（化学工艺专业论文）乙酰水杨酸含硒衍生物的合成.pdf

摘要 硒以硒代氨基酸和多肽等形式存在于人体中，通过正常代谢维持一定水平， 是人体不可缺少的微量元素之一，其对某些心脑血管疾病及恶性肿瘤有肯定的防 治作用；此外，适量的掇入硒对糖尿病、白内障、老年痴呆症等常见疾病亦有一 定的疗效。乙酰水杨酸( 又称阿司匹林) 是老药新用的典型代表，1 0 0 年以来其 在发热、头痛、神经痛、类风湿性关节炎等疾病方面的疗效愈来愈被a a i i a w 。 除此之外，近些年来在防止血栓形成、动脉粥样硬化、暂时性脑缺血以及心肌梗 塞等疾病方面亦有了一些明显的疗效，得到专家们不断的重视和认可。 将这两种具有明显疗效且价格低廉的药物进行适当的结合，是否会产生事半 功倍的作用，充分发挥这两种药物的各自特性? 这一直是一些药理学专家思考和 探索的问题。为此，本文运用化学拼合原理，提出了几种既含硒又含乙酰水杨酸 的化合物新结构的合成路线，经过多次理论分析和探索试验，得到一种预测的新 的化合物，命名为5 5 。二硒单乙酰水杨酸，经红外、紫外、飞行时间质谱测定， 证明该化合物的结构为： 广吣6 h 经药理预试验表明，该化合物对小鼠s 1 8 0 肉瘤和艾氏腹水型肿瘤均有抑制作 用，具有深入研究的意义。 此外，在本课题的研究中，作者对中间体马沙拉嗪的合成工艺又进行了研究， 通过正交试验，得到了该过程的优化工艺条件，其中的最大特点是硝化反应收率 比传统方法提高3 0 以上。 关键词：硒乙酰水杨酸马沙拉嗪合成5 - 5 t - 二硒单乙酰水杨酸 药理肿瘤 s y n t h e s i z i n go f r a m i f i c a t i o nf r o m a s p i r i na n ds e l e n i u m a b s t r a c t s e l e n i u r ne x i s t si nh u m a n sb o d yw i t ht h ef o r mo fs e l e n o a m i n oa c i da n d p o l y p e p t i d e a b s o r b i n ga p p r o p r i a t es e l e n i u mi sr e l a t e dw i t hc a n c e r 、h e a r ta n dn o o d v e s s e li l l n e s s 、s u g a rd i a b e t e s 、c a t a r a c t 、p a k i n s o ne t c a s p i r i ni su s u a l l yu s e dt ot r e a t f e v e rh e a t 、h e a d a c h e 、n e u r a l g i a 、r h e u m a t o i da r t h r i t i se t ca s p i r i nc a ng u a r da g a i n s t t h r o m b u s f o r m i n g ，a r t e r i o s c l e r o s i s ，b r a i n i nb l o o d a b s e n c e p r o v i s i o n a l l y a n d m i o c a r d i a li n f a r c t i o ne t c t h ec u r m i v ee f f e c t sh a v eb e e na t t a c h e di m p o r t a n c ea n d a p p r o b a t e d d o e si tg e tt w i c et h er e s u l tw i t hh a l ft h ee f f o r tt oa p p r o p r i a t e l yi n t e g r a t et h et w o m e d i c i n e sp r o v i d e dw i t hc u r a t i v ee f f e c ta n dc h e a p ? w i l li te x e r it h er e s p e c t i v e s p e c i a l i t y ? t h e s ea r et a k e ni n t oa c c o u n tb yp h a r m a c o l o g ye x p e r t s t h e r e f o r e ，t h e a u t h o re x c o g i t a t e ss o m es y n t h e s i sc o u r s e so fn e wc o m p o u n d si n c l u d i n gs e l e n i u ma n d a s p i r i nb a s e do nm e d i c a m e n tc h e m i s t r ya n dc o a l i t i o np r i n c i p l e t h en e wc o m p o u