中药大黄蒽醌类物质电喷雾质谱裂解规律研究

大黄是一味临床常用药材,化学成分复杂,主要药效成分为蒽醌类衍生物.其中1,8-二羟基蒽醌类衍生物如大黄素(Emodin)、大黄酚(Chrysophanol)、大黄酸(Rheni)、大黄素甲醚(Physcion)、芦荟大黄素(Aloe-emodin)等在中药中分布较广泛.这类物质及其甙类具有泻下、抗菌、抗癌等多种生理活性.对于大黄蒽醌类物质的分离、含量测定、药理研究等一直是一个非常活跃的领域,但对大黄蒽醌类衍生物的电喷雾质谱裂解规律的研究还未见报道.本文我们应用电喷雾离子阱质谱(ESI-MS)研究了5种大黄素型蒽醌衍生物的裂解规律.为进一步开展大黄蒽醌类物质在生物体内的代谢规律等做了有益的探讨.     

蒽醌及其羟基衍生物的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G*水平上, 对蒽醌及其羟基取代衍生物进行理论计算. 几何全优化的结果表明, 标题化合物均取平面构型, 分子内氢键对几何构型和电子结构影响很大. 基于简谐振动分析求得IR谱频率和强度, 并作了对称性分类和指认, 计算值与实验值良好相符. 运用含时密度泛函理论方法在相同水平上计算了标题物的电子吸收光谱, 发现蒽醌芳环取代衍生物的最低激发单重态均源自HOMO-LUMO(π→π*)跃迁. 基于振动分析, 由统计热力学求得了标题物的热力学性质.     

乙醇醛的分子动态结构

以量子化学计算作为起点, 为最简单的糖类分子——乙醇醛开发了两套分子力学力场参数: 基于肽类的力场和基于醛类的力场. 分子动力学模拟结果表明, 所开发的类醛力场参数能够较好地描述乙醇醛分子在水中的结构以及水分子在其周围的分布. 通过瞬时简正模式分析, 得到了3N-6个模式的瞬时振动频率和振动跃迁偶极矩等振动光谱参数的统计分布及其相关性. 结合量子化学计算和分子动力学模拟对生物分子体系的多元振动光谱参数进行预测和评估, 为从化学键水平出发模拟宽带飞秒二维红外相关光谱提供了一个新方法.     

4-二羟基硼苯丙氨酸(BPA)及其多羟基衍生物BPA(OH)n(n=1,2,4)的电子结构的理论研究

使用密度泛函方法对硼中子捕获疗法药物4-二羟基硼苯丙氨酸(BPA)及其多羟基衍生物BPA(OH)和BPA(OH)2, BPA(OH)4的电子结构进行了理论计算, 探讨了BPA药物作用的可能机制及其羟基衍生物具有良好水溶性的主要因素. 研究结果表明, BPA的HOMO主要分布在苯环上, 而BPA(OH), BPA(OH)2和BPA(OH)4的HOMO主要位于多羟基基团与BPA母体的结合部位的C, N和O原子附近, 羟基衍生物的这种HOMO轨道特性、 结构中极性基团数量的增多及分子极性的增大等可能是它们具有良好水溶性的主要因素. 计算结果与实验结果一致.     

蒽醌丙烯酸酯、酰胺的合成

本文报道了3-羟基蒽醌-2-醛、1,6,8-三羟基蒽醌-3-醛、3-甲氧基蒽醌-2-醛、3-甲氧基蒽醌-2-丙烯酸及酯类、1,6,8-三羟基蒽醌-3-丙烯酸及蒽醌-2-丙烯酰胺类衍生物的合成,并报道有关化合物的紫外及红外吸收光谱数据。     

锌/NaOH水溶液还原芳酮及芳醛的便捷且环境友好的方法

本文报道在氢氧化钠水溶液中，用锌粉把含有羟基或氨基取代基团的9，10－蒽醌和邻（或对）羟基（或氨基）芳醛酮还原为亚甲基衍生物。本还原方法避免了Wolff-Kishner-Huang Minlon 反应中NH₂-NH₂的污染和Clemmensen反应中Hg污染，具有操作方便、产率高、不使用有机溶剂的特点。根据使用DFT理论的计算结果，提出这类还原反应的机理。     

BeQ2衍生物中金属配体间相互作用对前线分子轨道和非线性光学性质影响的理论研究

采用从头算HF及密度泛函理论(DFT)B3LYP方法对8-羟基喹啉铍(BeQ2)及其取代衍生物Be(MQ)2,Be(CNQ)2的稳定结构及结合能进行计算.在此基础上,系统分析了前线分子轨道组成及体系非线性光学系数的变化.计算结果表明,金属-配体间的相互作用使非线性光学系数增大,且γ比β增大得多;CH3和CN的推拉电子取代均使结合能降低,电子离域性增强,非线性光学性质得以改善.     

