專利名稱：脂氧合酶模型化合物制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及脂氧合酶模型化合物的制備和作為農藥、醫藥、獸藥和食品、化妝品、飼料添加劑的應用，屬于生物無機化學的仿生技術領域。
背景技術：
脂氧合酶(Lipoxygenase)廣泛存在于人、動、植物體內，催化不飽和脂肪酸及其脂氧合和氧化。天然存在的脂氧合酶活性部位是非血紅素單核鐵(II)配合物，但活化態是Fe(III)的配合物。在植物受到機械損傷和病原微生物侵害及寒、旱、漬、高溫脅迫時，產生愈傷酸、茉莉酸及其甲酯、脫落酸、低分子的醇、醛、酮和ω-氧酸，傳遞信息，激活植物免疫系統，指令已被傷害細胞凋亡，增強植物抗逆性。可作殺蟲劑、殺菌劑和抗寒、旱、漬災的抗災劑。在人和動物體內產生白介素、前列腺素和氧化脂質等炎癥介質，損傷細胞膜和質膜。與哮喘、骨關節硬化等多硬化癥、類風濕關節炎、白內障、糖尿病、牛皮癬、中風癱瘓、心肌梗塞等心、腦血管病，Alzheimer和Parkinson病等老年慢性疾病有密切的關系。因此，脂氧合酶抑制劑可望防治以上老、慢、支疾病。
發明內容
本發明的目的是根據天然脂氧合酶的活性部位結構提供一類氧化酶及其抑制劑的模型化合物的制備和應用。該類模型化合物具有促進或抑制不飽和脂肪酸及其脂氧合和氧化的活性；有的能活化分子氧，產生活性氧自由基，殺滅入侵的病原微生物；傳遞信息，激活植物免疫系統；指令已受嚴重侵害細胞凋亡，增強作物抗逆性。有的能抑制不飽和脂肪酸及其脂氧合和氧化，減少白介素、前列腺素和氧化脂質等炎癥介質的產生，保護膜免受損傷。可望成為防治哮喘、糖尿病、心、腦血管病等老、慢、支疾病的藥物。
達到本發明目的的脂氧合酶模型化合物具有如下通式MLXn.mS式中M代表Fe(II，III)、Cu(II)、Mn(II)、Co(II)或Zn(II)；L代表四(2’-苯并咪唑甲基)反式-環己烷鄰二胺(CTB C38H38N10)；X代表Cl-，NO3-，ClO4-，Ac-，BF4-；S代表H2O、甲醇或乙醇；n＝2，3；0≤m≤3。
富含苯并咪唑的配體CTB是以乙二醇為溶劑，多元氨羧酸(CTA)與鄰苯二胺按摩爾比1∶4在140-200℃共熱縮合2-12小時，然后進行脫色純化重結晶得到的白色粉末或無色晶體。收率80％以上。分子式為C38H38N10，元素分析合格。
配體單晶為斜方晶系，Pbcn空間群，晶胞體積為4020.1(4)_3，每個晶胞含4個分子。對I＞2σ(I)R1＝0.0618，wR2＝0.1805；對所有數據R1＝0.0734，wR2＝0.1921。分子內和分子間含有豐富的氫鍵，這對生物氧化還原、質子傳遞意義重大。
符合上述通式的模型化合物的制備方法是將配體CTB微熱溶于甲醇、乙醇或乙二醇中，按配體與金屬鹽摩爾比＝1∶1加入金屬鹽，在-10-90℃反應生成沉淀反應生成沉淀，然后過濾、洗滌、干燥得到產品；用自然揮發或溶劑擴散法得到單晶。所述的金屬鹽為金屬的鹽酸鹽，硝酸鹽，高氯酸鹽，醋酸鹽。
本發明有的化合物誘導不飽和脂肪酸及其脂氧化，產生活性氧自由基和低分子的醇、醛、酮和ω-氧酸，可作植物殺蟲劑、殺菌劑、生長調節的有效成分，或作為植物對寒、旱、漬災的抗災劑的有效成分，達到保質、保產的目的。
本發明有的化合物抑制不飽和脂肪酸及其脂氧化，減少白介素、前列腺素和氧化脂質的產生。可用于防治哮喘、白內障、糖尿病、牛皮癬、關節硬化等多硬化癥、類風濕關節炎、中風癱瘓、心肌梗塞等心、腦血管病，Alzheimer和Parkinson病等老年慢性疾病，可作為醫藥和獸藥的有效成分；用作食品、化妝品或飼料添加劑。
具體實施例方式實施例1[Fe(CTB)](ClO4)2.H2O的合成、性質和應用將配體CTB、H2[FeCl4]和NaClO4.H2O按摩爾比1∶1∶2微熱溶于乙醇中，反應6小時，得到紫色透明溶液。室溫靜置，得到紫色晶體，即為Fe C38H40N10O9Cl2(Mr＝907)。
元素分析％實測值C50.32，H4.032，N15.37；理論值C50.2，H4.41，N15.44。
摩爾電導Λm＝135Scm2mol-1。
紫外可見(UV-Vis)吸收峰λmax/nm(εm/cm-1M-1)282(33250)，278(35750)，559nm(495)。
CV譜在N2氣保護下+1.0--1.0V掃描未見配合物氧化還原峰。
