新型三脚架型多苯并咪唑季铵盐类化合物的合成及其性能研究

摘要

含有苯并咪唑骨架的化合物，具有广泛的生物活性，特别是在医学中的抗菌、抗病毒、抗炎和抗癌;农药中的杀虫、除草和植物生长等方面的作用就更为显著;研究表明含有苯并咪唑骨架的季铵盐还可成为优良的阴离子识别探针。本文设计了简捷高效的方法，首次合成了一类新型的具有三脚架型、复合功能的分子，探究了其在医药、农药、和阴离子识别中的应用，并研究了其对阴离子识别过程的作用方式，具体的内容如下: 首先，苯并咪唑因其高效、低毒和合成简便等特点已被广泛的应用到医药、农药等方面，通过活性叠加原理，将三氯三乙胺与苯并咪唑反应，得到了重要的中间体TBM，然后将TBM与不同取代的苄氯、溴代烷反应，首次合成了25个未见报道的新型目标产物TBMQ。探究了TBM和TBMQ合成的最佳条件分别为:TBM的合成最佳条件:物料比为苯并咪唑:三氯三乙胺(mol/mol)=3.2∶1，溶剂为四氢呋喃，以NaH为碱，70℃下反应4h，收率达88％;合成TBMQ的最佳条件为:TBM与芳香苄氯反应，在110℃下，DMF为溶剂，反应48 h所得到的收率最佳，最高可达78％。通过IR、1HNMR、13C HMR和HRMS等进行了结构表征，结果表明成功合成了具有三脚架型结构的目标化合物。 其次，对25个目标产物TBMQ进行了药物活性的研究。TBMQ对蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP1B)和细胞周期分裂蛋白酶(Cdc25B)的抑制活性测试结果表明，含有氨基、吡啶、氟原子的分子对蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP1B)具有一定的抑制活性，尤其是含有吡啶基元的分子TBMQ-19抑制效果最为显著，IC50=0.31±0.05μg/mL，优于对比参照物齐墩果酸(IC50=1.27±0.19μg/mL);含有吡啶、氨基、吲哚和氟原子的分子对细胞周期分裂蛋白酶(Cdc25B)具高效的抑制活性，其中以吡啶、氨基、吲哚为基元的分子IC50均低于对比物正矾酸钠(1.86±0.24μg/mL)，特别是以氨基为基元的分子TBMQ-14的抑制效果最为显著，IC50=0.65±0.12μg/mL。有望成为PTP1B和Cdc25B的抑制剂，为该类药物的研发提供了重要的参考依据。 第三，对25个目标产物TBMQ进行了植物生长调节和除草活性的测试。通过黄瓜子叶生根法研究了TBMQ对细胞分裂素活性的促进作用，其中多数表现出了优良的效果，具有吡啶环结构的TBMQ-19促进效果最佳，可以达90.3％;通过小麦芽鞘法研究了生长素活性的促进作用，结果表明，含有吲哚的化合物TBMQ-17的活性最高，其活性可达47.8％，其余化合物多表现一定的活性;在对稗草除草活性的研究中，目标分子均表现出了一定的抑制作用，含有硝基的TBMQ-10除草效果最佳，可达95.6％。实验结果表明具有新型结构的目标分子在农药应用中具有潜在的应用价值。 最后，对目标产物在阴离子识别方面进行了探究。将浓度为1×10-5 mol/L目标化合物分别和浓度为2×10-4 mol/L的F-、Cl-、Br-、I-、H2PO4-和CH3COO-进行了荧光性能的测定，结果表明I-产生了高效的猝灭效果，说明目标化合物TBMQ可作为I-识别的荧光探针，同时对I-的猝灭机理进行了研究:通过紫外吸收数据结果显示该类化合物和I-作用时，没有产生紫外吸收峰的位移，而且变温荧光测试结果也显示，猝灭系数随着温度的升高而升高，1HNMR中也没有发生明显的位移。因此表明I-的猝灭机理为动态猝灭。

目录

声明

摘要

研究背景和研究意义

1 绪论

1．1 引言

1．2 含苯并咪唑骨架的药物分子的合成方法

1．3 苯并咪唑衍生物在药物领域的应用

1．3．1 苯并咪唑衍生物的抗菌活性

1．3．2 苯并咪唑衍生物的抗病毒活性

1．3．3 苯并咪唑衍生物在糖尿病领域的应用

1．3．4 苯并咪唑衍生物抗寄生虫性质的应用

1．3．5 苯并昧哇衍生物的抗肿瘤活性

1．4 苯并咪唑衍生在阴离子识别中的应用

1．4．1 含有氮原子分子的阴离子识别

1．4．2 以苯并咪唑(咪唑)为骨架分子的阴离子识别

1．5 含N杂环化合物在农药中的应用

1．5．1 以吡啶分子为骨架的农药

1．5．2 以三唑环为骨架的农药

1．5．3 以苯并咪唑为骨架的农药

1．5．4 其它分子结构的农药

1．6 季铵盐抗茵活性的应用

1．7 苯并眯唑其它方面的应用

1．7．1 在催化中的应用

1．7．2 在离子液中的应用

1．7．3 在染料中的应用

1．7．4 在抗缓蚀中的应用

2 实验部分

2．1 实验仪器和试剂

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验试剂

2．2 目标化合物的合成线路

2．2．1 几种重要中间体化合物及目标产物的合成与表征

2．2．2 实验条件的优化

3 性能测试

3．1 目标化合物TBMQ的生物活性测试

3．1．1 植物生长调节活性测试

3．1．2 生物活性测试的结果

3．2 目标化合物药物活性的测试

3．2．1 蛋白酪氨酸磷酸酶(PIP18)抑制剂活性的测试

3．2．2 细胞周期分裂蛋白酶(Cdc25B)抑制剂活性的测试

3．3 目标化合物在阴离子探针中的研究

3．3．1 实验过程

3．3．2 结果与讨论

3．3．3 不同阴离子对目标化合物荧光的猝灭

3．3．4 配体对阴离子的猝灭机理的讨论

参考文献

附录 部分化合物谱图

致谢