（物理化学专业论文）新型水溶性手性席夫碱（salen）配合物的合成及分子识别研究.pdf

摘要 摘要 金属s c h i f f b a s e ( 手性s c h i f f b a s e 一般称为s a l e n ) 配合物的研究，在催化研究、生物 化学、配位化学、超分子化学等领域具有十分重要的意义。本论文合成和表征了一系列新 型金属s c h i f f b a s e 配体及其配合物，并展开了金属配合物的分子识别研究，主要研究工作 如下： 一新型金属s a l e n 配合物的合成和性质表征 合成一系列由季胺基团修饰的s a l e n 金属配合物，并通过通过核磁共振波谱、元素分 析、红外光谱、紫外可见光谱、c d 光谱进行了表征，详细的讨论了合成产物以及重要中 间体的核磁共振波谱。通过c d 光谱与紫外一可见光谱的比较分析确认了手性s a t e n 配体 物的构型为左手螺旋的，而手性s a l e n 金属配合物在水溶液中为构型。 二研究了水溶性的手性s a l e nz n 对手性客体氨基酸( d - 型和l - 型) 的分子识别行为 详细讨论了手性主体s a l e nz n 在水溶液中的电子吸收光谱和圆二色光谱性质，结果 表明s a l o nz n 在水溶液中为构型。采用紫外光谱滴定方法测定了主体s a l o nz n 与手性 客体氨基酸( d 型和l 型) 分子识别反应的平衡常数与热力学数据，热力学数据表明这一系 列的反应都是焓驱动的放热，熵减反应。根据平衡常数发现手性主体s a l c r , z u 对氨基酸客 体具有对映选择性，对d 型氨基酸的配位作用要大于l 型的氨基酸，并发现对映选择性 随温度升高而降低。根据热力学数据对平衡常数的顺序及对映选择性随温度变化的现象进 行了解释。 用c d 光谱的研究了识别行为中的构型等信息，发现d 型与l 型氨基酸客体与主体 s a l e nz n 形成的配合物在3 4 0 n m 具有符号相反的c o t t o n 峰，并根据振幅的变化对紫外一 可见光谱滴定获得的识别顺序进行了进一步的说明。 三初步研究了水溶性手性s a l e n 金属配合物对质粒d n a 的裂解作用 通过凝胶电泳的方法研究了四种手性s a l e n 金属配合物对质粒d n a p b r 3 2 2 的裂解 作用，发现金属配合物单独存在下没有裂解作用，而引发剂h 2 0 2 在避光条件下无法引发 反应。在光照条件下，h 2 0 2 引发下，s a l o nm n ( 1 1 1 ) 能够有数的对质粒d n a 发生单链裂 解作用，s a l e nc u ( i i ) 与s a l c nn i ( i i ) 也有一定程度上的作用，s a l e nc o ( i i ) 则都没有观察到这 种作用。 关键词：水溶性席夫碱手性s a l o n 金属配合物识别c d 光谱，对映选择性质粒d n a 裂解 一 塑茎奎兰堡圭堂堡堡兰 a b s t r a c t s c h i f fb a s em a t e lc o m p l e x e sa r eo fg r e a ti m p o r t a n c ei nt h ef i e l do fc a t a l y t i c a ls t u d y , b i o i n o r g a n i cc h e m i e s t r y ，c o o r d i n a t i o nc h e m i s t r ya n ds u p e r m o l e c u l a rc h e m i s t r y as e r i e so fn o v e l s c h i f fb a s el i g a n d sa n dc o m p l e x e sw e r es y n t h e s i z e da n dc h a r a c t e r i z e d ，a n dt h em o l e c u l a r r e c o g n i t i o no fm e t a lc o m p l e x e sh a v eb e e ns t u d i e di nt h i st h e s i s t h i sm a i nc o n t e n ti ss h o w na s f o l t o w s ： 1 s y n t h s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no f n o v e lm e t a ls a l e nc o m p l e x e s as e r i e so fw a t e r - s o l u b l ec o m p l e xo fc h i r a ls a l e nm e t a lw e r es y n t h e s i z e da n dc h a r a c t e r i z e db y 。