（应用化学专业论文）具有抗肿瘤活性的有机锗及有机磷的合成研究.pdf

y 6 5 4 6 9 2 具有抗肿瘤活性的有机锗及有机磷的合成研究 应用化学专业 研究生:胡 浩指导教师:戴晓雁 教授 本文研究了具有抗肿瘤活性的两种有机锗倍半氧化物: 双. p . 狡乙基锗 倍半氧化物， 即g e - 1 3 2 ( r - g e - 1 ) 和双一 0 燕 甲 阮乙 荃锗倍半氧化物( r - g e - 2 ) ; 以 及一种具有抗肿瘩抗病毒活性的 有机确化合物: 腺昔- 5 一 硫代磷酸三乙 胺 ( 5 - a mp s )的合成工艺。 研究了合成r - g e - 1 的 合成工艺。以 二氧化锗为原料， 通过还原、 加成、 水解获得了0 - 梭乙基锗倍半氧化物。 用正交试验确定了最佳工艺条件: 从反 应开始到加次亚磷酸钠的间隔时间0 .5 h ; n( 二氧化锗) : n( 浓盐酸) : n( 次 亚磷酸钠) = 1 : 7 .4 : 1 .4 ;加成反应时间1 .5 h 。 此工艺使产率达到6 9 .7 %。 通 过红外光谱和核磁共振氢谱对产品进行了鉴定。 研究了r g e - 2 的合成工艺。 以 二氧化锗为原料， 通过还原、 加成得到中 间体， 再将中间体酞抓化、 酞氨化、 水解， 获得双p 一 氨甲酞乙基锗倍半氧化 物。 用正交试验确定了中 间体后各步反应的 最佳工艺条件， 酞氛化温度为7 0 ， 氨解温度为i o c, n( 浓氨水) : n( 二氧化锗) ) 4 .2 ， 此工艺使产率达到 7 9 . 1 %。 通过红外光谱和核磁共振氢谱对产品 进行了 鉴定。 研究了5 - a mp s 的合成及纯化工艺。 用腺昔为起始原料， 溶解于磷酸三 乙脂中后， 在无水无氧环境中及 2 , 6 一 二甲基毗陡提供的 碱性条件下与三氛 硫磷以0 - 5 下发生醋化反应8 h ， 将硫代磷酸酩引入腺昔， 然后再与过量三 乙 胺在5 下反应 l h ，合成粗产品，再用碳酸氧=乙胺作洗脱液，过d e a e s e p h a d e x a - 2 5 凝胶柱纯化.通过核磁共振磷谱对产品 进行了 鉴定. 1 1 s t u d y o n s y n t h e t i c p r o c e s s e s o f a n t i t u m o u r a c t i v e o r g a n o g e r m a n i u m a n d o r g a n p h o s p h o r u s ma j o r : a p p li e d c h e m i s t r y p o s t g r a d u a t e : h u h a oa d v i s e r : d a i x i a o y a n i n t h i s p a p e r , s y n t h e t i c p r o c e s s e s o f t w o k in d s o f a n t i t u m o u r a c t i v e o r g a n g e r m a n i u m a n d o n e k i n d o f o r g a n p h o s p h o r u s w e r e in v e s t i g a t e d . t h e t w o k i n d s o f o r g a n g e r m a n i u m w e r e h i s - 0 - c a r b o x y e t h y l o r g a n o g e r m a n i u m s e s q u i o x id e ( r - g e - 1 ) a n d b is - 0 - c a r b a m y l e t h y l o r g a n o g e r m a n i u m s e s q u i o x id e ( r - g e - 2 ) . t h e o r g a n p h o s p h o r u s w a s a d e n o s i n e 5 - m o n o p h o s p h a t e t r i e t h y l a m in e ( 5 - a mp s ) . a n im p r o v ed s y n t h e t i c p r o c e s s o f 0 c a r b o x y e t h y l o r g a n o g e r m a n i u m s e s q u i o x id e ( r - g e - 1 ) w a s s t u d ie d . g e r m a n iu m d i o x i d e w a s u s e d a s t h e r a w m a t e r i a l , t h r o u g h d e o x i d i z a t i o n , a d d i t i o n , a n d h y d ro ly s i s , t h e p r o d u c t w a s g a i n e d . t h e o p t im u r p c o n d iti o n s t o 白 s y n t h e s iz e 旦- c a r b o x y e t h y l o r g a n o g e r m a n iu m s e s q u i o x i d e w e re e s t a b l i s h e d t h r o u g h o r t h o g o n a l t e s t : t h e t i m e fr o m b e g i n n i n g t o a d d i n g s o d i u m h y p o p h o s p h i t e w a s 0 . 