基于修饰的β-环糊精的超分子体系研究及应用进展

β-环糊精是一类环状的、由7个D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成的低聚糖,具有“内疏水、外亲水”的刚性锥形空腔结构。 近年来,基于β-环糊精的超分子体系的制备及应用取得前所未有的显著进展。 本文主要综述了β-环糊精衍生物、低聚物以及多聚物在合成方面的新进展,介绍了基于β-环糊精的分子组装,以及以β-环糊精及其修饰物为超分子主体的超分子体系在药物运输、基因传递、催化反应、污染治理等方面的最新应用。 目前,对β-环糊精基本性质及应用的研究已日趋成熟,但仍存在许多实际性的问题需要解决。 随着研究的进一步深入,有望实现β-环糊精在各领域的大规模、深层次应用。     

α-氨基酸及其酯化物侧链对其β-环糊精复合物稳定常数的影响

为了探索α-氨基酸及其酯化物的侧链R基团对其与环糊精非共价复合物结合强度的影响, 将一定摩尔比的β-环糊精(β-CD)分别与L型正缬氨酸(n-Val)、 亮氨酸(Leu)、 苯丙氨酸(Phe)、 天冬氨酸(Asp)、 天冬氨酸-4-苄酯(Asp-4-benzyl ester)和天冬氨酸-4-叔丁酯(Asp-4-t-butyl ester)在室温下混合, 反应平衡后采用电喷雾电离质谱进行竞争反应检测, 并以改进的质谱滴定结合曲线拟合法计算结合常数. 结果表明, 它们均可形成摩尔比为1∶1的非共价复合物. 在2组竞争反应中, 复合物的结合强度顺序分别为[β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]⁺>[β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]⁺>[β-CD∶Asp+H]⁺以及[β-CD∶Phe+H]⁺>[β-CD∶Leu+H]⁺>[β-CD∶n-Val+H]⁺. 质谱滴定曲线拟合法测得[β-CD∶n-Val+H]⁺, [β-CD∶Asp+H]⁺, [β-CD∶Asp-4-t-butyl ester+H]⁺, [β-CD∶Asp-4-benzyl ester+H]⁺, [β-CD∶Leu+H]⁺和[β-CD∶Phe+H]⁺的稳定常数(lgK_st)分别为1.81, 2.54, 3.14, 3.26, 3.36和3.67, 结合强度依次增强. 竞争反应的定性分析结果与质谱滴定定量法测得结合强度结果的趋势一致. 由于所选用的α-氨基酸及其酯化物客体的羧基端(—COOH)和氨基端(—NH₂)均相同, 且都为亲水基团, 仅有侧链R基团不同, 因此在溶液中客体分子受疏水驱动与β-CD主体靠近并结合时, 侧链R基团的疏水力和极性2个因素起重要作用. 由于客体分子体积小, 其碳端的羧基还可与β-CD大口或小口边缘的羟基形成氢键, 使复合物更加稳定.     

γ-环糊精对二甲戊灵的包合作用

以γ-环糊精(γ-CD)为主体, 采用饱和水溶液法对客体二甲戊灵进行包合. 采用紫外光谱以等摩尔连续变化法确定包合物的包合比为1∶1; 红外光谱证明二甲戊灵的部分苯环结构可能进入了γ-CD的空腔; 热分析结果证明包合作用提升了二甲戊灵的熔点; 粉末X射线衍射谱图中新衍射峰的出现说明形成了新物相; 扫描电镜则直观展现了包合物的外观. 以上结果均表明形成了γ-CD-二甲戊灵包合物, 其包合平衡常数K=1123.99 L/mol. 包合作用使二甲戊灵的熔点从54 ℃升至75 ℃, 溶解度提高了约11.5倍, 包合物热贮稳定性达标, 为进一步将其加工成其它水基化农药剂型提供了可能.     

