含腺嘌呤的杯芳烃衍生物的合成_表征及其对核苷碱基的分子识别性质

[ 12, 13]
, 而对这些化合物的超分子识别性质的研究则报道较少
[ 15, 16]
[ 14]
.
我们也已经进行了相关方面的研究 . 本文在以前工作的基础上设计合成并表征了 5 , 11 , 17 , 23 四叔丁基 25 , 27 二羟基 26 [ 1 ( 9 腺嘌呤 ) 丙氧基 ] 28 溴丙氧基杯 [ 4] 芳烃 ( AC) , 并通过紫外分 光光度法对 AC 与不同核苷、 碱基间的相互作用进行了研究 .
Vo.l 29
2008年 9 月
高等学校化学学报
CHEM I CAL JOURNA L OF CH I NESE UN I VER SI TI ES
No. 9
1777 ~ 1780
含腺嘌呤的杯芳烃衍生物的合成、表征及其 对核苷碱基的分子识别性质
张海燕 , 史慧杰 , 施宪法
2 1 1
( 1. 同济大学化学系 , 上海 200092; 2 . 石河子大学化学化工学院 , 石河子 832003) 摘要 设计合成了一种 新型含腺嘌呤基的杯 [ 4] 芳烃衍生物 ( AC ) 5, 11, 17, 23 四叔丁 基 25 , 27 二羟基
26 [ 1 ( 9 腺嘌呤 ) 丙氧基 ] 28 溴丙氧基杯 [ 4] 芳烃 , 通过红外光谱、元素分析、核磁共振谱和电喷雾质谱等 手段对其进行 了表征 , 确认为目标产物 ; 并采用紫外分光光度法研究了 AC 的分子识别作用 , 通过测定 AC 与 不同浓度、不同组分的核苷、碱基 混合体系的吸光度 , 证 明了 AC 对尿嘧 啶、尿 苷具有 分子识 别作用 , 能从 其它核苷或碱基共存的 体系中将尿苷或尿嘧啶识别出来 . 关键词 杯芳烃衍生物 ; 腺嘌呤 ; 分子识别 ; 紫外分光光度法 O 629; O 641. 3 文献标识码 A 文章编号 0251 0790( 2008) 09 1777 04 中图分类号
N ), 4 01~ 4 03 ( s, 4H, A r CH 2
A r) , 4 63 ~ 4 64 ( s , 4H,
A r O CH 2 ), 5 83~ 5 84 ( s, 2H, NH 2 ) , 6 77 ~ 6 78 ( s, 4H, A r H ) , 7 07 ~ 7 09 ( s , 4H, A r H ), 7 31~ 7 32 ( s , 2H, C H, adenine ) , 8 14 ~ 8 15 ( s , H, OH ) , 8 28 ~ 8 29 ( s , H, OH ). 元素分析实测值 ( % , 理论值 ) : C 69 65( 69 92), H 8 07( 7 41) , N 7 40( 7 42) . 1 . 2 . 2 AC 对尿嘧啶 、 尿苷、胞嘧啶、胞苷、鸟嘌呤和鸟苷分子的识别作用 AC 的一系列不同浓度 ( 10 ~ 10
- 4
= 256 nm 作为测量波长. 配制浓
- 4
m o l/L 的 AC 溶液, 用标准曲线标定其浓度 ; 配制浓度约为 10
-5
mo l /L 的尿嘧啶溶液 , 用
标准曲线标定其浓度 . 用以上两种溶液配制一系列 AC 与尿嘧啶的混合溶液 , 保持各份样品中 AC 与尿 嘧啶的总浓度为 5 ∃ 10 m o l/L, 改变两者之间的比例 , 使 AC 与尿嘧啶的摩尔浓度比分别为 10%0 , 9%1 , 7%3 , 5%5 , 3%7, 1%9 , 0%10 , 测各份混合液在 256 nm 处的吸光度 . 以各份溶液的浓度对吸光度作 图 ; 同时按各份溶液中两个组分的加入比例 ( 假定两者间没有发生任何反应, 而只是机械混合 ) 计算出 混合液中各组分单独的吸光度之和, 即为 计算值 !, 然后以此计算值对浓度作图并与实测值比较 . 如 果 AC 与尿嘧啶两者之间没有相互作用 , 则实测值应与计算值保持一致. 由此 , 可以确定溶液的组分 之间是否发生了相互作用 . 用同样的方法研究了 AC 与尿苷、 胞嘧啶、胞苷、 鸟嘌呤和鸟苷的相互作用 . 另外 , 对 AC 与尿嘧 啶及胞嘧啶 ( 或 AC 与尿苷及胞苷 )的混合体系的识别作用也进行了研究. 此时, 各溶液中 AC 与尿嘧
2 结果与讨论
(C 与原料化合物 2 相比较, 在 AC 红外光谱谱图中 , 杯芳烃的特征峰均依然存在, 并且还出现了 - 1 -1 - 1 N) = 1295 cm , ( C N ) =; 从 AC 的电
+
