酰胺化合物（精选八篇）
酰胺化合物 篇1
关键词：氨基酸,氨基保护,氨基酸酰胺类化合物,合成方法
氨基酸是生物分子最基本的单元,具有良好的生物相容性和特殊功能,可用于很多需要生物相容性物质修饰的材料,比如医药高分子材料,仿生材料,酶生物传感器等[1]。对于这些材料的改性修饰,往往通过氨基酸的氨基或羧基同材料的功能基团进行反应来完成。比较多的反应涉及到酰胺键的形成,然而氨基和羧基基团的相互影响[2]以及羧基与氨基容易发生酸、碱反应生成羧酸铵盐等,使得形成酰胺的反应较难进行。但只要仔细研究形成酰胺键的机理,不难发现,氨基酸类酰胺类化合物是应该可以高产率合成出来的。
为使氨基酸形成酰胺键,需要使氨基酸的氨基或者羧基活化。因活化氨基的反应激烈,而且常常发生消旋,所以总是采用保护氨基、活化羧基的办法。本文综述了氨基酸常用的氨基保护方法,并首次总结了其形成酰胺键的机理及其合成方法。
1 氨基的保护
氨基酸中的氨基对氧化和取代等反应都很敏感,如可能形成线性肽和环肽等副产物,为了使分子中羧基形成酰胺键时氨基保持不变,通常需要用易于脱去的基团对氨基进行保护,如图1所示,其中X和Y分别为α-氨基和侧链功能基团的保护基。保护氨基的一些主要方法和基团已有文献论述[3,4,5]。
在脱保护选择性上,氨基酸合成酰胺键过程中氨基保护基必须符合下列要求[6]:1)引入保护基后的氨基酸衍生物不再保持两性离子结构状态;2)脱保护时,不能破坏酰胺键的稳定性;3)在所有必要的操作过程中,不能发生脱除;4)必须有利于保护中间体的稳定性和表征;5)必须有利于保护氨基酸的溶解性。归纳起来可以分为烷氧羰基(氨基甲酸酯类)、酰基和烷基三大类,见表1。这里着重介绍比较常用的烷氧羰基类保护基,其中使用最普遍的是Cbz、Boz和Fmoc[7]。
1.1 苄氧羰基
这是目前最常使用的氨基保护基之一,缩写为Cbz(或Z),优点在于:1) 保护基的引入比较容易;2) N-苄氧羰基氨基酸易于结晶而且比较稳定;3) 苄氧羰基氨基酸在活化时不易消旋。引入Z基的方法[8]是在肖登-鲍曼(Schotten-Baumann)条件下,氨基酸与氯甲酸苄酯反应,在氢氧化钠、碳酸氢钠或氧化镁存在下,在含水的有机溶剂中激烈搅拌。如图2。Cbz-保护氨基酸的产率一般都很高(90%以上),产品为晶体。
苄氧羰基保护的氨基酸已广泛应用于各种有机合成中,但优化合成苄氧羰基氨基酸的研究仍在继续[9,10,11]。此外,已报道20多种不同取代的苄氧羰基保护基,这些在苄氧羰基的苯环上进行了取代的保护基具有不同选择性脱去或其它优点[6,12],比如3,5-二甲氧基苄氧羰基、2-硝基苄氧羰基和6-硝基-3,4-二甲氧基苄氧羰基可用光解的方法脱除。苄氧羰基保护基的苯环在3或4位被卤素或硝基取代后,能提高对酸的稳定性,这可以更好地区分Boc和Z,而且其保护的氨基酸衍生物更易于结晶。
1.2 叔丁氧羰基
叔丁氧羰基(Boc)[13]与Z基和芴甲氧羰基(Fmoc)一样,亦是氨基非常有效的保护基之一,许多氨基酸的Boc-衍生物都有工业应用的价值。它具有如下优点:1) Boc-氨基酸易得到结晶;2) Boc-氨基酸易酸解,又具有稳定性,易于长期保存;3) 酸解时不易产生副反应;4) 对碱解和肼解稳定;5) Boc-氨基酸对催化氢解稳定,氮比Cbz对酸要敏感的多。
常采用活化的叔丁氧羰基衍生物同氨基酸反应的方法,叔丁氧羰基(Boc)的引入[7,14]如图3所示。如以叠氮甲酸叔丁酯为原料,通过叠氮法进行。其缺点是必须严格控制pH值,且高温蒸馏纯化时,极易引起爆炸。二叔丁氧基碳酸酐也常作为引入Boc的试剂。
关于改良的叔丁氧羰基类衍生物[15]已有许多报道,有联苯异丙氧羰基、金刚烷基异丙氧羰基和苯偶氮苯异丙氧羰基等。其中金刚烷基异丙氧羰基其酸解速度比叔丁氧羰基快1000倍,苯偶氮苯异丙氧羰基具有颜色,有利于层析检查和含量测定。
1.3 9-芴甲氧羰基
Fmoc是一个具有广泛实用性的氨基保护基,芴甲氧羰基的优点[7,16]为:1) 对酸稳定,可被碱脱除。因此,尤其适合于合成含有Trp(色氨酸)、Met(蛋氨酸)、Cys(半胱氨酸)等对酸不稳定的多肽;2)Fmoc-氨基酸用普通的胺就可以脱去Fmoc 基团;3) Fmoc基团有特征性紫外吸收,可以用UV或者荧光监控解保护过程;4)可以控制合成中副产物的性质。
Fmoc基团是在NaHCO3或Na2CO3存在环境下,通过以下反应引入到氨基酸中的,引入Fmoc基团如图4。最常用的Fmoc-保护试剂是Fmoc-Cl(9-芴甲氧酰氯)和Fmoc-Osu(9-芴甲基-N-丁二酰亚胺基甲酸酯)。
总之,氨基的保护方法和保护基都很多,上面介绍的是合成氨基酸酰胺类化合物中比较重要而又实用的方法和基团。事实上[17],由于氨基亲核试剂的活性取决于其中心氮原子的富电子程度,在氨基上引入吸电子基即保护基团,吸电子基的吸电作用致使氨基上中心氮原子的电子云密度减小,达到保护氨基的目的。根据这个机理,化学家们能够找到有关更好的方法及更有效的保护基[18]。
2 酰胺键的形成
氨基酸,有氨基和羧基基团的相互影响,难溶于有机溶剂,反应活性,选择性,产物的分离提纯等都对反应条件有着更严格的要求,使得普通酰化反应受到了限制[2]。因此人们不断地寻找使氨基酸快速和方便地酰化的方法和条件。下面我们从机理和基本方法上探讨氨基酸酰胺键的形成。
2.1 形成机理