无溶剂、无催化剂条件下α-腺嘌呤阿拉伯糖苷的合成

为了发展有效合成α-腺嘌呤阿拉伯糖苷的方法,以1,2,3,5-四-O-乙酰基-β-D-阿拉伯糖和6-氯嘌呤为原料,在微波辐射和无溶剂、无催化剂条件下反应得到中间体9-α-D-(2',3',5'-三-O-乙酰基)阿拉伯呋喃糖基-6-氯嘌呤,收率85%。 该中间体物在Na₂CO₃催化下脱除乙酰基,然后“一锅”加入饱和的NH₃/CH₃OH溶液氨解,以90%的收率得到α-腺嘌呤阿拉伯糖苷。 关键中间体9-α-D-(2',3',5'-三-O-乙酰基)阿拉伯呋喃糖基-6-氯嘌呤的合成反应规模可以扩大到100 g。 类似地合成α-2-氟腺嘌呤阿拉伯糖苷和α-2-氨基腺嘌呤阿拉伯糖苷。     

基于β-环糊精的多肽支臂星状聚合物的制备及性能

以β-环糊精(β-CD)为起始原料,通过磺酰化及乙二胺基取代等过程,制备具有端氨基的中间体β-环糊精(6-en-β-CD);再以6-en-β-CD为引发剂,通过赖氨酸N-羧基环内酸酐(Lys-NCA)和谷氨酸N-羧基环内酸酐(Glu-NCA)的混合开环聚合(ROP)和脱苄氧羰基(Cbz)保护等反应,制备了以β-CD为核、混聚多肽为支臂的星状聚合物[6-聚(谷氨酸-赖氨酸)-β-CD].以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)、核磁共振波谱(NMR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对星状聚合物及中间体结构进行表征;同时采用圆二色光谱(CD)和噻唑蓝(MTT)法对该聚合物的二级结构和体外毒性进行了考察.结果表明,所得星状聚合物的重均分子量(Mw)为4626,多分散系数(PDI)为1.10,平均聚合度(DP)为27.1;在水溶液中星状聚合物的二级结构是无规则线团;在5 mg/m L浓度下,细胞存活率可达到94%以上,没有呈现明显体外细胞毒性,具有潜在的药用前景.     

光氧化还原催化自由基偶联合成β-氟代-α-氨基酸衍生物

通过可见光驱动光氧化还原催化, 发展了一种新颖、便利的β-氟代-α-氨基酸衍生物的合成方法. 以非金属的二氰基吡嗪衍生物(DPZ)为光催化剂, 以易于制备的N-芳基甘氨酸酯和芳基乙酸氧化还原酯为原料, 通过单电子氧化还原分别生成酯基取代α-氨烷基自由基及α-氟代苄基自由基. 经过高反应活性自由基的交叉偶联, 高产率地得到目标产物. 该方法由于氧化还原中性反应途径而无需额外的氧化剂或还原剂, 且属于绿色、可持续的有机催化合成策略.     

β-酪蛋白淀粉样纤维沉淀的形成及影响因素

利用硫磺素T(ThT)荧光分析法和透射电子显微镜检测β-酪蛋白形成淀粉样纤维沉淀(Fibril)的动力学过程, 研究了磷脂和硫酸肝素对其Fibril形成的影响. 实验结果表明, β-酪蛋白在65 ℃下, pH值为5.4~9.0的范围内, 加热252 h以上, 并未形成Fibril, 说明β-酪蛋白是一种很好的分子伴侣, 在高温、 弱酸和弱碱条件下均不形成淀粉样纤维沉淀. 甘油磷酸胆碱D6PC和D9PC可以显著地促进β-酪蛋白的Fibril的形成, 说明一定条件下蛋白质可能与细胞膜之间存在相互作用而导致其二级构象的转变. 硫酸肝素对β-酪蛋白形成Fibril具有促进作用, 在炎症组织中, 硫酸肝素表达量的增加有可能促进β-酪蛋白形成Fibril, 说明乳腺炎与乳腺中的Corpora Amylacea的形成存在一定的联系.     

桥连双(酮亚胺)和双(二酮亚胺)及其铝配合物的合成与催化活性

通过桥连双β-二酮类化合物与取代苯胺反应, 合成了5个新的桥连双(β-单酮亚胺)化合物(1~5)和2个新的桥连双(β-二酮亚胺)化合物(6,7), 它们与三甲基铝反应, 得到了相应的3个双(β-酮亚胺基)二铝配合物(8~10)和2个双(β-二酮亚胺基)二铝配合物(11,12). 采用核磁共振、 红外光谱和质谱等对这些化合物进行了表征, 通过X射线单晶衍射分析证实了铝配合物的结构, 并考察了这些铝配合物在ε-己内酯开环聚合反应中的催化活性.     