h n m r ， e l e m e n t a la n a l y s i s ，f r - i r ，u v v i s ，t i l ec ds p e c t r ap r o p e r t i e so ft h ec o m p l e x e s ，t h ec ds p e c t r ap r o p e r t i e so f t h el i g a n d sa n dc o m p l e x e sw e r ed i s c u s s e di nd e t a i lf o ra f f i r ma l lt h e s ec o m p l e x e sa r el e v o r o t a t i o na n dt h e c o n f o r m a t i o no fs a l e nz n ( i i ) i nw a t e ri s zs t u d yo ns p e c t r a lc h a r a c t e r i z a t i o na n dr e c o g n i t i o no i la m i n oa c i do fa q u e o u ss o l u t i o n c h i r a ls a l e nz n ( i i ) t h ee l e c t r o n i ca b s o r p t i o ns p e c t r aa n dc i r c u l a rd i c h r o i s ms p e c t r a p r o p e r t i e sw e r ed i s c u s s e di n w a t e r s o l u t i o n f o r t h e f i r s t t i m e t h er e s u l t ss h o w t h a t t h ec o n f o r m a t i o no f f i v e - c o o r d i n a t es a l e n m n ( 1 i d c o m p l e x i s t h ea s s o c i a t i v ec o n s e n t so f t h em o l e c u l a rr e c o g n i t i o nr e a c t i o n sw e r ed e t e r m i n e db ym e a n so fu v - v i s s p e c t r a lt i t r a t i o nt e c h n i q u e t h ec o n s t a n t si n d i c a t et h ec h i r a ls a l e nz ns h o wt h es e l e c t i v i t yo f t h eg u e s td & l a m i n oa c i d ，t h ea b i l i t yo f s e l e c t i v i t yd e c r e a s e dw h e nt h et e m p e r a t u r er i s e d ， t h ed a t eo f t h e r m o d y n a m i cs h o wa l lt h e s er e a c t i o nw e r ee n t h a l p y - d r i v e n ，e n t r o p y d e c r e a s i n gp r o c e s s c i r c u l a rd i c h r o i s m ( c d ) s p e c t r aw e r es t u d i e da n dt h er e s u l t sw e r ed i s c u s s e d ，da m i n oa c i ds h o wt h ep l u s c o r o np e a ka n dt h ela m i n os h o wt h em i n u sc o r o n p e a k s t u d yo nt h ec l e a v a g er e a c t i o no f d n aw i t hc o m p l e xo f c h i r a ls a l e nm e t a l t h ed n ac l e a v a g eo rm o d i f i c a t i o nr e a c t i o n si n d u c e db yd i f f e r e n tm e t a lc o m p l e x e si nt h ea b s e n c ea n di n t h ep r e s e n c eo f h 2 0 2w e r ep e r f o r m e du s i n gt h es u p e r c o i l e dp l a s m i dd n ap b r 3 2 2 t h ee x p e r i m e n ts h o w e d a l lc o m p l e x e sc o u l d n tc u tt h ep l a s m