在室温下,羧酸与氨或胺的反应产物是铵盐而不是酰胺,羧基组分必须在酰胺键形成前活化[6],即酰胺键的生成包括羧基活化和氨基的亲核反应。羧基活化的基本原理[6]是通过引入受电子基团X,将N-保护氨基酸的羧基转化为活性中间体R-COX(即酰氯、酸酐、混合酸酐、叠氮或活性酯),增强 -COOH 中C 原子上的正电性,而有利于-NH2的亲核反应。氨基组分以其氮原子上的孤对电子进攻羰基碳原子,得到四面体形的两性离子中间体。然后,通过从两性离子中间体解离活化羧基的基团X完成酰胺键的形成。这一耦合反应既可作为一步反应进行,也可作为两个连续的反应进行。
2.2 基本方法
活性中间体的多样性为氨基酸类酰胺键形成提供了多种方法,对此进行总结。其中包括缩合剂法、酰卤法、混合酸酐法等。
2.2.1缩合剂法
碳二亚胺类化合物可用于氨基和羧基的缩合[19]。在酰胺键形成期间,羧酸加成到碳二亚胺,形成高活性中间体O-酰基脲,继而与胺反应,几乎以定量产率生成酰胺。碳二亚胺转变为相应的脲衍生物N,N'-二环己基脲,从反应液中沉淀出来。以碳二亚胺为缩合剂的酰胺键缩合反应机理,如图5所示。
其优点为能使反应直接键合,可一步完成,操作较简单[20];产率高,条件温和;常用试剂DCC相对便宜,而且可溶于酰胺键合成常用的溶剂。但后处理较困难,因DCU在各种溶剂中溶解度较小,后处理过程中经常会析出且很难除尽。为此引入了用不同的叔氨基或季铵基取代的几种碳二亚胺衍生物如[1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)-碳二亚胺盐酸盐EDC,N,N-二异丙基碳二亚胺DIC和碳酰二咪唑CDI,使用这些改良的缩合剂,形成的脲类和咪唑易于除去。另外过量的碱和碱性的氨基组分、碳二亚胺或极性溶剂可催化活性中间体O※N的酰基转移,形成N-酰基脲,使其不再发生进一步的胺解。采用低温反应(0℃)或非极性的溶剂(例如THF)可将其抑制。还可以使用适当辅助试剂如1-羟基苯并三氮唑HOBt等,截取如O-酰基异脲等高活性中间体,形成活性较低的活泼酯,但仍足以进行快速的酰胺键形成。加入辅助试剂还可以抑制底物消旋,缩短反应时间。
2.2.2酰卤法
用酰氯活化羧基,然后在室温或低温条件下形成酰胺是一种常用的方法。机理如图6。
尽管因为它们“过度活泼”且易于发生消旋等多种副反应,氨基酸的酰氯一直极少应用。但由于Fmoc在酸性条件下非常稳定,并且9-芴甲基不易进行SN1或SN2取代反应,Fmoc-保护的氨基酸成为一种理想的底物,用来转化为相应的酰氯。且所有不含有极性侧链的普通氨基酸以及许多具有苄基或烯丙基侧链保护氨基酸,都可以转化为稳定的、晶体状的酰氯。Fmoc保护的氨基酸酰氯作为稳定、易于制得的一类衍生物,在酰胺键合成中又活跃起来,用于快速缩合反应[21]。
2.2.3混合酸酐法
先由N保护的氨基酸羧酸盐和活化组分氯甲酸烷基酯形成混合酸,亲核试剂胺再主要进攻氨基酸组分的羧基,形成预期的酰胺类衍生物,并且释放出游离酸形式的活性成分。当应用氯甲酸烷基酯(异丁基、乙基等)时,游离的单烷基碳酸不稳定,立即分解为二氧化碳和相应的醇。从氯甲酸烷基酯制得的混合酸酐的稳定性依赖于使用的烷基。由Boz、Z和Fmoc-保护的氨基酸和氯甲酸异丙酯制得的混合酸酐能够被分离纯化,比从氯甲酸乙酯或氯甲酸异丁酯获得混合酸酐更稳定。
产率较高,但操作步骤多,最终收率不高,限制了其广泛的实际应用。Francis M.F.Chen等[22]对混合酸酐的稳定性,减少副产物氨基甲酸酯和消旋等方面进行深入研究,发现以二氯甲烷为溶剂和N-甲基哌啶作为三级碱能防止这一主要副反应,提高了该方法的缩合效率。另外,混合酸酐对水解有较高稳定性,因此可以用水洗涤有机相来纯化混合酸酐。
2.3 酰胺键合成中的其它问题
2.3.1溶剂的选择
溶剂的选择十分重要,如果需要连接的氨基组分或氨基酸的保护衍生物在反应溶剂中不能溶解,则缩合成酰胺键很难实现。常用的溶剂有四氢呋喃(THF)、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等,前两者沸点较低,易于蒸除,但溶解能力较低。DMF有较大的溶解性, Alan J.Parker[23]指出偶极非质子溶剂如DMF等分子的C=O、S=O等基团可与分子的N-H形成氢键,从而降低分子间聚集的倾向,大大提高分子的溶剂化程度。但其易于促进消旋,并且沸点较高,需要减压蒸馏才能除去。
2.3.2产率低下的原因
在理想状态下,羧基组分的活化和随后的酰胺键形成(耦合反应)应为快速反应,没有消旋或副产物形成,并应用等摩尔反应物以获得高产率。但遗憾的是,还没有一种能满足这些要求的化学耦合方法,往往产率很低或没有产物。
产率高低关键在于酰胺键形成反应中羧基活化体的反应活性和相继的酰化反应的选择性。然而提高反应活性常使选择性下降,反应选择性提高也可能导致反应活性降低。王哲清[24]指出酰胺化收率低下的主要原因在于底物中反应中心的立体位阻和电性效应。当底物的反应中心附近有庞大或数目较多的取代基时,反应减缓;当氮原子上的电荷降低时,反应减缓或不能完成。
3 展望
酰胺化合物 篇2
2个含苯甲酰胺基偶氮苯类化合物的合成及光致变色
通过相转移催化剂PEG-400高产率合成了2个含苯甲酰胺基偶氮苯类化合物,通过核磁共振氢谱,红外光谱元素分析表征了其结构;经365nm的紫外光照射该化合物的DMSO溶液后测其紫外可见吸收光谱,表明化合物具有良好的光致变色性.
