公司 石油醚分析纯天津化学试剂三厂 1 4 郑州大掌硕士研究生毕业论文 2 3 含大环多胺配体的合成 2 3 1 化合物n ，n ，n - 三( 对甲苯磺酰基) 二乙烯三胺( 1 ) 的合成 h ，n 八v h n v 八n h ，二：翟n 八v 莩v 八h 2 n n n h 2 a h 。宁。 在1 0 0 0 m l 的三口烧瓶中，加入2 0 5g ( 0 2m 0 1 ) 二亚乙基三胺，冰浴搅拌下， 慢慢滴加入9 1 2g ( o 6 6m 0 1 ) 碳酸钾的水溶液及对1 3 1 2g ( o 6 9m 0 1 ) 甲苯磺酰氯 的丙酮溶液，控制滴加时间为1 5h ，然后室温反应4h ，将混合物溶液倒入1 0 0 0m l 的冰水混合物中，过滤得到白色固体，用水，乙醇洗涤，粗产品用甲醇重结晶， 烘干，得到白色针状晶体。产率9 0 ，m p = 1 7 5 1 7 6 ( 文献值岬j m p = 17 6 17 7 。c ) ，e s i m s10 0 m + h + ：5 6 5 ， m + n a + ：5 8 8 。 2 3 2 化合物n ，o ，o - 三( 对甲苯磺酰基) 二( 2 - 羟乙基) 胺( 2 ) 的 合成 h h 今n v 入o h 奴g 2 5 0m l 的三颈瓶中，加入5 2 5g ( 0 0 5m 0 1 ) 二乙醇胺，2 5m l 三乙胺，冰 水浴搅拌下，滴加含3 2g ( 0 1 6 8m 0 1 ) 对甲苯磺酰氯的二氯甲烷溶液1 0 0m l 。滴 加时间3h ，继续在室温下反应5h ，将反应混合物倒入2 0 0m l 冰水中，分出有 机层，用水洗涤3 x 4 0m l ，将有机相用无水硫酸钠干燥，减压蒸去二氯甲烷，得 淡黄色粘稠状液体，甲醇重结晶，得白色固体【6 4 1 ，收率：9 0 1 ，m p = 9 8 1 0 1 。 郑州大掌硕士研究生毕业论文 e s i m s10 0 m + n a + ：5 9 9 2 3 3 化合物1 ，4 ，7 ，1 0 - 四( 对甲基苯磺酰基) - 1 ，4 ，7 ，1 0 - 四氮杂 环十二烷( 3 ) 的合成 旦 ( ) - 一、啜 n 2 保护下，将1 4 6 5g ( o 2 6m 0 1 ) 化合物l 溶于3 0 0m l 无水d m f 中，冰 浴搅拌下分批加入1 7 0 1g ( 0 5 7m 0 1 ) 氢化钠，搅拌反应2h ，在1 0 0 下，滴 加1 4 7 0g ( 0 2 6m 0 1 ) 化合物2 的无水d m f 溶液2 0 0m l ，搅拌反应3h ，放置 室温，将混合物倒入1 0 0 0m l 冰水中，过滤收集固体。用水、乙醇洗涤，得白 色固体【6 5 j ，产率8 9 2 ，m p = 2 8 9 2 9 1 ，e s i m s1 0 0 m + n a + ：8 1 1 2 3 4 化合物1 ，4 ，7 ，1 0 四氮杂环十二烷( 4 ) 的合成 肆一p h n 一了 。( n 、，n ) 。一k 、一生 一、亳 h n n h 5 0 0m l 的三颈瓶中，依次加入1 4 4g ( o 1 8m 0 1 ) 1 ，4 ，7 ，1 0 - 四( 对甲基 苯磺酰基) 1 ，4 ，7 ，1 0 四氮杂环十二烷，2 0 0m l 浓硫酸，搅拌下1 0 0 反 应7 2h 。反应结束后自然冷却至室温，冰浴及搅拌下滴加1 0 0 0m l 无水乙醚， 抽滤，将固体溶于一定量的水中加入盐酸加热回流1h ，冷却静置过夜，有无色 1 6 郑州大掌硕士研究生毕业论文 固体析出，虑出固体，将固体溶于水中，用氢氧化钠调p h 至强碱性，氯仿萃取 ( 5 x 4 0m l ) ，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸出氯仿，得白色固体，收 率：2 7 1 。m p = 1 1 0 1 1 3 ( 文献：m p = 1 1 2 1 1 4 ) 。e s i m s1 0 0 m + h + ： 1 7 3 2 3 5 化合物4 ，7 ，1 0 三( 叔丁氧羰基) - 1 ，4 ，7 ，1 0 - 四氮杂环十二烷 ( 5 ) 的合成 b o c 2 0 九一火 芹飞n 一川 将1 5g ( 8 7 2m m 0 1 ) 1 ，4 ，7 ，1 0 四氮杂环十二烷溶于5 0 m l 无水氯仿中， 加入3 7m l 三乙胺，缓慢( 5h ) 滴加含5 4g ( 2 4 4 2m m 0 1 ) b o c 2 0 的无水氯仿 溶液，室温继续反应2 4h ，减压除去氯仿，残余物经硅胶柱层析分离( 洗脱剂： 乙酸乙酯：石油醚= 2 ：1 ) ，得无色非晶形固体【6 1j ，产率：9 1 。 