光敏劑光敏活性的溶劑效應(yīng)及光敏反應(yīng)機理的理論研究.pdf

1、近年來研究發(fā)現(xiàn)一類羥基多元芳烴化合物苝醌類光敏劑(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. 前人推測這種光敏活性與該類藥物的分子內(nèi)氫傳遞有著內(nèi)在的關(guān)系,從而主要對該藥物的分子內(nèi)氫傳遞過程進行了較為詳盡的研究.研究發(fā)現(xiàn)氫傳遞過程存在勢能面的交叉,并提出了這種交叉對該類物質(zhì)的光敏活性有重要的意義;還對該類體系的分子內(nèi)氫傳遞(IPT)機理以及取代基效應(yīng)對該類體系分子內(nèi)氫傳遞

2、過程的影響進行了研究. 但在研究分子內(nèi)氫傳遞過程中并未考慮溶劑效應(yīng)的影響,因為實際的反應(yīng)大都是在溶液中進行的,所以本論文采用Craussian98程序包中的極化連續(xù)模型(PCM)對花醌(PQ)及其取代物IPT過程的溶莉效應(yīng)進行了研究,探討了不同修飾基團在溶劑中對PQP光敏活性的影響及其規(guī)律,為設(shè)計合成新型優(yōu)良光敏劑提供了理論基礎(chǔ). 得到的主要結(jié)果如下: (1)PQ在極性溶劑中的IPT勢壘要比氣相時低許多,所以更容易發(fā)生

3、分子內(nèi)氫傳遞;在極性溶劑中,PQ的IPT反應(yīng)過程中各個態(tài)的偶極矩都比在氣相時高:說明此類分子在極性溶劑中更容易發(fā)生分子內(nèi)氫傳遞,溶劑極性越大越有利于這一反應(yīng)的進行. (2)通過對PQ一系列取代物進行計算,發(fā)現(xiàn)在溶液中IPT勢壘與遷移氫電荷變化和偶極矩變化呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系;通過計算PQ不同取代物的溶劑效應(yīng),發(fā)現(xiàn)在R<,4>位取代的取代物IPT勢壘相對較小,所以我們可以通過在其R<,4>位上增加側(cè)鏈或側(cè)環(huán)的方法來降低苝醌類光敏劑的

4、IPT勢壘. 目前為止,我們雖然對苝醌類光敏劑分子內(nèi)氫傳遞作了比較詳盡的研究,但對其光敏機制的研究還有待于進一步的解決,根據(jù)光敏物質(zhì)作用原理,采用密度泛函、含時密度泛函理論及連續(xù)介質(zhì)模型(PCM)的方法對竹紅菌甲素與氧氣作用的光敏反應(yīng)機制進行了研究.研究發(fā)現(xiàn): (1)三線態(tài)的竹紅菌甲素與氧分子之間可以發(fā)生能量傳遞從而產(chǎn)生單線態(tài)氧;(2)竹紅菌甲素在溶液中存在三重態(tài)與三重態(tài)之間的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)叢而產(chǎn)生HA陰離子,產(chǎn)生的HA陰離子

5、又可與氧分子發(fā)生電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生超氧陰離子,從而發(fā)生了有氧參與的Ⅱ型反應(yīng)機制;(3)三重態(tài)的竹紅菌甲素不能被氧氣直接氧化產(chǎn)生超氧陰離子. 我們還根據(jù)物質(zhì)的光敏反應(yīng)機制,對萘醌及其鹵代物在無氧與有氧條件下光敏反應(yīng)機制進行了研究.研究發(fā)現(xiàn):(1)在無氧的環(huán)境中萘醌及其鹵代物對DNA的損傷主要是來自于萘醌及其鹵代物的陽離子;(2)在有氧的條件下萘醌及其鹵代物的去激發(fā)能可以提供足夠的能量與氧氣之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生單重態(tài)的氧;萘醌及其取代物的自