5 h ; t h e m o l a r r a t i o o f g e r m a n i u m d i o x i d e , h y d r o c h lo r ic a c i d a n d s o d i u m h y p o p h o s p h i t e w a s 1 : 7 .4 : 1 .4 ; a d d i t i o n r e a c t io n t im e w a s 1 .5 h . a n d t h e y i e l d w a s 6 9 .7 % . i r s p e c tr a a n d 1h n m r s p e c tr a w e re m a d e t o i d e n t i f y t h e p r o d u c t . a n i m p ro v e d s y n t h e t i c p r o c e s s o f h i s - 0 - c a r b a m y l e t h y l o r g a n o g e r m a n i u m s e s q u i o x i d e ( r - g e - 2 ) w a s s tu d i e d . g e r m a n i u m d i o x i d e w a s u s e d a s t h e r a w m a t e r i a l , t h ro u g h d e o x i d i z a t i o n a n d a d d i t io n , t h e i n t e r m e d i a t e w a s g a i n e d . t h e p r o d u c t w a s p ro d u c e d勿 re a c t i n g t h e i n t e r m e d i a t e w i t h t h i o n y c h l o r i d e a n d a m m o n i a , a n d t h e n h y d r o l y z in g . t h e o p t i m u m c o n d i t i o n s t o s y n t h e s i z e b i s - 1i - c a r b a m y l e t h y l o r g a n o g e r m a m u m s e s q u i o x i d e w e re . e s ta b li s h e d t h r o u g h o r t h o g o n a l t e s t . t h e t e m p e r a t u r e o f a c ro y l h a li d i n g w a s 7 0 c 冲e t e m p e r a t u re o f a m i n a t i n g w a s 1 0 c; a n d t h e m o l a r r a t i o n o f a m m o n i a a n d g e r m a n i u m d i o x i d e w a s o v e r 4 .2 . a n d th e 帅id w a s 7 9 . 1 % . i r s p e c tr a a n d l-in m r s p e c t r a w e r e a l s o m a d e t o i d e n t i f y t h e p ro d u c t . a n i m p r o v e d s y n t h e t ic p r o c e s s o f 5 - a mp s w a s s t u d i e d .a d e n o s i n e w a s u s e d a s t h e r a w m a t e r i a l , d i s s o l v e d i n t r i e t h y l p h o s p h a t e a n d t h e n e s t e r i fi e d w i t h t h i o p h o s p h o ry l c h l o r i d e u n d e r 0 - 5 c f o r 8 h w it h o u t w a t e r a n