n di s n a m e d5 - 5 - d i s e l e n i u mm o n o a c e t y ls a l i c y t i ca c i da n da s c e r t a i n e db yi r ，u va n d m a l d i t o f - m s a n di t ss t m c t u r ei s ： 咿吣6 h t h ec o m p o u n di si n h i b i t i n gt os a r c o m aa n da s c i t e st u m o u to fw h i t em i c eb y p h a r m a c o l o g ye x p e r i m e n t s ，s oi ti sw o r t hr e s e a r c h i n gd e e p l y f u r t h e r m o r e ，t h es y n t h e s i st e c h n i q u eo f m a s a l a z i n ei ss t u d i e db yo r t b o g o n a lt e s t s a n dt h e g r e a t e s tp o i n ti s t h a tt h e p r o d u c t i v i t yo fn i t r a t i o n i s3 0 m o r et h a n t r a d i t i o n a r ym e t h o d ， k e y w o r d s ：s e l e n i u ma s p i r i n m a s a l a z i n e s y n t h e s i sp h a r m a c o l o g y 5 - 5 - d i s e l e n i u mm o n o a c e t y ls a l i c y l i ca c i dt u m o u r 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻 读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北大学。学校有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被 查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文 章一律注明作者单位为西北大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名 指导教师签名： 年月日 年月 臼 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 年月日 第一章绪论 1 1 研究背景 元素硒( s e l e n i u m ) 是1 8 1 7 年出瑞典化学家b e r z e l i u s 发现的，直到1 9 5 7 年 s c h w a r z 首先证明硒可以作为谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心后，人们才开始对 硒的生命涪陛进行了广泛研究，至今已确认硒是人和动物必需的微量元素之一， 对人体及动物有许多的有益功能。近2 0 年来，它以旺盛的活力向生命科学各个 领域渗透，且发展迅速。尤其近年来研究发现有关硒与生命关系的文献报道也越 来越多，并r 益引起人们的重视。 含硒药物研制方向有两个：一是有机硒制剂。虽然硒是人体必需的微量元素， 但硒过量也会引起中毒，因此许多学者致力于寻找和开发高效低毒的有机硒制 剂，目前已取得了一些成绩，如酵母硒、蛋氨酸硒等；二是寻找或合成在某一方 面作用突出而毒副作用小的含硒化合物，国外已合成出数百种含硒化合物，其中 部分已应用于临床。另据最新消息，伐他汀类药物是近年来发展较快的一种调血 脂药，但反复应用可使机体抗氧化能力降低，转氨酶升高，而航天技术使天益霉 菌变性，后者产生出含硒的伐他汀类药物。科学家们十分乐观地预言这种含硒的 伐他汀类化合物将可能避免以上缺点，有良好的应用前景。 乙酰水杨酸( a c e t y ls a l i c y l i c a c i d ) ，又称阿司匹林( a s p i r i n ) ，别名醋柳酸， 是十八世纪人们从柳树皮中提取出来的化合物。自从1 8 9 7 年h o f f m a n 首次合成 乙酰水杨酸，作为解热镇痛抗炎药已有上百年的临床应用史1 2 。由于它具有疗效 全面、毒性反应低、安全性较高、药效迅速等优点，所以至今百年不衰。阿司匹 林同时又是老药新用的典型代表，近期国外又发现了许多新的用途 引，其中因有 抑制血小板聚集的作用现已广泛用于治疗冠心病和脑血栓病，欧洲长期临床研究 证明乙酰水杨酸有防癌抗癌作用【3 1 。有统计表明，乙酰水杨酸是目前全球每年用 量最大的药物。 据最新报道，当今社会对人类身体健康危害最大的两大疾病一是肿瘤，二是 心脑血管疾病。