香豆素希夫碱衍生物的合成及性能研究

发布时间：2020-03-20 22:24

【摘要】：香豆素是存在于自然界中的众多活性天然产物中常见的结构单元,香豆素类化合物不仅具有广泛而显著的生物活性,而且还拥有优异的光学性能,其生物利用度高、作用机制特殊,同时具备分子量小、结构多变、易于合成等特点,在医药、农业、染料、有机光电材料等领域有广泛应用,因而受到众多研究者的持续关注。希夫碱及其金属配合物同样具有广泛的生理活性以及非线性光学性能,同时用途广泛、毒性较低,在分析化学、材料、医学及催化等多个领域均有广阔的应用前景。基于香豆素类化合物在生物活性及发光方面性能优异,根据药物设计中的拼合原理,我们在香豆素骨架上引入希夫碱基团,期望通过活性叠加,获得大量兼具香豆素和希夫碱多种特性的含希夫碱结构的香豆素衍生物进行性能研究,进而筛选出新的先导化合物,期望其具有更好的生物活性、更优异的光学性能,并有开发前景,在分析检测、医药、染料、有机光电材料等领域得到应用。本研究以前期的工作和文献调研为基础,以简单易得的2,3,4-三甲氧基苯甲醛为原料,通过选择性的脱甲基反应、Knoevenagel缩合反应、水解反应及缩合反应,设计合成了8个新型香豆素希夫碱衍生物,同时对其体外抗氧化活性、金属离子荧光探针的选择性及配位性能进行研究,主要内容如下:1.综述了近年来香豆素类化合物的生物活性、合成方法及荧光探针的研究进展;介绍了希夫碱及其配合物的研究进展。2.以2,3,4-三甲氧基苯甲醛为原料,经脱甲基、Knoevenagel缩合、水解及亲核加成反应合成了8个含希夫碱结构的香豆素衍生物,通过~1HNMR、MS、IR等手段对其结构进行了表征,经文献检索8个新化合物未见公开报道。3.对合成所得的目标化合物5a-5h进行抗氧化性能研究。以抗坏血酸为对照,分别测定目标化合物及其母体化合物4,清除DPPH自由基、ABTS自由基及羟基自由基的活性,以半抑制浓度IC_(50)来评价其抗氧化活性。实验结果表明,在DPPH自由基清除活性测试中,部分目标化合物(5e、5g、5h)表现出较对照品更强的抗氧化活性,有六成的衍生物活性强于其母体,表明希夫碱官能团的引入对提高衍生物清除DPPH自由基的活性是有利的;在ABTS自由基清除实验中,母体化合物4及50%的目标化合物(5d、5e、5f、5h)的清除活性较对照品强,但绝大多数衍生物的活性不及母体化合物,表明希夫碱基团的引入对ABTS自由基的清除活性不足,而香豆素母体中,3位氨基的存在似乎对ABTS自由基的清除具有重要作用,有待更进一步的研究及更多的数据支持;在羟基自由基的清除实验中,除化合物5a外,其余香豆素希夫碱衍生物的抗氧化活性均优于对照品和母体,证明香豆素母体的衍生是可以提高其清除羟基自由基活性的。通过对三种自由基清除实验结果进行分析,发现化合物5h及5e对三种自由基的清除活性均强于对照品,表现出优良的抗氧化活性,具备开发应用研究的潜在价值。除此之外,3个希夫碱片段的芳环上连有二个取代基的衍生物(5b、5c、5h),以芳环上连有吸电子基硝基且羟基处于间位的5h,抗氧化活性最强,优于羟基处于邻位且连有给电子基的5b和5c,估计是邻位酚羟基与氮原子形成氢键有关;有3个希夫碱片段的芳环上连有一个取代基的衍生物(5a、5f、5g),它们与亚胺基相连的分别为邻硝基苯基、对硝基苯基、对二甲氨基苯基,但抗氧化活性最差的是含有给电子基(二甲氨基)的5a,说明在这类衍生物中,吸电子基团的存在比给电子基团的抗氧化活性强,这也与我们前期的研究结果一致。初步的构效分析发现,具有较强抗氧化活性的目标化合物,其希夫碱片段的结构特征如下;(1)具有酚羟基且以游离形式存在;(2)含有五元芳杂环结构;(3)芳环上的吸电子基团表现出的抗氧化活性优于给电子基团。4.对目标化合物5a-5h进行金属阳离子的选择性及配位情况进行重点研究,以筛选能选择性识别金属阳离子的荧光探针,并对其配位机制的研究提供参考数据。研究发现,化合物5b和5c都能选择性的识别Cu~(2+),随着Cu~(2+)的加入,其荧光强度显著降低,可作为潜在的荧光淬灭型Cu~(2+)荧光探针进行深入研究。化合物5b和5c的荧光滴定实验及Job’s spot曲线皆表明,化合物5b和5c与Cu~(2+)的配位比为1:1。我们相信上述两个化合物在Cu~(2+)的检测中具有潜在的应用价值,可在医药学、生物及环境方面得到应用。同时可对Cu~(2+)荧光探针的设计合成提供一定的借鉴。
【图文】：

路线图,希夫碱,香豆素,衍生物

图 2-1 香豆素希夫碱衍生物的合成路线Figure 2-1 Synthetic route of coumarin Schiff base derivatives2.3 实验部分2.3.1 主要试剂与来源本实验所用试剂均为市售分析纯，，直接使用。其主要试剂名称和来源见表2-2。表 2-2 主要试剂Table2-2 Major reagents试剂纯度来源2,3,4-三甲氧基苯甲醛 ≥98% 武汉远成共创科技有限公司

化合物,抗坏血酸,自由基清除,清除率

图 3-1 化合物 5a-5d、化合物 4 及抗坏血酸对 DPPH 自由基清除活性Figure3-1 Scavenging activity of DPPH free radical of compound 5a-5d、compound 4 andascoabic acid浓度 mg/mL清除率%
【学位授予单位】：广东药科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R914

【参考文献】