（分析化学专业论文）甲氧基卟啉的合成及在金属离子和蛋白质分析中的应用.pdf

s y n t h e s i so fm e t h o x y l p o r p h y r i na n d i t sa p p l i c a t i o ni n 。 a n dp r o t a n a l y s i s m e t a li o n sa n dp r o t e i na n a l y s i s y a n y a nh a n u n d e rt h es u p e r v i s i o no f p r o f q i nw e i at h e s i ss u b m i t t e dt ot h eu n i v e r s i t yo fj i n a n i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fs c i e n c e u n i v e r s i t yo fj i n a n j i n a n ，s h a n d o n g ，p r c h i n a m a y2 4 ，2 0 1 0 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：垒趁趁 日期：2 幽 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和 汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：塑趣趣导师签名：日期：趁虚：五：苫 济南大学硕士学位论文 目录 目录i 摘! 1 2 l ：1 i v r a i ! l s t r a c t v i i 第一章绪论1 1 1 卟啉化合物的合成1 1 1 1r o t h e m t m d 合成法1 1 1 2a l d e r - l o n g o 合成法2 1 1 3l i n d s e y 合成法2 1 1 4 其他方法2 1 2 卟啉化合物的应用3 1 2 1 卟啉化合物在金属离子分析中的应用3 1 2 2 卟啉化合物在生物大分子分析中的应用一5 1 3 本论文研究内容及创新性一7 1 3 1 主要研究内容8 1 3 2 仓u 新性8 第二章甲氧基卟啉及其金属配合物的合成、表征一9 2 1 引言9 2 2 试剂与仪器9 2 2 1 主要试剂9 2 2 2 主要仪器1o 2 3 甲氧基卟啉及其金属配合物的合成1 0 2 3 1m e s o ( 3 甲氧基4 羟基苯基) 卟啉的合成1 0 2 3 2 不对称甲氧基卟啉的合成1 0 2 3 3 甲氧基金属卟啉配合物的合成1 2 2 4 产物表征l3 2 4 1 红外光谱表征13 2 4 2 立体构型优化及极性计算1 6 甲氧暴卟啉的合成及在金属离子和蛋白质分析中的应用 2 4 3 紫外- 可见吸收光谱18 2 4 4 核磁分析19 第三章不对称甲氧基卟啉导数分光光度法同时测定铜、镉、铅的研究2 1 3 1 引言21 3 2 实验部分2 1 3 2 1 试剂与仪器2 l 3 2 2 实验方法2 2 3 3 结果与讨论2 2 3 3 1 吸收光谱一2 2 3 3 2 酸度的选择2 3 3 3 3 金属离子结合顺序的研究2 4 3 3 4 显色剂用量的选择。2 5 3 3 5 加热时间的影响一2 5 3 3 6 介质种类和用量的选择2 5 3 3 7 试剂加入顺序的选择2 6 3 3 8 干扰离子的影响一2 7 3 3 9 工作曲线2 7 3 3 1 0 测定结果比较2 7 3 3 1 1 样品的测定2 8 3 4 结论2 8 第四章对称型甲氧基卟啉导数分光光度法同时测定铜、锌、镉、汞、铅的研究2 9 4 1 引言2 9 4 2 实验部分2 9 4 2 1 试剂与仪器2 9 4 2 2 实验方法3 0 4 3 结果与讨论3 0 4 3 1 吸收光谱一3 0 4 3 2 酸度的选择3 2 4 3 3 卟啉用量的选择一3 3 4 3 4 介质种类和用量的选择一3 4 济南大学硕士学位论文 4 3 5 试剂加入顺序的选择一3 4 4 3 6 加热时间的影响3 5 4 3 7 干扰离子的影响3 5 4 3 8 工作曲线3 6 4 3 9 样品测定3 6 4 4 结j 沦3 8 第五章不对称型甲氧基锌卟啉作为过氧化物模拟酶在化学发光测定牛血清白蛋白中的 j 立用3 9 5 1 前言3 9 5 2 实验一3 9 5 2 1 