萘醌光敏活性根源及其鹵代物分子性質(zhì)的量子化學(xué)研究.pdf

1、光動(dòng)力藥物是近年來(lái)興起的一類(lèi)新型藥物，而光敏劑的性質(zhì)優(yōu)劣是決定光療效果好壞的一個(gè)重要因素。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)一類(lèi)羥基多元芳烴化合物<艸北>醌類(lèi)光敏劑(PQP)具有良好的光致生物活性，有望成為繼血卟啉類(lèi)光敏劑之后的一類(lèi)新型光敏藥物以治療腫瘤、愛(ài)滋病等頑癥。 苝醌類(lèi)光敏劑是大環(huán)的共軛體系，分子中有多個(gè)可以發(fā)生分子內(nèi)氫傳遞(IHT)的氫原子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明<艸北>醌類(lèi)光敏劑的分子內(nèi)氫傳遞過(guò)程對(duì)其保持光敏活性具有重要的意義，但是僅依靠實(shí)驗(yàn)手

2、段卻很難闡明二者之間的本質(zhì)聯(lián)系，而理論計(jì)算在這方面具有一定優(yōu)勢(shì)。 5，8—二羥基—1，4—萘醌(naphthazarin)具有很強(qiáng)的光致生物活性，是很多種治癌藥物的活性中心。而且從結(jié)構(gòu)上看，萘醌與<艸北>醌及其類(lèi)似物具有相同的反應(yīng)活性中心，而且它具有對(duì)稱(chēng)性高、平面性好的特點(diǎn)，可作為花醌類(lèi)光敏劑的前期化合物，因此該分子是研究<艸北>醌類(lèi)光敏劑的一個(gè)理想的模型化合物，對(duì)它計(jì)算得到的結(jié)論可用于指導(dǎo)茈醌類(lèi)光敏劑各方面的研究。 為

3、了闡明<艸北>醌類(lèi)光敏劑IHT過(guò)程與其光敏活性之間的內(nèi)在聯(lián)系，我們利用Gaussian程序中的組態(tài)相互作用方法(CIS)構(gòu)建了naphthazarin激發(fā)態(tài)分子內(nèi)氫傳遞的勢(shì)能曲線。同時(shí)我們還以naphthazarin作為模型化合物研究了氟、氯、溴等取代基對(duì)分子IHT過(guò)程的影響。 對(duì)于存在兩個(gè)相對(duì)的羰基迫位羥基的分子，到目前為止仍然存有諸多疑問(wèn)，例如是否兩個(gè)氫傳遞過(guò)程都可以發(fā)生，哪一個(gè)更容易發(fā)生等等。另外激發(fā)態(tài)的分子內(nèi)氫傳遞過(guò)程對(duì)

4、于其它類(lèi)型的光敏劑是否有與PQD類(lèi)光敏劑相同的意義也仍然不得而知。 大黃酚(3-甲基-1，8-二羥基葸醌，簡(jiǎn)寫(xiě)MHAQ)屬于葸醌類(lèi)染料，我國(guó)中草藥植物大黃中就含有大黃素、大黃酚、蘆薈大黃素等多種葸醌衍生物，這些染料在太陽(yáng)光的可見(jiàn)光區(qū)域均具有較高的光敏活性。MHAQ的分子結(jié)構(gòu)與金絲桃葸酮相近，存在兩個(gè)相對(duì)的羰基迫位的羥基。因此我們選取MHAQ作為模型化合物，對(duì)其結(jié)構(gòu)性質(zhì)和分子內(nèi)氫傳遞的過(guò)程均進(jìn)行了系統(tǒng)的計(jì)算研究，希望可以更好的理解

5、具有此類(lèi)結(jié)構(gòu)的苝醌類(lèi)光敏劑分子的IHT機(jī)制并初步解釋分子內(nèi)氫傳遞對(duì)于不同光敏劑的意義。 本論文的主要結(jié)論包括： (1)naphthazarin分子的第一單重激發(fā)態(tài)和第一三重激發(fā)態(tài)的IHT勢(shì)能面之間存在著交叉，由此可引發(fā)系間竄越過(guò)程，使體系三重態(tài)量子產(chǎn)率提高，我們認(rèn)為這就是naphthazarin光致生物活性的根源。這一發(fā)現(xiàn)也有利于進(jìn)一步闡明花醌類(lèi)光敏劑的光敏機(jī)制。 (2)通過(guò)分析比較naphthazarin各種鹵

6、代物結(jié)構(gòu)參數(shù)及分子內(nèi)氫傳遞勢(shì)壘等性質(zhì)，我們發(fā)現(xiàn)R2—、R<,4>—位置取代對(duì)遠(yuǎn)端活性區(qū)分子內(nèi)氫傳遞過(guò)程影響非常小，因而我們主要研究了R<,1>—和R<,3>—位取代物的性質(zhì)。通過(guò)分析鹵代對(duì)IHT勢(shì)壘的影響，我們發(fā)現(xiàn)R<,1>—位鹵代物的IHT勢(shì)壘要高于母體，而R3—位鹵代物IHT勢(shì)壘則要低于母體。分析氧氫鍵鍵長(zhǎng)變化、氫鍵鍵長(zhǎng)變化、發(fā)生傳遞的氫原子的電荷變化以及過(guò)渡態(tài)與反應(yīng)物間靜電相互作用F的差值與IHT勢(shì)壘之間的關(guān)系，均發(fā)現(xiàn)存在著良好的

7、線性關(guān)系，這與我們此前對(duì)其它 醌類(lèi)光敏劑分子進(jìn)行研究所得到的結(jié)論是一致的。 (3)同naphthazarin母體分子一樣，其鹵代物在單重激發(fā)態(tài)和三重激發(fā)態(tài)進(jìn)行分子內(nèi)氫傳遞時(shí)，它們的勢(shì)能曲線仍然存在著明顯的交叉，也就是說(shuō)naphthazarin分子的鹵代物也可以通過(guò)引發(fā)系間竄越從而獲得較高的三重態(tài)量子產(chǎn)率。 (4)利用量子化學(xué)HF和CIS方法對(duì)MHAQ及其衍生物的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的分子內(nèi)氫傳遞過(guò)程進(jìn)行了研究，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)，