有机硒化合物的合成、结构及抗氧化、抗肿瘤活性研究

发布时间：2020-10-20 18:12

　　 有机含硒化合物具有活性高、毒性低、生物体相容性好等优点,因而受到科技工作者的广泛关注。本论文通过比较富硒大蒜中主要有机含硒、含硫化合物的抗氧化活性,推断富硒大蒜可能具有比普通大蒜更强的生物活性;通过二硒醚化合物结构与生物活性的构效关系研究,阐明了极化率是影响该类化合物生物活性的重要因素;通过优化合成方法,获得了三个系列的有机含硒化合物,新化合物超过20个,其中V-7、VI-8两个化合物具有显著的抗肿瘤活性,并揭示了可能的机制。本研究有助于加强对天然有机硒化合物生物活性的认识,同时亦为高选择性诱导肿瘤细胞凋亡诊疗试剂的开发提供新的选择。1)研究并比较了大蒜新素、大蒜素、硒代大蒜新素对DPPH自由基的清除能力,发现抗氧化能力:大蒜素硒代大蒜新素大蒜新素。采用密度泛函B3LYP方法在6-311+G(d,p)基组下,计算了硒代大蒜新素、大蒜新素的离解焓、电离势以及电子亲合势。发现硒代大蒜新素的C-H离解焓、电离势均小于大蒜新素,而电子亲和势则略大于后者,说明无论从抽氢或是电子转移机理考量,硒代大蒜新素清除自由基的能力均要强于大蒜新素。采用B3LYP/6-311+G(d,P)基组计算了硒代大蒜素、大蒜素反应物、过渡态和产物的能量,得到大蒜素的分解能垒为67.0 k J/mol,而硒代大蒜素为63.0 k J/mol,说明硒代大蒜素比大蒜素更易分解,以此解释了硒代大蒜素难以分离得到的原因。2)合成了6个二硒醚类化合物,其中2个为未见文献报道的新化合物。通过MTT法初步研究了它们对人肝癌细胞Hep G2、人宫颈癌细胞He La及人正常肝细胞L02的增殖抑制作用,得出化合物III-2对肿瘤细胞的抑制活性最好,尤其是对He La细胞的IC50值为2.9μg/m L,表现出较好的应用潜力。采用B3LYP/6-311G*(d)基组,计算6个化合物主要原子的电荷、静电势、前线轨道、偶极矩、极化率等参数,明确了分子中的硒原子对于化合物性质所呈现出的核心作用;通过相关性分析,得出该类化合物的极化率与抗肿瘤活性成线性相关,并得到其线性方程,为进一步优化该类分子结构提供了理论依据。3)针对目前苯并硒唑类衍生物合成过程繁琐、催化剂难以回收利用等问题,本文制备了经济实用的炭负载纳米铜催化剂,采用一锅法合成了16个苯并硒唑类化合物,其中6个为新化合物。以吗啡啉与邻溴异硒氰酸酯为模板,系统地探讨了反应温度、时间、溶剂、碱等对反应的影响,优化了反应条件。考察了活性炭负载纳米铜催化剂的制备条件,获得了最佳的制备工艺。采用SEM、XRD表征了催化剂的结构和组成,发现真正的活性成分是Cu+离子,为该类催化剂的制备与优化提供了理论依据。4)设计、合成了7个硒唑吡啶类衍生物,其中6个化合物为首次合成。采用MTT法筛选了它们对人肝癌细胞Hep G2、人乳腺癌细胞MCF-7及人正常肝细胞L02的增殖抑制作用,其中化合物V-7对MCF-7细胞增殖的抑制能力最强,并对人正常肝细胞L02表现出低毒性,说明V-7具有良好的选择性。流式细胞术结果显示,化合物V-7可以引起MCF-7细胞中Sub-G1峰细胞百分数呈剂量效应增加,而S期细胞百分数无明显变化,说明化合物V-7是通过诱导细胞凋亡来抑制MCF-7细胞增殖的。DHE荧光强度检测肿瘤细胞内ROS含量的变化,表明化合物V-7能够作为一种自由基清除剂来清除细胞内的ROS而诱导细胞凋亡。化合物V-7具有进一步优化,发展成为治疗肿瘤药剂的潜力。5)设计、合成了一类结构新颖的亚甲基异硒脲衍生物(化合物VI-1-VI-8)。利用MTT法筛选了它们对5种细胞(人宫颈癌细胞He La、Caski、Si Ha,恶性黑色素毒瘤细胞A375及人正常肝细胞L02)的增殖抑制作用,得出化合物VI-8对肿瘤细胞的抑制活性最好,尤其是对He La细胞的IC50值为2.4μM。化合物VI-8的亲油性最好,并且具有最好细胞的吸收效率,且靶向目标为溶酶体。应用胞吞抑制剂确定了化合物VI-8是受Dynasore介导的脂筏胞吞作用进入He La细胞的。深入研究证实化合物VI-8通过促使线粒体断裂而导致肿瘤细胞凋亡,经westernbolting实验证实VI-8诱导肿瘤细胞凋亡是通过磷酸化通路来完成的。该研究为亚甲基异硒脲衍生物的合成、高选择性地抗肿瘤的诊疗试剂的开发提供了理论基础和应用选择。
【学位单位】：暨南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：R914;R96
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    引言
    1.1 有机硒合成化学
        1.1.1 硒醚的制备
        1.1.2 二硒醚的制备
        1.1.3 异硒氰酸酯合成有机硒杂环化合物
        1.1.4 硒的不对称反应
        1.1.5 含硒的五元环及六元环化合物
        1.1.6 硒唑型希夫碱的合成