西安交通大学医学院药理教研室李增利老师和刘书勤老师根据多 年的经验和丰富的药理知识提出了一种大胆而理性的的构思和预测，将硒或硒的 化合物与阿司匹林这两类具有明显疗效且价格低廉的药物进行适当的结合，合成 出一种乙酰水杨酸的有机硒衍生物类新药，会对于治疗当今社会危害性最大的肿 瘤、心脑血管等疾病产生事半功倍的作用，且充分发挥这两种药物的各自特性。 因此，作者选择了这一探索性的课题，试图能够为各位科研工作者的后续工作奠 定一定的基础。 1 2 乙酰水杨酸的药理作用机理 乙酰水杨酸，为白色晶体或结晶性粉末，无臭或微带醋酸臭，昧微酸，遇湿 气即缓缓水解成为水杨酸与醋酸，水溶液显酸性，在乙醇中易溶，在氯仿或乙醚 中溶解，在水中或无水乙醚中微溶，在氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液中溶解，并同 时分解，熔点m p 1 3 5 1 4 0 。c 1 4 1 0 阿司匹林应用于临床已有近百年的历史，是一种吉老的解热镇痛药。水杨酸 盐药用的历史可以追溯到1 9 世纪，1 9 8 3 年s a l i c y l i c a c i d 首次从植物中提取出来。 实际上，早在公元前1 5 世纪h i p p o c r a t e s 就描述了咀嚼柳树皮可以减轻疼痛。近 年来随着前列腺素研究的深入，对阿司匹林有了新的认测“：临床上除了传统上 用于解热、镇痛、抗炎外，还用于抗血小板聚集等。在防治心肌梗塞、脑血管以 及其它血管栓塞性疾病、调节肾血流及钠平衡和癌症的预防中也具有重要的价值 【6 卜【7 1 。其药理作用机理如下文详述。 1 2 1 解热、镇痛与抗炎作用机理 阿司匹林的解热、镇痛与抗炎的机理是：通过对体温调节中枢的作用及抑 制前列腺素的合成使体温下降。镇痛作用是由于抑制痛觉刺激的脉冲发生，抑 制致痛物质活性，抑制前列腺素合成等外周作用及抑制中枢神经系统的中枢性作 用。抗炎作用是通过抑制炎症组织中的前列腺素合成而产生。阿司匹林有较强 的解热、镇痛作用，常与其它解热镇痛药配成复方，用于慢性钝痛以及感冒发烧 等。抗炎、抗风湿作用较强，可使急性风湿热患者的关节红肿及剧痛缓解，是治 疗急性风湿热和类风湿关节炎的首选药。 1 2 2 抗凝作用，防治中风及心肌梗塞机理 现已证实血栓素a 2 ( t x a 2 ) 是花生四烯酸在环氧化酶作用下转化而成的， t x a 2 是强大的血小板释放及聚集的诱导剂，它可直接诱发血小板释放a d p 进一 步加强血小板的聚集过程，而前列环素( p g l 2 ) 是一个强力血管扩张剂和血小板聚 集抑制剂。研究发现，阿司匹林在血小板中干扰花生四烯酸转化为t x a 2 所需剂量 大约是抑制花生四烯酸转化为p g l 2 剂量的1 1 0 ，这有利于用d , n 量阿斯匹林抑制 t x a 2 的产生，而对p g l 2 的合成不发生影响。小剂量阿司匹林能使前列腺素的合 成酶( 环加氧酶) 活性中心的丝氨酸乙酰化而失活，因而减少血小板中t x a 2 的生成 有抗血小板聚集及抗血栓形成的作用。临床上已经广泛用于防治心脑血管疾病。 1 2 3 降低血脂抗动脉粥样硬化作用机理 高血清脂蛋白a ( l p - a ) 是血管疾病的一个危险因素。r 本学者发现，部分伴有 高l p a 的冠心病病人，用阿司匹林后其l p a 水平降低。进一步研究证明阿司匹林 可以通过减少载脂蛋白a ( a p o a ) 基因转录及抑制a p o - a m r n a 的表达，减少肝细胞 产生a p o - a 。阿司匹林抑制a p o a 产生，在抗动脉粥样硬化作用中至少起部分作用。 1 2 4 抗氧化作用机理 阿司匹林具有抗氧化剂特性。用电子旋转共振( e s r ) 研究阿司匹林与羟自由 基( o h ) 、超氧阴离子自由基( 0 2 ) 及h 2 0 2 的反应，发现阿司匹林是o h 有效的清除剂，但不是0 2 及h 2 0 2 很好清除剂。通过抗氧化反应，5 可司匹林可以抑 制二氧化硅诱导脂质过氧化、d n a 链断裂，展示其细胞保护作用并可解释其多种 生理学和药理学的作用。 1 2 5 防治妊娠高血压综合症机理 妊娠高血压综合症( 妊高症) 与血栓形成有关，有人建议对所有妊高症高危孕 妇预防性给予阿司匹林每只1m g k g 2 m g k g 。但有人认为孕妇服用阿司匹林预 防妊高症的最适有效剂量是使出血时阳j 延长一 2 m i n ，应该根据抗血小板效果来调 整阿司匹林剂量。 k 勰j a r 认为阿司匹林在防治妊娠合并系统性红斑狼疮( s l e ) 、妊高症与反复 自然流产方面有重要临床意义。 1 2 6 防治恶性肿瘤机理 近年来阿司匹林已逐渐应用于结商肠癌及乳腺癌防治。流行病学研究发现常 规使用阿司匹林可使结直肠癌发生的危险性降低。其机理尚未清楚，可能与血中 前列腺素( p 0 ) 降低有关。阿司匹林通过抑制坏氧化酶一2 的活性而抑制p g 的合 成，通过抑制合成p g 来抑制细胞增殖，提高免疫功能，或者通过抑制p g 合成，使鸟 氨酸脱羧酶活性下降，导致肿瘤细胞生长代谢降低。阿司匹林的作用是抑癌而不 是灭癌或溶癌。 国内学者观察阿司匹林对血小扳与腺样囊性癌细胞( a c c - m 细胞) 粘研寸能 力的影响。