左氧氟沙星的噻唑并均三唑衍生物的合成及抗肿瘤活性

为进一步发展抗菌药氟喹诺酮向抗肿瘤活性转化的有效结构修饰策略,基于药效团骨架的迁越药物设计原理,用噻唑并均三唑稠环取代左氧氟沙星(1)C-3羧基的等排体,α,β-不饱和酮为其修饰基,设计合成了C-3噻唑并均三唑稠杂环目标化合物(6a-6l)。 体外抗肿瘤活性结构表明,所合成的12个化合物的活性均强于母体左氧氟沙星,化合物6e、6i、6j的活性与对照抗肿瘤药阿霉素相当。 因此,α,β-不饱和酮修饰的均三唑骨架替代C-3羧基有利于提高氟喹诺酮的抗肿瘤活性。     

银杏种子糖蛋白的SDS-PAGE分离及N-糖链的质谱分析

利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离了银杏种子中的糖蛋白组分, 进一步用氨水催化释放N-糖链, 并采用电喷雾离子质谱(ESI-MS)及在线液相色谱-质谱联用(LC-UV-MS/MS²)等技术对胶条上释放的N-糖链进行了定性定量分析. 结果表明, 从银杏种子中分离得到11种糖蛋白, 共检测到11条N-糖链, 包括高甘露糖型(4.88%)和复杂型(95.12%) 2种类型, 其中分子量为21000, 36000和50000的糖蛋白所释放的核心α-1,3-岩藻糖和β-1,2-木糖修饰的N-糖链所占比率较高, 分别为68.23%, 64.37%和75.09%. 本研究对进一步研究银杏糖蛋白功能具有重要意义.     

白山毛桃根抗脑胶质瘤活性成分及其纳米胶束的制备

采用溶剂提取和萃取方法得到白山毛桃根乙酸乙酯、 正丁醇和水层萃取物. 通过噻唑蓝(MTT)比色法考察了各萃取物对脑胶质瘤细胞U87MG活性的抑制作用. 采用高效液相色谱(HPLC)指纹图谱法比对确认活性部位的主要化学成分为2α,3α,24-三羟基-12-烯-28-乌苏酸. 采用溶剂挥发法制备了2α,3α,24-三羟基-12-烯-28-乌苏酸纳米胶束, 对其包封率、 粒径及ζ电位等进行了表征, 并考察了其抗肿瘤活性. 体外细胞实验结果表明, 白山毛桃根乙酸乙酯萃取物对脑胶质瘤细胞U87MG具有抑制作用, 通过与标准品比对确认2α,3α,24-三羟基-12-烯-28-乌苏酸为乙酸乙酯部位的主要成分, 且该成分对脑胶质瘤细胞活性具有较强抑制作用. 通过溶剂挥发法制备的2α,3α,4-三羟基-12-烯-28-乌苏酸纳米胶束包封率为64.7%, 粒径为20 nm, 粒径分布宽度(PDI)为0.246, ζ电位为-5.7 mV. 细胞实验结果进一步证明, 与单体化合物相比, 2α,3α,24-三羟基-12-烯-28-乌苏酸纳米胶束对脑胶质瘤细胞活性具有更强的抑制作用, 为白山毛桃根在脑胶质瘤治疗中的应用提供了实验依据.     

双-β-咔啉衍生物的设计、合成及抗肿瘤活性

以去氢骆驼蓬碱为原料, 经过脱甲基、 烷基化等步骤, 合成了一系列双-β-咔啉衍生物. 目标化合物均经核磁共振谱(NMR)和质谱(MS)进行结构确证. 以顺铂为阳性对照药, 采用四甲基偶氮唑盐(MTT)法考察了目标化合物体外抗肿瘤(Bel-7402, 786-0, BGC-823, A375, 769-P和MCF7等6株细胞)活性. 结果表明, 化合物4g和4o与阳性对照药相比具有良好的抗肿瘤活性, 其半抑制浓度(IC₅₀)值均小于10 μmol/L. 初步构效关系研究表明, 当桥链亚甲基数目为8~10, β-咔啉环上9-丁基或9-异丁基取代时, 化合物的抗肿瘤活性较强.     