i dd n a w ef o u n dh 2 0 2c o u l d n ta c t i v a t et h er e a c t i o nw i t h o u t l i g h t w h e nh 2 0 2p r e s e n c e ，s a l e nm n ( i i i ) c o u l dc u tt h ep l a s m i dd n a e f f i c i e n t l yw i t hl i g h ts h i n e s a l e nc u ( i i ) a n d s a l e nn i ( 1 1 ) c o u l dc u tt h ep l a s i m i dd n ai nac e r t a i ne x t e n t k e y w o r d s w a t e r - s o l u b l e s c h i f f b a s e ，c h i r a ls a l e nc o m p l e x e s ，c ds p e c t r u m ，m o l e c u l a rr e c o g n i t i o n ， s e l e c t i v i t yo f e n a n t i o m u r p h ，p l a s i m i dd n a ，c l e a v a g e i i 第一章 前言 第一章前言 引言 s a l e n ( n ，n - h i s 一( s a l i y l a l d e h y d e ) e t h yl e n d i a m i n e ) 化合物是从卟啉结构中得到启示而 发展起来的一种四齿s h i f f b a s e 体系。卟啉是具有多个双键的高度共轭大键体系，其基 本结构如图1 ： 图l 卟啉的金属配合物简称为金属卧啉，金属卟啉广泛存在于自然界中，是血红素、细胞 色素和叶绿素等生物大分子中的核心组成部分。它们在光合作用、生物催化、光电导作用 等方面有十分重要的生物效应 1 - 3 1 。多年来，科学家们对卟啉化合物进行了广泛而深入的 研究，取得了举世瞩目的成就。1 9 9 9 年由k m ，k a d i s h ，k m s m i t h 和r o u i l a r d 主编，组织 了世界各国5 6 位卟啉化学专家共同撰写了十卷本共六十一章的 h i - 啉手册。 在不对称合成的研究中，科学家发现细胞色素p 4 5 0 可在温和的条件下单一选择性催 化许多化合物的氧化反应而且研究还进一步表明了p 4 5 0 的活性部分是卟啉铁的络合物， g r o v e 和n e m o 提出了p 4 5 0 的催化作用是通过氧合卟啉铁络合物的中间体进行的【“，受到 这个启发卟啉类催化剂纷纷问世，在不对称催化的研究领域里扮演了十分活跃的角色， 其中以f e ( i i i ) ，m n ( i i i ) ，r u ( i i i ) 的卟啉络合物的效果最好垆j 。 手性s a l e n 金属配合物则是卟啉络合物的仿造物，1 8 8 9 年c o m b e s 【6 l 在研究二酮和二胺 作用时就发现并制备了第一个s a l e n 配体及其c u 配合物，随后各种s a l e n 的衍生物和金 属配合物也不断的被合成与表征【7 】，但手性s a l e n 配合物被广泛而深入的研究则是近二十 年来的事。应该说是j a c o b s e n 和e a t s u k i 等的研究揭开了s a l e n 配合物在不对称催化领 域中研究的序幕，在研究卟啉化合物的同时，j a c o b s e n 设计出了种电子结构和催化活性 等方面与金属卟啉具有相同特点的手性s a l e nm n ( i i i ) 的金属配合物( 这是一个与氧化酶细 胞色素p 4 5 0 有关的仿生试剂的很好实例其结构的基本骨架为图1 ) ，并将其用于非官能团 南开大学硕士学位论文 稀烃的环氧化，取得了极大的成功，从此s a l e n 化合物的研究以迅雷不及掩耳的速度猛力 发展。随着s a l e n 化合物在不对称催化领域研究的不断深入，有关该类化合物在分子识别 方面的研究正在受到高度重视该类化合物在催化和分子识别两大领域的研究已经发展成 为当前化学研究的前沿课题。 1 。2 ” 图1s a l e n m 结构的基本骨架 1 1s a l e n - 金属配合物的研究进展 j a c o b s e n 等首次合成的s a l e nm n ( i i i ) 的配合物1 ，用于非官能团稀烃的环氧化( 9 7 y i l e d ，9 8 e e ) 【8 】，至今一直被证明是最有效的稀烃环氧化催化剂1 9 。 同时，k a t s u k i 等【伸】在上述图1 结构的手性碳原子( 1 ”和2 ”位置) 和碳原子( 3 和3 位 簧) 处分别引入不同的体积庞大的手性基团，制备了手性s a l e nm n ( i i i ) 催化剂2 、3 、4 ， 该类催化剂在1 和2 ”8 和87 碳原子上都有手性中心，通过改变取代的手性基团，可以 调整催化剂与底物间的立体和库仑排斥作用，进而提高催化反应的对映选择性】。 