试剂与仪器3 9 5 2 2 实验方法3 9 5 3 结果与讨论4 0 5 3 1b s a 对锌卟啉催化化学发光反应的影响4 0 5 3 2 锌卟啉浓度的选择4 1 5 3 3 酸度的选择4 2 5 3 4 鲁米诺浓度的选择4 2 5 3 5 过氧化氢浓度的选择4 3 5 3 6 主泵转速的选择4 4 5 3 7 副泵转速的选择4 4 5 3 8 工作曲线4 5 5 3 9 共存物质的影响4 6 5 3 1 0 样品测定4 6 5 3 1 1 锌卟啉催化鲁米诺化学发光机理的探讨4 7 5 4 荧光光谱法研究卟啉与牛血清白蛋白的结合机理4 8 5 4 1 实验方法4 8 5 4 2 结果与讨论4 8 第六章鲁米诺四( 3 甲氧基一4 一羟基) 苯基锰卟啉过氧化氢发光体系在转铁蛋白测定中 的应用研究一5 5 6 1 前言5 5 i l i i v 济南大学硕十学位论文 摘要 卟啉及金属卟啉化合物广泛存在于自然界和生命体，在生命活动中起着非常重要的 作用。卟啉作为显色剂已经广泛应用于单一金属离子的测定；卟啉化合物还可作为过氧 化物模拟酶催化化学发光反应用于生物大分子的检测。 本文首先详细叙述了卟啉化合物基本的合成方法及卟啉化合物在金属离子和生物 大分子分析中的应用。论文主要包括以下几个方面： 一、采用4 甲氧基苯甲醛、苯甲醛、吡咯为原料，通过经典的a l d e r - l o n g o 合成法， 得到了不对称甲氧基卟啉化合物及其金属配合物，并合成了m e s o 四( 3 甲氧基4 一羟基苯 基) 卟啉及其锌、锰、铽金属配合物。产物经过红外、紫外、核磁等表征，确定其结构 并将部分化合物应用到分析测定中。 二、5 ，10 二苯基15 ，2 0 - - ( 4 甲氧基苯基) 卟啉作为显色剂，结合光谱拟合软件对吸 收光谱进行二阶求导，利用导数分光光度法同时测定了铜、镉、铅三种金属离子，考察 了同时测定的最佳条件；铜、镉、铅三种金属离子分别在o 0 5 0 8 0 、0 0 1 0 5 6 、0 1 2 1 6 6u g m l j 线性范围内符合朗伯比尔定律，摩尔吸光系数分别为2 1 0 1 0 53 9 5 1 0 5 、 3 3 6 1 0 5l m o l - 1 c m ，并将该方法用于实际样品中多种金属离子的同时测定。 三、建立了m e s o 一四( 3 一甲氧基一4 羟基苯基) 卟啉( t - ( 3 - m o - 4 - h p ) p 】) 作为显色剂分光 光度法同时测定铜、锌、镉、汞、铅的方法，考察了各个条件对测定的影响，铜、锌、 镉、汞、铅五种金属离子分别在0 一o 6 0 、0 一o 6 0 、0 - 0 4 0 、0 0 8 0 、0 - 0 4 8 肛g m l 以 线性范围内符合朗伯比尔定律，显色体系的摩尔吸光系数分别为1 3 8 1 0 5 、1 0 1x1 0 5 、 3 2 4x1 0 5 、1 0 7 1 0 5 、1 2 9 1 0 5l m o l - 1 c m 一；并将其应用于多种实际样品中金属离子 的同时测定。 四、采用流动注射化学发光法以5 ( 4 甲氧基苯基) 1 0 ，1 5 ，2 0 三苯基锌卟啉为过氧化 物模拟酶测定牛血清白蛋白，在最佳条件下，绘制牛血清白蛋白的工作曲线，线性范围 为0 0 5 2 5 0p g m l ，检测限为2 7 3n g m l 。初步从理论上探讨了其作用机理，并采 用荧光光谱研究了该锌卟啉与牛血清白蛋白之间的相互作用力、猝灭机理及其卟啉化合 物对蛋白质构型变化的影响等。 五、采用流动注射化学发光法以m e s o 四( 3 甲氧基4 羟基苯基) 锰卟啉为过氧化物 v v i 济南大学硕士学位论文 皇皇皇皇皇曼! ! ! 曼曼! 皇曼ii i1 1 1 1 i - - i i ；曼曼曼皇曼皇鼍 a b s t r a c t p o r p h y r i na n dm e t a l l o p o r p h y r i n e x i s t e di nn a t u r ea n dl i f eb o d yw i d e l y , p l a y i n ga n i m p o r t a n tr o l ei nl i f ea c t i v i t i e s i th a sb e e nu s e da sc h r o m o g e n i cr e a g e n tf o rt h ed e t e r m i n a t i o n o fs i n g l