蒽醌衍生物的合成与光谱特性

合成了6个蒽醌衍生物(1a~1 f),其中2,3-二氢-9,10-二羟基-1,4-蒽醌(1d)和2,3,4,9-四氢-9-羟基-1,10-蒽醌(1 e)为新的蒽醌衍生物。1a~1 f的结构经UV,1H NMR,IR及MS确定。初步探讨了1a~1 f的荧光和燐光光谱特性。结果表明,1a~1 f都能发射荧光和室温燐光(RTP),尤其是SS-RTP具有较大的Stokes位移和较长的寿命。     

1-碘丙烷分子的电子动量谱学研究：自旋-轨道耦合效应与分子内轨道相互作用

利用不对称不共面电子动量谱仪,在2.5 keV碰撞能量下,采用高精度的SAC-CI方法计算了1-碘丙烷分子束缚能谱,同时采用Hartree-Fock、B3LYP/aug-cc-pVTZ（C,H）6-311G＊＊（I）方法计算其电子动量分布. 并对电离能峰进行了标示. 结合非相对论与相对论计算方法以及自然键轨道分析,对最外层两个轨道（碘的5p孤对）的自旋-轨道耦合效应与分子内轨道相互作用进行了比较. 两种相互作用对电子动量分布的不同影响是可观的. 实验结果与相对论计算的结果一致,表明1-碘丙烷分子内自旋-轨道耦合效应占主导.     

对位环芳烃及其衍生物分子轨道的通过空间和通过键相互作用研究

应用改进的重叠模型多重散射Ｘα自洽场方法对对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道通过空间和通过键的相互作用进行了研究，讨论分子轨道相互作用对分子轨道能级顺序的影响以及不同的连接桥对分子轨道相互作用的影响，进一步应用过渡态理论方法计算对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道电离能，计算结果与实验结果符合较好。     

对位环芳烃及其衍生物分子轨道的通过空间和通过键相互…

应用改进的重叠模型多重散射Ｘａ自洽场方法对对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道通过空间和通过键的相互作用进行了研究，讨论分子轨道相互作用对分子轨道能级顺序的影响以及不同的连接桥对分子轨道相互作用的影响，进一步应用过渡态理论方法计算对位环芳烃及其衍生物分子的分子轨道电离能，计算结果与实验结果符合较好。     

异腈与羟基化合物形成氢鍵的自洽场分子轨道法研究

用自洽场分子轨道法(CNDO/2,abinitio)研完了异腈与羟基化合物的氢键体系(R-N≡C…H-O-R＇)。计算结果指出,异腈与羟基化合物之间可以形成相当强的氢键,该体系氢键键能的减弱与OH键的伸缩振动红外光谱的红移有明显的平行关系。根据计算结果,讨论了异腈和腈形成氢键的相对稳定性。     

新型蒽醌类拓扑异构酶II抑制剂的深度学习设计与合成

收集并整理了102个蒽醌化合物以及对应抗肿瘤活性和毒性,建立QSAR和分子对接模型。以1,4-二羟基蒽醌为基础,设计具有磺酰基和胺烷基结构的新型蒽醌衍生物。利用模型对所设计的衍生物进行筛选,经两步反应合成了11个潜在的拓扑异构酶II抑制剂（B1~B11）,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS(ESI) 表征。药理实验结果表明：化合物对DU-145和HELA癌细胞均显现出良好的抗肿瘤活性。其中B6和B11对DU-145有显著抑制作用,IC₅₀分别为16.88 μM和5.48 μM。      

杯[4]芳烃对单糖及嘧啶衍生物的分子识别和分子开关

用AM1和INDO/SCI方法对八羟基杯[4]芳烃与单糖及嘧啶衍生物形成的超分子体系进行理论研究,结果表明,主体通过CH-π相互作用对单糖类进行分子识别,尤其对赤藓糖识别效果更好;主体与嘧啶没有明显的π-π堆砌作用,但能识别含吸电子基团的嘧啶衍生物,据此可设计酸碱调控的分子开关.讨论了配合物的UV谱带与主体相比发生红移的原因.     

发光金属配合物8-羟基喹啉镓(Gaq3 )的电子性质及其分子设计

利用ab initio HF 和密度泛函理论(DFT)B₃LYP方法,对有机发光材料8-羟基喹啉镓(Gaq₃)进行了几何结构优化,系统分析前线分子轨道特征和能级分布规律以探索其电子跃迁的机理.对3种Gaq₃衍生物及其高聚物进行分子设计,分析它们的发光可能性及配体对光谱性质的影响.揭示Gaq₃及其衍生物所形成的高分子体系的能带分布特征和规律.结果表明,电子在基态与激发态间的跃迁,主要是在配体8-羟基喹啉环内或环间的电荷转移,主要为π-π^*跃迁.电子从含O的苯酚环转移至含N的吡啶环上,O为电子的给体,N为电子的受体.电荷转移的途径应有两种方式:一种是通过喹啉环上的C原子环内传递;另一种则是通过金属离子对配体8羟基喹啉的有效支撑,加强了环间相互作用,促进电子的转移.Gaq₃衍生物的分子设计将有效提供合成发光材料的一个方向.     

