有机双过氧钒化合物的合成及其与小分子相互作用研究

在过去的20年里,双过氧钒化合物的合成及其与小分子相互作用一直是化学和生物学研究的热点之一．本文在合成并表征数种双过氧钒化合物的基础上,利用多核（¹H、¹³C、¹⁴N、¹⁵N和⁵¹V）、多维（¹H-¹H COSY、¹³C-¹H COSY和DOSY）和变温NMR等谱学手段,结合ESI-MS技术和理论计算,系统研究了相互作用前后体系中各物种的溶液结构,对一些实验现象进行了解释,探讨了相互作用的模式和规律．主要结果总结如下：  1. 在合成草酸双过氧钒的基础上,利用多种NMR谱学手段研究了双过氧钒和组氨酸类化合物的相互作用,在溶液中观察到His和Carns等有机配体主要以其咪唑环上的ε-N与中心金属钒配位,这和从海洋生物 Curvularia inaequalis 分离出来的氯过氧化物酶(Chloroperoxidase)的活性中心His496有着相同的配位方式．理论计算表明溶剂效应对该配位方式起着关键的作用．此外,利用ESI-MS技术结合理论计算,通过比较体系在溶液和气相中行为的异同,对气相中物种[OV(O₂)₂(L)₂]-（L为配体）可能的结构给予了解释,认为中心金属钒与溶液中一样还是6配位而不是Conte等人认为的7配位,第二个配体分子通过氢键与物种[OV(O₂)₂(L)₂]-结合在一起． 2. 在合成数种双过氧钒化合物的基础上,利用多种NMR技术结合ESI-MS等谱学方法系统研究了双过氧钒化合物和咪唑、吡啶、取代吡啶、精氨酸、皮考啉酯以及皮考啉酰胺等有机配体的相互作用,建立了一套适合研究过氧钒化合物与有机小分子相互作用的谱学方法．利用核磁共振中扩散排序（DOSY）技术,实现了混合物中各组分在样品管中的“虚”分离,并利用谱图编辑技术得到混合物中各组分的化学位移即结构信息．由于DOSY的使用避免了繁琐的分离,因此它是一种非常有应用前景的研究混合物的谱学方法． 3. 在相互作用体系NH₄VO₃/H₂O₂/2-(2′-Py)Imi中合成了一种新的双过氧钒化合物．经NMR、IR、X-ray衍射和元素分析等谱学方法或分析手段确定其组成[NH₄{OV(O₂)₂{2-(2′-Py)-Imi}·4H₂O}]和结构,其⁵¹V的化学位移在单核双过氧钒化合物中是最大的．目前已报道双过氧钒化合物的晶体结构约为10个,本文所合成的为第一个具有不对称双氮双齿配体的双过氧钒化合物．     

7-氧代阿朴菲型生物碱的NMR研究

从鹅掌楸中分离得到了3个7-氧代阿朴菲型生物碱liridine (1),lysicamine (2)和liriodenine (3),采用MS、1D NMR和2D NMR等技术确定了化合物的结构,并利用2D NMR 技术对其核磁共振信号进行了全归属,纠正了文献中的归属错误.     

新型香豆素-7，8-环磷酰胺衍生物的合成与NMR研究

以7-羟基香豆素为原料,经过Mannich反应化学选择性地得到了8位的7-羟基香豆素Mannich碱,然后在三乙胺存在的条件下,与磷酰二氯氮芥发生环合反应得到了一种新型的香豆素-7,8-环磷酰胺衍生物. 通过中间产物Mannich碱和目标产物的NMR图谱,都证实了Mannich反应的化学选择性位点是7-羟基香豆素的8位而不是6位;通过DEPT、¹H-¹H COSY,HSQC和HMBC等2D NMR技术对目标化合物的¹H 和¹³C NMR数据进行了全归属和较详细的解析.      