em e t a li o ni na n a l y t i c a lc h e m i s t r y i ta l s oc a nb eu s e da sp e r o x i d a s em i m i ce n z y m e f o r t h ed e t e r m i n a t i o no fb i o m a c r o m o l e c u l eu s i n gt h ef l o wi n j e c t i o n - c h e m i l u m i n e s c e n c e m e t h o d i nt h i sp a p e r , t h es y n t h e s i sm e t h o d sf o rp o r p h y r i nw e r ed i s c u s s e d t h e nt h ea p p l i c a t i o n o fp o r p h y r i ni nd e t e r m i n a t i o no fm e t a li o na n db i o m a c r o m o l e c u l ew e r ea l s om e n t i o n e d t h e m a i nc o n t e n to ft h es t u d ya r ep r o v i d e da sf o l l o w s ： 1 u s i n g4 - m e t h o x y b e n z a l d e h y d e ，b e n z a l d e h y d e a n d p y r r o l e a sr a wm a t e r i a l s ， a s y m m e t r ym e t h o x y l p o r p h y r i nc o m p o u n d s a n dm e t a l c o m p l e x e s w e r es y n t h e s i z e d b y c l a s s i c a la l d e r - l o n g om e t h o d t h em e s o - t e t r a ( 3 - m e t h o x y l - 4 - h y d r o x y l p h e n y l ) p o r p h y r i na n d i t sm e t a lc o m p l e xw a sa l s oo b t a i n e d a l lt h ep r o d u c t sw e r ec h a r a c t e r i z e du s i n gi n f r a r e d s p e c t r u m ( i r ) ，n u c l e a rm a g n e t i c r e s o n a n c e ( n m r ) ，u l t r a v i o l e t - v i s i b l ea b s o r p t i o n s p e c t r u m ( u v - v i s ) 2 w i t ht h eh e l po fs o t b , v a r eo nt h es e c o n d o r d e rd e r i v a t i o no fo r i g i n a la b s o r p t i o n s p e c t r u m ，c u 2 + ，c d 2 + ，p f f + c o u l db ed e t e r m i n a t e ds i m u l t a n e o u s l yb ys p e c t r o p h o t o m e t r y m e t h o d 5 ，10 - d i p h e n y l 15 ，2 0 一d i m e t h o x y l p h e n y lp o r p h y r i nw a su s e da sc h r o m o m e r i cr e a g e n t t h eo p t i m a lc o n d i t i o n so ft h i ss y s t e mh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ： m e a s u r e m e n t sw e r ea v a i l