d o x g e n , i n a l k a l i n e c o n d i t i o n p r o v id e d b y 2 , 6 - d i m e t h y lp y r i d in e , i n tr o d u c in g t h i o p h o s p h o ry l e s t e r t o a d e n o s i n e .t h e n s u p e r f l u o u s t ri e t h y l a m i n e w a s a d d e d a n d r e a c t e d u n d e r 5 c f o r l h t o s y n t h e s i z e ro u g h 5 - a m p s .t h e u n p u r i fi e d p r o d u c t w a s a p p l e d t o a d e a e s e p h a d e x a - 2 5 c o lu m n a n d e l u t e d w ith t r i e t h y la m m o n iu m b ic a r b o n a t e . p n m r s p e c t r a w a s m a d e t o i d e n t i f y t h e p ro d u c t . ke y w o r d s : a c t i v i t y ; o r g a n o g e r ma mu m o r g a n p h o s p h o r u s ; p h o s p h o n a t e ; s y n t h e s i s 四川大学硕士学位论文 前言 肿瘤是一种常见病、多发病，其中恶性肿瘤是目 前对人类健康危害最严 重的一类疾病。随着我国 人口 逐年老龄化，城市人口比 例不断增高， 城镇工 业生产迅速发展，环境污染日 益严重，吸烟等不良 生活习 惯日 趋普遍，恶性 肿瘤的危害性日 益增加。由于其病因和发病机理尚不十分清楚 ，因 而还没有 满意的防治措施。目 前，对恶性肿瘤的治疗， 常采用手术，放射、药物、免 疫以及必要的支持疗法。化疗和放疗虽然也可以杀死癌细胞和病毒，但对人 体伤害太大， 因此， 药物治疗占有重要地位。 自1 9 4 6 年氮芥用于治疗恶性淋 巴 瘤后， 药 物治 疗已 经有了 很大 进展， 并 且日 益 受到 重视 ii 。目 前临 床常用 的抗癌药有4 0 多种，但总的看来还存在毒性大、远期疗效差等缺点。因此， 寻找高效低毒的新型抗癌药，开发具有抗肿瘤活性的 化合物具有非常重要的 意 义。 有 机 锗和有 机磷就是两 种具 有前景的 新 型 抗 肿瘤化 合物 2 ) 有机锗化合物是指分子中含有 g e - c键的化合物，其它锗的化合物总称 为无机锗。动植物体中的锗是以有机物形式存在的，而地矿中的锗是以无机 物形式存在的。植物中的有机锗以 野山参、灵芝和大蒜中的含量最高。现在 许多专家认为一些名贵的中药材的抗肿瘤作用与其富含有机锗有关。 无机锗 的毒性较大， 对人体是严格禁用的。 要使锗成为对人类有益的保健品，必须 将无机锗转变为有机锗。在有机锗化合物家族中，具有代表性的产品是双- 0 - 梭乙基锗倍半氧化物( r - g e - 1 ) 和双- 0 一 氨甲酞乙基锗倍半氧化物( r g e - 2 ) 这两 种有 机 锗 倍半氧 化物。 大 量 研究 成果证明 3 - 6 1 ， 这两 种 化合 物 具 有 抗肿瘤 活性，可能机制包括增强机体免疫力，清除自 由 基和抗突变等多个方面。除 了 作 为 新 药 品 以 外， 这两 种 化 合 物 还 可以 添 加 到 音 养 保 健品 和 护 肤美 容 品 中 。 因此，开展有实际生产应用价值的r - g e - 1 和r - g e - 2 合成研究具有非常现实 的意义。 除了 有机锗化合物以 外， 有机磷化合物的 抗肿瘤活性也引 起了 越来越多 科研工作者的关注.寻找具有抗肿瘤活性并在治疗中具有实用价值的有机磷 化合物己成为磷化学研究领域中的一个热点，其中最引人注目的一类化合物 是磷酸酷类衍生物， 特别是核昔磷酸酷类衍生物。研究已 涉及的多种核昔类 药物与各种磷酸脂组成的核昔磷酸酷类衍生物键合方式主要分为单磷酸酩、 四川大学硕士学位论文 焦磷酸酷以 及三磷酸酩等。 其中， 腺昔- 5 硫代磷酸三乙 胺( 5 - a m p s ) 是一 种新型的核昔单磷酸酷衍生物。它和焦磷酸醋以 及三磷酸酷不同，不经过激 酶作用就可以产生真正的细胞活性成分核普一 三磷酸酣的必要前体核昔 - 5 . 单磷酸醋。5 - a mp s作为核昔、核昔酸和磷脂研究的一部分， 对核酸化 学和磷脂化学都具有重要意义， 它的研究为寻找低毒、高效、高选择性的新 型抗癌抗病毒药物提供了新的思路和手段，也为解决当前化疗剂或其它药物 的 毒 副 作 用 提 供了 新的 方 法 和依 据， 随 着 这 类 化 合 物 抗 癌 抗 病 毒 作 用 机 理 研 究的不断深入，以及对磷脂生物物理和生物化学性质的透彻理解， 将有助于 设计和合成具高度专一性作用的分子结构，开发出 新一代的抗肿瘤药物。 