克拉霉素胶囊的NMR定量方法研究

以核磁共振技术测定克拉霉素胶囊的含量为例,建立了核磁共振测定药物制剂含量的分析方法. 结果得到克拉霉素在1.03~24.72 mg/mL范围内具有良好线性关系,回归方程为： y=0.025 1X-0.026, r=0.999 2;平均回收率为98.7%(n=9). 测定结果的误差小于0.2%. 本方法具有灵敏度高、方法简单、重现性好的优点,可作为克拉霉素胶囊剂以及其他药物制剂的含量测定方法.      

NMR在天然产物选择性分离与结构研究中的应用

核磁共振(NMR)是天然产物化学研究的重要手段. 本工作将核磁共振技术作为选择性提取分离的监测手段,依据目标化合物的NMR谱学特征,以¹H NMR监控和指导从植物体中寻找和得到二萜类化合物收到了较好的效果. 并运用多种核磁共振技术对分离得到的3种二萜类化合物(jolkinolide A、jolkinolide B和17-hydro-xyjolkinolide B)进行了结构解析.     

IUPAC关于NMR的最新规范

在核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance,简称NMR）发展的半个多世纪以来,国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry,简称IUPAC）一直对其高度关注,特别是对化学位移、参考物定标、统一比例、标准态、固体NMR中的魔角旋转与定标及其实验参数等方面作出了详细规范. 2008年,IUPAC提出了17条新建议来补充和完善NMR规范. 本文简要介绍这些规范,希望有助于相关研究人员在实际工作中能正确使用和推广这些规范.     

蛋白质溶液结构及动力学的核磁共振研究

高场液相核磁共振技术作为解析高分辨率蛋白质结构的两大主要手段之一,在近二十几年的时间里得到了迅猛的发展. 一方面,随着谱仪硬件技术、核磁脉冲技术和蛋白质标记技术的不断发展,液相核磁共振技术所能够研究的蛋白质不断突破分子量的限制,可以达到几万,甚至几十万. 另一方面,液相核磁共振技术成功地应用于蛋白质分子动力学的研究中,是目前唯一能够对蛋白质多个位点同时进行动力学研究的实验方法,并且仍在不断地创新、发展和完善中. 本文从蛋白质溶液结构的解析和动力学的研究两个主要方面对液相核磁共振研究的基本方法进行简要的介绍,并结合实例介绍一些最新的研究进展.     

2-芳氧甲基苯并咪唑-1-乙酰肼的NMR谱的表征

利用酯3的肼解合成出了8个2-芳氧甲基苯并咪唑-1-乙酰肼(4). 其中4c、4d、4f和4g是新化合物. 利用元素分析、IR 和¹H NMR谱对目标化合物4进行了结构表征. 利用2D NMR谱(包括¹H-¹H COSY、HSQC、HMBC 和 NOESY) 对代表化合物4e进行了¹H 和¹³C NMR的归属及空间结构确定. 通过变温实验和溶剂实验(DMSO-d₆ 和CDCl₃)研究了化合物4e的互变异构. 实验结果表明,室温下,DMSO中,目标化合物4存在着酮式和亚胺醇式这两种异构体的互变,其中酮式占 88.2%~92.6%;而在CDCl₃中,仅以亚胺醇形式存在.     

NMR研究β-环糊精对布洛芬的手性识别

用¹H NMR和¹³C NMR研究了β-环糊精对外消旋布洛芬的手性识别. 外消旋布洛芬与β-环糊精形成包合物后,其¹H NMR和¹³C NMR图谱的化学位移和峰形都有所变化,手性碳附近的某些原子所对应的吸收峰裂分为两组信号, 这两组信号分别对应布洛芬的两种対映异构体. 结果显示, 对于布洛芬, β-环糊精是一个方便而有效的手性溶解剂.      

甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯辐射共聚物的NMR研究

用¹H NMR,¹³C NMR,DEPT,gHMBC 和gHSQC 等一维、二维谱研究了γ 射线辐射引发聚合的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸乙酯(EA)共聚物的微观化学结构并作了归属．结果表明二种单体的聚合转化率都较高,共聚物中MMA含量略多一些．由羰基碳的共振信号测得的共聚物中单体链节的三元组含量表明,在共聚物主链结构以嵌段分布为主,这是由于MMA与EA的竟聚率差异所致．     

2-酮基-L-古龙酸结构发生改变的核磁共振研究

发现并揭示了2-酮基-L-古龙酸在许多种溶剂中发生了结构改变,该物质在室温条件下,无需施加任何外力因素,分子中极易发生分子内成环结构变化:分子中的羰基(-C=O)双键断开变单键,形成了2,5位半缩醛五元环衍生物,使分子内出现了O-C-O基团,其标题化合物的核磁共振碳谱(13C NMR)羰基特征峰的化学位移(约200)变到了96,核磁共振2D HMBC异核相关谱,充分证明了2-酮基-L-古龙酸发生的分子内环合成衍生物的主要产物是五元环的2,5位半缩醛衍生物,而非六元环的2,6位半缩醛衍生物.     

运用NMR研究白蛋白与脂肪酸的相互作用

脂肪酸在哺乳动物的能量代谢中发挥着至关重要的作用,同时也是合成细胞膜磷脂和其他生物活性化合物的重要物质.脂肪酸在血液中的溶解度很低,主要以与蛋白质结合状态存在,白蛋白是游离脂肪酸的主要运输者和储存者.因此,研究脂肪酸和白蛋白的相互作用具有非常重要的医学和生物学意义.本文主要利用基于核磁共振（NMR）的组氨酸选择性检测技术T₂W-RD-WaterLOGSY研究天然同位素丰度人血清白蛋白（HSA）与脂肪酸的相互作用,结果发现脂肪酸结合前后,HSA的特征组氨酸谱图变化明显,部分组氨酸信号的相对强度随脂肪酸浓度的增加而不断减小,相应的滴定曲线分析表明HSA表面有两个强的脂肪酸结合位点.此外,部分谱线的化学位移变化说明HSA和脂肪酸的强结合还会引发HSA相应的构象变化.     

壳聚糖和N-羟基苯并三氮唑相互作用的NMR研究

运用液体¹H谱、固体高分辨13C谱以及脉冲梯度场测量自扩散系数等核磁共振技术,研究了壳聚糖（CS）和N-羟基苯并三氮唑（HOBt）的相互作用.结果表明,CS重复单元中2位碳上的-NH₂和HOBt唑环上的-OH之间存在较强的氢键作用,HOBt的存在可以促进CS在水溶液中的溶解,使得在水溶液中对CS进行化学改性成为可能.通过测量CS与HOBt混合溶液中HOBt的自扩散系数,计算出复合物结合与解离的平衡常数K.     

木果楝中Xyloccensin K的NMR研究

从红树植物木果楝的果实中分离并鉴定了2个limonoid 类化合物Xyloccensin K和 6-acetoxycedrodrorin，应用高分辨NMR 技术对Xyloccensin K 的¹H 和¹³C NMR 数据进行了准确的归属，并纠正了文献中部分碳氢信号归属的错误.     

广西大风子中2个新木脂素的NMR研究

从广西大风子的皮中分离得到两个新木脂素1和2,并通过高分辨质谱和核磁共振确定了其结构. 利用多种二维核磁共振技术,包括HSQC, HMBC, DQF-COSY 和NOESY谱,对其碳氢信号进行了全归属. 毛细管电泳分析显示1和2均为外消旋体.     