作 者：傅正生 廖乐星 郭宏仓 袁莉 FU Zheng-sheng LIAO Le-xing GUO Hong-cang YUAN Li 作者单位：西北师范大学,化学化工学院,甘肃,兰州,730070 刊 名：化学工程师 ISTIC英文刊名：CHEMICAL ENGINEER 年，卷(期)： 22(12) 分类号：O622.6 关键词：偶氮苯 光致变色 酰胺化 相转移催化酰胺化合物 篇3
含杂环的单酰胺类化合物, 在抑菌方面表现出了很好的活性, 引入的杂环类型有吡啶、噻吩、呋喃、咪唑、吡唑、吡嗪、嘧啶以及吲哚等, 并且有部分杂环酰胺类化合物已经商品化, 本文就此类化合物及其杀菌活性进行综述, 为新农药的创制提供参考。
1 杂环单酰胺类化合物及其杀菌活性
Dennis, P.P.等[1]报道的化合物1的结构中有吡啶, 在20滋g/m L的浓度下, 对致病疫霉和葡萄霜霉病菌有较好的控制。
化合物2-4为含噻吩骨架的酰胺类化合物, 其中化合物2[1]在10滋g/m L的浓度下对小麦的禾顶囊壳菌的抑制率为100%。化合物3[2]在100滋g/m L的浓度下对稻瘟病菌和枯丝核菌的抑制率为24%~74%。
化合物4[3]在330?g/m L的浓度下对小麦白粉病的抑制率为58.4%。
化合物5[4]为含呋喃环的酰胺类化合物, 其在200滋g/m L的浓度下对稻瘟病菌的抑制率91%。
化合物6[5]为含咪唑的酰胺类化合物, 对大麦白粉病、番茄早疫病和小麦眼斑病有较好的抑制率。
化合物7-12为含吡唑的酰胺化合物, 化合物7[6]在200滋g/m L的浓度下对小麦锈病的防效达95%以上;在20滋g/m L时对苹果、葡萄、番茄灰霉菌防效达90%。
化合物8[7]对水稻纹枯病菌、小麦赤霉病菌和苹果轮纹病菌都具有较好的抑制效果。
化合物9[8]在50滋g/m L的浓度下, 小麦赤霉病、水稻纹枯病的防治效果均在80%以上。
化合物10[9]在125滋g/m L下对小麦叶锈病菌防效达100%。
化合物11[10]对小麦叶锈病菌、苹果白粉病菌、苹果黑腥病菌和大麦白粉病菌有很好的防效。
化合物12[11]具有较好的抑菌活性, 在浓度为100滋g/m L时, 对番茄灰霉病和苹果炭疽病的防治效果大于90%。
化合物13[12]为吡嗪酰胺类, 在50滋g/m L的浓度下, 对苹果黑腥病菌、黄瓜灰霉病菌和大麦白粉病菌的抑制效果为100%。
化合物14[13]为嘧啶酰胺类, 在浓度为25滋g/m L时, 对小麦赤霉病的抑制率达92.9%。
化合物15[14]含苯并噻唑片段, 在25滋g/m L时对哈茨木霉菌、终极腐霉菌、黄瓜霜霉病菌和小麦白粉病菌的抑制效果分别为:100%、100%、80%和95%。
化合物16[15]引入了吲哚, 对马铃薯晚疫病菌和葡萄霜霉菌有很好的抑制效果。
2 展望
聚丙烯酰胺类聚合物驱油机理调研 篇4
1 聚合物驱油机理
一种向油藏中注入高分子量的水溶性或部分水溶性的聚合物溶液, 从而提高采收率的驱油方法, 即为聚合物驱油。注入的聚合物溶液提高原油采收率主要是通过减小油水流度比和扩大波及系数来实现的。水解聚丙烯酰胺是最常使用的聚合物之一。
2 聚丙烯酰胺提高采收率的作用机理[2]
2.1 波及系数
聚合物的加入, 降低了油水流变比, 也同时增大了驱替相的粘度, 在平面上使原油与聚合物更加均匀, 提高了驱替相的波及系数。同时, 在纵向上聚合物先与高渗透层 (即渗透性很好) 接触, 慢慢地渗流出阻力相对较小的大孔道中。但因聚合物与孔壁间会存在相互吸附作用, 使流动半径减小;再者, 溶液中聚合物的粘度大, 存在很大的摩擦阻力 (即渗流阻力变大) , 这会降低高渗透层中溶液流动速度, 减小高渗透层与低渗透层间驱替相的推进速度之差, 扩大波及系数, 调整吸水界面, 从而达到采收率的提高。
2.2 粘弹效应
聚合物在孔壁上的吸附作用, 不仅增加了水相粘度 (即降低了水相渗透率) , 且减少了油液滴或者油液段间的流动阻力 (即降低了油相的渗流阻力) , 使得油相的流动或移动速度得到加快。同时, 聚合物溶液分子在孔的凹陷处产生的易于拉伸变形和粘弹效应, 使得难沿孔隙夹缝或者水膜窜进的残余油, 在孔道中变成丝絮状态或以活塞式推进, 使油能够被溶液驱替出来, 从而提高驱油效率。
2.3 滞留现象
聚合物溶液流经孔隙介质时, 与空隙表面发生吸附作用或非吸附性都会产生滞留现象。此现象的发生对孔隙介质中流变性和孔隙介质的渗透率降低起着至关重要的作用[7]。
2.4 粘度与流速间关系
聚合物溶液的流变性是指在外力作用下, 发生流动和变形的特性, 其中流变性主要是粘度与溶液流速间的关系。聚合物溶液粘度的影响因素很多, 主要与分子量大小、水解程度、注入速度、注入水的矿化度、注采井距、注入强度、溶液浓度及温度等等有关。
2.5 孔隙的不可及性
有的聚合物分子量可高达10000多, 分子量太大会使油层中一部分小或很小的孔隙仅允许水通过, 而不允许具有较大分子量的聚合物通过, 这部分孔隙被称为不可及孔隙。不可及孔隙占岩石中总孔隙的体积百分比即称为聚合物的不可及孔隙体积, 通常约为0.1-0.4。
2.6 流变控制和渗透率能力
聚合物流度控制和降低渗透率能力主要是由阻力系数和残余阻力系数来描述的。油水流变比的降低能力是由阻力系数来表达, 即水的流度与聚合物溶液流度比值。与此同时, 聚合物的加入也会降低渗透率的能力, 即残余阻力系数。残余阻力系数是聚合物驱油前后的岩石水相渗透率的比值 (即渗透率下降系数) 。
3 适用的油藏条件
由于受聚合物产品的物化性能、油藏条件和经济效益等等因素的限制, 聚合物驱不是都适用于任何油藏。聚合物驱适用于陆相沉积的砂岩油藏、砂体发育连片、不含泥岩或含量非常少的油藏;不适用于存在气顶的油藏、有裂缝的油层或高温油藏等[3,4]。
4 结语
随着国内外石油工业的发展、储藏油层的变化、环境要求及石油需求量的日渐增多, 我们对其机理的研究会越来越重要。本文对其机理研究进行了综述, 对今后作业施工提供理论依据。
参考文献
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酰胺化合物 篇5
COX是治疗炎症的重要靶点,有两种异构酶:COX-1和COX-2,其中COX-1是维护所有正常细胞的同工酶,对胃肠道具有保护作用;COX-2是存在于炎症和免疫应答细胞中的诱导酶,参与炎症、细胞增生和神经退行性疾病过程。文献报道,阿魏酸可降低COX-2水平,而对具有胃肠道保护作用的COX-1抑制较弱[4],说明阿魏酸对COX的抑制作用具有部分选择性。
