铜-焦脱镁叶绿酸a甲酯的合成及抗肿瘤活性研究实验教学设计

本实验设计合成了铜-焦脱镁叶绿酸a甲酯(Cu-MPPa),用于活性氧(ROS)介导的癌症治疗和消耗谷胱甘肽,并通过类Fenton反应循环产氧维持细胞内高浓度氧。实验过程中考察了Cu-MPPa的活性氧产生能力、氧气产生能力和谷胱甘肽消耗能力等性能。所合成中间体的结构用质谱进行了表征。这个实验综合了有机化学合成、仪器分析化学和生物化学实验,要求由三名学生组成实验小组,大约需要24学时,旨在培养学生综合创新能力、解决复杂问题能力和培养团队合作精神。

(焦)脱镁叶绿酸-a甲酯的N^(21)-N^(23)轴向化学结构修饰及其对可见光吸收的影响

以脱镁叶绿酸 a甲酯和焦脱镁叶绿酸 a甲酯为起始原料 ,通过 3 位乙烯基和 13 1 位环上羰基的化学反应 ,改变二氢卟吩母环上N2 1 N2 3 轴向的化学结构 ,完成了 (焦 )脱镁叶绿酸 a甲酯衍生物 2～ 15的合成 ,并对其可见光谱的变化进行了讨论 .所合成的新叶绿酸衍生物均经UV ,IR 。

2-位甲(乙)酰基焦脱镁叶绿酸a甲酯的9-位羰基保护及其格氏反应

以焦脱镁叶绿酸a甲酯为起始原料 ,利用其 2 位乙烯基的加成和氧化反应将乙烯基转化成羟烷基 .为了排除9 位羰基对后期化学反应的影响 ,首先通过乙二醇对其进行保护 ,合成了 9 位羰基保护的焦脱镁叶绿酸的衍生物 ,再利用氧化反应将羟烷基氧化成甲酰和乙酰基 ,进而成功地进行了格氏反应 .所合成的焦脱镁叶绿酸a甲酯的衍生物均经UV ,IR 。

E/Z-焦脱镁叶绿酸-a甲酯13~1-酮肟的合成及其烷(酰)基化反应

以焦脱镁叶绿酸 a甲酯 (MPP a)为起始原料 ,通过E环羰基与盐酸羟胺反应 ,生成Z/E顺反结构的焦脱镁叶绿酸 a甲酯酮肟异构体 ,分离后与酰卤和卤代烷反应 ,分别生成Z或者E型O 烷酰基酮肟和O 烷基酮肟 .所合成新的二氢卟吩衍生物均经UV ,IR ,1HNMR ,13

焦脱镁叶绿酸-a甲酯衍生物的合成及其结构与光谱性能关系研究

以焦脱镁叶绿酸 a甲酯 (MPP a ,1)为起始原料 ,通过乙二醇对E 环羰基进行保护 ,选用四氧化锇和高碘酸钠将 3 位碳碳双键氧化 ,生成 13 1 二氧环戊基 13 1 去氧焦脱镁叶绿酸 d甲酯 (2 ) ,经Grignard反应将 3 甲酰基转换成羟烷基得仲醇3 ,再通过高钌酸四乙基胺和N 甲基吗啡啉N 氧化物将其氧化成酮 4,脱去保护基生成 3 烷酰基 3 去乙烯基焦脱镁叶绿酸 a甲酯 (6) .焦脱镁叶绿酸 d (MPP d) 7与过量重氮甲烷发生加成和重排反应 ,生成 6a及 3 烷酰甲基 3 去乙烯焦脱镁叶绿酸甲酯衍生物 8和 9,7的 3 位醛基经过Wittig和氧化反应得到 3 苯乙二酰基焦脱镁叶绿酸甲酯 11.所合成的新卟吩衍生物均经UV ,IR ,1HNMR及元素分析证明其结构 。

焦脱镁叶绿酸-a甲酯的溴化反应

以焦脱镁叶绿酸 a甲酯为起始原料 ,通过与各种溴化剂的加成和取代反应 ,在 3 位和meso 位上引进溴原子 ,分别得到单取代、三取代和四取代的溴化卟吩 ;其 3 位乙烯基与溴化氢的加成则分别生成正常溴代产物和水解产物及其酯化产物 .用四氧化锇和高碘酸钠将焦脱镁叶绿酸甲酯的 3 位乙烯基氧化成醛 ,进而与四溴化碳和三苯基磷反应 ,生成 3 位偕二溴取代焦脱镁叶绿酸衍生物 .所合成的叶绿酸溴代衍生物均经UV ,IR 。

氢氧化锂存在下(焦)脱镁叶绿酸-a甲酯的空气重排反应

在氢氧化锂存在下,脱镁叶绿酸-a甲酯(1a)发生空气氧化和重排反应,经盐酸酸化和重氮甲烷甲基化,得到由紫红素-7三甲酯(2)、紫红素-18甲酯(3)、卟吩-p6三甲酯(4)、地质卟啉衍生物(5)和3-环氧乙基-3-去乙烯基紫红素-18甲酯(6)所组成的混合物.用相同的方法处理焦脱镁叶绿酸-a甲酯(1b),则分离出132-氧代焦脱镁叶绿酸-a甲酯(7)、15-甲酰基紫红素-5二甲酯(8)、紫红素-18甲酯(3)和3-环氧乙基-3-去乙烯基紫红素-18甲酯(6).所得新叶绿素衍生物5,6和8的化学结构均经UV,IR,1HNMR及元素分析得以证实,并对相应的反应提出可能的反应机理.