用紫外可見光譜測定反應動力學常數為k＝1/t[1n(Af-Ai)/(Af-At)]。在60℃和pH＝7.44時，k455＝1.58×10-3min-1；k495＝3.64×10-3min-1。
應用抑制不飽和脂肪酸及其脂氧合和氧化，可抗炎、抗潰瘍、抗腫瘤(Bel-7042和S-180)。
實施例2[Fe(CTB)](ClO4)3.H2O的合成、性質和應用將配體CTB、FeCl3.6H2O和NaClO4.H2O按摩爾比1∶1∶3加入熱乙醇中，立即生成磚紅色沉淀。攪拌5h，過濾分離沉淀。室溫靜置重結晶得到棕黑色晶體，即為FeC38H40N10O13Cl3(Mr＝1006)。
元素分析％實測值C50.84，H4.22，N15.63；理論值C50.27，H4.41，N15.35。
摩爾電導Λm＝195 Scm2mol-1。
UV-Vis譜λmax/m＝278(ε＝35750cm-1M-1)，280(31260)，569nm(697)。
CV譜在N2氣保護下+1.0--1.0V掃描未見配合物氧化還原峰。
在60℃和pH＝7.44時，k455＝2.29×10-3；k495＝2.54×10-3；k532＝2.93×10-3min-1。
應用抑制不飽和脂肪酸及其脂氧合、氧化，可抗炎、抗潰瘍、抗腫瘤(Bel-7042和S-180)。
實施例3[Fe(CTB)]Cl2.MeOH的合成、性質和應用將配體CTB和H2[FeCl4]按摩爾比1∶1溶于甲醇中，60℃反應6h得到紫色透明溶液。室溫靜置得到藍色晶體即為FeC39H42N10OCl2(Mr＝793)。
元素分析％實測值C59.50，H5.25，N17.25；理論值C59.02，H5.29，N17.65。
摩爾電導Λm＝97Scm2mol-1。
UV-Vis譜λmax/nm＝280(ε＝35750cm-1M-1)，625nm(253)。
CV譜在N2氣保護下+1.0--1.0V掃描未見配合物氧化還原峰，說明此Fe(II)配合物相當穩定。
在60℃和pH＝7.44時，催化亞油酸氧化的動力學常數k455＝2.37×10-3；k495＝2.87×10-3；k532＝2.21×10-3cm-1。
應用抑制不飽和脂肪酸及其脂氧合、氧化。抗炎、抗潰瘍、抗癌(Bel-7042、HCT-8、人鼻咽癌KB)。
實施例4[Fe(CTB)]Cl3.2H2O合成、性質和應用將配體CTB和FeCl3.6H2O溶于乙醇-水混合溶劑中，反應1h后過濾，乙醚洗滌，真空干燥得棕紅色粉末即為FeC38H42N10Cl2O2(Mr＝805.5)。室溫揮發得到棕黑色晶體，屬于單斜晶系，C2/c空間群。β＝101°，晶胞體積3749_3，z＝4；I＞2σ(I)R1＝0.0556，wR2＝0.1412；對所有數據R1＝0.0985，wR2＝0.1616。Fe(III)被CTB四個苯并咪唑和兩個烷胺N原子配位成變形八面體幾何構型。
元素分析％實測值C57.90，H4.99，N18.00，Fe7.01理論值C56.61，H5.21，N17.38，Fe6.95。
摩爾電導Λm＝192Scm2mol-1。
UV-Vis譜λmax/nm＝283nm(ε＝24910cm-1M-1)。
CV譜Ec＝0.419V(Ic＝8.22μA)；Ea＝0.483V(Ia＝8.43μA)。
在60℃和pH＝7.25時，k455＝2.73×10-2；k532＝3.30×10-2min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化。可提高作物抗逆性。
實施例5Fe(CTB)(Ac)Cl2.2H2O合成、性質和應用配體CTB、FeCl3.6H2O和NaAc按摩爾比1∶1∶1加入甲醇中，產生橙紅色沉淀，反應6h，過濾、洗滌、干燥得到橙紅色粉末即FeC40H45N10Cl2O4(Mr＝856)。
元素分析％實測值C55.41，H5.19，N16.16，Fe6.80；理論值C56.07，H5.26，N16.36，Fe6.52。
摩爾電導Λm＝90Scm2mol-1。
UV-Vis譜λmax/nm＝281nm(ε＝18380cm-1M-1)；530nm(2935cm-1M-1)。
CV譜Ec＝0.472V(Ic＝3.70μA)；Ea＝0.534V(Ia＝4.20μA)。