2 第一章前言 文献研究已经表明，在s a l e n 化舍物基本骨架结构( 图1 ) 中，3 - c 和3 一c 上具有手 性或较大位阻的取代基在不对称环氧化反应中被证明有助于获得高的对映选择性，顺式稀 烃的对映选择性主要取决予1 ”一c 和2 ”一c 的手性，反式稀烃的对映选择性主要取决于8 - c 和8 一c 的手性1 ，5 一c 和5 一c 上的取代基对稀烃的对欢选择性也有较大的影响嘲。实 验已经表明，金属的手性s a l e n 化合物在催化稀烃环氧化反应过程中。是通过形成相应的 氧合s a l e n m 的活性中间体进行的，稀烃进攻金属氧键( m = o ) 的取向对反应的对映选择性 影响极大，同时还注意到了具有c 。对称性的手性s a l e n 配合物具有较为牢固的刚性结构， 更适合于用在不对称催化反应中1 1 2 - 1 3 】。 随蓑有关研究工作的不断深入，c a m p b e l l 等1 4 1 发现，结合作用底物的结构，对具有 c = 对称性的s a l e n 化合物结构进行一定的不对称修饰。使催化剂在立体和电子效应两个方 面均对催化过程协同作用，对提高催化剂的对映选择性有较大作用，这使得具有不对称结 构的手性催化剂的研究受到高度重视。 k u r e s h y 等【”1 近来设计了具有双中心的手性s a l e n 化合物5 ，即由亚甲基桥连的二聚 体，并已将其用于稀烃的不对称环氧化催化过程，他们的研究结果表明，不断增加催化剂 的分子量会降低其溶解度，有助于产物和催化剂的分离，有益于催化剂的循环利用，而增 加催化荆分子中的活性位点数量，有助于获得商催化选择性，据此，局限在单中心的手性 s a l e n 化合物的研究j 下在向多中心方向扩展【1 6 - 2 叭。之后j a c o b s e n ，e n 小组报道了脂肪 链双脂连接的二聚体s a l e nc o ( i i i ) ，用于催化对缺选择性的环氧化行环反应中，结果表明 该催化剂能大大地提高反应的转化率和选择性，进一步发展了多中心金属配合物的催化研 究。 5 l i ，z m 等i 2 2 1 设计了具有双中心结构的手性s a l e n 配体6 ，即由亚甲基和烷氧链桥连 的环状二聚体。他们的研究工作表明。由该手性s a l e n 配体所形成的双核配合物用于催化 3 南开大学硕士学位论文 q = c h 2 ，o c h 2 c h 2 0 d u 、j o f 稀烃的环氧化过程中，发现两个不共轭的手性s a l e n 活性中心表现出与单中心的s a l e n 化 合物不同的性质，即该催化反应的对映选择性与其中的取代基r 的立体效应无关。反应的 对映选择性主要由主客体在腔内的作用机制所决定。 1 2s a l e n 金属配合物的分子识别研究进展 随着s a l e n 配合物在不对称催化领域研究的不断深入和拓展，科学家们对此类化合物 分子识别领域的研究正逐渐重视起来。 所谓分子识别是指主体( 受体) 对客体( 底物) 选择性结合并产生某种特定功能底过 程，它是生命现象中的一个重要特征。主体一客体相互作用和识别必须满足如下的条件2 3 l ： 主体的空间大小和形状要和客体分子相吻合；主体内腔表面的基团与客体表面之问有着互 补关系即通过氢键、正负离子间静电引力、芳香基团中离域键间电子重叠作用力和疏 水键等弱的分子间作用力来维持和稳定主体一客体间的缔合状态。 1 2 1 对糖类分子的识别 近年来，采用合成的主体对中性或离子型客体进行分子识别引起了化学家的兴趣，由 于受到合成主体在溶剂中的氢键作用，并且识别的客体在含水介质中的溶解性很小等原 因，因此对糖类的识别方面成功的例子不多1 2 4 - 2 6 j 。最近s h i n k a i 从苯酚出发合成了3 ，3 位双硼酸取代的手性s a l o n c o ( i i i ) ，并把它们用于单糖的识别中，s h i n k a i 2 7 抛1 指出s a l e n 金属配合物能够在分子设计中用于构建与手性识别相关的糖敏感体系的新型骨架，有以下 几个方面的优势：( i ) 许多手性骨架都可从工业上易得的手性二胺制备得到；( i i ) 糖敏感 剂在可见区域可以有吸收；( i i i ) 两个硼酸的间距可变得更短一些，这样有些糖就能与下列 的化合物1 3 相连接形成不同结构：( i v ) 受中心金属的配位几何构型的影响可很好的调节 硼酸的间距；( v ) 中心金祸的催化反应可由所连接的糖类来控制。基于以上的想法， 第一章前言 s h i n k a i b o l 设计合成了化台物4 ，5 ，研究结果表明，手性s a l e n c o4 对甘露糖( d l ：1 6 ) ， 塔罗糖( d l = 2 i ) ，以及半乳糖( d l = i 5 ) 都有较好的识别作用，手性s a l e n c o5 对半 乳糖( d l = i 5 ) ，木糖( d l = 1 7 ) ，阿洛糖( d 肛1 6 ) 也有较好的识别作用。 随后。