3-位长链烷基双(单)取代焦脱镁叶绿酸-a甲酯的合成

以焦脱镁叶绿酸-a甲酯(1)为起始原料,通过E环保护和3-位乙烯基的氧化反应得到卟吩醛2,与长链烷基溴化镁的Grignard反应将3-位甲酰基转化为1-羟长链烷基,选用TPAP和N-甲基吗啉N-氧化物混合氧化剂对卟吩仲醇3的羟基进行氧化,生成3-位烷酰基焦脱镁叶绿酸-a衍生物4,再与长链烷基溴化镁进行Grignard反应,得到亲核加成产物卟吩叔醇5和还原产物3;以对甲苯磺酸催化,卟吩醇3和5在干燥苯中回流脱水,分别给出反式结构的3-位长链烷基单或者双取代的焦脱镁叶绿酸-a甲酯衍生物6和7.所合成的叶绿酸衍生物均经UV,IR,1HNMR及元素分析证明其结构.

焦脱镁叶绿酸-a甲酯20-meso-1-位的亲电取代反应

利用焦脱镁叶绿酸-a甲酯与亲电试剂发生的取代反应,在焦脱镁叶绿酸-a甲酯的20-meso-位上分别引进硝基和卤原子,得到了20-meso位取代的焦脱镁叶绿酸衍生物.所合成的新叶绿素-a衍生物均经UV,IR,1HNMR及元素分析证明其结构.另外,对叶绿素-a卟吩环上的芳香性和相应的化学反应活性也进行了讨论,提出了可能的亲电取代反应机理.

(3E/Z,13~1E/Z)焦脱镁叶绿酸-a甲酯13~1-酮肟的合成

以焦脱镁叶绿酸-a甲酯(MPP-a)为起始原料,经四氧化锇氧化形成焦脱镁叶绿酸-d甲酯,将其3-位甲酰基保护后与盐酸羟胺作用得到E-环成肟;利用3-位甲酰基与氯化苄基三苯基膦的Wittig反应,完成(3E/Z,131E/Z)-3b-苯基焦脱镁叶绿酸-a甲酯131-酮肟的合成及其异构体的分离.所合成的新化合物均经UV、IR、1HNMR及元素分析证明其结构.

焦脱镁叶绿酸-a甲酯金属锌配合物的合成及其自组装研究

从叶绿素-a开始,经过中心镁离子的剔除和17-位尾端酯基的酯交换得到脱镁叶绿酸-a甲酯,在醋酸中回流以脱去132-位甲氧甲酰基转化为焦脱镁叶绿酸-a甲酯,继续与醋酸锌相互作用则生成焦脱镁叶绿酸-a甲酯锌.通过中心金属锌离子d轨道和卟吩E-环羰基孤对电子,锌配合物发生多种形式自组装过程,分别形成闭合式二聚卟吩、开链式二聚卟吩和其他多聚卟吩混合物.同时,讨论了锌配合物的价键结构、核磁共振和紫外可见光的光谱性质以及自组装形成过程.

焦脱镁叶绿酸-a甲酯的E-环格氏反应及其脱氧衍生物的合成

以焦脱镁叶绿酸 a甲酯及其 3 甲酰甲基为起始原料 ,通过与直链烷基溴化镁或者环烷基溴化镁进行格氏反应 ,将13 1 位羰基转化为烷羟基 ,经脱水在E 环形成环外碳碳双键 ,完成单 (双 )烷亚甲基取代的 13 1 脱氧焦脱镁叶绿酸衍生物的合成 ,并且讨论了格氏反应的立体化学 .所合成的新化合物均经UV ,IR ,1

13^2-氧代焦脱镁叶绿酸-a甲酯的E-环反应及其最大可见光吸收波长的变化

以132-氧代焦脱镁叶绿酸-a甲酯1为起始原料,在碱性条件下重排成红紫素-18甲酯2,继续与盐酸羟胺的酰胺化反应得到红紫素-18内酰胺3;1与邻苯二胺的缩合反应生成苯并咪唑并红紫素-18甲酯4,与重氮甲烷的Tiffeneau-Demjanov重排反应分离出维尔啶(verdins)衍生物5.对132-焦脱镁叶绿酸-a甲酯1的外接E-环反应机理进行讨论,并解释和总结了所得叶绿素类二氢卟吩的最大可见光吸收波长的变化原因及规律.

