[发明专利]一种血红素配体模拟物及其合成方法

说明书

本发明公开了一种血红素配体模拟物及其合成方法。本发明血红素配体模拟物的化合物名称为5,10,15,20‑四‑(5‑磷酸苯基)‑5,10‑15,20‑双捆扎卟啉，其结构式如式(1)所示。其合成方法主要包括如下步骤：双醛桥连，即中间产物溴代桥连双醛的合成；成环，即中间产物四溴双捆扎卟啉的合成；C‑P键形成，即中间产物四磷酸酯双捆扎卟啉的合成；磷酸酯水解，即目标产物四磷酸双捆扎卟啉的合成。本发明卟啉具备马鞍型非平面特征且水溶性极好，是模拟血红素配体结构和功能更为理想的模型化合物；且其合成方法条件温和、原料易得、合成步骤较少、产物易于提纯、各步产率相对较高；磷酸根的引入不仅使其水溶性变好，pH值适用范围变宽，且具有较好的生物适用性。。

技术领域

本发明属于生物酶结构和功能模拟的研究领域，涉及含张力分子的构筑和温和条件下对脂溶性化合物进行水溶性修饰的方法，具体涉及一类捆扎型非平面水溶性卟啉的一种血红素配体模拟物及其合成方法。

背景技术

血红素是一类在生命体内具有重要作用的化合物，负责O₂的吸附、储存、运输和转化，与生命科学密切相关。因为天然血红素结构复杂、生物体内含量低、构型不稳定、分离成本奇高，所以更多的情况下选择或开发符合血红素结构特点的卟啉作为配体模拟血红素的结构。血红素配体模型化合物金属化后，在生物传感、医学、催化和超分子化学等方面也有广泛的用途。因此，人工开发水溶性非平面卟啉显得尤为重要。用于模拟血红素的卟啉至少具备大环变形和水溶性两个特点，现有的血红素配体模型化合物很难同时满足这两个要求。

目前该领域，最大量的研究是用常规的平面卟啉模拟血红素的结构，然后通过磺酸(盐)化、吡啶盐化、季铵盐或羧酸(盐)化等复杂的水溶性修饰并金属化后再探讨血红素的功能，这样由血红素的非平面所产生的性能都无法体现出来；也有通过往卟啉外围β-位和meso-位修饰12个取代基，靠取代基的拥挤实现卟啉环扭曲的策略，获得了血红素一些有价值的信息，但是该类扭曲卟啉的大环构型容易互变，合成难度大，水溶性修饰难度更大，所以很难对血红素更真实的模拟。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有血红素配体模型化合物大环扭曲和水溶性修饰不能同时满足的缺限，借用捆扎的方式实现卟啉环扭曲、借助磷酸根实现卟啉的水溶性，而提供一种结构和构型确定、水溶性极好的非平面水溶性卟啉作为血红素配体模拟物。

该血红素配体模拟物，其化合物名称为5,10,15,20-四-(5-磷酸苯基)-5,10-15,20-双捆扎卟啉，简称为四磷酸双捆扎卟啉；捆扎链为O(CH₂)₃O，捆扎位置为苯基2-位；该化合物的结构式如式(1)所示：

本发明的目的之二在于提供上述血红素配体模拟物的合成方法，该方法主要包括如下步骤：

(1)双醛桥连，即中间产物溴代桥连双醛的合成；

(2)成环，即中间产物四溴双捆扎卟啉的合成；

(3)C-P键形成，即中间产物四磷酸酯双捆扎卟啉的合成；

(4)磷酸酯水解，即目标产物四磷酸双捆扎卟啉的合成。

具体的，步骤(1)所述中间产物化合物的名称为2,2'-(1,3-丙二基双氧)双(5-溴苯甲醛)，简称为溴代双醛；其合成步骤如下：

以50ml的DMF作溶剂，加热恒温至65℃，将5-溴水杨醛20g即0.10mol和无水碳酸钾28g即0.20mol、2当量，加入其中，维持10分钟；将1,3-二溴丙烷10g即0.05mol、0.5当量，在20min内滴加至DMF反应溶液中，继续恒温4h后冷却至零下10度，过滤除去固体碳酸钾；往滤液中缓慢加入约50ml水，静置30min，析出白色固体，抽滤，并用30ml水洗涤固体，重复3次，室温风干，所得固态用乙酸乙酯和正己烷重结晶，得到白色固体溴代双醛19.2g，产率87.0％；