本文研究了具有抗肿瘤活性的两种有机锗倍半氧化物:双- 0 一 梭乙基锗 倍半氧化物， 即g e - 1 3 2 ( r - g e - 1 ) 和双- p 一 氨甲酞乙基锗倍半氧化物( r - g e - 2 ) ; 以 及一种具有抗肿瘤抗病毒活性的核昔类磷酸酩:腺昔- 5 一 硫代磷酸三乙胺 ( 5 - a m p s )的合成工艺及工艺优化。以期弥补这两类新型抗肿瘤药物合成 方法的不足，提高目 的产物的收率，降低成本，不仅为药理和临床研究提供 物质基础，并为这两类药物的应用奠定技术基础。 四川大学硕士学位论文 1 . 文献综述 1 . 1具有抗肿瘤活性有机锗的研究进展 1 8 8 6 年德国的w i n k l e r 首先发现了 锗 ( g e ) ，为了 纪念他的 祖国， 他把 这一元素命名为g e r m a n i u m 。锗位于元素周期表第4 周期第n主族， 具有金 属与非金属的双重性质。锗的原子序数为3 2 、原子量为7 2 . 5 9 ，锗的外层电 子结构为4 s 弘 护。 在形成化合物时， 可以s 护杂化轨道参与成键， 呈 + 4 价氧 化态，与碳形成牢固的g e - c键。 1 8 8 7 年，w m k l e r 又合成了 世界上第一种有机锗化合物四乙基锗和几种 无机锗化合物，此后，各国学者又相继研究合成了多种锗化合物。由于锗与 硅同 族，具有半导体的性质，这使得锗在超导材料、 合金添加剂、催化剂、 光学玻璃、电光源、光纤通讯等方面，得到了重要的应用. 1 9 6 7 年日 本煤炭研究专家浅井一彦以 三卤 化锗为原料， 合成了 具有广泛 药 理作 用的 双0 - 梭乙 基 锗 倍半 氧 化 物( c a r b o x y e t h y i g e r m a n i u m s e s q u i o x i d e , 简称 g e - 1 3 2 ) 。 研究发现， 有机锗具有独特的生物活性，能提高人体的免疫 功能、抑制癌细胞的生长，具有抗衰老和预防老年性疾病等多种作用. 近年来，有机锗化合物的抗肿瘤活性及其保健功能引起了 世界各国学者 的极大兴趣，有机锗的清除自由 基、 增强免疫功能和抗突变等作用都是抗癌 效应的 可能 机制闷 . 世 界上的 化学 家、 药理学 家及营 养 学家赋予 有 机锗化 合 物 “ 人类疾病的克星” 、 “ 二十一世纪救命锗” 、 “ 二十一世纪生命的 源泉” 等 美名。 有机锗 化食 物种 类 很多 ， 如 锗酵母、 烃基 锗、 螺 锗、 有 机 锗 倍半 氧( 硫) 化物等，这些物质大多具有抗肿瘤、消炎、免疫复活和杀菌等生物效应，但 有些种类的有机锗因毒性较大而不能作为医药品使用，因此，筛选高效低毒 的有机锗化合物并研究其人工合成方法具有非常重要的 意义。 1 . 1 . 1锗酵母 8 0 年代，日 本学者发现了 海水中 锗的生物甲 基化作用。小林泰司、山田 浩一和德国的k e h l b e c k 等研究了 锗酵母的生产方法。 我国有关锗酵母的 研制 四川大学硕士学位论文 刚刚起步， 1 9 9 2 年才见报道。 锗醉母集酵母与有机锗的 作用于一体， 具有较 高的药物营养价值。它是通过酵母将无机锗转化为有机锗， 经处理制成富 锗 酵母。 服用含锗酵母对动物健康是有益的。 锗酵母对强致瘤物质甲 基胆葱的 肿瘤形成实 验对照组为5 0 %， 而实 验组为3 0 % ， 虽然实验组死亡率 低于空白 对照组，但锗酵母的抗肿瘤作用并不显著。 1 . 1 .2烃基锗化合物 1 9 8 4 年l u k e v i c s m 合成的 烃基锗化合物i 和1 9 9 0 年k a k i m o t o n . 合成 的烃基锗化合物1 1 对l e w i s 肺癌, m e l e n o m m b i b 癌细胞有一定的 抗癌活性1 8 1 虽然这些化合物有一定的抗肿瘤活性，但同位素标记试验表明，分子的不对 称性和烃基的支链增加使烃基锗化合物毒性增加。 ( i) 由 于其毒性较大，烃基锗化合物的药用功能显得不再有价值， 现在这两 类化合物在恶性肿瘤的治疗中也未再使用。 r 1 . 1 .3 螺环佬 化 合物 早在1 9 7 4 年， r i ce等人就通过二乙基锗为原料经八步反应， 合成出 一个 具有 抗 癌活 性的 螺 锗 19 ， 它的 学 名 是: n - ( 3 一 二甲 胺 基丙 基) 一氮 杂 一 8 1 8 - 二乙 基 一 8 一 锗杂螺 4 , 习 十一 烷， 俗名 称为螺 锗， 并 进 行了 生 物 活 性研究， 合 成方法如下: 四川大学硕士学位论文 十 h , c - - c h c o o me一 /卜 / ee e t / c h t c h , c o o m e/ ge e t/ c h : c h : c o o m e nc ch2 0 0 0e t et _ l - 1 一石 e 叫 /， 、 . - 厂 et / ee 二 -cwet o k oe t ，自一-一，州卜 曲 h c i e t et 人a0 目 . - . . ch, 0 00h nh= q he nme x 沈 g/ _ ， g， / 汀 h , c h , c h , n m ez o uai h, n c h, c h2 ch2 nme , 后来他们又改进了螺锗的纯化方法。