发现血小板能提高a c c m 细胞粘附性，阿司匹林对血小板促进 a c c - m 细胞粘附性有明显抑制作用。然而，有人认为目前还远远不能下结论肯定 阿司匹林可有效地防治结直肠癌。 以色列学者r o t e m r 发现，阿司匹林可以使前列腺癌细胞株的增殖减少 3 5 5 5 ，但同时诱导细胞表达p 糖蛋白的百分率增加2 倍。由于p 糖蛋白表达 使癌细胞抵抗阿霉素( a d r i a m y c i n ) 的细胞毒性作用，提示阿司匹林具有提高雄激素 反应阳性的前列腺癌细胞抵抗化疗药物的能力。临床上，前列腺癌患者在化疗前 或化疗过程中服用阿司匹林后，出现一些意想不到的不良后果，很有可能与此有 关。 1 2 7 防治其它疾病 此外，阿司匹林还可以用于糖尿病并发症、复发性口腔溃疡、人工肛门除臭 及脚癣等治疗【8 1 。 1 3 硒药物的研究进展 1 3 1 硒的物理化学性质 f i n ( s e l e n i u m ) 硫族非金属元索之一，原子序数为3 4 ，原子量为7 8 9 6 ，有2 、 4 、6 三种价态，位于元素周期表的第四周期第六主族。硒为红色无定形粉术， 放置变为黑色粉术，加热变为红色晶体，相对密度为4 5 ，沸点6 8 5 。c ，熔点2 1 7 ；无定形的4 0 * ( 2 时软化，2 1 t c 时熔解。溶于浓硝酸、普通碱液、二硫化碳、 苯和喹啉，不溶于水、盐酸和稀硫酸。能被制成胶状和玻璃状。能与银、铜、锌、 铅等形成二元合金。与各种非余属和会属作用能生成硒化物。二氧化硒、亚硒酸、 碱会属的硒酸盐和亚硒酸赫都是无色粉术或结晶，可溶于水1 9 1 、 i o l 。 单质硒可以认为是无毒的，但是所有硒的化合物都是剧毒的。食物中含有 5 p p m 的硒，对人就有潜在的危险，其挥发性的化合物危险性更大。吸入痕量的 硒化氢，通常是引起头昏、恶心和极度疲乏。浓度较高时，则使眼鼻粘膜急性发 炎。其它硒化合物，尤其是有机化合物能导致湿疹和皮炎。更为讨厌的是，当有 机硒化合物通过呼吸和排汗从体内排出时，还散发出一种令人厌恶的臭味f 为此， 限定空气中硒的最高允许浓度为0 1 m g m 3 。 1 3 2 硒的药理性质 目前药理学表明，自由基及其造成的生物膜脂质过氧化是衰老、心脑血管疾 病以及恶性肿瘤等最重要的病理生理学基础之一。而硒是维持机体正常生理功能 和生命活动不可缺少的微量元素之一】。1 9 5 7 年，s c h w a r z 和f o l t z 证明硒是一 种机体保护因子；1 9 7 2 年，r o t r u c k 和h o e k s t r a 证明硒是谷胱甘肽过氧化物酶 ( g s h 。p x ) 的活性中心。硒和硒蛋白与人体疾病的研究进展很快，目前从动物 组织中已分离出1 0 多种含硒蛋白、蛋白质亚基和含硒i r n a 。补硒可使含硒蛋 白、r n a 和g s h p x 水平增高。含硒g s h p x 参与细胞抗氧化防御体系，是硒最 重要的生物学功能，是保护细胞成分不受过氧化物损害的最主要机制【l2 1 。g s h p x 能还原过氧化物，使之形成无毒的单羟多烯脂肪酸，后者可经b 氧化途径被代谢， 从而防止了体内脂质过氧化物对细胞膜的破坏作用，保护了生物膜结构的完整性 和膜的流动性。硒的抗氧化作用约为维生素e 的4 0 0 倍 引。 研究表明，适当补充硒化合物有利于维持正常心脏功能，维持正常血压：并 可缓解心绞痛，缩小心肌梗塞面积，对抗实验性心律失常，降低血浆和血小板 t x a 2 的生成 1 4 】。流行病学调查发现，富硒地区人群心血管事件和恶性肿瘤发生 率明显低于缺硒地区j i “，大量实验研究证明硒的确有防治心脑血管病和抗癌作 用。硒化合物生物学功能和药理机制可归纳为以下方面：抑制过氧化反应抗 脂质过氧化；分解过氧化物；清除自由基；修复分子损伤部位。 硒是生命必需的基本微量元素之一。1 9 5 7 年，s e h w a r z 首先证明硒作为谷胱 甘肽过氧化物酶的活陛中心，主要以硒代氨基酸和多肽等形式存在于人和动物的 内脏组织和血液中，并通过正常代谢维持一定水平，是人体必需的微量元素。硒 的含量过低会导致人体营养不良，而含量过高将表现为毒性，导致家畜发生“碱 毒病”等地方病。近年来，适量的硒摄入水平与癌症、心血管病、糖尿病、自内 障、老年痴呆症等各种疾病的密切相关性同益引起人们的重视。我国某些地区的 多发病一克山病，病因之一就是食物中缺硒。而在美国的达荷达、怀俄明和堪 萨斯州某些干旱平原的土壤和植物中积聚的硒，有时引起放牧的牲畜中毒，他们 的肉自然是禁食的。 人们发现，摄入适量的硒化合物，可以防止或减轻某些重会属如c d 、h g 、 t i 等引起的中毒。例如，给小自鼠服用6 m g k g - - 9 m g k g 剂量的n a 2 s e 0 4 数天， 再喂以3 0 m g k g 剂量的乙酸铊时，未见异常反应，而未服过n a 2 s e 0 4 的白鼠在服 过铊盐以后就全部死亡f 】。这种解毒现象非常有意义，其化学性质和生理机制已 经引起生物化学家和无机化学家的关注。 8 0 年代以来，硒的生物化学研究取得一系列重要的突破和进展，有机硒化 合物由于其在生物活性方面的特性f 1 益受到药物化学家的重视【1 8 】。