在以前工作[5]的基础上,运用药物设计基本原理,设计合成了一系列阿魏酸类似物,既保留阿魏酸药效团(4-羟基苯乙烯结构),并在其结构中引入溴原子,适当增加分子亲脂性,使其可更好深入生物膜脂质双层结构中发挥作用;酚羟基乙酰化后,可增加药物稳定性;据报道,一些传统的非甾体抗炎药转化为相应的酰胺化合物后,成为COX-2抑制剂[6],故将结构中的羧基酰胺化,以提高化合物对COX-2的选择性,期望此类化合物能显示出更强的抗炎活性、代谢稳定且有较小的胃肠道不良反应。
1 材料与方法
1.1 仪器与试剂
Kofler显微熔点测定仪(温度计未校正);Nexu s870 FT-IR红外光谱仪(美国Nicolet公司 KBr压片);JNM-AL300型核磁共振分析仪(日本电子公司);TRACE MS质谱仪(美国Finnigan公司);GF254型硅胶板(青岛海洋化工厂生产),其它试剂为分析纯或化学纯。
1.2 方法
合成路线见图1。
1.2.2 (E)-3-[(4-羟基-3-甲氧基-5-溴)苯基]丙烯酸(Ⅱ)的合成 在装有分水器的150 mL圆底烧瓶中,加入3.5 g中间体Ⅰ、3.2 g丙二酸、15 mL苯、10 mL吡啶、10滴哌啶,加热回流6 h,反应完毕,冷却至室温,加入40 mL饱和碳酸氢钠溶液,搅拌10 min,转移至分液漏斗中,静置,分层,水层用浓盐酸-水(1 ∶1)酸化至pH=2,抽滤,滤饼用稀盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤,洗至滤液显中性,得淡黄色粉末,干燥,用醋酸-水(3 ∶1)重结晶,得淡黄色针晶3.3 g,产率79.8 %,熔点256~258 ℃(文献257~259 ℃[7])。
1.2.3 (E)-3-[(3-甲氧基-4-乙酰氧基-5-溴)苯基]丙烯酸(Ⅲ)的合成 在50 mL圆底烧瓶中加入8.8 g中间体Ⅱ、10 mL乙酸酐、10滴无水吡啶,搅拌加热回流3 h,反应完毕,将反应物冷却至室温,有沉淀析出,抽滤,滤饼用蒸馏水洗至滤液显中性,得白色粉末,干燥,用冰醋酸重结晶,得白色结晶8 g,产率78.8 %,熔点208~212 ℃。
1.2.4 (E)-3-[(3-甲氧基-4-乙酰氧基-5-溴)苯基]丙烯酰氯(Ⅳ)的合成 在装有尾气吸收装置的50 mL圆底烧瓶中,加入3.14 g中间体Ⅲ、10 mL无水苯、3 mL二氯亚砜,搅拌下加热回流,反应至无气体逸出为止,反应完毕,将反应物减压蒸馏,蒸除苯及过量的二氯亚砜,再加入适量苯,减压蒸除残余的二氯亚砜,残留物用1 0mL无水苯溶解备用。用石油醚重结晶,得白色晶体3.1 g,产率92.8 %,熔点119~121 ℃。
1.2.5 目标化合物(A1-A5)的合成 在装有滴液漏斗和尾气吸收装置的150 mL的三颈瓶中,加入0.02 mol胺、15 mL无水苯,搅拌溶解,室温搅拌下,缓慢滴加上述酰氯备用液,滴毕,继续搅拌反应8 h,反应完毕,抽滤,得粉末状固体,干燥,粗品用无水乙醇重结晶。
2 结果
本文合成5个化合物,经红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)、质谱(MS)证实,所合成的化合物与预期结构一致,均未见文献报道。目标化合物A1-A5产率及物理常数见表1;IR、1HNMR数据见表2;MS数据见表3,因为A3、A5结构分别与A2、A4结构类似,MS数据相同,所以我们只做了A1、A2、A4的MS。
3 讨论
第一步反应中,要缓慢滴加液溴冰醋酸溶液,控制滴加速度,防止温度上升过快。本文初期设计用中间体Ⅰ、乙酸酐和无水醋酸钠反应一步合成中间体Ⅲ,以缩短反应周期。但产物复杂,不易分离,因而先进行knoevenagel反应,再对酚羟基乙酰化。第二步反应采用的knoevenagel反应,是合成α,β-不饱和酸的常用方法,反应体系要求无水,除去反应生成的水可提高反应产率。本文加入分水器装置,以苯作为溶剂,将生成的水除去,产率为79.8 %;同样条件下,若不加分水器,产率仅为30.4 %。在第四步反应中,采用二氯亚砜作为酰化试剂,产物除中间体Ⅳ外,均为气体,反应过程中即可分离;加入过量二氯亚砜,可使羧酸反应完全,反应后将过量的二氯亚砜蒸除,即可得到较纯的产物,且产率较高,因而实验中不需对其进行纯化,直接用粗品进行下一步反应;由于生成的酰氯不稳定,因而采用无水苯作溶剂。
根据药物设计基本原理合成的目标化合物(A1-A5)具有潜在的抗炎活性,可望进一步做药理药效学研究。
摘要：目的:对阿魏酸进行结构修饰,以得到有更强抗炎活性、对COX-2有较高选择性、代谢稳定且不良反应较小的化合物。方法:以香草醛为主要原料,经溴化、knoevenagel反应、乙酰化、酰氯化、酰胺化五步反应,合成目标化合物。结果:合成5个化合物,经红外光谱、核磁共振氢谱、质谱分析证实与目标化合物结构一致。结论:该合成方法具有原料易得、操作简便、产率较高等优点。
关键词：阿魏酸,合成,抗炎,环氧合酶-2
参考文献
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酰胺化合物 篇6
1 聚合物分子量的控制原理
油气田开采中所用的聚丙烯酰胺类水溶性聚合物的合成为自由基聚合,根据自由基聚合反应的原理[3],其动力学链长的表达式为:
如果是偶合终止,平均聚合度等于动力学链长的两倍,xn=2v;如果是歧化终止,平均聚合度等于动力学链长,=v。从式(1)可以看出聚合物的平均分子量与单体的浓度成正比,与引发剂浓度的平方根成反比。
在式(1)中,令总的聚合速率常数k=kp/(kdkt),其与温度T(K)的关系遵循Arrhenius方程式:
各基元反应的速率常数与温度的关系与上式相同,将其代入总的动力学链长方程可得:
E是影响聚合度的综合活化能。取Ed=125kJ/mol,Ep=30kJ/mol,Et=17kJ/mol,则E=-41kJ/mol。即式(2)中指数将成为正值,这表明温度升高,k值或聚合度将降低。这与实际情况相符。
在自由基聚合反应中,除了链引发、增长和终止反应外,往往伴有链转移反应,转移结果,原来自由基终止,聚合度因而减小。平均聚合度就是增长速率与形成大分子的所有终止速率(包括转移终止)之比。
所以,在自由基聚合中,可以采取添加链转移剂的方法来控制聚合物的分子量。
2 聚合物分子量的控制方法
根据上面的理论分析以及前人的研究结果,可采取以下措施来控制聚合物的分子量。
2.1 利用聚合反应规律控制聚合物的分子量
(1)单体浓度影响着聚合物的分子量,随着单体浓度的增加,得到产物的分子量增加。