抗疟新药青蒿素及其衍生物的分子轨道研究

青蒿素是我国医药工作者新近寻找的抗疟药物,其分子式为 C_(15)O_5H_(22)。本文闸分子轨道 EHMO 法对青蒿素及其六个衍生物进行了量子化学计算,探求青蒿素的化学反应、晶体结构特征和抗疟药理作用的量子化学理论解释,初步建立青蒿素及其醚型衍生物系列化合物分子轨道能量与抗疟活性数据之间的线性关系式。     

密度泛函理论辅助研究大黄素型蒽醌化合物电喷雾质谱的裂解过程

从红树植物尖瓣海莲(Bruguiera sexangula var.rhynchopetala)来源的一株青霉菌属真菌Penicillium sp.次级代谢产物中,分离鉴定出三个大黄素型蒽醌化合物,分别为:大黄素1,3,8-三-羟基-6-甲基蒽醌(1,3,8-trihydroxy-6-methyl anthraquinone,JGWY-C)、1,3,5,8-四羟基-6甲基蒽醌(1,3,5,8-tetrahydroxy-6-methyl-anthraquinone,JGWY-D)和1,3,8-三羟基6-羟甲基蒽醌(1,3,8-trihydroxy-6 hydroxymethyl-anthraquinone,JGWY-B).采用电喷雾离子阱质谱技术(ESI-IT-MSn)对三个化合物的裂解过程及碎片离子结构进行研究,并运用密度泛函理论计算方法,优化各碎片离子的稳定几何构型和裂解过程的能量变化,进一步验证裂解途径分析的可靠性.实验结果表明:大黄素型蒽醌化合物中酚羟基具有一定的酸性,更容易在负离子模式下形成氧负离子,A环和B环酚羟基在多级裂解过程中易脱去CO和CO2小分子.这一裂解过程可以作为药物快速检测和药代动力学研究中质谱的特征碎片离子峰.此外,化合物JGWY-B碰撞诱导裂解α位-CH2OH脱去H2形成醛基,这一过程也得到理论计算的支持.该研究为大黄素型蒽醌化合物的结构鉴定和检测提供了有用的质谱依据.     

培养南海红树林内源真菌Fusarium sp. ZZF60产新型蒽醌衍生物

通过人工发酵培养,从南海红树林内源真菌Fusarium sp.ZZF60的培养液中分离得到:1种新蒽醌衍生物,6,8-二甲氧基-1-甲基-2-(3-氧丁基)蒽醌(1),以及5种已知化合物:7-羟基-3-(4-甲氧基苯基)苯并-γ-吡喃酮(2),2,4-二羟基-6-[(1′E,3′E)-1′,3′-戊二烯基]苯甲醛(3),(E)-4-羟基肉桂酸甲酯(4),4-(4-羟基苯基)-2-丁醇(5),4-羟基苯甲酸(6)。它们的结构通过MS、NMR等波谱分析推导确定。初步药理活性显示,化合物1抑制体外培养人喉癌细胞Hep2和人肝癌细胞HepG2的IC50分别为16和23μmol/L。     

3-羟基哒嗪及其CH3, NO2和Cl取代衍生物质子转移过程的理论研究

用密度泛函理论(DFT) B3LYP方法, 在6-311＋G*基组下, 对3-羟基哒嗪及其CH₃, NO₂和Cl取代衍生物分子醇式和酮式结构互变异构化反应进行了研究, 优化化合物的几何构型, 寻找反应的过渡态, 通过振动分析和内禀反应坐标(IRC)分析加以证实, 计算了反应的活化能. 结果表明, 3(2H)-哒嗪酮及其带取代基的衍生物不论是单体, 还是相对应的二聚体, 比其相对应的异构体能量低, 表明在通常情况下是以3(2H)-哒嗪酮及其衍生物形式稳定存在的, 这与前人通过实验数据对3-羟基哒嗪互变异构体的比率进行预测的结果是一致的. 根据计算结果讨论了异构化反应的机理.     

卟啉-蒽醌化合物分子内光诱导电子传递的光谱研究

合成了以不同长度柔韧碳链相连的三种卟啉(Por)-蒽醌(AQ)二元化合物Por-Cn-AQ (n=1,4,10),主要通过稳态荧光光谱和瞬态荧光光谱研究了它们的分子内光诱导电子传递情况,并结合密度泛函理论(DFT)对分子内电子转移机理进行了初步探讨.结果表明:共价相连的卟啉-蒽醌二元化合物在光激发下能够发生从卟啉组分到蒽醌组分的分子内光诱导电子传递;连接链性质对电子传递速率有直接的影响.实验和理论计算结果表明卟啉-蒽醌之间的分子内电子转移很可能是通过超交换机理进行的.