目前已有依布 硒啉( e b s e l c n ) 和硒唑呋喃( s e l e n n z o l u r i n ) 两种有机硒药物进入临床研究。 研究表明，大量病理过程与自发性及酶促催化脂质过氧化作用及其产物有密 切关系。这包括炎症疾病，如) c l 湿性关节炎、烧伤、休克、缺血再灌注损伤、 银屑病及气喘，另外还有肝损伤、辐射损伤、癌症及中枢神经系统疾病如p a r k i n s o n 病，癫痫病等。由于有机硒化合物能够模拟硒酶g s h p x ，并能抑制自由基，使 组织内抗氧化能力在上述病理过程中得到加强【2 0 】，因而具有广阔的临床应用前 景。近2 0 年来，它以旺盛的活力向生命科学各个领域渗透，发展迅速。随着科 学研究的深入，有关硒与生命的关系的文献报道也越来越多，近年来研究发现， 硒与许多疾病有关。据有关文献报道，硒可以保护心脏、肝脏等免受损伤忙2 1 ， 对癌症、心血管疾病、糖尿病、白内障、大骨节病、艾滋病等起到治疗和控制作 用f 2 3 】。 1 3 3 硒的人体需要量【2 4 】 这就是说，与每天必须摄取淀粉、蛋白质一样，入每天也必须摄取适量的硒。 1 9 8 8 年中国营养学会已将人体必需的微量元素硒列为1 5 种每同膳食营养素之一 ( 见表1 1 ) 。 国外某些国家对人体硒的闩摄入量均有不同的规定，见表1 2 。 表1 1 每日膳食营养供给量表( ，k g 体重) t a b1 1 q u a n t i t yo fn o u r i s h m e n ts u p p l yp d ( ，k g a v o i r d u p o i s ) 蛙：1 此表仅摘录每l l 膳食髓养索1 5 种中的曲种。 2 摄入到人体内的础h 有5 0 9 扣8 0 被吸收j t - 余n , k 4 、便排。剥此，推荐的5 0 微克是培低供给量 表1 2 国外公布的硒日摄入量 t a b1 2o v e r s e a si n g e s t i o no fs e l e n i u mp d 国别硒( u g d ) 英国 日本 加拿人 新荫兰 美国 7 0 8 8 9 s 2 2 4 5 6 5 0 - 2 0 0 1 3 4 硒的生物学功能犯5 1 1 3 4 1 抗氧化，抗衰老 人体内的氧化损伤是人患病、衰老的重要原因。而硒能激活人体自身抗氧化 系统中的重要物质一谷胱甘肽过氧化物酶，控制和解消氧化损伤，从而防止疾病。 硒的抗氧化效力比维生素e 高5 0 0 倍。经科学检测长寿老人的血硒比f 常人高 3 - 6 倍。硒能延缓衰老，减少抑郁、疲劳等现象，提高视力，防治白内障，从根 本上提高老年人的生活质量。 1 3 4 2 保护、修复细胞 硒在整个细胞质中对机体代谢活动中产生的过氧化物发挥消解和还原作用， 保护细胞膜结构免受过氧化物的损害。个个细胞完整无损，脏器功能才能正常， 保护了细胞，就保护了人体心、肝、肾、肺、眼等重要脏器。 1 3 4 3 提高红细胞的携氧能力 硒保护血液中的红细胞，红细胞中的血红蛋白就不会被氧化，其携氧能力就 强，就能把充足的氧带给机体的每一个细胞，使每一个细胞都能维持f 常功能。 1 3 4 4 提高人体免疫力 硒能够增强免疫系统对进入体内的病毒、异物及体内病变的识别能力；提高 免疫系统的b 细胞的抗体合成，t 细胞的增殖、血液中的抗体水平，使巨噬细胞 的吞噬、杀菌能力提高2 倍。硒提高了机体的免疫功能，就从根本上提高了对疾 病的抵抗能力，这是硒能够健身祛病的重要原因。 1 3 4 5 解毒、排毒、抗污染 硒作为带负电荷的非金属离子，在人体内可以与带正电荷的有害金属离子结 合并直接排出体外，彻底消解了金属离子的毒性，起到解毒和排毒作用。人类患 的很多疾病都是由于生活环境的污染所造成的。常见污染环境的有害元素，有铅、 铝、汞、镉、砷、铊等。它们所引起的多种中毒症状都能被硒不同程度的消解。 硒是对抗污染的“天然解毒剂”。 1 3 4 6 预防癌变 人类患瘩，一是环境中致癌物质( 如黄曲群素) 入侵所致，二是由体内产生 的自由基( 俗称“体内垃圾”) 造成。硒是微量元素中的“抗癌之王”。既能抑制多 种致癌物质的致癌作用，又能及时清理自由基，使其不能损坏细胞膜结构而趋向 癌变，起着“清道夫”的作用。假如人体内已出现癌细胞，硒又是癌细胞的杀伤剂， 硒能阻断癌细胞的二条重要的能量来源，提高瘸细胞中环腺甘酸的水平，在体内 形成抑制癌细胞分裂和增殖的内环境。硒还能减低放、化疗的毒副作用，明显缓 解晚期癌症病人的剧痛。硒营养状态与癌症密切相关，血硒水平低的人群癌症发 生和死亡率高。美国人防癌采取的措旋是每人每天补充2 0 0ug 硒。 在各种具有免疫调节功能的营养素中，硒是惟一与病毒感染有一定直接关系 的营养素。在我们与美国科学家共同合作研究克山病病因时，根据当时提出的硒 缺乏和病毒感染两种学说，美国一位学者进行了一系列有趣的实验。人们已知在 柯萨奇病毒中，有些病毒株具有损伤心肌的能力，而另一些病毒株则并无致病性。 这位美国学者用一株无致病性的柯萨奇b 3 病毒分别接种给一组用缺硒饲料喂养 的小鼠和另一组用足硒饲料喂养的小鼠。