(2)引发剂用量变化,产物的相对分子质量也发生改变。引发剂用量太少,会导致不聚或低聚,用量过多,会使聚合反应速率过快,聚合物发生交联。
(3)反应温度影响。其它聚合条件相同的情况下,反应温度越高,引发速率越快,分子量越低;反之,反应温度越低,引发速率适当,分子量高。
因此,可以通过控制单体浓度、引发剂浓度、聚合反应温度来控制聚合物的分子量。
2.2 选用不同的聚合引发体系来调节聚合物的分子量[4,5]
在聚合体系中,使用引发剂的目的是引发单体进行聚合反应,以生成聚合物大分子。而高分子量聚合产物的形成则意味着有更多的单体分子接连不断地加到聚合物长链分子上去。因此从某种意义上讲,通过优选聚合引发体系,使更多的单体分子参与聚合反应,可以提高聚合物的分子量。例如在聚丙烯酰胺及其共聚物的聚合中,由甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯(DMAEMA)和常规引发剂组成的具有引发和参与聚合的双重功能的引发体系,DMAEMA+K2S2O8或K2S2O8-DMAEMA-NaHSO3,可以制得分子量高、水溶性好的产品。
2.3 改变聚合工艺方法来调节聚合物的分子量
实施自由基聚合反应的工艺方法基本上有四种,即本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合,它们在工业上有不同程度的应用价值。对于油气田开采中常用的水溶性聚合物PAM及其共聚聚合反应来说,最常用的莫过于溶液聚合[6],其次为反相乳液聚合[7,8]和反相悬浮聚合[9]。一般在控制适当的条件下,通过反相乳液聚合,可以获得分子量高,分子量分布窄的产品。
2.4 通过适度交联来调节聚合物的分子量[10]
在聚合反应中,通过加入适量的交联剂也可以提高聚合物的分子量。如在聚丙烯酰胺的聚合中,加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺可以形成交联结构,交联适量可形成可溶的高分子量聚合物,但是交联度过大则会导致聚合物不溶。聚合反应中可利用在聚合溶液中添加尿素,削弱聚丙烯酰胺链间缔合,防止不溶交联物产生以提高聚丙烯酰胺分子量。尿素分子小,还有加快大分子溶解速度以制备易溶聚丙烯酰胺产品等作用。
2.5 通过添加链转移剂来调节聚合物的分子量[11]
合成聚合物时,往往通过加入链转移剂来调节聚合物的分子量,如合成丁苯橡胶时的十二碳硫醇,生产低分子量聚氯乙烯时的巯基乙醇或三氯乙烯、乙烯或丙烯聚合时的氢。在聚丙烯酰胺的聚合中,为了获得低分子量产物,常常采用异丙醇、甲酸钠作为链转移剂。
3 超高和超低分子量聚丙烯酰胺类聚合物的制备
聚丙烯酰胺类水溶性聚合物是油气开采中最常见的合成聚合物,其在钻井、采油、油气田水处理等方面都有极为广泛的应用。而不同的用途对聚丙烯酰胺类聚合物的分子量的要求有较大的差别。如作为油田聚合物驱油需求量很大的PAM,其驱油效力一般随分子量的增加而增加,其中以分子量在1000万以上的PAM驱油效果更佳。而用作油气田水处理防垢剂的聚丙烯酰胺或聚丙烯酸共聚物,其分子量往往在1万以下,才能有很好的防垢效果[12]。因此如何合成超高或超低分子量的该类聚合物,也是人们研究的重点。
3.1 超高分子量聚丙烯酰胺类聚合物的制备
由于超高分子量的聚丙烯酰胺具有更好的驱油效果,因此国内外对超高相对分子质量聚丙烯酰胺的聚合研究相当活跃。目前的研究重点多集中在引发体系,通过选择适当的引发体系以制备超高相对分子质量聚丙烯酰胺是简单可行的途径之一。氧化还原引发体系具有分解活化能低、引发温度低、聚合反应易于控制等优点,所以在合成超高相对分子质量聚丙烯酰胺的研究中一直是人们关注的重点。
在氧化还原引发体系中,过硫酸盐引发体系是最常见的引发体系。过硫酸盐作为氧化剂,可和多种具有还原性的物质构成氧化还原体系。例如采用一些水溶性的可聚合脂肪叔胺,如N-(N,N-二甲氨基亚甲基)甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-2-N-吗啉乙酯等一系列含胺基功能性单体与过硫酸盐体系引发丙烯酰胺的聚合,可得到相对分子质量高达107数量级的水溶性聚丙烯酰胺[13,14]。高青雨等[15]报道了以含有嘧啶杂环残基的丙烯酰胺衍生物N-甲基丙烯酰-N-嘧啶哌嗪与过硫酸钾构成氧化还原体系引发丙烯酰胺的水溶液聚合,得到上千万的超高相对分子质量PAM。
氢过氧化物引发体系也是常见的引发体系。氢过氧化物和还原剂构成的氧化还原体系是高活性引发体系,有文献研究表明[16],氢过氧化枯烯-硫酸亚铁的引发体系可在低温(<5℃)及常温下使丙烯酰胺引发聚合。由于该体系活性高,引发剂用量小,体系引发温度低,散热较容易,所以可以实现高浓度聚合,且能合成出相对分子质量上千万的胶体产品。
双官能度引发体系也是目前人们研究的重点。该类引发剂是指在同一个引发剂分子中含有两个活性基团的化合物,这些基团可以是过氧键、过酯键、过酰键或偶氮键,它们可以分解产生自由基引发聚合反应。20世纪70年代中后期以来,双官能度引发剂的潜在应用价值不断被发现,成为自由基聚合一个活跃的研究领域。程杰成[17]采用双官能度过氧引发剂2,5-二甲基己二基(2,5)过氧化氢(DIOOH)组成的氧化还原引发体系引发聚合丙烯酰胺,可以得到分子量高达2500～3000万、溶解性较好的超高分子量聚丙烯酰胺。双官能度引发体系的研究为制备高分子量的聚丙烯酰胺提供了新的方法。
3.2 超低分子量聚丙烯酰胺类聚合物的制备
超低相对分子质量的聚丙烯酰胺及其共聚物应用于纸张增强与施胶、胶粘剂、分散稳定剂、防垢剂、高分子乳化剂等方面。由于丙烯酰胺单体的聚合活性很高,使制备低分子量的聚丙烯酰胺,无论在实验室还是工业生产中都较困难。目前国内外对低分子量的聚丙烯酰胺及其共聚物的制备,主要有以下两种方法:
(1)水溶液聚合。用异丙醇、甲酸钠等分子量调节剂在水溶液中进行自由基聚合反应,同时在聚合反应条件的控制上采用高温、高引发剂浓度。为了有效地控制反应温度,防止爆聚以及保持聚合体系内的高引发剂浓度,在聚合工艺上则采用同时滴加单体溶液和引发剂溶液。国内有学者[18]采用此方法,合成了分子量为2.6×104～10.0×104的聚丙烯酰胺。其具体的工艺条件及合成步骤如下:
合成工艺条件:
单体浓度(AM) 30%
链转移剂浓度(甲酸钠)(2.0～6.0)×10-2mol/L
引发剂浓度(过硫酸铵)(3.5～18)×10-3mol/L
反应温度80℃～90℃
反应时间2h