應用可增強作物抗逆性。
實施例6[Fe(CTB)](NO3)3合成、性質和應用配體CTB和Fe(NO3)3.9H2O按摩爾比1∶1加入乙醇中，反應4h，過濾、洗滌、干燥得到桔紅色粉末即為Fe C39H44N12O7(Mr＝848.7)，重結晶得到棕紅色晶體，屬于單斜晶系，C2/c空間群。晶胞體積3966.7(5)_3，z＝4；對I＞2σ(I)R1＝0.0635，wR2＝0.1735；對所有數據R1＝0.0854，wR2＝0.1944。
元素分析％實測值C49.70，H4.47，N14.05；理論值C53.52，H4.34，N13.81。
摩爾電導Λm＝188Scm2mol-1UV-Vis譜λmax/nm＝281(ε＝18400cm-1M-1)。
CV譜Ec＝0.200V(Ic＝3.01μA)；Ea＝0.548V(Ia＝4.43μA)。
60℃和pH＝8.7，k455＝2.89×10-2；k495＝7.30×10-2min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化，增強作物抗逆性。
實施例7[Co(CTB)]Cl2.H2O的合成、性質和應用配體和CoCl2.6H2O按摩爾比1∶1加入乙醇中，反應2h，過濾、洗滌、干燥得到藍紫色粉末即為Co C38H40N10Cl2O(Mr＝782)。
元素分析％實測值C58.21，H4.86，N17.95；理論值C58.31，H5.12，N17.90。
摩爾電導Λm＝149Scm2mol-1。
UV-Vis譜λmax/nm＝280(ε＝14800cm-1M-1)。
CV譜Ec＝1.108V(Ic＝4.56μA)；Ea＝1.280V(Ia＝5.76μA)。
在60℃和pH＝7.25時，以亞油酸為底物，k455＝8.96×10-3；k495＝5.47×l0-3min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化，增強作物抗逆性。
實施例8[Mn(CTB)]Cl2.2H2O合成、性質和應用配體和MnCl2.4H2O按摩爾比1∶1在乙醇中反應2h，過濾。濾液室溫靜置，析出晶體即為Mn C38H42N10Cl2O2(Mr＝796)。晶體為三斜晶系，P-1空間群，a＝12.466，b＝13.176，c＝15.207_。α＝109.96°，β＝91.08°，γ＝102.17°；V＝2283.7_3，z＝2。對I＞2σ(I)R1＝0.0621，wR2＝0.1626；對所有數據R1＝0.1123，wR2＝0.1873。Mn(II)由4個來自配體的苯并咪唑和1個水分子配位呈四方錐配位。
元素分析％實測值C55.59，H5.32，N18.02；理論值C57.28，H5.28，N17.59。
CV譜Ec＝1.106V(Ic＝1.56μA)；Ea＝1.301V(Ia＝4.65μA)。
ESRgi＝2.030，A∥＝8.9mT。
在60℃和pH＝7.25時，以亞油酸為底物，k455＝8.78×10-3；k495＝4.07×10-3min-1。
應用可使不飽和脂肪酸及其脂脫羧和β-裂解及不飽和鍵斷裂，可抗癌(人白血病、HL-60、肝癌Bel-7402、胃癌BGC、人鼻咽癌KB、卵巢癌A2780和黑色素B16細胞低轉移)。
實施例9Cu(CTB)(BF4)2.2HCl合成、性質和應用在惰氣中，配體和H3[CuCl4]及NaBF4按摩爾比1∶1∶2加熱溶于含HCl的甲醇中，反應1h，過濾，濾液在低溫下析出黃綠色針狀晶體，即為Cu C38H40N10F8Cl2B2(Mr＝944)。
元素分析％實測值C48.33，H4.06，N15.01，Cu6.33；理論值C48.30，H4.24，N14.83，Cu6.73。
摩爾電導Λm＝136Scm2mol-1。
ESRgi＝2.28，AII＝12.8mT；g⊥＝2.10。
UV-Vis譜λmax/nm＝280(ε＝23600cm-1M-1)，680nm(760)。
在60℃和pH＝7.25時，以亞油酸為底物，k455＝2.43×10-2；k495＝2.01×10-2min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化，增強作物抗逆性。