经过一段时间后，将病毒从小鼠身上分 离出来，再分别接种到另外的小鼠体内。结果是缺硒小鼠分离出的病毒引起了心 肌损害作用，而从足硒小鼠分离出的病毒则无致病作用。这一结果晚明缺硒可使 无致病能力的病毒发生突变而变得有致病性。接着，夏奕明教授的一位研究生的 论文证明了无致病性的柯萨奇b 3 病毒在低硒条件下在人脐静脉内皮细胞中传代 2 0 次后可引起病毒的突变，在接种到小鼠体内后可造成心肌损伤。最近，美国 学者对a 型流感病毒( 曼谷株) 的研究同样表明接种到缺硒小鼠体内的病毒株 的毒力明显增强。因此，可以认为缺硒可以导致病毒突变，而增强病毒致病力的 说法是有科学依据的。 综上所述，硒的生物学功能使硒具有了保心脑、护肝肾、防癌变、恢复胰岛 功能、延缓衰老等神奇的作用。肝病、心脑血管病、糖尿病和癌症等久治不愈的 患者体内的血硒水平都很低，在治疗的同时适量补硒能增强自愈力。 1 3 5 急需补硒的对象 1 3 5 1 肝脏疾病患者要补硒 硒对肝脏有很强的保护作用。硒能保护肝细胞膜结构不受过氧化物的伤害而 完整无损。大量研究表明，病毒性、慢性迁延性、慢性活动性肝炎及脂肪肝、肝 硬化患者体内血硒水平显著比正常人低。及时补硒能改善肝细胞环境，促进肝细 胞的修复和再生，恢复肝细胞的解毒功能，补硒有助于提高肝脏自身的抗病能力。 而且，硒还能帮助肝脏分解毒素。防治酒精性肝病，防止肝脏癌变。 1 3 5 2 糖尿病患者要补硒 缺硒是糖尿病的诱因之一。定量补硒可以防止过氧化物对胰岛细胞的损伤， 保护和恢复胰岛b 细胞：i _ f 常分泌与释放胰岛素的功能。从根本上保证胰脏的正常 功能。硒本身就具有和胰岛素同样的作用，可以不依赖胰岛素降调节体内的糖份。 并且补硒可以延缓、减轻、防治糖尿瘸并发症的发生。 1 3 5 3 前列腺疾病患者要补硒 硒能使白细胞的吞噬、杀菌能力提高2 倍，并延长白细胞的寿命，这不仅提 高了前列腺局部的抗感染能力，也防止了致病菌在与前列腺毗邻的精囊、尿道、 输尿管等处相互播散，防止其它炎症的并发，而且可以使前列腺体组织由于长期 炎症刺激形成的疤痕软化，血管疏通，改善其血液循环。补硒既可控制炎症又可 控制增生，也防止患者因大量使用抗菌素而引起的副作用。 1 3 5 4 心脑血管疾病患者要补硒 心脏是对硒十分敏感的器官。硒含量与心血管状况密切相关，缺硒是引起心 血管疾病的重要因素之一。定量补硒能保护心肌细胞、防止心肌纤维化，改善心 室收缩和舒张性能，调正心律失常。补硒能防止心脏的缺血缺氧性损伤。含硒的 酶能消解动脉管壁损伤处聚集的胆固醇。硒具有降低胆固醇及甘油三脂的降血脂 作用，防止动脉粥样硬化，降低血液粘稠度，活化血液流动状态，减少血栓形成， 促进栓塞后损伤的愈合，缩小心肌梗塞面积。目前用硒医治心脏病，用硒治疗心 绞痛、心肌梗塞、冠心病等，都取得良好的治疗效果。 1 3 5 s 癌症患者要补硒 硒被奉为“抗癌之王”，美国人防癌措施是每人每天补充2 0 0pg 硒。癌症患 者的血硒含量比一般人低3 6 倍，更需要及时补硒。硒是癌细胞的杀伤剂，硒 通过提高癌细胞中环腺甘酸的水平，形成抑制癌细胞分裂和增殖的内环境。另外， 硒可以阻断癌细胞的两条重要的能量来源，有效地扼杀癌细胞。硒还能减轻化疗、 放疗的毒副作用，降低抗癌药物对肾、骨髓和肠胃的毒性。硒还能明显缓解晚期 癌症病人的剧痛。 1 3 5 6 肠胃病、便秘患者要补硒 慢性胃炎、消化道溃疡等疾病归根到底是肠胃内细菌、自由基等病毒在作祟。 硒不但能够消除胃肠内的过氧化物和自由基，直接抑制肠道病菌群，还能调节胃 肠道内的平衡，修复和保护胃黏膜，防止其癌变。定量补硒还能使便秘患者轻轻 松松地解除痛苦。 1 3 5 7 眼疾患者要补硒 科学家发现，视力敏锐的山鹰眼中含硒量非常高，约是人的 0 0 倍。人体缺 硒会导致视力下降和许多眼疾如：白内障、视网膜病、夜盲病等的发生。其中自 内障患者眼中的含硒量只有诈常人的1 6 。 1 3 5 8 哮喘患者要补硒 硒能够有效的预防和治疗哮喘，哮喘病人在补硒之后，其临床症状发生好转， 咳嗽减轻、痰量减少，肺内哮鸣音减少或消失，肺功能有显著改善，尤其是小气 道阻害明显减轻。 1 3 6 硒被列为营养素的历程 第二次世界大战期间，欧洲许多人死于肝坏死病，德国科学家s c h w a r z 经过 十几年研究在1 9 5 7 年宣布硒可以预防肝坏死。 2 0 世纪6 0 、7 0 年代，我国科学家通过补硒有效地控制了我国低硒地区的克 山病( 心脏病的一种) 。这一成果被国际生物无机化学家学会授予“施瓦茨”奖。 2 0 世纪8 0 、9 0 年代，中国医学科学院肿瘤研究所于树玉教授在江苏启东肝 炎、肝癌高发区通过补硒使乙肝病毒感染率下降了5 6 4 ，特别是1 3 万人8 年 补硒使肝癌发病率下降了4 2 。这一成果再次获得“施瓦茨”奖。 1 9 9 7 年7 月在丹麦召开的“膳食微量营养素与人类癌症危险”会议上，美国 科学家c l a r k e 宣布他1 2 年的试验结果：每天补充2 0 0ug 硒，使大肠癌降低4 8 ，肺癌降低4 6 ，前列腺癌降低6 3 。 