合成步骤:将装有搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的四口反应瓶置于恒温水浴中。加入溶剂、甲酸钠链转移剂以及总量10%的丙烯酰胺单体溶液和过硫酸铵引发剂溶液,升温至聚合温度,在聚合温度下分别滴加剩余的单体和引发剂溶液,1.5h滴加完毕,恒温反应2h,降温,出料,得到超低分子量聚丙烯酰胺粘稠液体。
(2)沉淀聚合。沉淀聚合是采用有机溶剂作为反应介质,将单体溶于有机溶剂,以油溶性引发剂引发聚合,当分子链增长到一定程度后便会沉淀下来。由于在沉淀聚合过程中所使用的有机溶剂对丙烯酰胺的聚合是很活泼的链转移剂,且当聚合物的分子链增长到一定长度后便会沉淀下来,因而限制了分子链的进一步增长,故所得产物分子量较低且分子量分布窄。用作反应介质的有机溶剂主要有异丙醇、丙酮、或者丙酮与水、丙酮与乙醇的混合溶剂。王春燕等[19]采用乙醇和丙酮作溶剂,以偶氮二异丁腈为引发剂,通过调节混合溶剂的质量比和单体浓度,获得了分子量在2.0×104～24×104的聚丙烯酰胺且丙烯酰胺的转化率最高达97%以上。
4 结论
聚丙烯酰胺类聚合物在油气开采过程中具有广泛的应用,而其分子量的大小决定着该类产品的性能和用途。聚丙烯酰胺的合成通常采用自由基聚合,根据自由基聚合反应的机理,通过控制单体浓度、引发剂浓度、聚合反应温度可以控制聚合物的分子量。另外,通过选择引发体系、聚合工艺、适度交联以及添加链转移剂也可以达到控制聚丙烯酰胺分子量的目的。
对于超高分子量聚丙烯酰胺的合成研究主要集中在引发体系的研究上;而对于超低分子量聚丙烯酰胺的合成则采用添加链转移调节剂,同时在聚合反应条件的控制上采用高温、高引发剂浓度并采用同时滴加单体溶液和引发剂溶液的工艺来实现。
摘要：聚丙烯酰胺类水溶性聚合物在油气开采过程中有着十分广泛的应用,其分子量的大小决定着产品的性能和用途。该类聚合物的合成一般采用自由基聚合,聚合反应中通过控制单体浓度、引发剂浓度、聚合反应温度可以调节聚合物的分子量。另外,通过选择引发体系、聚合工艺、适度交联以及添加链转移剂也可以达到控制聚丙烯酰胺类水溶性聚合物分子量的目的。
酰胺化合物 篇7
重金属的去除方法主要包括化学沉淀法、膜分离和吸附法等。其中, 吸附法由于操作简单、成本低等优点而被广泛研究, 吸附法主要是通过加入吸附剂对重金属进行吸附去除[3]。近年来, 作为新型吸附剂的水凝胶对重金属的吸附得到广泛研究[4,5]。水凝胶主要包括天然水凝胶和人工合成水凝胶。天然水凝胶包括多种天然有机高分子, 其中无毒且可生物降解的壳聚糖对重金属的吸附取具有良好效果, 然而由于壳聚糖的机械强度不高且易在酸性介质中溶解, 使得壳聚糖的应用受到了诸多限制[4]。人工合成水凝胶克服了天然有机高分子的许多缺点, 它是具有功能性基团的高分子聚合物凝胶。主要包括丙烯酸类、丙烯酰胺类等原料共聚得到的聚合物水凝胶, 由于结构中含有羧基、氨基、羟基和磺酸基等可结合重金属离子的基团, 因此对重金属离子吸附与分离效果显著[5,6,7]。
根据以上思路, 针对目前吸附剂的缺点, 本研究以丙烯酰胺 (AM) 和衣康酸 (IA) 为原料, 采用自由基共聚的方法合成了交联聚合物水凝胶AM-co-IA, 由于AM分子结构中具有氨基, IA分子中含有羧基, 它们对重金属离子有较强的结合作用。本研究应用红外 (FT-IR) 和热重技术对合成的水凝胶进行了表征, 并研究了其对5种重金属离子 (Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+、Cr3+) 的吸附效果。
1 实验部分
1.1 试剂和仪器
AM、IA、N, N'-亚甲基双丙烯酰胺 (NMBA) 、硫酸铵 (APS) 、四甲基乙二胺 (TEMED) 、重金属盐[Cu (II) 、Pb (II) 、Cd (II) 、Ni (II) 和Cr (III) , 均为试剂纯]、重金属离子标准液 (光谱纯) 、硝酸 (HNO3) 。
电子天平、电热恒温鼓风干燥箱、傅里叶变换红外光谱仪、恒温振荡器、原子吸收仪、同步热分析仪 (40~650℃, 升温速率为10℃/min) 。
1.2 水凝胶的制备
采用NMBA作为交联剂, 通过自由基聚合共聚得到水凝胶聚合物AM-co-IA。将不同摩尔比的AM和经中和的IA (见表1) 溶液加入三颈瓶中, 搅拌均匀, 水浴加热, 并向体系通入氮气15min。将NMBA溶液、引发剂APS溶液和加速剂TEMED加入反应液中, NMBA和APS分别为原料总质量的3.0mol%和1.0mol%, TEMED/APS的质量比为3∶1。搅拌均匀后, 水浴升温到60℃。反应24h后, 将产品切成小块, 用蒸馏水反复冲洗去除未反应的原料和未交联的聚合物, 在40℃烘箱中干燥至恒重。
1.3 水凝胶的溶胀行为研究
将0.2g不同原料组成的AM-co-IA水凝胶溶解在水中5d, 水凝胶的溶胀程度通过称重法测定。水凝胶平衡水含量W%可以通过公式 (1) 计算。计算结果见表1。
式 (1) 中, m为溶胀的水凝胶质量, g;mo为干燥水凝胶的质量, g。
1.4 金属离子吸附量的测定
称取干燥的水凝胶AM-co-IA 0.2g, 投到盛有100mL单组分重金属离子溶液的锥形瓶中, 在温度为25℃时恒温振荡吸附24h。将吸附后的样品过滤后, 用1mol/L的硝酸溶液稀释, 使溶液中重金属的浓度分别控制在各元素的标准液标准曲线浓度范围内。以原子吸收法测定吸附前后水溶液中重金属离子的浓度, 根据公式 (2) 计算水凝胶对重金属离子的吸附量。
式 (2) 中, Qe为水凝胶吸附重金属离子的量, mg/g;Co为吸附前重金属离子的浓度, mg/L;Ce为吸附平衡时水溶液中重金属的浓度, mg/L;V为溶液体积, L;m为水凝胶的质量, g。
2 结果与讨论
2.1 不同原料组成对金属离子的吸附
考察不同组分的水凝胶AM-co-IA对重金属离子吸附的影响。在pH为6的溶液中, 金属离子初始浓度为1g/L的条件下, 对不同反应物组成制备的水凝胶进行吸附实验, 实验结果见表2。由表2可看出, 随着水凝胶中IA组分的增加, 水凝胶对于5种金属离子的吸附容量也相应增加, 结果说明含有羧酸根离子的IA对金属吸附有很好的效果。
2.2 AM-co-IA水凝胶的FT-IR分析
将吸附效果最佳组成 (AM/IA质量比为1∶2) 的聚合物水凝胶进行红外光谱测试, 结果见图1。3446cm-1对应的基团是酰胺上的氨基, 2930cm-1和2858cm-1对应的是亚甲基的非对称和对称伸缩振动峰, 酰胺的羰基吸收峰在1668cm-1处, 衣康酸-COO-羰基的非对称和对称吸收峰在1609cm-1和1409cm-1处。综上所述, 聚合物水凝胶制备成功。
