手性氮氧自由基的合成及辐射防护性能初探

田敏，张改，罗奕奕

(西安工业大学 材料与化工学院，陕西 西安 710021)

氮氧自由基是一类具有稳定结构的自由基，最初氮氧自由基因其独特的结构，使其具有特殊的磁学性质［1-3］和光学性能［4-5］，在材料学等［6-8］多个领域具有其广泛的应用前景，因此该类自由基成为研究热点。

近年来，研究发现氮氧自由基具有自由基清除剂功能，在生物活性研究方面，受到了人们的普遍关注［9］。随着现代高科技的发展，辐射作为一种广泛存在于自然界的“隐形污染源”，在许多领域严重威胁着人类的健康。造成辐射损伤的主要原因是高能量射线可使体内许多化合物的化学键发生均裂，形成高密度自由基，而自由基是辐射致伤的关键因子［10］。药物防护剂其实就是一种自由基清除剂(Radical scavengers，ScH)，可以在分子水平破坏活性氧自由基(ROS)，从而对辐射损伤进行防护。本文以对醛基苯甲酸为原料，首先在二氯亚砜中转化成酰氯，再分别与R-1-苯乙胺、双羟胺缩合，最后经氧化等步骤，将手性胺键合在自由基上，合成了一种未见文献报道的手性自由基，并通过EA、IR、MS、EPR 等手段对其进行了结构鉴定。进一步选择健康雄性昆明鼠作为研究对象，对这种氮氧自由基的抗辐射作用进行研究，以期为新型辐射防护剂的开发提供参考。合成路线如下:

图1 目标产物合成路线Fig.1 Synthetic route for title compounds

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

双羟胺，自制;醛酸、二氯亚砜、三乙胺、碳酸氢钠、甲醇、高碘酸钠、无水硫酸钠、硅胶、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、四氢呋喃、氯仿、乙酸乙酯、石油醚(b.p. 60 ～90 ℃)、石油醚(b.p. 90 ～120 ℃)试剂均为化学纯。

BRUKER TENSOR27 型红外光谱仪;Perkin-Elemer 240 型元素分析仪;XRC-1 型数字显微熔点仪(温度计未校正);Varian 7.0T ESI-FTICR-MS 型质谱仪;a Bruker ESP 300Espectrometer 型ESR 谱仪;Bruker AV-300 NMR spectrometer (400 MHz)型核磁共振仪，溶剂为DCCl3，TMS 作内标;使用Alugramsilica gel/uv 254 薄层板，V(氯仿)∶V(石油醚)=1∶1的混合溶剂为展开剂，TLC 法跟踪反应进程;柱分离用粒径0.074 ～0.049 mm 硅胶。

1.2 中间体R-10 的制备

将醛酸4.50 g(30 mmol)溶于重蒸的50 mL 的SOCl2中，逐渐升温，回流3 h，反应完毕后，蒸出大量溶剂，减压抽干，得淡土黄色液体4. 45 g，产率88%。

1.3 中间体R-11 的制备

在250 mL 的三颈瓶中加入2.4 g(20 mmol)R-1-甲基苯乙胺，THF 100 mL，三乙胺4.4 mL 冰浴下搅拌，滴加含有3.37 g(20 mmol)对醛基苯甲酰氯的50 mL THF 溶液。滴加完毕后室温搅拌8 h 后回流2 h。用乙酸乙酯100 mL 萃取，饱和碳酸氢钠洗涤2次。干燥、除去溶剂后得白色固体产物，柱层析纯化得产物4.15 g。

1.4 自由基R-1 的制备

将上述产物0.93 g(3.68 mmol)、2，3-二羟胺-2，3-二甲基丁烷0.54 g(3.68 mmol)溶于20 mL 甲醇中，回流搅拌反应24 h，除去溶剂，将残渣悬浮于40 mL CH2Cl2中，冰浴，滴加含有NaIO40. 71 g(3.35 mmol)的20 mL 水溶液，反应结束后分离有机相，干燥，柱层析纯化，得产物0.73 g。

1.5 氮氧自由基的顺磁共振光谱(EPR)分析

以DMF 为溶剂，室温下测定了氮氧自由基R-1的EPR 谱。

1.6 自由基的抗辐射效果研究

动物模型复制及给药:将雄性昆明小鼠随机分为正常对照组、照射对照组、阳性药物对照组和受试药物组，将受试药物设置不同的3 个给药剂量组。给药组于照射前30 min 腹腔或灌胃给药，给药体积0.5 ～1.0 mL(5%DMSO 溶解)，一次给药，照射对照组给予相同体积的生理盐水，除正常对照组外，其余各组动物接受一次性全身性照射。对急性放射病小鼠存活率的影响:每天观察受照射小鼠的存活情况，连续观察30 d，记录小鼠状况、死亡数、死亡时间，观察药物的抗辐射作用。

2 结果与讨论

2.1 化合物的表征结果

R-1 为蓝色晶体，产率52%。MS(m/z):380.91［M + H］+;IR(KBr 压片):2 982，2 896，1 637，1 541，1 448，1 361，987，856，700 cm－1;计算值C22H26N3O3:C69.09，H7.38，N10.99;实测值C69.10，H7.39，N10.98。

图2 氮氧自由基R-1 的EPR 谱Fig.2 EPR spectra of nitroxyls in DMF

由图2 显示氮氧自由基R-1 为五重峰，g =2.003 2，|aN| =7.81G，各峰强度比为1∶2∶3∶2∶1。

2.2 目标化合物抗辐射活性

表1 结果显示正常小鼠受到6.0 Gyγ 射线照射后，随着天数的增加，存活的小鼠逐渐减少，服用阳性对照药(1 mmol/kg)的小鼠基本未受到辐射的影响，药物组分别选用3 个浓度剂量为0. 1，0. 25，0.5 mmol/kg，结果显示，R-1 药物有很好的抗辐射作用。

随着辐射剂量增大至6.5 Gy(表2)，小鼠存活率均有明显下降，与阳性对照药WR2721 对比，R-1 显示更好的抗辐射作用。当辐照剂量增加到7.0 Gy，同时增加给药浓度(阳性对照药1 mmol/kg，药物组分别选用3 个浓度剂量为0.25，0.5，1 mmol/kg)，随着观察时间延长，小鼠存活率降低，R-1 有比阳性对照药 WR2721 作用更好的抗辐射作用。

表1 R-1 对雄性昆明小鼠6.0 Gyγ 射线照射后生存率的影响Table 1 The radioprotective effect of R-1 in male mice on 6.0 Gyγ

表2 R-1 对雄性昆明小鼠6.5 Gyγ 射线照射后生存率的影响Table 2 The radioprotective effect of R-1 in male mice on 6.5 Gyγ

表3 R-1 对雄性昆明小鼠7.0 Gyγ 射线照射后生存率的影响Table 3 The radioprotective effect of R-1 in male mice on 7.0 Gyγ

3 结论

本文合成一种未见文献报道的手性氮氧自由基R-1，并对其进行表征。通过选择健康雄性昆明鼠作为研究对象，分别在6.0，6.5，7.0 Gyγ 不同辐射强度下对其存活率进行了研究，并与阳性对照药WR2721 进行比较。综合3 组实验，表明R-1 有比阳性对照药WR2721 作用更好的抗辐射作用。

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