正丁醇/丙酸与腐殖酸相互作用的NMR研究

由于制备液体燃料的费托合成工艺在合成过程中排放的费托反应生成水通常含有水溶性含氧化合物,例如醇、醛、酮和羧酸.费托反应生成水酸性强、成分复杂、种类繁多,因此需处理后才能排放.本文以核磁共振（NMR）为主要技术手段,以正丁醇和丙酸作为费托反应生成水中水溶性有机成分的模型化合物,研究了腐殖酸（HA）对费托反应生成水的吸附作用.¹H NMR滴定实验和¹H弛豫时间测定结果显示：随HA浓度增大,正丁醇质子信号变宽,但化学位移未变;丙酸质子信号变宽,且化学位移向高场移动;正丁醇和丙酸的¹H自旋-晶格和自旋-自旋弛豫时间均降低,分子相关时间增大.HA与正丁醇、丙酸的结合百分比表明HA对正丁醇的吸附作用大于丙酸.增加HA浓度有利于HA与正丁醇相互作用,但溶液pH值对HA（20 mg/mL）与正丁醇相互作用影响较小;另一方面,增加HA浓度、降低溶液pH值均有利于HA与丙酸相互作用,且HA浓度对相互作用的影响高于溶液pH值.本研究表明HA用于吸附处理费托反应生成水有效,且过程简单、价格低廉,在工业应用中具有潜力.     

蝎毒素LmKTT-1a 与胰蛋白酶相互作用研究

LmKTT-1a 是最近发现的一个蝎毒素,该多肽分子不仅具有钾离子通道调节剂的功能,还具有胰蛋白酶（Trypsin）抑制剂的活性,是第一个被发现的双功能蝎毒素．虽然前期工作已对LmKTT-1a 的溶液结构和钾离子通道调节剂的功能进行了研究,但未阐明LmKTT-1a 和Trypsin 的作用方式和位点．文中利用液体NMR 的手段,采用化学位移扰动分析的方法,确定了LmKTT-1a 的loop 区域V10~F17 等氨基酸位点可能参与了与Trypsin的相互作用．进一步采用定点突变的方法验证了NMR 实验的结果,并确认了LmKTT-1a与Trypsin 相互作用最关键的氨基酸位点是K14．该研究结果有助于进一步理解LmKTT-1a具有双功能活性的结构基础．     

含NGR的多肽与肿瘤细胞作用的NMR研究

NGR为肿瘤血管特异导向肽,将其与功能肽KV7连接构建成一导向功能多肽NGR-KV7;为研究该多肽与人肿瘤乳癌细胞的相互作用,应用核磁共振技术来探讨该多肽与细胞的作用位点和亲和性;通过¹H NMR和T₂弛豫谱的分析,推断该多肽分子与人乳癌细胞结合紧密,亲和程度高.     

一种新的六氢喹啉衍生物的NMR研究

应用¹H NMR,¹³C NMR,DEPT,¹H-¹H COSY,HSQC,HMBC等多种NMR实验测试分析方法,确证了一种新的六氢喹啉衍生物2,7,7-三甲基-4-(4-羟基-3-甲氧基）苯基-5-氧代-1,4,5,6,7,8-六氢喹啉-3-羧酸甲酯的结构,并对它的¹H、¹³C信号进行了归属.     

NP-10与单链、双链季铵盐三种复配体系相互作用规律的NMR研究

通过核磁共振（NMR）技术研究了阳离子表面活性剂,包括单链（DTAC）和双链（C₁₂-C₄-C₁₂和C₁₂-C₈-C₁₂）氯化物季铵盐,与非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚（NP-10）组成的3种复配体系的相互作用及作用点、排列方式、混合胶束中分子间与分子内作用的变化规律等.2D NOESY技术证明了这3种复配体系相互作用力大小顺序为NP-10/C₁₂-C₈-C₁₂ > NP-10/C₁₂-C₄-C₁₂ > NP-10/DTAC,它们的相互作用点相同但作用点数目不同.自扩散系数显示NP-10对混合胶束的动力学半径影响大于季铵盐.弛豫时间表明,当NP-10/DTAC和NP-10/C₁₂-C_s-C₁₂（s=4或8）的混合摩尔比分别为1：3和1：2时,复配体系中分子间的相互作用力开始减小,分子内作用开始起主导作用,这暗示它们最佳摩尔配比分别为1：3和1：2,空间距离也佐证了这一结论.