2.3 AM-co-IA水凝胶的热失重分析
将吸附效果最佳的水凝胶AM-co-IA作热重分析, 确定水凝胶的失重阶段。结果见图2。可以观察到, 在100℃左右前的失重是由于凝胶中少量水的蒸发, 在温度为100~341℃的失重可能是由AM-co-IA凝胶中酰胺基团和羧酸基团的分解导致的, 在341~650℃区间的失重是由于聚合物骨架的分解所导致的。
2.4 pH对吸附量的影响
考察溶液pH对水凝胶AM-co-IA吸附量的影响, 用稀硝酸调节溶液的pH值分别为1、2、3、4、5和6, 重金属离子初始浓度为1g/L。吸附结果见图3。由图3可知, 随着溶液pH的增大, 对5种金属离子的吸附量也随之增加, 这是由于pH增大时, 降低了静电斥力作用。
2.5 重金属离子初始浓度对水凝胶吸附重金属的影响
在pH为6时, 考察了不同浓度重金属离子对水凝胶吸附重金属离子的影响, 结果见图4。当金属离子的质量浓度从0.5g/L增加到1g/L时, 金属离子的吸附量相应地增加, 当溶液中重金属离子浓度从1g/L进一步升高到2.5g/L时, 水凝胶的吸附量基本趋于稳定, 达到饱和值。因此, 当重金属离子浓度达到1g/L时, 水凝胶对重金属吸附量基本达到饱和。
2.6 竞争吸附
配制含有全部金属离子的溶液作竞争吸附试验, Cu (II) 、Pb (II) 、Cd (II) 、Ni (II) 和Cr (III) 的浓度分别为1g/L, 结果见表3。与单组分吸附量相比, 当5种重金属离子共存时, 每种重金属离子的吸附量都出现了降低, Cu (II) 、Pb (II) 、Cd (II) 、Ni (II) 和Cr (III) 吸附的降低百分比分别是:45%、27%、65%、44%和20%, 由大到小的顺序为Cr (III) >Pd (II) >Cu (II) ≈Ni (II) >Cd (II) 。结果表明不同金属离子之间对水凝胶的吸附有一定影响, 三价的Cr离子与其他金属相比影响最小。
3 结论
以丙烯酰胺 (AM) 和衣康酸 (IA) 为原料, 通过自由基共聚方法成功合成了交联聚合物水凝胶AM-co-IA, 应用红外和热重对水凝胶进行了表征。研究发现, 当AM和IA质量比为1∶2时该聚合物水凝胶对重金属离子吸附能力最好, 随着溶液pH值从1增加到6, 水凝胶对金属离子的吸附增加, 当重金属浓度为1g/L时, 水凝胶对重金属吸附量基本达到饱和。与单组份的重金属离子相比, 聚合物水凝胶对共存的5种重金属离子吸附的顺序依次是:Cr (III) >Pd (II) >Cu (II) ≈Ni (II) >Cd (II) 。
参考文献
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酰胺化合物 篇8
1 材料与方法
1.1 细胞的培养及其转染
人结肠癌细胞系SW480细胞购自美国ATCC,按照说明书的要求进行培养。细胞在培养至70%~80%密度时,利用本实验制备的四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米将表达HSP90基因的真核表达载体pcDNA3.1-HSP90或pcDNA3.1空载体转染进入SW480细胞。转染后24 h,用600μg/m L G418筛选稳转的细胞。抗生素筛选2周后,把耐药的稳转单细胞克隆放在一起并进行培养扩增。
1.2 结肠癌荷瘤小鼠动物模型的建立
分别收集处于对数生长期的SW480细胞、转染pcDNA3.1-HSP90的SW480细胞及转染pcDNA3.1空载体的SW480细胞,调整细胞浓度,将总量为5×106的细胞分别接种于BABC/L小鼠腹部皮下。每周两次观察荷瘤小鼠皮下瘤的生长情况,以游标卡尺测量瘤体的长径和短径,通过a×b2/2(a为长径,b为短径)计算移植瘤的大小[4]。
1.3 抑瘤效果和抑瘤率的评价
每周两次观察荷瘤小鼠的皮下瘤的生长情况,绘制肿瘤生长曲线,评价抑瘤效果。当荷瘤组肿瘤体积长至约1 000 mm3,以3%戊巴比妥钠腹腔注射麻醉各组实验动物,通过摘除眼球取血后处死动物,剥离皮下移植瘤,电子天平称质量,计算肿瘤抑制率。抑瘤率=[(空白组平均瘤质量-转染组平均瘤质量)/空白组平均瘤质量]×100%。
1.4 Westernblot检测移植瘤组织HSP90蛋白表达
用RIPA裂解液制备移植瘤组织蛋白,蛋白分析系统测定蛋白浓度,上样于20%SDS PAGE电泳,电转染到硝酸纤维膜。室温下用含5%脱脂奶粉的1×PBS封膜2 h。加入HSP90单克隆抗体,4℃孵育过夜,洗膜后加入辣根过氧化物酶(HRP)标记的羊抗兔二抗,室温孵育2 h,ECL显影。结果用凝胶图像软件分析系统对胶片扫描,与内参照β-actin进行比较,计算其比值。
1.5 指标检测
1.5.1 脾指数测定
摘取小鼠的脾脏,用滤纸吸干残血后,电子天平称质量,计算脾脏指数。脾脏指数=[脾脏质量(mg)/小鼠体质量(g)]×100%。
1.5.2 流式细胞仪检测脾单核细胞中CD4+、CD8+细胞比例
分离小鼠脾脏,制备单细胞悬液,经FITC标记的抗小鼠CD4、CD8单克隆抗体标记后,通过流式细胞仪检测CD4+、CD8+细胞比例。
1.5.3 ELISA测定外周血中细胞因子的含量
取各组实验动物的外周血,离心后收集血清,按ELISA试剂盒说明书进行操作,检测细胞因子IL-2、IN-Fγ、IL-8和IL-10的含量。
1.5.4 酶法检测各组动物肝、肾功能
采用酶法通过奥利巴斯全自动生化分析仪测定各组动物血清天冬氨酸转氨酶(AST),丙氨酸转氨酶(ALT)、尿素氮(BUN)以及肌酐(Cr)含量。
1.6 统计学分析
所有数据均应用SPSS 18.0统计软件进行分析,计量资料以均数±标准差表示,两组间均数比较采用t检验,多组均数比较采用单因素方差分析。以P<0.05为差异有显著性。
2 结果
2.1 表达HSP90基因对荷瘤小鼠皮下移植瘤的生长抑制作用
BABC/L小鼠皮下接种各组SW480细胞一周左右后可见并可触及瘤结节,成瘤率100%。空白组和转染pcDNA3.1空载体组瘤体生长迅速,两组之间各个时间点肿瘤体积均差异无显著性;转染pcD-NA3.1-HSP90组肿瘤生长则受到明显抑制,与空白组和空载体组各个时间点肿瘤体积相比,差异有显著性(P<0.05)(图1)。实验终止时,转染pcDNA3.1-HSP90组的肿瘤质量为(0.73±0.21)g,显著低于空白组和空载体组[(1.41±0.34)g,(1.33±0.27)g;(P<0.05)];转染pcDNA3.1-HSP90组的肿瘤抑制率为49.7%,而空载体组的肿瘤抑制率为1.43%。