中外科学家、医学工作者经过半个世纪的探索、研究，科学地论证了：人体 各个重要器官，包括：心脏、肝脏、肾脏、胰脏等，都需要一定量的硒来维持正 常的功能；人类的四十多种疾病与缺硒有关，如肝病、肿瘤、心血管病、糖尿病、 白内障等，特别是硒与人类衰老问题密切相关。 1 9 7 3 年世界卫生组织宣布硒是人体必需的微量营养素。中国营养学会己将 硒列为1 5 种每日膳食营养素之一，建议成人每天摄入5 0ug 一2 5 0ug 硒。 1 4 研究的意义及目的 将这两种具有明显疗效且价格低廉的药物进行适当的结合，是否会产生事半 功倍的作用，充分发挥这两种药物的各自特性? 这一直是一些药理学专家思考和 探索的问题。根据西安交通大学医学院药理教研室的老师们多年的经验和丰富的 药理知识，如果能够将硒或硒的化合物与乙酰水杨酸进行适当的结合。合成出一 种乙酰水杨酸的有机硒衍生物类新药，可用于治疗当今社会危害陛最大的肿瘤、 心脑血管等疾病。这是一种大胆的构思和理性的预测。受西安交通大学医学院药 理系诸位专家的委托和提示，作者选择了这一探索性的课题，试图对乙酰水杨酸 有机硒衍生物的合成进行开创性的研究，为各位科研工作者的后续工作奠定一定 的基础。作者认为该课题的主要意义如下： 符合有机硒制剂或含硒新化台物的丌发方向； 乙酰水杨酸和硒在抗心血管疾病以及抗肿瘤方面用途接近，而这两个方向 对新药开发的要求十分迫切； 乙酰水杨酸的作用与抑制坏加氧酶有关，硒则能够增强组织细胞抗氧化能 力，作用机制可以互补： 乙酰水杨酸的用量可能减少，胃溃疡、哮喘等毒副作用有可能避免，硒同 时也可防止前列环素( p g l 2 ) 的减少； 作为新物质，也可能完全改变其药代动力学。 为此，作者在大量查阅网络中文数据库、欧洲专利局数据库、c h e m i c a l a b s t r a c t s 等文献，并与诸多化工专家、药理学专家在多次探讨和磋商的基础上， 首先对乙酰水杨酸含硒衍生物中间体马沙拉嗪合成工艺过程工艺条件进行了优 化，然后重点对乙酰水杨酸含硒衍生物的合成路线进行了重点探索，最后对目的 产物在肿瘤防治方面进行了药理预试验。通过本研究工作，作者旨在开发出一种 新药物的合成，为此类药物的深入研究打下一定的基础，为人类的健康和幸福做 出一定的贡献。 第二章实验部分 2 1 马沙拉嗪的合成 马沙拉嗪，即5 一氨基水杨酸( 5 一a s a ) ，又名美沙拉嗪( m a s a l a z i n e ) 。分子 式c 7 h 4 0 3 n ，相对分子质量1 5 3 1 4 ，白色至粉红色结晶，熔点2 8 0 c ( 分解) 1 2 6 1 。 它溶于盐酸，略溶于热水，微溶于冷水、乙醇。马沙拉嗪为慢性结肠炎治疗药物 柳氮璜吡啶( s a s p ) 的活性成份其疗效与s a s p 相同，适用于因副作用和变 态反应而不能使用s a s p 的患者。本品由瑞典p h a r m a c i a a b 开发，英国t i l l o t s l a b s 于1 9 8 5 年6 月上市。本品及其系列化合物在国外已广泛使用于治疗溃疡性结肠 炎。 2 i 1 合成原理 本次试验所采用的反应原理如下： h n o ， - _ _ 。- - _ _ 一 0 2 n c 0 0 h f e h c i h 2 n 2 1 2 合成路线 关于马沙拉嗪的合成方法，国内外报道主要有3 种：硝基水杨酸还原法 2 7 】 一水杨酸经硝化、还原制得马沙拉嗪；苯基偶氮水杨酸还原法【2 8 3 0 l 一苯胺经 重氮化、偶合、保险粉还原制得马沙拉嗪；对氨基苯酚与c 0 2 加压反应，一 步合成马沙拉囔口“。 虽然有人曾作过马沙拉囔合成工艺改进方面的种种努力，但总收率般仍低 于5 0 3 2 】。对于第二种方法，苯基偶氮水杨酸还原法尚需应用苯胺重氮盐与水 杨酸偶合，再用保险粉还原使偶氮键断裂。制得1 分子马沙拉嗪，同时脱落1 分 子苯胺。用这种方法制得的马沙拉嗪成品中往往含有少量的苯胺，严重影响产品 品的纯度。此法制备马沙拉嗪不仅路线长，成本高，产品纯度不高而且三废污染 较为严熏1 3 ”。山东省医学科学院药物研究所的任红玉等采用苯基偶氮水杨酸还 原法，经重氮化、偶合、还原而得，产品总收率为4 5 9 ( 以苯胺计) ( 3 4 1 。 对于第三种方法，不仅需要妥善解决其中的加压反应设备，而且对氨基苯酚 也需要由苯酚进行硝化再还原才制得，这个方法路线长，成本高，不易操作。 为了提高马沙拉嗪的收率，结合实验室的具体条件，作者选择第一种方法硝 基水杨酸还原法进行试验。 2 1 3 主要试验仪器和试剂 表2 1试验试剂 t a b2 1 p r i m a r yr e a g e n t sf o rt h ee x p e r i m e n t 表2 2主要试验仪器及设备 t a b2 2 p r i m a r ya p p a r a t u sf o rt h ee x p e r i m e n t 2 1 4 主要分析方法 在本项目的研究中，对生成的中间体和目的产物的分析方法以仪器分析为 主。主要采用了常用的元素分析、红外光谱分析 3 6 【3 7 】、紫外光谱分析【3 8 1 、基 质辅助激光解吸电离飞行时涮质谱分析 3 9 1 等方法。下文对基质辅助激光解吸 电离飞行时间质谱( m a l d i 。t o f m s ) 进行详细论述。 