生物活性测定是以螺锗的二盐酸盐 形式进行的，它能使淋巴瘤细胞萎缩、退化， 使细胞核碎裂， 这种细胞溶解 作用的产生是因为螺锗抑制了蛋白 质的合成。该螺锗具有广谱的抗癌活性， 可以 抑制d n a . r n a的合成并增强机体免疫力。 但后来的 研究 表明， 尽管 螺锗具有很好的抗癌活性， 但对中枢神经系统、 淋巴、 骨髓组织、 肝脏组织、 血红细胞等有毒副作用，并且合成步骤较多且提纯难度较大， 在应用上受到 限制。 四川大学硕士学位论文 1 . 1 .4有机锗倍半暇化物 在有机锗化合物家族中，目 前研究最多的是有机锗倍半氧化物及其衍生 物。 机锗倍半氧化物是指由 具有o we - o - g e m 结构的单体聚合而成的 化合 物，它由6 个锗原子和6 个氧原子相间连接而成的十二元环结构单元组成， 其中每个锗原子与3 个桥氧原子连接成延伸的片层结构，从而使有机锗倍半 氧化物具有三维网状结构。 该类化合物的结构特征是锗原子与氧原子均以2 : 3的比例结合， 其中两个锗原子中间与一个氧原子结合形成氧桥，并分别再 各连接一个双键氧和一个侧链取代基团。有机锗倍半氧化物大多数都是利用 三抓甲 锗烷g e h c 1 3 与 含有r c h = c r 2 m结构的 化合 物经加 成、 水 解而 得， 其中r l 、 r 2 为 氢 或 烃基， m为 一 c n 、 - 0 0 0 h , - 0 0 0 r , - c o n h z 等 lo - 1 7 1 这种方法工艺简单，可以 对取代基团进行灵活改性，以制备出不同生物活性 的有机锗倍半氧化物及其衍生物，此法现己 成为制备有机锗倍半氧化物的主 流方法。 有机锗倍半氧化物的抗肿瘤活性明显优于其它有机锗化合物。 临床表明， g e - 1 3 2 对胃癌、 子宫癌、 乳腺癌、 前列腺癌等均有一定疗效， 而且还能阻止 淀粉性 变样的 发 生 。 8 - 1 9 。 佐藤博 等用它 对艾氏 腹水型 肝癌鼠 进 行治 疗， 结 果 平均存活时间明显延长。 8 0 年代以 来， 国内学者也开始关注有机锗的合成及 其 抗肿瘤活 性. 1 9 8 7 年， 南开 大 学白 明 章 等合 成了1 5 种 锗倍半 氧 化 物 1 1 1 并研究了它们的抗癌活性;广州军事医学研究所和广州医学院 药理学研究室 随后也报道了g e - 1 3 2 的合成。 佐膝博等国外学者还对不同类型人的肿瘤进行 了有机锗的i 期和2 期临床研究， 证实g e - 1 3 2 在人体内的吸收和分布方式与 大鼠 相同。 1 9 8 51 9 8 8 年国内 试用g e - 1 3 2 治疗胃癌、 肝癌、 肺癌等各种晚期 癌 瘤 送1 1 2 例 . 它 对 大 部 分 患 者 的 症 袄 具 有 稳 定 和 显 著 减 轻 的 作 用。 此 外 ， 它还具有选择性增加乏氧细胞辐射敏感性的能力， 对红细胞有辐射保护作用， 毒 性 极 低， l d so 值 为6 3 0 0 m g / g ， 研 究 结 果 表明 11 9 - 20 1 ， 服 用g e - 1 3 2 不 会 产 生 像g e o 2 那样引起急性肾衰竭和肾 功能不良 的毒副作用。 综上所述， 有机锗倍半氧化物比 起锗醉母、 烃基锗、螺锗等有机锗化合 物，具有明 显的抗肿瘤与消炎活性， 且毒性低， 尤其是没有骨滋毒性。 有机 锗倍半氧化物在防治肿瘤和辅助放化疗等方面很有潜力，己 经进入临 床试用 四川大学硕士学位论文 阶段。 在有机锗倍半氧化物家族中， 双一 0 一 狡乙 基锗倍半 氧化物，即g e - 1 3 2 ( r - g e - 1 ) 和双一 0 截 甲 酞乙 基锗倍半氧化物 ( r - g e - 2 ) 是两 种高效低毒的 有机锗倍半氧化物。随 着恶性肿瘤发病率逐年增高， 寻找新的 毒性小、活性 高的药物已成为急需解决的关键问题之一。对这两种有机锗倍半氧化物的深 入研究，可望以分子设计观点指导今后的合成，使有机锗朝着毒副作用小、 抗癌活性高、具有临床应用价值的方向发展。 1 .2具有抗肿瘤活性有机磷的研究进展 从1 9 世纪末以来， 有机磷的研究得到迅速发展， 有机磷化学的发展与生 命科学、药物化学、农药化学的发展相互渗透、相互推动。其中，与生命科 学相关的有机磷与生物化学的研究是目 前引人注目的研究 领域之一。 1 9 9 8 年 在美国召开的第十四届国际磷化学会议 ( i c p c ) 会议中， 大会报告的主题便 为 与 有机磷药 物的 应用开 发研究 相 关的 成果 12 1 1 。 在2 0 0 1 年 第十五 届国 际 磷 化学会议 ( i c p c ) 会议中， 美国加利福利亚大学的m c k e n n a 教授又作了有关 “ 生物磷化学在 2 1 世纪的前景” 的 报告fn l提出 在新的 世纪中， 有机磷将 成为生物化学重点关注的研究中心，特别是与癌症治疗相关的药物有机磷化 学领域中将会出现更多有利于人类健康的发明 创造。