a b l ei nt h er a n g e so f0 0 5 - o 8 0 ，o 0 1 一o 5 6 ，0 1 2 1 6 6p g m l 叫 f o rp b 2 + ，c d 2 + a n dc u 2 + ，r e s p e c t i v e l y t h em o l a ra b s o r p t i v i t yo ft h e s ec o l o rs y s t e m sw e r e2 10 10 5 ，3 9 5 10 5a n d3 3 6 10 5l m 0 1 - 1 c m t h e nt h i sm e t h o dw a sa p p l i e dt os i m u l t a n e o u s d e t e r m i n a t i o no fr e a ls a m p l e sw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s 3 w i t ht h eh e l po fs o f t w a r eo nt h es e c o n d o r d e rd e r i v a t i o no fo r i g i n a la b s o r p t i o n s p e c t r u m ，c u + ，z n 2 + ，c d 2 + ，h 9 2 + a n da b 2 + c o u l db e d e t e r m i n a t e ds i m u l t a n e o u s l yb y s p e c t r o p h o t o m e t r ym e t h o d m e s o t e t r a ( 3 - m e t h o x y l 一4 一h y d r o x y l p h e n y l ) p o r p h y r i nw a su s e da s v i l 甲氧基卟啉的合成及在会属离子和蛋白质分析中的应用 c h r o m o m e r i cr e a g e n t t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：m e a s u r e m e n t sw e r ea v a i l a b l ei nt h er a n g e so f 0 0 6 0 ，0 0 6 0 ，0 0 4 0 ，0 0 8 0a n d0 0 4 8l a g - m l 。1f o rc u 2 + ，z n 2 + ，c d 2 + ，h 9 2 + a n da b 2 + ， r e s p e c t i v e l y t h em o l a ra b s o r p t i v i t yo ft h e s ec o l o rs y s t e m sw e r e1 38 10 5 ，1 01 10 5 ，3 2 4 10 5 ，1 0 7 10 5a n d1 2 9 1 0 5l - m o l c m t h e nt h i sm e t h o dw a sa p p l i e dt os i m u l t a n e o u s d e t e r m i n a t i o no fr e a ls a m p l e sw i ms a t i s f a c t o r yr e s u l t s 4 t h ea b i l i t yo fb o v i n es e r u ma l b u m i n ( b s a ) t or e d u c et h ec h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o n o fl u m i n o l - h y d r o g e np e r o x i d e ( h 2 0 2 ) ，c a t a l y z e db y5 - ( 4 一m e t h o x y l ) p h e n y l 1 0 ，15 ，2 0 t r i p h e n y l z i n cp o r p h y r i n ( z n p ) a sm i m e t i ce n z y m eo fp e r o x i d a s e ，h a sb e e ne x p l o i t e dt od e v e l o