        1.1.7 仿生有机硒化合物的合成
    1.2 有机硒化合物的生物活性
        1.2.1 营养作用
        1.2.2 抗氧化活性
        1.2.3 抗炎活性
        1.2.4 抗肿瘤活性
    1.3 本课题研究意义及主要研究内容
第二章 硒代大蒜新素、大蒜新素、大蒜素抗氧化研究
    引言
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验试剂、仪器和方法
        2.1.2 大蒜新素、大蒜新素与硒代大蒜新素的合成
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 DPPH反应体系的吸收光谱及测定波长的确定
        2.2.2 DPPH体系的反应动力学研究
        2.2.3 抗氧化剂清除DPPH自由基的剂量效应及其对比评价
        2.2.4 硒代大蒜新素、大蒜新素抗氧化机理讨论
        2.2.5 大蒜素的抗氧化与稳定性
    2.3 本章小结
第三章 二硒醚化合物的合成、抗肿瘤活性及构效关系研究
    引言
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验试剂、仪器和方法
        3.1.2 二硒醚化合物的合成及其表征
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 二硒醚类化合物的合成
        3.2.2 二硒醚类化合物的抗肿瘤活性结果
        3.2.3 量化参数计算
        3.2.4 定量构效关系
    3.3 本章小结
第四章 碳负载铜一锅法催化合成苯并硒唑类衍生物
    引言
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验试剂、仪器和方法
        4.1.2 苯并硒唑类化合物的合成及表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 反应条件优化
        4.2.2 活性炭负载纳米铜催化剂的评价与表征
        4.2.3 底物适用范围的研究
        4.2.4 部分化合物的晶体结构
        4.2.5 催化剂重复使用性能
    4.3 本章小结
第五章 硒唑吡啶衍生物合成以及诱导乳腺癌MCF-7 细胞凋亡研究
    引言
    5.1 实验试剂、仪器及方法
        5.1.1 主要化学药品和试剂
        5.1.2 实验仪器
        5.1.3 细胞系及培养
        5.1.4 细胞存活率的检测
        5.1.5 流式细胞周期分析
        5.1.6 ABTS自由基的清除实验
        5.1.7 DPPH自由基的清除实验
        5.1.8 统计分析
        5.1.9 硒唑吡啶类化合物（Se Ds）的合成及表征
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 单晶结构
        5.2.2 体外抗肿瘤活性
        5.2.3 PSeD对细胞周期分布的影响
        5.2.4 V-7（PSeD）通过清除自由基抑制细胞内活性氧（ROS）的产生
    5.3 本章小结
第六章 亚甲基异硒脲衍生物的合成以及选择性诱导肿瘤细胞凋亡
    引言
    6.1 实验部分
        6.1.1 实验试剂
        6.1.2 实验仪器
        6.1.3 细胞系及培养
        6.1.4 细胞存活率的检测
        6.1.5 流式细胞周期分布
        6.1.6 药物的荧光检测
        6.1.7 药物在细胞内的定位和药物诱导线粒体断裂的荧光检测
        6.1.8 细胞吸收和胞吞抑制实验
        6.1.9 Western-blotting法检测细胞内蛋白的表达水平
        6.1.10 亚甲基二异硒脲衍生物的合成及表征
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 实验结果讨论
        6.2.2 体外抗肿瘤活性
        6.2.3 药物吸收与迁移
        6.2.4 化合物VI-8 促进细胞凋亡
    6.3 本章小结
第七章 全文总结
    1. 研究成果
    2. 进一步的研究方向
参考文献
附录 1：攻读博士学位期间论文发表或投稿
附录 2：部分化合物的核磁谱
致谢

【参考文献】

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本文编号：2848992