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ，p p m ) ：6 3 6 2 3 ( s ，4 h ，一c h 2 - c y c l e n ) ，3 3 8 6 3 2 8 2 ( d ， 8 h ，一c h 2 - c y c l e n ) ，2 8 4 6 ( s ，4 h ，一c 飓一c y c l e ) ，1 4 6 7 1 4 4 8 ( d ，2 7 h ，一c 凰) cn m r ( 10 0m h z ，c d c l 3 ，p p m ) ：615 5 7 3 ，7 9 3 6 ，5 0 9 9 ，4 9 5 0 ，4 8 8 4 ，4 6 0 8 ， 2 8 5 2 e s i m s1 0 0 m + h + ：4 7 3 1 7 郑州大掌硕士研究生毕业论文 2 3 6 化合物4 ，6 - 二氯- 2 - ( 4 ，7 ，1 0 一三( 叔丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ，1 0 - 四氮杂环十二烷) - 【1 ，3 ，5 卜三嗪( 6 ) 的合成 九h 大c 一止 飞n 一洲划曾内专。 k 将o 3 8g ( 2 12m m 0 1 ) 1 ，3 ，5 】一三嗪溶于无水四氢呋喃中，加入o 4 2g ( 4 2m m 0 1 ) 三乙胺，冰浴搅拌下将1 0 0 烈2 1 2m m 0 1 ) 4 ，7 ，1 0 三( 叔丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ， l o 四氮杂环十二烷的四氢呋哺溶液慢慢滴加入上述溶液中，室温反应2 4h ，减 压除去四氢呋喃，残留物经硅胶柱层析分离( 洗脱剂：乙酸乙酯：石油醚= 1 ：2 ) ， 得到无色非晶形固体【6 6 1 ，产率：9 0 。hn m r “0 0m h z ，c d c l 3 ，p p m ) ：1 4 2 ( s ， 1 8 h ) ，1 4 7 ( s ，3 6 h ) ，3 2 3 3 6 7 ( m ，3 2 h ) ，；”cn m r ( 1 0 0m h z ，c d c l 3 ，p p m ) ：61 6 9 2 ， 16 5 9 ，15 6 3 ，8 0 2 ，5 0 9 ，4 8 9 ，2 8 5 。e s i m s ：【m + h + ：6 2 0 2 3 7 化合物4 ，6 - 二甲氧基2 - ( 4 ，7 ，1 0 三( 叔丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ， 1 0 - 四氮杂环十二烷) 【1 ，3 ，5 】_ 三嗪( 7 ) 的合成 义。? q- 厂一r 产 d y n 丫k l n - , i 乡n 、 o c 1io 卞 n a o c h 3 1 8 义。? o 、- n 弋n p o 八 f) 叱c n 丫k l n 丫n产。 占c h 3o 、 、 k 郑州大掌硕士研究生毕业论文 5 0m l 的圆底烧瓶加入4 0m l 无水甲醇，在冰浴搅拌下，加入0 4 4g ( 1 9 4m m 0 1 ) 钠片，至金属钠完全反应，将1 5g ( 2 4 2m m 0 1 ) 4 ，6 - 二氯2 - ( 4 ，7 ，1 0 - 三( 叔 丁氧羰基) 1 ，4 ，7 ，1 0 四氮杂环十二烷) 一【l ，3 ，5 】- 三嗪加入到上述已制成的甲 醇溶液中，然后加热回流过夜。反应结束后减压除去甲醇，加入4 0m l 的二氯 甲烷，过滤，将滤液旋干，残留物用硅胶柱层析分离( 洗脱剂乙酸乙酯：石油 醚= l ：1 ) ，产率9 0 。【6 7 j 1 4 2 ( s ，1 8 i - i ) ，1 4 7 ( s ，9 h ) ，3 2 3 3 6 7 ( m ，3 2 h ) ，3 8 8 5 ( s ，6 h ) ； cn m r ( 1 0 0m h z ，c d c l 3 ，p p m ) ：81 6 9 2 ，1 6 5 9 ，1 5 6 3 ，8 0 2 ，5 4 4 3 ，5 0 9 ，4 8 9 ，2 8 5 。 e s i m s ： m + h 】+ ：6 1 2 2 3 8 化合物4 ，6 - 二甲氧基- 2 - ( 1 ，4 ，7 ，1 0 - 四氮杂环十二烷) - 【1 ，3 ，5 】- 三嗪( l 1 ) 的合成 义。冬。火 邺l 乏。 n 甚。 h n ，一、 f n h () 邺n 丫k l n , , r 4 - n o c h 3 5 0 m l 的单口圆底烧瓶中加入0 3 0 7g 化合物7 和2 0 m l 二氯甲烷【6 ，在冰浴、 n 2 保护下，将含3m l 三氟乙酸的5m l 二氯甲烷溶液慢慢的滴加到反应体系中， 滴加结束后去冰浴，室温反应7h ，旋干后用4 0m l l ：l 的二氯甲烷与乙醚溶液 洗三次，得到白色固体，加入5m l 的水，用5m o l l 的n a o h 溶液调节p h 至 强碱性，用氯仿萃取( 5 x 1 0m l ) ，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，旋干，得 无色固体0 1 8 7g ，收率，9 5 4 。m p = 1 0 2 1 0 4 ，hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ， p p m ) ：62 6 1 8 ( t ，4 h ) ，2 7