pan e w f l o wi n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c em e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fb s a u n d e rt h eo p t i m u m c o n d i t i o n s ，t h el i n e a r i t yo ft h ec a l i b r a t i o nc u r v ef o rt h ed e t e r m i n a t i o no fb s aw a si nt h er a n g e o fo 0 5 2 5 0l a g m l 一t h i sm e t h o dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o nm e t a l i o n si nt h er e a ls a m p l e t h ei n t e r a c t i o no fp o r p h y r i na n db s aw e r es t u d i e db yf l u o r e s c e n c e s p e c t r u m 5 t h e a b i l i t y o ft r a n s f e r r i n ( t f ) t or e d u c et h ec h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o no f l u m i n o l h 2 0 2 ， c a t a l y z e db y m e s o t e t r a ( 3 - m e t h o x y l - 4 - h y d r o x y l ) p h e n y lm a n g a n e s e p o r p h y r i n ( m n p ) a sm i m e t i ce n z y m eo fp e r o x i d a s e ，h a sb e e ne x p l o i t e dt od e v e l o pan e wf l o w i n j e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c em e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no ft r a n s f e r r i n t h el i n e a r i t yo ft h e c a l i b r a t i o nc u r v ef o rt h ed e t e r m i n a t i o no ft r a n s f e r r i nw a si nt h er a n g ef r o m0 0 4t o 2 0 0 l a g m l t h em e t h o dh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no ft r a n s f e r r i ni nt h e s e r u ms a m p l e s k e y w o r d sm e t h o x y l p o r p h y r i n ；s i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o n ；m e t a li o n s ；p r o t e i n ；m i m i c e 化万m e v i i i 济南大学硕十学位论文 第一章绪论 卟啉( p o r p h y r i n s ) 是卟吩( p o r p h i n e ) 夕 - 环带有取代基的同系物和衍生物的总称。我们 把卟吩环上取代基为甲氧基的卟啉化合物命名为甲氧基卟啉化合物。当卟吩环上的氮上 两个质子被金属离子取代后即形成金属卟啉配位物( m e t a l l o p o r p h 蜘n s ) 【1 1 。 r r 3 r zrr 2 图1 1 卟啉化合物结构图图1 2 金属卟啉化合物 f i g 1 1t h es t m c m r eo f p o r p h y r i nf i g 1 2t h es t r u c t u r eo f m e t a i p o r p h y r i n r l 、r 2 、r 3 、r 4 代表卟啉环外不同的取代基 卟啉环上具有1 1 个共轭双键，是一个高度共轭的体系。