s h i n k a i l 3 1 - 3 2 1 又设计合成了前手性( p r o c h i r a l ) 的s a l e n c o ( i i ) 配合物6 对单糖 的识别，结果显示，与配合物4 ，5 相比，单糖与配合物6 连接后，两个硼酸基团距离拉 近，对塔罗糖显示非常高的选择性( 平衡常数k = i 0 i 0 4 ) ，这是出于所有羟基在吡喃环 上重排的结果。这些结果表明配台物6 在可见波长范围内和预测4 ，5 的对映体d l 选择 性方面是非常有用的糖手性敏感剂。以上实验说明手性s a l e n 配体骨架用于设计含双硼酸 结构的单糖识别方面是有效的。 1 2 2 对d n a 分子的识别 过渡金属配合物与核酸之间的相互作用是近来研究的一个热点，它直接关系到新型生 物化学手段的进步和新型药物的设计。在这些研究中关键的一点是金属配合物选择性的与 核酸键联或分离。研究主要集中在两个方砸，一个方面是这些金属配合物在与d n a 作用 是采用什么键台模式；另一个方面则是考察这些化合物在端基氧化剂的存在条件，对d n a 链的分裂作用。 科学家近年来用过渡金属和镧系元素配合物对核酸的糖一磷酸盐骨架进行氧化或水 解进行了广泛的研究 3 3 - 3 6 1 ，他们的研究认为。金属配合物与核酸的键合一般采取两种方式 发生作用：( 1 ) 金属和碱基的直接键合；( 2 ) 通过n 电子堆积或金属配合物中的有机配体 与d n a 的沟槽或碱基对发生选择性作用。其示意图如下： 金属配台物 被氧化的配体 i ： 与d n a 碱基共价加合作用 南开大学硕士学位论文 在此过程中，过渡金属离子能够诱导配体与碱基间的氧化还原作用，从而产生发应活 性中间体，该中间体能与核酸碱基形成新的共价键 l 、其它金属配合物对d n a 分子识别的研究 早在8 0 年代。科学家就发现博来霉素可以通过氢键作用造成d n a 分裂，并认为其反 应可能是通过金属一氧桥来调节。然后，科学家们迸步发现f e - - e d t a 能通过羟基作用 来诱导d n a 的分裂，并在生物分子学中作为一个有力的识别工具。后来进一步的发展中， 一些c o 和r u 的化合物发现能作为d n a 探针。这种探针一般都是一些能够在配体结构上 进行方便修饰的大型配体，其中研究最多的就是卟啉类化合物。 f i e l 等入对这些水溶性阳离子与d n a 作用进行了较深入的研究3 邗，结果表明金属卟 啉化合物一般采用三种键合模式：l ，金属卟啉在没有轴向配体时，一般以嵌入方式与d n a 作用；2 有轴向配体时，一般采用外结合的方式；3 ，m n t m p y p 与d n a 作用表现为与其 小沟发生作用。 科学家还对卟啉化合物诱导d n a 链断裂的情形进行了较为系统的研究，k e l l y ，j m 【3 8 1 等人报道了水溶性z n 卟啉对d n a 的螺旋结构中的质粒会发生光降解作用。z n t m p y p 对 d n a 的分离主要表现为单股断裂。m n t m p y p 对d n a 的分离作用主要表现为d n a 的三 个相邻a - - t 碱基对之间3 叭，c u 和n i 的卧啉则发生在a - - t 、g - - c 碱基对区间【4 稍。 2 ，s a l e n 金属配合物在d n a 分子识别中的研究： 目前，s a l e n 化合物对d n a 分子的识别研究已取得了初步成效，s a l e n 化合物对d n a 分子识别研究主要是从两个方面进行的，其一是主一客体键含模式研究，其二是主体对客 体d n a 链的分裂特性的考察。 1 、n i ( i i ) 的s a l e n 配合物对d n a 识别的研究 在考察s a l e n 金属配合物与d n a 识别作用的研究中，由于受到水溶性条件的限制，在 设计识别主体时，必须考虑其水溶性问题，为此，s a l e n 金属化合物对d n a 的识别受到了 一定的限制。科学家们主要考察了m n ( i i i ) 4 1 4 2 1 ， 第一章前言 c o ( i f ) 4 3 4 5 1 ，n i ( i i ) t 4 q 和c u ( i i ) h 7 4 9 1 等离子的s a w n 配合物与d n a 分子的作用行为。研究表 明m n 、c u 和c o 的配合物在氧化剂存在条件下对d n a 链均有直接的断裂作用。而其中 n i ( i i ) l 拘化合物与d n a 中鸟嘌呤残基表现出特殊的加合作用。e m u l l i e z ，m f o n t e l a v e 1 5 0 1 对这种特殊的识别作用进行了更深入的研究，通过对n i 配合物在k h s 0 5 存在的条件下对 d n a 作用的分析，他们提出该化合物与鸟嘌呤作用的机制： n i 配合物 产物 这一机理说明水溶性的s a w n 金属络合物在氧化剂存在条件下，除了较多地表现为对d n a 链具有截割特性外，还具有与d n a 链中特定的碱基靶标发生选择性加合而形成共价键的 特殊能力，对这种共价键合特性的研究，无疑对获取d n a 的有关信息具有极其重要的意 义。 