2.2 四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米对荷瘤小鼠皮下移植瘤HSP90蛋白表达的影响
Westernblot结果显示(图2),四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米能够较好的介导HSP90蛋白在荷瘤小鼠皮下移植瘤表达,治疗组HSP90蛋白相对表达量为(0.85±0.13),显著高于空白组与转染空载体组[(0.29±0.11),(0.28±0.08);P<0.01)]。
2.3 四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米对荷瘤小鼠脾指数和CD4+、CD8+细胞比例的影响
转染pcDNA3.1-HSP90组脾指数为(13.5±3.7),显著高于空白组和转染空载体组(P<0.05)。转染pcDNA3.1-HSP90组脾单核细胞CD4+、CD8+细胞比例分别为(18.4±3.6)%和(21.6±4.3)%,与空白组和转染空载体组相比,差异均有显著性(P<0.01)(表1)。
注:覮与对照组比较,P<0.05
2.4 四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米对荷瘤小鼠血清Th1/Th2细胞因子水平的影响
经转染pcDNA3.1-HSP90后,与空白组和转染空载体组相比,转染pcDNA3.1-HSP90组血清中细胞因子IL-2、INFγ含量明显增加(P<0.01),IL-10含量则明显减少(P<0.01),而IL-8含量无明显变化(图3)。
2.5 四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米对荷瘤小鼠肝、肾功能的影响
与空白组和转染空载体组相比,经转染pcDNA3.1-HSP90后,各组小鼠之间的肝、肾功能指标差异均无显著性(P>0.05)(表2)
3 讨论
由于分子生物学及肿瘤免疫学的飞速进展,对结肠癌患者进行免疫基因治疗已经成为结肠癌治疗的重要手段。HSP90是目前研究较为广泛的肿瘤疫苗基因,其主要特性是可以激活机体特异性免疫应答和固有免疫应答,发挥抗肿瘤免疫作用[5,6]。由于DNA重组技术的日趋完善以及HSP90全基因序列的完全识辨,使得构建HSP90真核表达载体成为可能,而以此为基础合成的HSP90瘤疫苗成为现实,促进了HSP90肿瘤疫苗大面积推广和使用的步伐。本研究利用pcDNA3.1真核表达载体构建的表达HSP90基因的真核质粒治疗结肠癌荷瘤小鼠,结果显示,表达HSP90基因组的肿瘤生长受到明显抑制,且对肝、肾功能无明显影响,表明本研究所构建的以四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米介导的HSP90基因真核表达载体是一种较好的治疗结肠癌的肿瘤疫苗。
目前关于HSP90诱导机体抗肿瘤免疫反应的确切机制尚未完全明确,多数研究认为,HSP90可与肿瘤细胞内的抗原多肽结合,进而通过与抗原递呈细胞相作用,激活特异性的免疫应答。HSP90可与抗原递呈细胞表面的特异性高亲和受体相结合,介导抗原肽进入抗原提呈细胞,然后抗原肽与细胞内MHC分子形成复合物,并在抗原提呈细胞表面呈现,通过该复合物所递呈的抗原激活特异的免疫应答,活化CD4+和CD8+T细胞,特别是细胞毒性杀伤细胞,激发抗肿瘤细胞特异性反应[7,8]。本研究也显示,经四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米介导HSP90基因真核表达载体治疗后,荷瘤小鼠脾指数以及脾单核细胞中CD4+、CD8+细胞比例均明显增加,证实HSP90在诱导机体特异性的抗肿瘤免疫中具有重要的作用。
Th细胞根据功能和产生细胞因子的不同可分为Th1和Th2两大类,其中Th1细胞产生INFγ、TNFβ和IL2,参与细胞介导的免疫反应;而Th2细胞产生IL4、IL5、IL10和IL13,参与体液介导的免疫反应。机体的抗肿瘤效应,主要依靠Th1类细胞因子的作用。肿瘤患者体内Th2类细胞因子多处于优势状,易产生免疫耐受,成为肿瘤逃避免疫攻击的机制之一。因此,Th1/Th2类型细胞因子之间的漂移对肿瘤免疫具有重要的影响[9,10]。本研究发现,四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米介导HSP90表达,可增加荷瘤小鼠体内Th1类细胞因子IL2、INFγ的含量,降低Th2类细胞因子IL10的水平,从而抑制荷瘤小鼠皮下移植瘤的生长。还有研究发现,热处理肿瘤细胞后所产生的HSP90,可促进巨噬细胞以及树突状细胞趋化至肿瘤细胞,并可刺激IL2、INFγ和TNFβ等细胞因子的分泌,从而发挥抗肿瘤免疫反应。
本研究发现以四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米介导HSP90表达可对结肠癌荷瘤小鼠皮下移植瘤的生长具有明确的抑制作用,其机制与增加CD4+、CD8+细胞比例、促进IL2、INFγ并抑制IL10的分泌有关。
摘要：目的 观察四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米粒介导热休克蛋白质90(HSP90)基因表达对结肠癌荷瘤小鼠的治疗作用及其对免疫功能的影响。方法 建立结肠癌荷瘤小鼠动物模型,随机分为空白组、转染空载体对照组和转染HSP90基因表达组,对比不同时点三组肿瘤的大小,评价抑瘤效果。通过Westernblot检测移植瘤组织HSP90蛋白表达,流式细胞仪检测脾单核细胞中CD4+、CD8+细胞比例,ELISA检测血清中细胞因子IL2、INFγ、IL8、IL10的含量。结果 与空白组和转染空载体组相比,转染HSP90基因表达组肿瘤生长受到明显抑制(P<0.05),脾单核细胞中CD4+、CD8+细胞比例明显增加(P<0.05)。结论 治疗组血清中细胞因子IL2和INFγ含量较荷瘤组和对照组明显增加(P<0.05),IL10含量基因表达对荷瘤小鼠结肠癌动物模型的肿瘤生长具有抑制作用,其机制与激发免疫系统功能有关。
关键词：四代聚酰胺-胺型枝状聚合物纳米粒,结肠肿瘤,HSP90热休克蛋白类,免疫功能
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