焦脱镁叶绿酸-a甲酯外接环的氧化和还原反应

以焦脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料,对其E-环羰基进行化学修饰,通过氧化和还原反应在131-位上构建和消除碳氧单键和碳氧双键,利用空气氧化反应和重排反应将五元外接环酮扩展为六元亚酰胺结构.同时,对氧化、还原和重排反应的反应过程进行了探讨,并且提出了可能的反应机理.所合成的新叶绿素类二氢卟吩衍生物的化学结构均经IR,1HNMR及元素分析予以确定.

3-位苯并含氮杂环取代的焦脱镁叶绿酸-a甲酯的合成

以焦脱镁叶绿酸 a甲酯 (MPP a) ( 1)为起始原料 ,在二氯甲烷中与醋酸锌共回流得锌配合物 2 ,在四氯钯锂催化下 ,通过与苯基氯化汞的偶联反应生成 3 b 苯基焦脱镁叶绿酸 a甲酯 ( 3 ) .分别选用四氧化锇、高钌酸四丙基铵 (TPAP)和N 甲基吗啉N 氧化物将环外烯键氧化成邻二酮 ( 4 ) .在酸性条件下 ,4与邻苯二胺的缩合形成了 3 位喹喔啉取代的焦脱镁叶绿酸 a甲酯 ( 5 ) .用四氧化锇和高碘酸钠将 1的 3 位碳碳双键氧化 ,则生成焦脱镁叶绿酸 d甲酯 ( 6) .所得卟吩醛与环己二酮和萘胺进行一锅法反应 ,得到 3 位苯并吖啶取代的焦脱镁叶绿酸 a甲酯 ( 7) .所合成的新卟吩化合物均经UV ,IR 。

焦脱镁叶绿酸-a甲酯的芳香性和亲电反应的区域选择性

焦脱镁叶绿酸 a甲酯与溴素的亲电反应表明:在3 位乙烯基上发生亲电加成反应,而与20 位的meso 氢则发生亲电取代反应.讨论了卟吩大环的芳香性和可能的反应机理.所合成的新化合物经UV,IR,1HNMR及元素分析证明其结构.

焦脱镁叶绿酸-a甲酯的20-meso-位氯代反应及其光谱性质

以叶绿素-a为起始原料,通过在乙酸中回流和在甲醇中甲基化,一步完成剔除金属镁离子和脱去132-位甲氧甲酰基,以49%的收率完成焦脱镁叶绿酸-a甲酯1的合成.选择过氧化氢/氯化氢或者N-氯代丁二酰亚胺(NCS)为氯化剂,对其20-meso-位进行氯代,分别以72%和82%的产率得到20-氯焦脱镁叶绿酸-a甲酯2.对氯代反应的反应机理进行讨论的同时,对氯代前后叶绿素类二氢卟吩的紫外-可见光谱和核磁共振光谱进行表征、归属和比对,解释和总结了导致变化的相应原因和机理.

3-烷（酰基）取代-13^1-去氧焦脱镁叶绿酸-a甲酯的合成

以焦脱镁叶绿酸-a甲酯为起始原料,通过硼氢化钠对其E-环羰基实施还原而得到131-去氧焦脱镁叶绿酸-a甲酯,再选用四氧化锇对3-位乙烯基进行氧化,生成的131-去氧焦脱镁叶绿酸-d甲酯,再利用3-位甲酰基与正丁基基溴化镁或者环戊基溴化镁的格氏反应得到3-烷羟基卟吩.最后经氧化或者脱水反应,分别得到3-丁酰基和3-环戊亚甲基取代的131-去氧焦脱镁叶绿酸衍生物.所合成的新化合物均经UV,IR,1H NMR及元素分析证明其结构.

13^1-烷亚基-13^1-去氧焦脱镁叶绿酸-α甲酯的合成

以焦脱镁叶绿酸-α甲酯为起始原料,通过与对称直链烷基溴化镁或者环己基溴化镁进行格氏反应,将131-位羰基转化为烷羟基,经脱水在E-环形成环外碳碳双键,完成双烷亚甲基取代的131-去氧焦脱镁叶绿酸衍生物的合成。所合成的新化合物均经UV,IR,1H NMR及元素分析证明其结构。

E/Z-O-杂芳酰焦脱镁叶绿酸-α甲酯13~1-酮肟的合成

以焦脱镁叶绿酸-α甲酯(MPP-α)为起始原料,通过E-环羰基与盐酸羟胺反应,生成Z/E顺反结构的焦脱镁叶绿酸-α甲酯酮肟异构体,分离后与芳酰卤反应生成Z-或者E-型O-芳酰基酮肟.所合成新的二氢卟吩衍生物均经UV、IR1、NNMR1、3CNMR及元素分析证明其结构.