實施例10[Zn(CTB)]Cl2.2H2O合成、性質和應用配體和ZnCl2按摩爾比1∶1加入熱乙醇中，反應5h，過濾、洗滌、干燥得到少量白色沉淀，即為ZnC38H42N10Cl2O2(Mr＝806.4)。白色粉末溶于EtOH-H2O(1∶1)溶劑中，靜置析出無色晶體。該晶體屬于單斜晶系Cc空間群，a＝15.041，b＝12.786，c＝19.711_。
β＝101.13°，V＝3719_3，z＝4。對I＞2σ(I)R1＝0.0391，wR2＝0.0944；對所有數據R1＝0.0734，wR2＝0.1074。鋅為八面體配位。
元素分析％實測值C56.49，H5.10，N17.51；理論值C56.58，H5.21，N17.37。
摩爾電導Λm＝142Scm2mol-1。
應用抑制不飽和脂肪酸及其脂氧化，可促進傷口愈合，可作食品和化妝品添加劑。
實施例11[Zn(CTB)](ClO4)2.CH3OH合成、性質和應用配體和Zn(ClO4)2.6H2O按摩爾比1∶1加入甲醇中，反應2h，過濾、洗滌、干燥得到白色粉末，白色粉末用甲醇重結晶得到無色晶體，即為ZnC39H42N10O9Cl2(Mr＝930.4)。晶體為單斜晶系，P2(1)/n空間群，a＝14.322，b＝16.028，c＝18.919_。β＝103.435°，V＝4224_3，z＝4。對I＞2σ(I)R1＝0.0643，wR2＝0.1616；對所有數據R1＝0.1449，wR2＝0.193l，鋅呈八面體構型。
元素分析％實測值C50.10，H4.50，N15.08；理論值C50.30，H4.51，N15.05。
應用抑制不飽和脂肪酸及其脂氧化，可促進傷口愈合，可作食品和化妝品添加劑。
實施例12[Mn(CTB)(C6H5CO2)](ClO4)2合成、性質、應用MnAc3.2H2O用高氯酸調至pH＝4得到棕色醋酸錳溶液。按摩爾比1∶1∶2加入配體CTB和NaClO4，用三乙胺將pH值調節到4-5得到棕紅色溶液。濾去少許沉淀，濾液靜置，析出淡黃色晶體，即為MnC45H43N10O10Cl2(Mr＝1009)。
元素分析％實測值C54.79，H4.80，N14.23；理論值C53.52，H4.26，N13.88。
摩爾電導Λm＝130Scm2mol-1。
ESR靜止。
UV-Vis譜λmax/nm＝283(ε＝15000cm-1M-1)。
CV譜Ec＝0.925V(Ic＝1.68μA)；Ea＝1.110V(Ia＝6.80μA)。
在60℃和pH＝7.25時，以亞油酸為底物，k455＝3.49×10-2；k495＝3.53×10-2min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化，增強作物抗逆性。
實施例13[MnIII(CTB)(ClCH2CO2)](ClO4)2.CH3OH合成、性質和應用配體和MnAc3.2H2O、NaClO4按1∶1∶2在甲醇中反應8h，用氯乙酸將pH值調至4-5，濾去沉淀，室溫靜置得到淡黃色晶體，即為MnC41H44N10O11Cl3(Mr＝1013.5)。
元素分析％實測值C49.70，H4.47，N14.05；理論值C53.52，H4.34，N13.81。
摩爾電導Λm＝113Scm2mol-1。
ESR靜止。
UV-Vis譜λmax/nm＝281(ε＝18000cm-1M-1)。
CV譜Ec＝0.967V(Ic＝2.56μA)；Ea＝1.080V(Ia＝6.0μA)。
60℃和pH＝7.25，k455＝4.06×10-2；k495＝4.02×10-2min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化，增強作物抗逆性。
實施例14[Mn(CTB)(CH3CO2)](ClO4)2.2CH3OH合成、性質和應用配體和MnAc3.2H2O、NaClO4按1∶1∶2溶于甲醇中，得到棕黑色溶液。過濾，濾液室溫靜置得到淡棕色晶體，即為即為MnC42H49N10O12Cl2(Mr＝1011)。
元素分析％實測值C48.43，H4.43，N14.05；理論值C49.85，H4.85，N13.81。
摩爾電導Λm＝162Scm2mol-1UV-Vis譜λmax/nm＝287(ε＝14600cm-1M-1)。