下面将几种具有抗肿瘤 活性的有机磷化合物及其合成方法作一综述。 1 .2 . 1双麟酸衍生物 目 前，双麟酸衍生物的潜在药物活性已 成为人们关注的热点， 许多研究 己 证 实 了这 类化合物 在 骨髓变形、 骨 髓瘤、 骨 质松疏等临 床治 疗中 非 常 有效。 近年来，由于这类化合物在许多方面都显示了 优越的生物活性，因此吸引了 众多的农药和医药科技工作者的兴趣。1 9 6 9年，f l e i s c h等人发现了双麟酸 衍生物可用于经基磷灰石结晶的过程，开创了人工合成双麟酸衍生物的先河 p 3 1 . 现在， 人们已 在这 类物 质的 结 构 特点、 结 构与 活性 之间 的 关系、 在 人体 和在作物体内的作用机制，以 及合成方法等方面作了 大量研究。 下面 拟从合 成的角度，对这类物质的合成方法作一归纳和综述。 四川大学硕士学位论文 1 .2 . 1 . 1无在基双麟酸衍生物的合成 无经墓双麟酸衍生物的 可由以下路线合成: 先制备亚甲 基双麟酸醋， 再 在亚甲荃碳上引入其他荃团。或由原甲酸醋和麟酞化试剂及所要引入的墓团 直接反应， 含取代杂环的 化合物可用相应的烷基胺和原甲 酸醋 及亚麟酸酷反 应制得。此类反应很有代表性，这是在无经基的双麟酸衍生物合成中 研究得 较多的一类反应，改变烷基胺还可以合成多种不同结构的目 标产物。此外， 此类反应还有一个特点，即n上的取代基可以 有多种变化， 可以 是直链烃， 也可以 是含有醚键和苯环的取代基。由 于相应的氨基上还有一个活泼氢， 所 以该类化合物还可以将氮上的氢进行酞基化，制出更多的双麟酸衍生物。 1 .2 . 1 .2有舟基双麟酸衍生物的合成 含经基的双麟酸衍生物的合成大多数是由狡酸衍生物与麟酞化试剂 ( 亚 磷酸醋、磷酞抓、三抓化磷、五氮化磷等)直接缩合制得。 /i n 用酞 胺、服、 硫脉或其 n - 取代衍生物代替氨可以 制备a - 氨基麟 酸;若将氨改为氨基甲酸酩可以 得到氨基保护的。 一 氮基麟酸 ( 醋) ， 其中以 四川大学硕士学位论文 用氨基甲 酸节醋来合成节氧拨基保护的a 一 氨基麟酸 ( 酩) 收率最好。 其次是 对麟酸酣的改进，以亚磷酸及其酩、三抓化磷等代替麟酸酪都可以合成a - 氨基麟酸 ( 酩) 。 此外， 醛改为酮也可以 合成。 一 氨荃麟酸 ( 醋) . 用m a n n i c h 型合成法已 可以 合成出 各种各样的a 一 氨基麟酸 ( 酷) 。 1 .2 .2 .2亚胺加成合成法 此法与上述方法不同的是先将醛或酮与胺反应生成亚胺， 或由s n c 1 2 还原 氛类化合物而得到，再与亚麟酸醋加成而制得a 一 氨基麟酸 ( 酷) ，这也是一 类非常适用的合成方法。 r 饭 c - 0 + p h , c h n h , c h , c l , r 饭 (- = n c h p h , :chnh 。 、 11,c h n h c r r p (o e t) , .胆绝 三 纽弓二 尹 c r 饭 ith 2n c r r p (o e t) , 1 . 2 . 2 . 3还原胺化法 先由酞氛和亚麟酸酪经 a r b u z o v - mi c h a e l i s 反应合成酞基麟酸酷，再与 麟、轻胺或它们的衍生物反应形成踪，还原后得到。 一 氨基麟酸酷: 从目 前的研究情况看， o ii ma n n i c h 型合成法、 亚胺合成法、 还原氨化法的合 0 0ii ii r n0 r c c i + p ( o e t ) 3 - a r c p ( o e t ) , 1 1 11 r c p ( o e t ) ， - ) r c e p ( o e t ) , 成法发展得较好，应用也十分成功，而其它方法尚需进一步研究。尽管氨基 磷酸酷本身以 及它们的衍生物对某些肿瘤有一定的抑制作用， 但主要还是用 于脑失调、缺血、失血性中风和脑损伤等方面。 1 .2 .3核昔类磷酸醋 寻找具有抗肿瘤活性并 在治 疗中 具有实用价值的 有机磷化合物己 成为磷 化学研究领域中的一个热点， 其中最引 人注目 的一类化合物是磷酸酷类衍生 四川大学硕士学位论文 物，特别是核昔类磷酸酩类衍生物。 由于核昔类似物脂溶性较差，难以被肿瘤细胞吸收，易被脱氨酶代谢失 活，半衰期短，且对正常细胞有较大的毒性， 并且某些肿瘤细胞或病毒易产 生耐药性等， 这些都大大降低了核昔类药物的使用效果。克服这些缺陷的一 个办法是将药物连接到无毒的载体分子上，以 保护药物不被降 解，并转运到 靶细胞，然后由 酶或化学作用释放药物，发挥其药理作用。最初的方法是利 用这些核昔类药物的亲脂性脂肪酸酷、酞胺或磷酸酣等，作为母体药物的分 子贮库。 s o 年代 初， h o n g 等将阿 糖胞昔等 核 昔 类抗癌 抗病毒 药 物 共 价连 接 到磷脂分子上， 形成磷脂核昔酸前药， 有效地改善了 这类药物的 疗效25 1 。目 前国内外学者的研究已涉及多种核昔类药物与各种磷脂组成的核昔类磷酸 酷，其键合方式主要分为焦磷酸醋、三磷酸酣及单磷酸醋等. 1 .2 .3 . 1核普焦磷酸0 核昔焦磷酸酷化合物主要由 磷脂酸与核昔单磷酸吗琳酣在毗陡存在下缩 合而成，这是合成焦磷酸醋缀合物的常规手段。