因此该化合物极易受到吡 咯环及次甲基的电子效应影响，从而表现为各不相同的电子光谱和电化学性质。因此在 卟啉环上改变不同的取代基来调节4 个氮原子的给电子能力，就会使卟啉化合物具有不 同的性质，因而也具有不同的功能【2 ，3 1 。因此研究有特殊活性官能团的卟啉及其金属配合 物、合成新的卟啉化合物有很大的应用前景。 1 1 卟啉化合物的合成 卟啉的合成方法主要分为以下五种：r o t h e m u n d 合成法，a l d e r o l o n g o 合成法， l i n d e s y 合成法，微波诱导法，【2 + 2 】合成法。下面依次介绍这五种方法的优缺点及其发 展历史。 1 1 1r o t h e m u n d 合成法 卟啉化合物最早是由r o t h e m u n d 合成的【4 1 。它以醛类化合物和吡咯为原料，以吡啶 基卟啉的收率为2 0 。 1 1 3lin d s e y 合成法 1 9 8 7 年在研究环合平衡反应和卟啉的生物合成的基础上，l i n d s e y 提出了如下的假设 【8 - 9 1 ：( 1 ) 当吡咯与苯甲醛反应时生成的卟啉在热动力学上是稳定的；( 2 ) 吡咯和苯甲醛 都是活性分子，因此该反应需要高温：( 3 ) 达到反应平衡的条件相当温和。这对于含有 不同取代基的苯甲醛而言，都可得到高产率的卟啉。 1 1 4 其他方法 除上述经典方法以外，已见报道的卟啉化合物的合成方法还有微波诱导法【1 0 m 1 和 m a c d o n 合成法( 【2 + 2 】合成法) 。 2 济南大学硕士学位论文 一饿p 上 o o - c h o 图1 3 卟啉化合物反应历程 f i g 1 3t h es c h e m eo fp o r p h y r i ns y n t h e s i s 1 2 卟啉化合物的应用 卟啉化学已有一百多年历史。人们对卟啉化合物的生物功能、产生机理、作用条件 等进行了深入研究，再将它们的特殊性质和功能应用于各个科技领域，推动了科学发展。 近年来，卟啉及其金属化合物在生物化学1 3 , 1 4 】、医学领域1 5 郴1 、分析化学【1 8 1 9 1 、催化化 学1 2 0 川等领域中的应用都有了迅速的发展。下面主要介绍卟啉化合物在测定金属离子和 生物大分子方面的应用。 1 2 1 卟啉化合物在金属离子分析中的应用 由于卟啉类化合物具有很大的平面共轭结构，并可与许多金属离子可生成l ：l 的稳 定配合物。该配合物在4 0 0 5 0 0h i l l 处有强的吸收带。1 9 5 7 年b a n k s 2 2 】首先使用四苯基 卟啉光度法测定了z n ，但是卟啉试剂溶解性和选择性都很差，所以在以后较长时间内 都没有受到关注。2 0 世纪7 0 年代以来卟啉类化合物作为显色剂合成困难、水溶性差、 选择性低等障碍得到一定程度克服，才使得卟啉类显色剂在金属离子测定中得到了广泛 应用【2 3 l ，已经用于测定c u 、z n 、c d 、h g 、p b 、m n 、m g 、p d 、c o 、f e 等多种金属离 子。目前，提高测定反应速度、降低检出限、增加显色剂种类和测定金属离子的数量已 成为一个研究热点 2 4 】。表1 1 列出了国内外2 0 0 5 2 0 0 9 年五年内卟啉作为显色剂测定金 属离子的应用报道。 o 辩 臼 d 甲氧基n 啉的合成及存金属离予和蛋白质分析中的应用 表1 1 卟啉测定金属离子的应用 t a b l e1 1t h ea p p l i c a t i o no fp o r p h y r i no nt h ed e t e r m i n a t i o no fm e t a l i o n s 金属离子卟啉种类k ( 咖) ( l m o r j c m 。1 ) 参考文献 由表1 1 可知，卟啉化合物测定金属离子具有灵敏度高等优点。但是因为金属离子 嵌入卟吩环对整个分子的电子共轭体系的影响较小，因此卟啉化合物和其金属配合物吸 收峰均处在“s o r e t 带，这样试剂和配合物的光谱图往往会有很大的重叠，即显色体系 的对比度小，选择性差，极大的限制了卟啉化合物在同时测定多种金属离子中的应用 1 4 2 , 4 3 。为了改善卟啉化合物的选择性，分析工作者做了大量努力，建立了许多有效地方 法。