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱的出现已有5 0 多年历史，它以其高灵 敏度、提供试品消耗量小、能确立分子式等优点，在现代仪器分析中发挥着越来 越重要的作用。 诞生于8 0 年代末期的m a l d i t o f 。m s 技术，使传统的主要用于小分子物 质研究的质谱技术发生了革命性的变革，从此迈入了生物质谱技术发展的新时 代。该技术的特点是采用被称为“软电离”方式，一般应当产生稳定分子离子， 因而是测定生物大分子相对分子质量的有效方法，广泛应用于生物化学、高分子 化学、有机化学、金属有机化学、药学等领域显示出独特的潜力和应用前景。 目前已成为广大科技工作者研究与分析大分子相对分子质量、纯度、结构的理想 工具。 对于热敏感的化合物进行极快速的加热，可以避免其加热分解而转入气相， 进行质谱法分析采用m a l d i - t o f 尤为适用，且测定的化台物相对分子质量( m r ) 可达数十万。m a l d i t o f m s 与传统的磁式质谱相比，其特点有： 可实现纳秒量级的瞬时已录。经过多次瞬时记录累加得到的质谱图，其信 噪比得到了极大的改善。 具有高的离子流通率，因而获得高的灵敏度，仅需约l p m o l 的供试品即可 测定。 原则上没有m r 范围限制，目前可测定蛋白质的m r 己超过1 0 0 0 0 0 。 因此，以其高灵敏度、极高的质量上限、分辨效率高、分析速度快、信息直 观等特点，在测定多肽、蛋白质和高分子聚合物方面具有无法比拟的作用，是人 们研究与分析大分子相对分子质量、纯度、结构的手段之一。 飞行时间质谱器由激光器( n 2 分子激光器) 、离子光学系统、飞行时间管、 检测器、真空系统、计算机控制系统等几部分组成。飞行时间质谱器是质谱中的 一类动态仪器，它采用随时问而周期变化的电场，以实现质量分离。 m a l d i t o f m s 的工作原理如下：激光解吸电离是以脉冲的形式照射到样 品分子上，使其瞬恻解吸并电离成离子，解析出来的离子并不被激光所打碎，经 高压加速、聚焦后进入飞行时间管道，再到达监测器。由于不同质量的离子具有 不同的飞行速度，到达检测器时间也就不同，离子飞行时间遵守下列方程： m z = k t 2 其中，m 一离子质量数； z 一离子电荷数； k 一常数： t 一飞行时恻。 即离子的质荷比m z 与飞行时间的平方成正比，离子越大，到达终点的时间越大， 借此将不同质量的离子分开。其工作原理如图2 1 所示。 试掸入 抽真空 图2 3 飞行时间质谱计工作原理 f i g2 3t h ee i r c u l a r i n gp r i n c i p l eo fm a l d i t o f - m s a - - 一1 u 离室c 一接收器f 一一| i j 极 g 1 ，g 2 一一刎j 极l 一一漂移卒问的砼鹰p 一一f u 了收集饭 激光解吸电离飞行时间质谱仪具有灵敏度高( 1p m o l 2 p m 0 1 ) 、分析速度快 ( 1 0 分钟一个样品) 、测量范围宽( 可达3 0 万d a ) 、准确率高( o 0 3 ) 、信息 直观( 离子化蛋白不碎裂) 、样品用量少( n g ) 、操作方便( 该仪器的操作参数、 数据采集以及数据处理，全部由计算机来完成) 等特点。 飞行时间质谱计的优点为： a ) 质量分析器既不需要磁场，又不需要电场，只需要直线漂移空间。因此， 仪器的机械结构较简单。由于受飞行距离的限制，早期的仪器分辨率较低。但是 近年来采用一些延长离子飞行距离的新离子光学系统，如各种离子反射透镜等， 可随意改变飞行距离，使质量分辨率达到几千到上力。 b ) 扫描速度快，可在1 0 一s 1 0 6 s 时间内观察、记录整段质谱，使此类分 析器可用于研究快速反应及与色谱联用等。 c ) 不存在聚焦狭缝，因此灵敏度很高。 d ) 测定的质量范围仅决定于飞行时间。 2 1 5 马沙拉嗪合成步骤 马沙拉嗪的合成过程如图2 4 所示。 梢化反应环原蜃廊 水杨酸5 一硝基水杨酸马沙拉嗪 f i n 0 3 + h a c f e h c i 图2 4 马沙拉嗪合成工艺 f i g2 2t h es y n t h e s i st e c h n i q u eo fm a s a l a z i n e 2 1 5 1 合成5 一硝基水杨酸【4 2 | 一【4 3 1 将水杨酸与水按一定配比先后加入到一带有温度计、搅拌器三口烧瓶中，开 动搅拌，以水浴升温至5 0 ，在搅拌下缓缓滴入6 8 0 d i 肖酸和冰醋酸混合液( 配 比在1 0 ：1 8 ：l 范围内) 。渐渐升温至一定温度，反应一段时白j b 。将反应液倾 入1 2 0 m l 水中，于5 c 左右放罱4 h ，过滤。粗品不经干燥直接用热水重结晶， 得到黄色固体。 2 1 5 2 合成马沙拉嗪【删1 4 7 1 在一个带有温度计、搅拌器的三口烧瓶中，分别加入5 m l 浓赫酸与5 0 m l 水， 搅拌混合，升温至一定温度，加入3 3 5 9 铁粉，加热煮沸一段时间。 加入5 一硝基水杨酸一定量的1 4 ，强力搅拌，5 m