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

2、段卻很難闡明二者之間的本質(zhì)聯(lián)系，而理論計算在這方面具有一定優(yōu)勢。 5，8—二羥基—1，4—萘醌(naphthazarin)具有很強的光致生物活性，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>醌及其類似物具有相同的反應(yīng)活性中心，而且它具有對稱性高、平面性好的特點，可作為花醌類光敏劑的前期化合物，因此該分子是研究<艸北>醌類光敏劑的一個理想的模型化合物，對它計算得到的結(jié)論可用于指導(dǎo)茈醌類光敏劑各方面的研究。 為

3、了闡明<艸北>醌類光敏劑IHT過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)氫傳遞的勢能曲線。同時我們還以naphthazarin作為模型化合物研究了氟、氯、溴等取代基對分子IHT過程的影響。 對于存在兩個相對的羰基迫位羥基的分子，到目前為止仍然存有諸多疑問，例如是否兩個氫傳遞過程都可以發(fā)生，哪一個更容易發(fā)生等等。另外激發(fā)態(tài)的分子內(nèi)氫傳遞過程對

4、于其它類型的光敏劑是否有與PQD類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，簡寫MHAQ)屬于葸醌類染料，我國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，這些染料在太陽光的可見光區(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，存在兩個相對的羰基迫位的羥基。因此我們選取MHAQ作為模型化合物，對其結(jié)構(gòu)性質(zhì)和分子內(nèi)氫傳遞的過程均進(jìn)行了系統(tǒng)的計算研究，希望可以更好的理解

5、具有此類結(jié)構(gòu)的苝醌類光敏劑分子的IHT機(jī)制并初步解釋分子內(nèi)氫傳遞對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勢能面之間存在著交叉，由此可引發(fā)系間竄越過程，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)一步闡明花醌類光敏劑的光敏機(jī)制。 (2)通過分析比較naphthazarin各種鹵

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

7、線性關(guān)系，這與我們此前對其它 醌類光敏劑分子進(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，它們的勢能曲線仍然存在著明顯的交叉，也就是說naphthazarin分子的鹵代物也可以通過引發(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)氫傳遞過程進(jìn)行了研究，通過對結(jié)構(gòu)參數(shù)，