例如合成新型的卟啉试剂、采用强酸介质和置换反应、分离等手段m 4 5 1 。 化学计量学”6 j ( c h e m o m e t r i c s ) 是- r 新兴的化学分支学科，是由数学、统计学、 计算机技术和化学相结合的交叉学科。它应用数学、统计学和其他方法和手段( 包括计 算机) 选择最优试验设计和测量方法，并通过对化学测量数据进行处理和解析，最大限 度地获取有关物质系统的成分、结构及其他相关信息。 近年来，化学计量学发展迅速，并被广泛的应用于金属离子的同时测定中【47 1 。很多 4 济南大学硕十学位论文 人采用化学计量方法如最小二乘法、神经网络法、求导法等提高同时测定的选择性1 4 s - 5 2 1 ， j a h a n b a k h s hg h a s e m i 【5 3 1 等利用偏最小二乘法同时测定了铜、钴、镍三种金属离子，a b b a s a f k h a m i l 5 4 1 等利用神经网络法测定了食品和蔬菜中的c 0 2 + 、n i 2 + 、c u 2 + 和z n 2 + 。许多基 于化学计量学理论的软件也逐渐兴起，本论文中所用的p e a k f i t 软件就是其中一种。该 软件利用去卷积或者对高斯峰进行求导从而将重叠严重的光谱区分开来，分离出重迭隐 藏的尖峰，这样就能同时测定多种金属离子，并省略复杂的数学积分技巧。将基于化学 计量学的计算软件和分光光度法有机的结合起来，从而解决了因光谱重叠无法实现同时 测定的问题。 1 2 2 卟啉化合物在生物大分子分析中的应用 在生命体中，卟啉化合物及其金属卟啉配合物对氧的传递( 血红蛋白) 、贮存( 肌红蛋 f t ) 、活化( 细胞色素p 4 5 0 ) 等起着非常重要的作用【5 5 - 5 7 1 。蛋白质是生物体内最重要的基 本组成成分之一，与营养、免疫、新陈代谢、生命的起源和进化都息息相关的，因此蛋 白质的定量检测在生命科学、i 临床科学和化学研究中占有十分重要的地位【5 8 , 5 9 1 。 血清蛋白、脂蛋白以及抗体是卟啉类光敏分子的天然载体，参与定向输送卟啉分子 至肿瘤部位并将其输送入肿瘤细胞内删。卟啉与蛋白以单位点或多位点的结合作用可以 影响卟啉的输送、新陈代谢以及卟啉分子的存在方式。反过来，卟啉在蛋白上的结合也 会使蛋白的构象发生变化，影响蛋白的生理功能。研究卟啉与蛋白质之间的非共价键 相互作用对于在分子和细胞水平上理解卟啉光反应的机理和效率至为重要。因此研究卟 啉化合物与蛋白质之间的相互作用对于癌症的研究和治疗由重要的意义。 1 2 2 1 卟啉作为光谱探针测定生物大分子的应用 探针是指一种和某特异靶分子有明显相互作用，且这种相互作用有方法检测的分子 1 6 2 1 。目前以卟啉为探针主要研究生物大分子如d n a 和蛋白质的结构、性能与功能，卟 啉以小分子与他们作用，通过荧光、磷光等光谱技术，测定其性能的变化、结构的变化 1 6 3 1 o y a o j it a n g 等删等采用了全内反射同步荧光光谱法测定了牛血清白蛋白( b s a ) 和 m e s o 四( 4 磺酸基苯基) r i b 啉( t s p p ) 在甲苯水溶液界面中的吸附机理，得到了吸附平衡 常数和吸附最大值，结果表明b s a t s p p 复合物在液液界面的吸附行为符合为l a n g m u i r 气 甲氧基卟啉的含成及在金属离子和蛋白质分析中的应用 模型，且b s a 和t s p p 之间的配合比例为l ：l 。 w e n t i n ga n 等f 6 5 1 等采用采用荧光、紫外可见、圆二色谱法等手段研究了人血清白 蛋白( h s a ) 和m e s o i i ( 4 - 羟基苯基) 卟啉( t h p p ) 之间的相互作用机理。荧光光谱和紫外一 可见光谱等数据结果表明t h p p 和h s a 之间以疏水作用力为主要作用力，通过f 6 s t e r 能量转移理论计算得到二者之间的距离为4 n m 左右；圆二色谱和红外结果表明二者之间 的结合改变了蛋白质的构型，降低了其a 螺旋构型的比例，并通过建立模型验证了上述 结果。 a n d r a d es m 掣6 6 】等通过改变有机溶液的p h 值研究m e s o 四( 4 磺酸基苯基) 卟啉和 蛋白质之间的相互作用，得到的结果为蛋白质和卟啉之间的结合主要为静电引力。并采 用园二色谱研究了卟啉化合物对蛋白质二级结构的影响。q i a n gl i 等6 刀采用了紫外可见 吸收光谱、荧光光谱、时间分辨荧光等研究了m e s o 四( 4 一磺酸基苯基) h i - 啉与蛋白质之 间的相互作用。 