1,2,7,9-四取代去氢骆驼蓬碱衍生物的合成及体外抗肿瘤活性

为了寻找高效低毒的抗肿瘤候选化合物, 以去氢骆驼蓬碱为原料, 对β-咔啉环的2-,7-和9-位3个结构位点进行了结构改造, 合成了11个去氢骆驼蓬碱衍生物, 化合物的结构经核磁共振、 红外光谱、 质谱及元素分析确证. 采用四甲基偶氮唑盐(MTT)法初步测试了目标化合物体外抗肿瘤(Bel-7402, 786-0, BGC-823, A375, 769-P和MCF7)活性, 结果表明化合物4a, 4b, 8a和8b具有显著的体外抗肿瘤活性.     

磺丁基醚-β-环糊精修饰毛细管电色谱拆分地平类药物对映体

采用甲基丙烯酸缩水甘油酯原位聚合物基质, 将磺丁基醚-β-环糊精修饰到毛细管内壁, 制得了一种毛细管电色谱手性柱(SECDP), 并通过红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)表征了其结构. 磺酸基可提供足够稳定的正向电渗流(EOF), 基于磺丁基醚-β-环糊精在固定相和流动相中的协同作用, 通过优化手性添加剂浓度、 pH值、 施加电压、 温度及有机调节剂含量等条件, 利用该开管电色谱柱拆分了氨氯地平、 尼莫地平和尼卡地平等10种地平类手性药物对映体. 优化的流动相组成为20 mmol/L NaH₂PO₄(pH=4.0), 含4.0 mmol/L 磺丁基醚-β-环糊精, 乙腈的体积分数为10%~25%, 施加电压15~25 kV, 温度为15 ℃, 电动进样2 kV×5 s, 检测波长为236 nm. 在上述条件下, 分离度(R_S)可达3.62, 柱效达61011块/m, 分析时间一般为6~15 min. 基于色谱分离数据, 探讨了相关的手性分离机理.     

七水合三氯化铈-碘化钠催化氨基苯硫酚与高位阻α, β-不饱和酮的迈克尔加成反应

对七水合三氯化铈-碘化钠(CeCl₃·7H₂O-NaI)化邻氨基苯硫酚、 对氯邻氨基苯硫酚、 间氨基苯硫酚、 对氨基苯硫酚和对甲基苯硫酚与α,β-不饱和酮(1a~1o)的迈克尔加成反应进行了系统研究. 结果表明, CeCl₃·7H₂O-NaI-SiO₂复合催化剂能有效催化邻氨基苯硫酚及对氯邻氨基苯硫酚与α,β-不饱和酮(1a~1o)的迈克尔加成反应. 在优化的反应条件下, 即n(CeCl₃·7H₂O):n(NaI):n(α,β-不饱和酮)=1:2:2, m(CeCl₃·7H₂O):m(SiO₂)=1:1.6, 三氯甲烷作溶剂, 反应温度为回流温度, 反应时间为2 h, 反应可达到中等产率(43.1%~58.8%). 催化剂重复使用4次基本稳定. 此外, 提出了可能的催化机理.     

胺解改性聚L-谷氨酸苄酯引导骨再生膜的制备

以聚L-谷氨酸苄酯(PBLG)为原料, 通过溶剂浇铸与粒子沥滤法分别构建PBLG单层致密和PBLG单层多孔膜, 利用乙醇胺对薄膜表面改性, 构筑双层引导骨再生膜. 研究了不同胺解改性时间对PBLG-s-PHEG双层膜亲水性和力学性能的影响, 结果表明, 随着PBLG分子量的增大, 薄膜的力学性能增强而降解速率减缓. 延长胺解改性时间可提高薄膜亲水性和体内外降解速率. 细胞实验结果表明, 双层薄膜的致密结构能够有效阻隔成纤维细胞的侵入, 多孔结构能够支持细胞贴壁黏附和铺展. 体外生物活性评价结果表明, 表面改性的PBLG基材料可用于体内骨缺损修复. 本文所构建的双层引导骨再生膜在体外具有良好的力学性能和降解性能, 与组织具有一定的贴合性, 同时可有效阻碍成纤维细胞侵入, 具有潜在应用价值.