新型四氢叶酸辅酶模型的合成及性质研究.doc

新型四氢叶酸辅酶模型的合成及其性质的研究
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1、仿生化学及其有机合成
仿生化学就是用化学方法模拟自然界中生物体内功能机制的一门学科。如模拟酶反应、模拟生物膜的功能等。仿生化学主要就是模拟,以生物为原型在体外模拟生物体内的生物化学反应。生物从产生到发展成现代文明社会经历了相当长的进化过程中,其结构和功能都达到了非常理想、科学甚至完美的境地,成为人类科技创新的绝佳样板和丰富的智慧源泉。通过对生物的观察和研究,进而模仿生物整体或部分、或器官的结构、形体、特性和功能的科学就是仿生学。而在分子水平或分子层次上进行仿生,就是仿生化学或者化学仿生学。仿生化学研究的内容十分丰富,使得众多研究者们纷纷投入到对仿生化学的研究当中。一方面,通过仿生化学架起了生物与化学研究的桥梁,为当今乃至未来发展综合型学科提供了可能,并且未来的发展更是需要各学科的综合利用及共同发展;另一方面,通过对仿生化学的研究,使人类更加深了对生命体自身的认识和了解,为人类探求生命奥秘提供了一条途径。
2、四氢叶酸辅酶的仿生化学
酶作为一种生物催化剂能高效、专一的催化生物体内的各种反应和代谢,是生物体内进行正常、有序生理功能的重要有机化合物。酶参与生物体的几乎所有生命活动,酶的催化功能使机体充满活力,推动着生命不断健康的发展。只有酶的存在,生物才能进行各种生物化学反应。因此,研究酶的反应机制显得尤为重要。经研究发现酶在催化生物反应过程中还需要辅酶的参与,这样酶的活性才能得以发挥。四氢叶酸辅酶是一种对生命活动非常重要的物质,它是通过传递一碳单元以此来进行生物体内物质的代谢和合成的,并以三种氧化态(甲醇、甲醛、甲酸)实现一碳单元的转移。
四氢叶酸辅酶的结构和四氢叶酸辅酶的生物学特定功能
四氢叶酸辅酶是由2-氨基-4-羟基-6-甲基四氢喋呤、对氨基苯甲酸和谷氨酸组成的,英文缩写为THF,THF辅酶能够传递甲醇、甲醛、甲酸氧化态的一碳单元,结构式如图1:
2-氨基-4-羟基-6-亚甲基四氢蝶呤对氨基苯甲酸谷氨酸
图1 四氢叶酸辅酶结构
THF的衍生物处于甲醇、甲醛、甲酸氧化态时有5-CH3-THF(1),5,10-CH2-THF(2)和5,10-CH+-THF(3),5-CHO-THF(4),10-CHO-THF(5) 和5-( CH =NH )-THF(6)五种,能够转移的碳和THF连接后,形成一个五元环状结构。THF衍生物如图2:
图2 THF甲醇态、甲醛态、甲酸态衍生物
国内外对四氢叶酸辅酶模拟探究的情况
因为对四氢叶酸辅酶模型化合物的研究有重要的价值和意义,这引起了各国研究人员的特别关注并对此进行了不懈的探索和研究。
荷兰Pandit课题组对此模型的研究[6-8]
以Pandit为主要科研带头人广泛研究了叶酸辅酶模型的仿生功能,运用相关原理,他们探索合成了若干种C2 上不带取代基的咪唑啉盐模型和嘧啶啉盐模型的模拟化合物结构,之后又对其性质进行了实验研究[6-8],结构如图3所示:
图3 Pandit小组模型化合物
性质研究总结如图4:
图4 Pandit小组模型化合物典型反应
印度Harjit Singh课题组对此模型的研究[9-10]
以噁唑烷不同类型的甲醛态做模型,Harjit Singh科研团队合成了大量杂环类衍生物[9-10]。
该模型化合物如图:
图5 Harjit Singh小组模型化合物
重要反应如图6:
图6 Harjit Singh小组模型化合物典型反应
[11-14]
史真科研组运用新方法,通过仿生化学原理合成了苯并咪唑盐,且发现苯并咪唑盐和一些亲核试剂的水解加成反应[11-14]。
模型如图7:
图7 史真课题组模型化合物
相关合成如图8:
图8 史真课题组模型化合物典型反应
山西大学夏炽中课题组对此模型的研究[15-20]
基于Pandit组的研究,夏炽中科研小组合成了一系列C2上带有取代基的咪唑啉盐的模型有机化合物[15-20]。
模型如图9:
图9 夏炽中课题组模型化合物
具体反应如图10:

图10 夏炽中课题组模型化合物典型反应
3、碘化1-甲基-2-丙基-3-苯磺酰基咪唑啉模型的合成及其性质的研究
碘化1-甲基-2-丙基-3-苯磺酰基咪唑啉模型化合物的合成
合成过程如图11:
图11 合成路线
通过研究给出了合成2-丙基咪唑啉的机理如图12:
图12 关环反应机理
碘化1-甲基-2-丙基-3-苯磺酰基咪唑啉模型化合物性质的研究
我们用碘化1-甲基-2-丙基-3-苯磺酰基咪唑啉为模型与对甲苯胺、