2 、c u 的s a l e n 配合物对d n a 的识别研究 k o u s u k es a t o 等人【5 1 1 ，设计并合成了一系列水溶性的c u ( i i ) 的s a l e n 配合物，其结构为下圉， 他们通过e s r 光谱分别的考察了这些c u ( h ) 的s a l e n 配合物与d n a 发生作用时的相对取 向，他们认为对形如1 ( 烷基链桥联) 的结构，配合物进攻d n a 时其取向是沿着d n a 双 o 。 n 乙x r 丑 r ( 1 ) r = m c ，x = c h 2 c h z 。( 萄r = m e ，x 5 0 一c 6 h ,( 3 ) ，r 2 e t ，x 2 0 - c 6 h 4 ( 4 ) r t p r , x = o - c 6 h ( 5 ) r = b u ，x = o c 6 h ( 6 ) r = m e ，x = 萘基 螺旋的沟槽进攻的，而形如2 ( 芳环桥联) 的结构，配合物与d n a 发生作用时，配合物平 面几乎是垂直于d n a 轴向进攻的，用萘基桥联的配合物6 与d n a 作用时，进攻取向与配 合物2 情形类似。这是由于芳环桥联较脂肪基桥联更增加了配合物结构的平面刚性，有益 7 j 胗 。乙 o 。一 a荔 南开大学硕士学位论文 于n n 堆积作用，因而这类桥联化合物易通过嵌入的方式与d n a 作用。他们的研究结果 表明：当桥联基团由烷基链变成芳基联接后，化合物与d n a 作用方式将由沟槽键合转为嵌 入作用。 3 、c r 的s a l e n 配合物对d n a 识别的研究 r a j a m a n i c k a mv i j a y a l a k s l m iw a t 5 2 1 ) 时 c r ( s h i f fb a s e ) ( h 2 0 ) 2 c 1 0 4 与d n a 作用进行了系 统研究。他们采用吸收光谱、圆二色光谱和凝胶电泳等手段研究了该体系的键合行为， c r ( i i ) s a l e n 配舍物结构为： ，( c h 2 ) n n 娄少 o j o h 2 0 。 ( 1 ) n 2 2( 2 ) n = 3 他们用u v 谱分别测定了这两个配合物与d n a 作用的键合常数，发现它们与d n a 作用的 键合常数均较小，其值只达到它们与d n a 发生沟槽键合的范围，而尚未发生配合物的嵌 入作用。这是由于c r ( i i i ) 的配合物有规则的八面体结构，其n o o n 平面上下各配位一个 h 2 0 分子尽管这两个配合物具有苯环，但由于位阻较大因而削弱它插入d n a 的能力。 c d 光谱实验数据表明这两个配合物与d n a 作用分两步连续进行，第一步是配台物与d n a 表面发生作用，接着第二步是配合物进d n a 双螺旋结构中的大沟发生作用。 4 、m n 的s a l e n 配合物对d n a 的识别研究 d e n n i sj g r a v c r ta n dj o h nh g r i f f i n 等合成了2 6 个s a l e n m n ( i i i ) 的化合物，其络合 物的主体结构为： 桥联的基团分别为一c h 2 c h 2 一、- - ( c h 2 ) 3 一，一c 6 h 4 一，一m c h 2 c h 2 a r 一并在左右两边 芳环的对称位分别引入x 2 、( n 0 2 ) 2 、p h 2 、( o c h ，) 2 等基团，然后，在氧化剂存在条件下， 通过凝胶电泳方法逐一的考察它们对d n a 的键合离分特性。研究发现活化的 s a l e n m n ( i l i ) 】 + 配合物导致d n a 分子从含有若干相邻a ：t 碱基对的小槽中分离。对于芳香型取代的衍生 s 第一章前言 物d n a 分离效率随着取代基的特性和附着位置面改变。 2 0 0 4 年，g o t h e l f 在他的工作小组中5 4 1 中，将两条合成的d n a 单链片段分别接在取代 苯甲醛上，让这两条互补的d n a 片段结合后再用模板法加入金属m n 盐合成s a l e nm n 配 合物，得到了一端出s a l e n 金属配合物链接的d n a 双链结构，并将其用于对其他d n a 片 段的识别，得到了漂亮的三叶草结构。g o t h e l f 得到的s a l e n 金属配合物及识别反应的结构 图如下所示； uuu i ：革“u 柚jq 糟 综上所述，近年来。s a l e n 金属配合物对d n a 的识别研究已经取得了一些进展，但还 仅仅是开端。基于s a l e n 结构上具易于修饰的特点，即它的桥联基团可以调整，它两侧芳 环的碳原子上均可以引入不同功能的基团，更重要的是其中心离子可以灵活选择，中心离 子为不同的金属离子时，其氧化还原电位将发生变化。基团的引入，中心离子的变更等均 可以改变手性s a l e n 的金属配合物反应选择性和反应活性，这将提供给人们对s a l e n 化合物 进行设计的广泛空间，从而实现对小分子和大分子d n a 识别的卓有成效的研究。 本文工作： 1 ，合成了以季胺盐基团为修饰的几种手性单核s a l e n 配体及其相应的金属配合物。 