也可用二苯基磷酞氯与核昔 - 5 一 单磷酸缩合形成焦磷酸醋，再与磷脂酸反应形成目 标物。 1 .2 .3 .2核普三磷酸醋 这类脂核昔酸目 前只报道了一个抗a i d s 病毒化合物3 一 叠氮3 一 脱氧 胸昔三磷酸二硬脂酸甘油脂， 其合成是由二硬脂酸甘油磷酸吗琳酗与a z t - 5 二磷酸 ( a z t d p ) 在毗睫中缩合而成。这类化合物的设计是基于分子的三磷 酸酷部 分可 在四 个部 位代 谢， 分别 产生a z t , a z t n i p ( a z t m o n o p h o s p h a t e ) , a z t d p和 a z t t p ，经进一步磷酞化产生活性抗 h i v成分 a z t t p ( a z t t r i p h o s p h a t e ) a 1 .2 .3 .3核普单磷酸醋 核昔单磷酸衍生物主要通过酶法和化学方法来合成。酶法合成是起步较 晚的一种方法，核昔磷酸化酶广泛存在于各种微生物中，也可从动物细胞得 到。用酶法合成核昔类药物，首先应根据底物和产物筛选活性高的菌种。由 于酶法合成核昔类药物起步较晚， 还有大量工作要做， 如提高反 应物浓度、 四川大学硕士学位论 文 筛选合成的菌种、 对生产菌种进行墓因 水平的改 造等。 而且菌体中 存在着许 多其它酶，副反应不易防止。而化学方法合成是比 较简单的一种方法，其中 以磷酞氛合成法为最常用的方法。这种方法可以 灵活地对核昔中核糖上的轻 基进行修饰或保护与去保护，以降低核昔类药物的毒性，改警活性。 这些核昔单磷酸醋都显示了一定的抗癌或抗病毒活性，这类核昔酸有以 下 作 用 特点 r 9 , 比 核 昔 母 体 药 物 有 更 好的 亲 脂 性， 可 通 过生 物 屏障 发 挥治 疗作用; 保护核昔不被代谢失活， 也不易为p l a : 或句所水解，在细胞内 经酶作用释放活性母体药物，活性高，毒性低; 不经激酶作用可产生真正 的细胞活性成分核昔一 三磷酸醋的必要前体核誉5 一 单磷酸酷; 对细胞 膜有较高的亲和性，其大部分由巨 噬细胞所吸收，有利于涉及这些细胞的肿 瘤或病毒的治疗: 比 游离核昔具有更大的组织保留，存留 在细胞中的时间 比核昔更长， 作用持久; 在水介质中能自 发聚集形成类似d n a的螺旋股， 井进一步形成类似于 d n a的超级结构。因此，这类化合物还具有更为广泛 的生物特性， 而且就其作为药物使用而言， 不仅可口服， 且能制成注射剂型。 综上所述， 虽然双麟酸酷和氨基磷酸酌在抗肿瘤活性方面都有相关报道， 但是它们在治疗骨质疏松和抗病毒方面的作用更为显著，而核昔类磷酸醋作 为具有抗肿瘤活性的有机磷化合物己 成为磷化学研究领域中的 焦点。在这个 家族中，核昔单磷酸酣比起核昔焦磷酸酷、核昔三磷酸酩等核昔类有机磷化 合物，具有明显的抗肿瘤活性，且毒性低，尤其是不经激酶作用就可产生真 正的细胞活性成分核昔 三磷酸酷的必要前体一核昔一 5 一 单磷酸醋。 用磷酞 氛法制备核昔单磷酸酩及其衍生物，可以 灵活地对核昔中核糖上的轻基进行 修饰或保护与去保护，以降低核昔单磷酸酷及其衍生物类药物的 毒性，改善 其抗肿瘤活性，这将是具有抗肿瘤活性有机磷化合物的一个非常有价值的 研 究方向。 1 .3研究的任务和目 的 抗肿瘤已 经成为当今世界最具挑战性的课题， 新的治疗方法的开创和药 物的 研 制已 成 为 世 界 各国 生 命 科学 及 化 学 科 学 领 域中 的 科 学家 重 点 关 注的 对 象。 现行临床使用的抗癌、 抗病毒药物均存在较严重的 毒副作用， 难以 长期 1 2 四川大学硕士学位论文 应用。因此，寻找新的毒性小、活性高的药物已 成为急需解决的关键问题之 一。有机锗倍半氧化物与核昔单磷酸醋化合物作为有机锗和有机磷家族中抗 肿瘤药物的先锋，具有广阔的市场前景和研究价值。 在有机锗倍半氧化物家族中， 双一 d 。 狡乙 基锗倍半氧化物，即 g e - 1 3 2 ( r - g e - 1 ) 和双- d 一 氨甲 酞乙 基锗倍半氧化物 ( r - g e - 2 ) 是两种高 效低毒的 有 机 锗 倍 半 氧 化 物 ， 目 前 ， r - g e - 1 和r - g e 一的 来 源 主 要 依 赖 进 口 ， 而 且 价 格很高，这大大制约了我国相关产品的发展。r - g e - 1 和r - g e - 2 没有形成自 主生产的根本原因一是没有很好开展有生产应用价值的合成研究及应用研 究;二是普遍认为锗产品 价格高，市场接受不了。近几年来，随着科学技术 的进步，r - g e - 1 和r - g e - 2的合成技术及应用研究在国外获得了飞速发展， 成果不断涌现。受这一趋势的推动，我国一些医学研究机构和大学也纷纷开 始了 有 机 锗的 制 备 研究 1 1 0- 12 ,1 4 - 1 8 ， 另 一 方面， 价 格问 题也 被 相关 应 用 产品 在 市场上的畅销表现证明不再是瓶颈问题。总之，人们对健康和生命质量的关 心和追求决定了r - g e - 1 和r - g e - 2 的开发价值。 