CV譜Ec＝0.975V(Ic＝10μA)；Ea＝1.23V(Ia＝40μA)60℃和pH＝7.2，k455＝2.38×10-2；k495＝3.53×10-2min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化，增強作物抗逆性。
實施例15[Mn(CTB)](ClO4)3.3CH3OH合成、性質和應用配體和Mn(ClO4)2.6H2O按摩爾比1∶1加入甲醇中得到棕黑色溶液。過濾，濾液靜置析出淡棕色晶體即為即為MnC41H50N10O15Cl3(Mr＝1083.5)。
元素分析％實測值C47.20，H4.76，N13.43；理論值C45.43，H4.61，N12.93。
摩爾電導Λm＝188Scm2mol-1。
UV-Vis譜λmax/nm＝284(ε＝17500cm-1M-1)。
CV譜Ec＝0.268V(Ic＝1.30μA)；Ea＝0.408V(Ia＝1.16μA)ESR靜止。
60℃和pH＝7.25，催化亞油酸氧化k455＝6.86×10-2；k495＝8.45×10-2min-1。
應用促進不飽和脂肪酸及其脂氧化，增強作物抗逆性。
權利要求
1.一類脂氧合酶模型化合物，其特征是具有如下通式表示的化學式MLXn.mS式中M代表Fe(II，III)、Cu(II)、Mn(II)、Co(II)或Zn(II)；L代表四(2’-苯并咪唑甲基)反式-環己烷鄰二胺；X代表Cl-、NO3-、ClO4-、Ac-或BF4-；S代表H2O、甲醇或乙醇；n＝2，3；0≤m≤3。
2.如權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物，其特征是配體四(2’-苯并咪唑甲基)反式-環己烷鄰二胺，它是以乙二醇為溶劑，反式-環己烷鄰二胺四乙酸與鄰苯二胺按摩爾比1∶4，在140-200℃共熱縮合2-12小時，然后進行脫色、純化和重結晶得到的白色粉末或無色晶體。
3.權利要求1所述的模型化合物的制備方法，其特征步驟是將配體溶于甲醇、乙醇或乙二醇中，按配體與金屬鹽摩爾比＝1∶1加入金屬鹽，在-10-90℃反應生成沉淀，然后進行過濾、洗滌和干燥得到產品；用自然揮發或擴散法得到單晶，其中所述的金屬鹽為金屬的鹽酸鹽，硝酸鹽，高氯酸鹽，醋酸鹽。
4.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作植物殺蟲劑的有效成分。
5.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作植物殺菌劑的有效成分。
6.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作植物對寒、旱、漬災抗災劑的有效成分。
7.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作防治哮喘、關節硬化癥、類風濕關節炎、老年慢性疾病醫藥的有效成分。
8.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作防治哮喘、關節硬化癥、類風濕關節炎獸藥的有效成分。
9.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作食品添加劑。
10.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作化妝品添加劑。
11.權利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的應用，其特征是用作飼料添加劑。
全文摘要
本發明涉及脂氧合酶模型化合物的制備和應用。這些模型化合物或活化分子氧產生活性氧自由基，使不飽和脂肪酸及其脂氧合、氧化，產生低分子醇、醛、酮及ω－氧酸；或清除活性氧，抑制不飽和脂肪酸及其脂的氧合和氧化。前者在植物受到損傷時可傳遞信號，增強植物抗逆性；后者與人和動物許多慢性疾病如哮喘、糖尿病、心血管疾病、腫瘤和癌癥等的防治有關。有望發展成為農藥、醫藥、獸藥及食品、化妝品、飼料添加劑。
文檔編號C07F3/06GK1760200SQ20051001913
公開日2006年4月19日 申請日期2005年7月21日 優先權日2005年7月21日
發明者廖展如, 梅伏生, 趙顯珍, 孟祥高, 李驥 申請人:華中師范大學