2 ，选择其中水溶性较好的配合物对氨基酸客体进行识别研究。 3 ，初步研究了手性s a l e n 金属配合物对质粒d n a 裂解作用。 9 ：一莲y奄 裂 a x 孓 睁曼扣占、气 塞季鼍多，n嚣沁 南开大学硕士学位论文 本文选题依据及目的意义： 本文工作主要是在本组工作中作一个承上启下的过渡，手性催化与识别一直是本组中 的工作中的重点。 由于手性催化与识别研究在不对称合成，药物设计等方面具有及其重要的理论与实际 意义，本组前期工作中做了大量手性催化。识别等方面的工作。 在本组前期工作中，对生物分子氨基酸的识别一直是重点，但由于s a l e n 金属配合物 水溶性的限制，前面工作主要是通过在有机溶剂中对相应的氨基酸酯的识别间接的研究氨 基酸的对映选择性等问题。氨基酸酯与有机溶剂毕竟与氨基酸分子以及水溶性环境上存在 较大的差异，因此无论是在模拟人体环境的识别还是针对氨基酸拆分的催化研究上都有其 局限性。 本文的工作重点即在于合成由季胺基团修饰的手性s a l e n 金属配合物，由于季胺基团 的离子性获得较好的水溶性，从而展开在水溶液体系中对手性客体氨基酸的识别研究。同 时由于水溶性的获得，也开展了一些对生物分子d n a 的裂解作用的初步研究。 苎= 童盟童 参考文献 1 】 o s t f i e l d d ，t s u t s u i m ，a c c c h e m r e s ，7 ，5 2 ，1 9 7 4 【2 】 r i e s j ，c o l l o i d i n t e r f a c es c i ，1 0 6 ，2 7 3 ，1 9 8 5 3 】m a n s u y d ，p u r ea p p l c h e m ，5 9 ，7 5 9 ，1 9 8 7 【4 】g r o v e ，j t l ；n e m o ，t e z a m c h e m s o c 1 9 8 3 ，1 0 5 ，5 7 8 6 5 】j o r g e n s e n ，k a c h e m r e v 1 9 8 9 ，8 9 ，4 31 【6 】k ，s r i n i v a s a n ，e m i c h a n da n dj k k o c h i ，j a mc h e m s o c 1 9 8 6 ，1 0 8 ，2 3 0 9 1 7 c o m b e r s ，a ；cr a c a d f r ，1 8 8 9 ，1 0 8 ，1 2 5 2 【8 】s a m s e l ，e g ；s r i n i v a s a n ，k ；k o c h i ，j k d a m c h e m s o c 1 9 8 5 ，1 0 7 ，7 6 0 6 【9 】f r a n c i s ，m b ；f i n n e y , n s ；j a c o b s e n ，e n j = a m s o c 1 9 9 6 ，11 8 ，8 9 8 3 【1 0 】l e e ，n h ；m u c i ，a r ；j a c o b s e n ，e n t e t r a h e d r o nl e t t j 9 姐，3 2 ：5 0 5 5 【1 1 1i t o ，y o s h i n o ，n ；k a t s u k i ，t b u t l , c h e m ，s o c 印n 1 9 9 9 , 7 2 , 6 0 3 ， 【1 2 i r i e ，r ；n o d a ，k ；i t o ，y ；m a t s u n o t o ，n ；k a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n l e t t 1 9 9 0 ，3 1 ：7 3 4 5 【1 3 】 i r i e ，r ；n o d a ，k ；i t o ，y - ；m a t s u n o t o ，n ；k a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n l e t t 1 9 9 1 ，3 1 ：1 0 5 5 【1 4 】j a c o b s e n ，e n ；z h a n g ，w ；m u c i ，a r l ；e c k e r , j r ；d e n g ，l 一a m s o c 1 9 9 1 ，11 3 ， 7 0 6 3 【1 5 】 b a r f , ga ；h o e k ，d v ；s h e l d o n ，r a t e t r a h e d r o n1 9 9 6 ，5 2 ，1 2 9 7 1 【1 6 】p i e t i k a i n e n ，p t e t r a h e d r o n1 9 9 8 ，5 4 ，4 3 1 9 【1 7 】z h a n g ，w a n dj a c o b s e n ，e n j o r g c h e m ，1 9 9 1 ，5 6 , 2 2 9 6 【1 8 】z h a o ，s h ；o r