新型氮氧自由基的設(shè)計(jì)合成及其性能研究.pdf

1、氮氧自由基是含C、N、O和自旋單電子的有機(jī)化合物，早期被用作闡明細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的自旋示蹤劑，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，氮氧自由基還具有特殊的磁學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性能和生物學(xué)活性，越來(lái)越受到科學(xué)家們的關(guān)注。
　　在磁學(xué)性質(zhì)研究方面，氮氧自由基是一類重要的分子鐵磁體，與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)鐵磁體相比，具有不導(dǎo)電、密度小、透光性好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，它們可塑性強(qiáng)，信息存儲(chǔ)密度高、磁損耗低，可將其用作磁記錄材料、磁光學(xué)裝置以及生物兼容材料，在化學(xué)、物理、材料、生命科學(xué)

2、等諸多領(lǐng)域都有廣闊應(yīng)用前景。
　　在光學(xué)性能研究方面，氮氧自由基可以淬滅熒光基團(tuán)的激發(fā)態(tài)，將其鍵合到熒光基團(tuán)上可以使熒光消失。如果將氮氧自由基單元還原成羥胺，熒光又可恢復(fù)。像這樣既具有熒光基團(tuán)又具有受體單元的分子可用于氧化還原熒光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)。
　　在生物學(xué)活性研究方面，近年來(lái)研究證明：一些氮氧自由基分子具有較好的抗腫瘤、防輻射和抗缺血再灌注損傷的性能。其特殊的性質(zhì)在于它們可以“催化劑量”清除有害自由基，實(shí)現(xiàn)以少量的藥物發(fā)揮長(zhǎng)

3、期的功效，成為新型藥物研發(fā)的關(guān)注點(diǎn)。
　　針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)、合成了13個(gè)未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道的新型氮氧自由基，并完成結(jié)構(gòu)表征和性能研究工作，具體內(nèi)容如下：
　　1.設(shè)計(jì)、合成了以聯(lián)萘為基本骨架的4對(duì)8個(gè)sp2雜化大共軛軸手性氮氧自由基R-1～R-4和S-1～S-4，分別用EA、IR、HRMS、EPR光譜手段對(duì)它們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，培養(yǎng)和解析了其中5個(gè)的單晶結(jié)構(gòu)，CD光譜研究表明，氮氧自由基R-1～R-4和S-1～S-4

4、均為一對(duì)對(duì)映體。
　　2.通過(guò)變溫磁化率測(cè)定，對(duì)兩對(duì)sp2雜化軸手性氮氧自由基（R-1，S-1和R-3，S-3）的磁學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，R-1和S-1的分子內(nèi)兩個(gè)自旋之間存在較弱的鐵磁相互作用，分子間呈反鐵磁相互作用。R-3和S-3分子間呈反鐵磁相互作用。初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該類軸手性氮氧自由基對(duì)映體之間，磁學(xué)性質(zhì)沒(méi)有差別。
　　3.首次研究了3種還原劑和3種有機(jī)酸對(duì)聯(lián)萘型氮氧自由基的熒光調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)在此過(guò)程中，氮氧

5、自由基熒光淬滅作用是主要的，PET效應(yīng)是次要的；更多的自由基受體單元可能更有利于提高氧化還原開(kāi)關(guān)熒光的靈敏度。
　　4.首次考察了軸手性氮氧自由基R-1～R-4和S-1～S-4的對(duì)半胱氨酸甲酯和青霉胺的手性識(shí)別作用，結(jié)果表明：R型氮氧自由基具有較強(qiáng)的識(shí)別手性巰基類化合物的能力。
　　5.考察了軸手性氮氧自由基R-1和S-1的防輻射性能，通過(guò)細(xì)胞毒性研究，得到了細(xì)胞無(wú)毒性劑量，通過(guò)對(duì)肺上皮細(xì)胞（L-02）的輻射防護(hù)作用研究證明

6、：自由基R-1和S-1具有較好抗輻射作用。
　　6.設(shè)計(jì)、合成了以四氫吡咯為基本母核的1對(duì)sp3雜化手性氮氧自由基（L-5，D-5），并通過(guò)EA、IR、HRMS、EPR等手段對(duì)這些自由基進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，培養(yǎng)和解析了L-5的單晶結(jié)構(gòu)。
　　7.創(chuàng)新性地進(jìn)行了NIT類氮氧自由基的抗腫瘤活性研究，研究結(jié)果表明：氮氧自由基L-5具有水溶性好，毒性低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)抑制正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞增殖具有很好的選擇性，抑制MCF-7的細(xì)胞增殖作用與多

7、烯紫杉醇接近，很可能成為新的抗腫瘤先導(dǎo)化合物。
　　8.設(shè)計(jì)、合成了三個(gè)非手性氮氧自由基6-8，培養(yǎng)和解析了其單晶結(jié)構(gòu)，其相關(guān)性能正在研究中。
　　9.設(shè)計(jì)、合成了一種新型極性修飾高效液相色譜固定相，建立了一系列在反相高效液相色譜中難以分離的極性化合物的分析方法。與傳統(tǒng)的C18色譜固定相比較，極性修飾固定相更適合于高水流動(dòng)相條件下的分離，能夠提供獨(dú)特的選擇性和優(yōu)異的分離度，同時(shí)降低了堿性化合物與硅膠表面殘余硅羥基的相互作用，