喷雾质谱图上可以清楚地看到一个非常强的二价离子峰: m /z = 500 3 , 这是合成的产物分子结合了 1 个 N a 和 1 个 CH 3 OH (来源于测量体系 ) 所形成的络合分子的二价离子峰 . 此外 , 还有一个较强的一价 络合分子离子峰 : m /z = 999 5( [ M + CH 3OH + N a] = 944+ 32+ 23= 999)和一个产物本身的分子离子 峰 : m /z = 944 2( M = 944); 在 AC 的核磁共振谱图中, 与化合物 2 相比较 , 杯芳烃上氢的化学位移均 依然存在; 此外, 还增加了明显的腺嘌呤上氢的化学位移 , 如: 腺嘌呤上碳氢 ( C H )的 7 31~ 7 32 , 腺嘌呤上氨基氢 ( NH 2 ) 的 5 83~ 5 84 . 这些均确证在 AC 中已成功引入了腺嘌呤基 , 为目标产物. 由图 1( A )与 ( B) 可以看出 , AC 与尿嘧啶、 尿苷混合液的吸光度实测值小于各组分计算值的加和, 这说明 AC 与尿嘧啶 (或尿苷 ) 发生了相互作用, 生成了一种新物质, 其摩尔吸光系数不同于 AC, 也不 同于尿嘧啶 (或尿苷 ) , 并且当混合液浓度比例接近 1%1 时, 实测值和计算值相差最大 . 这说明了 AC 与 尿嘧啶、 尿苷之间相互结合的摩尔比接近于 1%1 . 而由图 1( C) , ( D) , ( E) 和 ( F ) 可知 , AC 与胞嘧啶、 胞苷、鸟嘌呤和鸟苷的混合液在不同浓度比例下吸光度实测值均与计算值基本一致 , 说明 AC 与这些 碱基之间没有发生明显的相互作用, 它们在一起只是机械混合 , 溶液的实际吸光度 (实测值 ) 就是各组 分单独吸光度之和 (计算值 ) . 可见 , AC 与这些碱基之间的相互作用遵循了 DNA /RNA 中碱基配对原 则 , 即 A T (或 U ) , C G; 这也显示出 AC 与尿嘧啶、尿苷的相互作用主要是依靠 AC 中的腺嘌呤基与 尿嘧啶或尿苷上的尿嘧啶基之间的氢键作用来实现的. 由图 1( G )可知, 当 AC 与尿嘧啶、胞嘧啶同时
收稿日期 : 2007 12 26 . 基金项目 : 国家自然科学基金 ( 批准号 : 20472065 )资助 . 联系人简介 : 施宪法, 男 , 教授 , 主要从事超分子化学方面的研究 . E m ai: l x fsh@ i m ai. l tongj. i edu . cn
AC 的合成路线见 Schem e 1 . 其中化合物 1
1 实验部分
1 . 1 试剂与仪器 腺嘌呤、 尿嘧啶、尿苷、胞嘧啶、 胞苷、鸟嘌呤和鸟苷均为生化试剂, 购于 Am resco 公司 ; 氢化钠 悬浮油中, 质量分数为 55 % ~ 65 % , 购于 F lu ka 公司 ; 其它试剂均为市售分析纯试剂 . 美国 N ico let公司 FT IR NEXUS 型红外光谱仪 ; 美国 PE 公司 Lam bda B io 40 UV /V IS 型紫外可见 光谱仪; 日本 Sh i m adzu 公司 LCM S 2010EV 型电喷雾质谱仪 ; 德国 Bruker公司 AM 500 型核磁共振波谱 仪 ; 德国 E lem entar公司 vario EL ∀ 型元素分析仪 . 1 . 2 实验过程 1 . 2 . 1 含腺嘌呤的杯 [ 4] 芳烃衍生物 ( AC )的合成与表征
[ 5~ 8]
. 杯芳烃及其衍
[ 9~ 11]
生物的超分子性质如分子识别、自组装和超分子催化等功能已经引起人们广泛的关注
. 但杯芳烃
本身对 DNA (或 RNA )并没有识别作用 , 不能直接用于对 DNA 的识别或定点切割催化. 因此, 我们曾 设想将核苷基或碱基引入到杯芳烃母体上 , 以使杯芳烃具有识别 DNA 的能力. 目前这方面的研究工作 大多仅限于合成和表征
1
ESI M S , m /z: 944 2[ M ] , 999 5[ M + CH 3OH + N a] , 500 3[ M + CH 3 OH + Na] 3 32~ 3 34( s , 2H, CH 2 B r) , 3 36~ 3 38( s , 2H, CH 2
H NMR,
0 931~ 0 948[ s, 18 H, C( CH 3 ) 3 ], 1 29~ 1 30[ s , 18 H, C ( CH 3 ) 3 ] , 2 59~ 2 61( s , 4H, 4 20~ 4 22 ( s , 2H, A r CH 2 A r) , 4 25 ~ 4 27 ( s, 2 H, A r CH 2
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高等学校化学学报
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与 2 参照文献 [ 17 , 18] 的方法合成, 并采用红外光谱、 电喷雾质谱、 核磁共振谱和元素分析等手段进行 表征, 确认为目标产物.
S che me 1
Synth sis rou tes of AC
目标产物 AC 的合成与表征: 将 0 135 g 腺嘌呤与 0 040 g 氢化钠混合 , 溶于 200 mL 的 DMF, 常温 下搅拌 2 h ; 然后加入已溶于少量二氯甲烷的化合物 2 ( 0 890 g) 中, 于常温搅拌 24 h . 停止反应 , 加入 等体积的蒸溜水 , 有白色固体析出 , 静止一段时间待固体颗粒长大后, 过滤得到粗产品. 用丙酮 /水 多 次重结晶后 , 真空干燥 12 h , 得到白色固体 0 6 g . 产率为 63 5% . 表征结果: 化学式为 C55 H 70 O4 N 5 Br , 分子量 ( M w ) 为 944 . m. p . : 228 2 ~ 228 6 # . I R ( KB r), / cm : 3404( A r OH ) , 2952( 1360[