吡咯甲酮衍生物及其氧化硅纳米颗粒制备、表征和性能的研究

摘要

受光合作用启发，人工模拟光合作用体系作为一个突破口，成为太阳能转换成燃料研究的重要课题。光合系统Ⅱ(PSⅡ)是光合作用中重要的过程，即吸收太阳光能，氧化水，电子分离和质子的转移。为了揭示自然界奥秘以及构建人工光合作用模型体系，实现光致催化氧化水，得到质子和电子并最终实现光驱动分解水得到氢气和氧气，PSⅡ成为人们研究的热点，很多结构模拟和功能模拟的化合物相继报道。功能模拟的研究工作主要是设计和合成均相以及非均相的催化剂，利用Na2S2O8作为牺牲电子受体实现光驱动水氧化，低毒性且可循环使用的电子受体报道较少。此外，利用低毒性且可循环使用的电子受体结合光驱动配合物催化剂可望在生物体内实现水为氧源的氧化、调节氧平衡，发展一类新型的光动力学治疗剂，所以研究合成相关的催化水氧化电子受体有很重要的理论意义和现实意义。
　　本文综述了光系统PSⅡ及乳酸脱氢酶模拟物的研究现状。合成了一个新型纳米电子受体和两个具有乳酸脱氢酶抑制活性的化合物，研究了合成的化合物的催化水氧化或对乳酸脱氢酶的抑制作用。具体新颖性结果如下:
　　(1)我们合成了用吡咯甲酮修饰的二氧化硅(SiO2@py)，并把该物质作为主体和Co4O4配合物组装形成纳米粒子(SiO2@pyCo4)。发现在Ru(bpy)32+以及10 w LED白光的辐射下，SiO2@pyCo4在没有其它电子受体（例如Na2S2O8）存在的条件能有催化水氧化的能力。此外，在同等条件下，SiO2@pyCo4的TOF值比Co4O4配合物要高;此外，我们还发现SiO2@pyCo4能长时间使用，这表明SiO2@py能增强Co4O4在水中的稳定性。研究结果表明SiO2@py是能循环使用的电子受体和Co4O4催化剂的稳定剂。我们的研究结果提供了一个多功能水氧化催化剂经济的制备方法，即基于活性钴配合物与有机电子受体修饰的二氧化硅组装形成新型氧气释放体系。
　　(2)合成了两个新的带有吡咯甲酮基的离子液体类似结构的化合物PM1和PM2，运用IR，NMR和质谱表征了化合物的结构。进一步研究了两种化合物PM1和PM2对乳酸脱氢酶的抑制作用，发现PM1是较好的LDHA的抑制剂，可望进一步用于基于乳酸脱氢酶调控的肿瘤糖代谢调控剂。这是国际上首次报道离子液体结构的化合物用于乳酸脱氢酶的抑制剂。
　　(3)研究了PM1，PM2，乙酰基吡啶，二吡咯甲酮，丙酮酸等不同电子受体对Co4O4催化水氧化释放氧的影响，发现在pH8.5的PB溶液中，丙酮酸是较好的电子受体。我们的结果为催化水氧化作用的催化剂利用生物体内内源性电子受体，改变低氧环境极其相关代谢，提供了有力的证据。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 植物光系统Ⅱ简介和研究进展

1．2 钌核催化剂模拟光系统Ⅱ的研究进展

1．3 钴核催化剂模拟光系统Ⅱ的研究进展

1．4 乳酸脱氢酶抑制剂的研究进展

1．5 光驱动催化水氧化研究现状

1．6 本课题的设想和研究的意义

第二章 吡咯甲酮修饰二氧化硅的表征和性能研究

2．1 实验部分

2．1．1 仪器与药品

2．1．2 SiO2@PyCo4的合成

2．2 结果与讨论

2．2．1 合成和表征

2．2．2 SiO2@pyCo4催化水氧化活性

2．3 结论

第三章 吡咯甲酮基咪唑盐的合成、表征及其抑制LDH活性的研究

3．1 实验部分

3．1．1 仪器与药品

3．1．2 配体的合成PM

3．1．3 化合物PM1和PM2的合成

3．1．4 抑制乳酸脱氢酶活性的研究

3．2 结果与讨论

3．2．1 合成与表征

3．2．2 PM1和PM2对LDH-A的活性抑制作用

3．3 本章小结

第四章 不同电子受体对钴配合物催化水氧化的活性的影响

4．1 实验部分

4．1．1 仪器与药品

4．1．2 光驱动催化水氧化实验

4．2 结果与讨论

4．2．1 不同电子受体对Co4O4催化水氧化活性的影响

4．2．2 不同电子受体对CoCl2催化水氧化活性的影响

4．3 结论

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

读研期间发表的论文