1 2 2 2 卟啉作为模拟酶测定生物大分子的应用 近年来，活性氧( h o 、h 2 0 2 和r o o h ) 在生物学和生物医学等领域研究备受关注。 自由基参与的各种发病机理研究越来越受到重视【6 8 1 。其中以过氧化氢的研究最为广泛。 然而，由于过氧化氢氧化反应的催化剂即过氧化物酶本身或其酶标记物具有易失活、存 放期短、对反应条件要求苛刻等缺点，所以以模拟酶代替天然酶的化学发光分析的应用 研究已被提到日程上来1 6 9 】。 体内各种血红素酶以相同的金属卟啉作为其反应活性中心，但这些血红素酶的生物 学氧化反应活性却大相径庭，例如：细胞色素p 4 5 0 催化有机底物的氧合作用；过氧化 物酶的酶促氧化反应；过氧化氢酶催化h 2 0 2 的歧化反应等。这是因为它们对底物的特 异性、对氧化剂的激活方式及氧化反应的速率等重要参数，与金属卟啉在这些酶中所处 的微环境密切相关p o i 。 当人们用纯化学的方法( 人工合成的金属卟啉) 去模拟这些具有不同催化活性的天然 酶时，对于这些酶的特异性，只能通过选择各种可能的金属离子和设计具有不同取代基 的卟啉配体来实现【7 1 1 。 慈云祥等7 2 1 在1 9 9 4 年对金属卟啉在流动注射化学发光中作为过氧化物模拟酶进行 了总结。1 9 8 2 年，i k a r l y a m a 掣7 3 1 以氯化血红素代替h r p ，用碳二亚胺法将其标记在人 f ； 济南大学硕+ 学位论文 血清自蛋白( h s a ) 上，结合固相酶免疫分析技术，对h s a 的c l 免疫测试进行了初步探 讨。研究结果表明，h s a 的浓度与化学发光( c l ) 强度成双曲线关系，双曲线的拐点所对 应h s a 的浓度为5 x1 0 7g m l 一。曲线中信号响应为9 0 雨t l1 0 时所对应的h s a 浓度分 别为5x 1 0 8 和5 1 0 2g m l 。这一开创性的研究，为金属卟啉在酶免疫分析中的应用奠 定了基础。 h a r a 等1 7 4 , 7 5 1 对以金属络合物作为鲁米诺c l 反应体系的催化剂这一领域进行了系统 地研究，他们分别研究了f e 酞菁和f e 卟啉衍生物及其作为模拟酶标记物的催化c l 反 应行为及其用于测定蛋白质的应用并对这一体系在分析化学中的应用进行了较为详细 的评述。 在以金属卟啉作为过氧化物模拟酶应用于光度分析和荧光分析的基础上，慈云祥 7 6 , 7 7 1 研究组对水溶性金属卟啉m n t p p s 4 催化氧化鲁米诺c l 反应的行为进行了研究，并 将其成功地用于h 2 0 2 和血清中葡萄糖含量的测定。实验中他们还发现一些金属卟啉与 氨基酸、蛋白质和核酸的相互作用对其过氧化物酶活性有很大的影响。其中氨基酸的存 在使其催化活性大大降低。而一些蛋白质或者核酸的存在使其催化活性大大增强。基于 氨基酸、蛋白质与金属离子的络合反应对化学发光强度的抑制作用可以测定某些氨基酸 和蛋白质。慈云祥等f 嘲利用某些氨基酸对金属卟啉催化过氧化氢发光体系有抑制作用， 抑制的程度与氨基酸的含量有关，以此建立测定氨基酸的流动注射化学发光的方法。慈 云祥等【7 9 】还采用m n t p p s 4 作为过氧化物模拟酶催化鲁米诺一过氧化氢体系发光体系测定 了d n a 。 最近几年，卟啉在流动注射中常用于测定过氧化氢、n o 等生物体内活性物质。k e i k o k o m a g o e 掣8 0 1 采用流动注射化学发光研究不同聚集形态卟啉对催化过氧化氢的影响。结 果表明单体卟啉对过氧化氢的催化能力强，而二聚体对过氧化氢的催化作用很弱。 s o h e lr a n a 掣8 1 1 采用流动注射电化学发光方法研究卟啉催化过氧化氢的机理。得到 结论为过氧化氢首先还原为氧气，然后将f c t m p y p 氧化为o f e ( i v ) t m p y p ，最后激活 鲁米诺产生发光现象。k i y o k ot a k a m u r a 8 2 】采用t i 0 2 卟啉流动注射化学发光法测定过氧 化氢，具有很高的灵敏度。 1 3 本论文研究内容及创新性 甲氧基n 卜啉的合成及存金属离了和蛋白质分析中的应用 1 3 1 主要研究内容 1 采用4 甲氧基苯甲醛、苯甲醛、吡咯为原料，通过a l d e r 合成法，得到了相应的 不对称甲氧基卟啉化合物及其金属配合物，并合成了m e s o 四( 3 甲氧基- 4 羟基苯