本文的内容之一是研究有实 际生产应用价值的r - g e - 1 和r - g e - 2 两种有机锗倍半氧化物。 这两种有机锗 倍半氧化物具有增强免疫功能等多种生物活性，已被作为慢性乙肝治疗用药 和食品添加剂正式上市。 国内只有南开大学和军事医学科学院开展了r - g e - 1 和r - g e - 2的 合成研究，开始走的 是以 三氯甲 锗烷为 起始原料的路线1 0. 1 1 1 由于该原料需要进口，因此没有作深入的研究。近年来采用国外专利方法， 这两家机构也开始作二氧化锗为起始原料的路线研究， 但得率仅为5 5 % 左右， 与国 外6 5 % 相比 ( 1 3 还有 较 大差 距. 分 析原因 可能 是 合成中 间 体以 及 在中 间 体 后 的 各 步 反 应 不 同 或 条 件 未 能 瞥u 最 优 。 为 了 进 一 步 优 化 这 两 种 有 机 锗 倍 半 氧化物的合成方法，本文拟用国产二氧化锗为原料，开展r - g e - 1 和r - g e - 2 的合成工艺研究，以期达到国外先进水平。这部分内容已作为四川省应用基 础研究课题。 在众多的核昔的单磷酸酷缀合物中，腺昔- 5 一 单硫代磷酸 ( 5 - a m p )是 构成动物细胞核糖酸的四种主要单核昔酸之一，也是体内的能 量传递物质， 它具有显著的周围 血管扩张和降 压作用( 1 ,2 1 1 。 但磷酸酷类化合物在显示生物 活 性的 同 时 也具 有 相当 大的 毒性 19 - 2 2 1 ， 为了 寻找 低毒同 时 又具 有生 物活 性的 化合物， 本文将硫代磷酞基引入腺昔， 修饰5 - a m p 的结构， 合成了腺昔- 5 - 四川大学硕士 毕位论文 硫代磷酸三乙 胺( 5 - a m p s ) ， 并 研究了 其提纯工艺。 此产品 本身具 有较高的 生物活性和更低的毒性，同时也可代替5 - a m p 作为合成其它更高生物活性 物质的重要中间体。目 前国内外对核昔单磷酸醋的合成方法多采用酶法等生 物合成方法， 对5 - a mp s 的化学合成研究很少， 特别是对纯化工艺的研究还 未见报道。 生物合成法步骤繁琐、 副产物较多。 为了 进一步探索5 - a n ts 的 化学合成及提纯方法， 本文以腺昔为起始原料， 开展了5 - a m p s 的合成及纯 化工艺的研究，以 期打通其合成和提纯的工艺路线，得到目 标产物。 本文希望通过对这两类化合物合成工艺的研究，弥补其合成方法上的不 足，优化其合成工艺，以 提高目 的产物的收率，降低成本，为药理和临床研 究提供物质基础，并为这两类药物的开发和应用奠定技术基础。 四川 大学硕士学位论文 2 .有机锗倍半氧化物合成研究 2 . 1双一 p 一 狡乙基锗倍半氧化物的合成及工艺研究 2 . 1 . 1 试剂和器材 表2 . 1 r - g e - 1 合成实验所用试剂 t a b l e 2 . 1 r e a g e n t s i n t h e s y n t h e s i s o f r - g e - 1 名称规格生产厂家 二氧化锗9 9 .9 9 9 %南京锗厂 arararar 次亚磷酸钠 丙烯酸 盐酸 丙酮 成都化学试剂厂 广东西陇化工厂 成都科龙化工试剂厂 成都科龙化工试剂厂 表2 .2 r - g e - 1 合成实验所用主要仪器 t a b le 2 .2 i n s t r u m e n t s i n t h e s y n t h e s is o f r - g e - 1 名称 生产厂家 电子天平 显徽熔点仪 电 热恒温鼓风干燥箱 红外光谱仪 型号 j 13 2 0 0 - 3 yr d 3 沈阳龙腾电子有限公司 天津大学精密仪器厂 上海精密实验设各有限公司 ni c o l e t f t - i r 1 7 0 s x 核磁共振仪b r u c k e r a v a n c e 6 0 0 2 . 1 .2合成路线的选择 有机锗倍半氧化物大多数都是利用三氯甲锗烷 r c h = c r z m结构的化合物经加成、 水解而得， 其中r t 、 m为 - c n , - 0 0 0 h , - 0 0 0 r , - c o n h 2 等 (1 0 - 1 71 g e h c 1 3与含有 r 2 为 氢或烃基， 牛c h c h 20 0 0h ! o we -c h 2 c h ， c o o h r - g e - 1的结构式如左所示，化学名称为双一 0 - 狡乙 基锗倍半氧化物， 也称g e - 1 3 2 。 用三抓甲 锗烷 g e h c 1 3 与丙 烯酸c h 2 = c h 0 0 0 h加成、 水解是一种 四川大学硕士华位论文 可行的合成方法。 第一步:离解 g e h c 1 3 在酸性体系中 有如下 平衡: g e h c l3 + - - c 1 3 g e - + w 第二步:加成 g e c 13 + h + 十 c h 2 = c h - 0 0 0 h - - c 1 3 g e c h 2 c h 2 0 0 0 h ( 中间 体) 这是一个形式上违背而实质上符合马氏 规则的亲电 加成反应。 一种可能的解释是不对称烯烃加成机理。 j + 一s + s + c