t i z ，p r ；k e y s ，b a e ta 1 t e t r a h e d r o nl e t t 1 9 9 6 ，3 7 ：2 7 2 5 【1 9 】 v a n ，a r ；s h a a f s t r a , r ；b o s ，m ；e r d e n ，j , - v e ta 1 jo r g c h e m 1 9 9 1 ，5 6 ，6 0 8 3 【2 0 】 w i e s e r , c b ；d i e l e m a n ，d a n dm a t t ，d c o o r d c h e m g e v 1 9 9 7 ，1 6 5 ，9 3 【2 1 】p a l u c k i ，m ；p o s p i s i l ，p j ；j a c o b s e n ，e n a m t h e m s o c 1 9 9 4 ，1 1 6 ，9 3 3 3 【2 2 】 a n n i s ，d a ；j a c o b s e n ，e n ；j ：a m c h e m s o c 1 9 9 9 ，1 2 1 ，4 1 4 7 【2 3 古炼权 许家喜，段玉峰， 茔物化 毫高等教育出版社， 2 0 0 0 【2 4 】i n o u y e ，m ，；t a k a h a s h i ，k ；n a k a z u m i ，h j a m c h e m s o c 1 9 9 9 ，1 2 1 ，3 4 1 2 5 】m a z i k ，m ；b a n d m a r m ，h ；s i c k i n g ，w _ a n g e 傩c h e m i n t e d e n 9 1 2 0 0 0 ，3 9 ，5 5 1 2 6 】d a v i s ，a p ；w a r e h a r n ，r s a n g e w c h e m i n t | e d e n 9 1 1 9 9 8 ，3 7 ，2 2 7 0 南开大学砸：l 学位论文 【2 7 】 【2 8 】 【2 9 】 3 0 】 【3 1 】 f 3 2 】 【3 3 】 3 4 】 3 5 】 【3 6 】 【3 7 】 【3 8 】 【3 9 】 【4 0 】 4 1 】 4 2 】 4 3 】 4 4 】 【4 5 1 4 6 】 4 7 】 【4 8 】 j a m e s ，t d ；s a n d a l l a y a k e ，k r ；s h i n k a i ，s n a t u r e ，1 9 9 5 ，3 7 4 ，3 4 5 t a k e u c h i ，m ；y o d a ，s ；i m a d a t ；s h i n k a i ，s t e t r a h e d r o n ，1 9 9 7 ，5 3 ，8 3 3 5 o r i ，a ；s h i n k a i ，s ，c h e m s o cc h e m c o m m u n 1 9 9 5 ，1 7 7 1 m i z u n o ，t ；t a k i u c h i ，m ；s h i n k a i ，s t e t r a h e d r o n1 9 9 9 ，5 5 ，9 4 5 5 m i z u n o ，t ；y a m a m o t o ，m ；t a k e u c h i ，m ；s h i n k a i ，s t e t r a h e d r o n 2 0 0 1 ，5 6 ，6 1 9 3 a s i g e l h s i g e l ( e d s ) ，m e t a li o n si nb i o l o g i c a ls y s t e m s v o l3 3 ，d e k k e r , d e k k e r n e wy o r k 1 9 9 6 a s i g e l h s i g e l ( e d s ) ，m e t a li o n si nb i o l o g i c a ls y s t e m s v j l 3 3 d e k k e r , d e k l ( e r n e wy o r k 1 9 9 6 a s i g e l h s i g e l ( e d s ) ，m e t a li o n si nb i o l o g i c a ls y s t e m s , v 0 1 3 2 d e k k e r , d e k k e r n e wy o r k 1 9 9 6 w k p o g o z e l s k i ，t d t u l l i u s c h e m r e v 9 8 ( 1 9 9 8 ) 10 8 9 b n t r a w i c k a t d a n i h e r j k b a s h k i n c h e m r e v 9 8 ( 1 9 9 8 ) 9 3 9 f i e l ，r j ；b e e r m a n ，t a ，b i o m 0 1 s t r u c t d y n 1 9 8