华东理工大学硕士 学 位论 文第 I页具有高效红色荧光的花酞亚胺的合成摘要作为具有良 好的热稳定性和光化学稳定性的发色团，花酞亚胺类衍生物在 D N A嵌断和剪切以 及荧光探针方面有广泛的应用前景。本论文以3 , 4 , 9 , 1 0 - 花四羚酸二配为 起始原料， 合成了一系列聚合型花酞亚胺类衍生物，通过 H - N MR和I R确定了它们的结构，并测定了它们的吸收和荧光光谱特性。通过对花酞亚胺悬挂在聚合物上，或者形成交联的结构，阻止了花酞亚胺分子间的聚集态的形成而提高它们的荧光效率，尤其是固态荧光发光效率。同时，由于它们溶解度也得到相当大的提高，可应用于抗癌新药和荧光探针等领域。关键字: e 酞亚胺马来配荧光探针共聚物第 I 工页华东理工大学硕士 学位论文衍n t h e s i s o f P e r y l e n e t e t r a c a r b o x y - d i i m i d e D e r i v a t i v e s w i t h H i g h P e r f o r m a n c eAb s t r a c tC h r o m o p h o r e s w it h r e m a r k a b l e t h e r m a l a n d p h o t o c h e m i c a l s t a b i l i t y , p e r y l e n e t e t r a c a r b o x y -d i i m i d e d e r i v a t i v e s h a v e p r o m i s i n g a p p l i c a t i o n s i n D N A i n t e r c a l a t i o n , c l e a v a g e a n d fl u o r e s c e n tp r o b e s i n r e c e n t y e a r s . I n t h i s p a p e r , a s e r ie s o f p o l y m e r i c p e ry l e n e t e t r a c a r b o x y d i i m i d e w e r es y n t h e s i z e d . T h e i r s t ru c t u r e s w e r e c h a r a c t e r i z e d b y H - N M R a n d I R . M e a n w h i l e , t h e a b s o r p t i o na n d fl u o r e s c e n c e s p e c t r a o f t h e s e n o v e l c o m p o u n d s w e r e m e a s u r e d . B y e it h e r p e n d i n gp e r y l e n e t e t r a c a r b o x y d i i m i d e o n c o p o l y m e r s , o r f o r m i n g t h e c r o s s - l i n k i n g s t ru c t u r e s ,i n t e r m o l e c u l a r a g g r e g a t i o n o f p e ry l e n e r i n g s i s p r e v e n t e d , r e s u l t i n g i n t h e i m p r o v e m e n t o f t h e i rfl u o r e s c e n t q u a n t u m y i e l d s , e s p e c i a l l y i n t h e ir s o l i d s t a t e . F u r th e r m o r e , t h e i r s o l u b i l i t y h a s b e e ni n c r e a s e d g r e a t l y , w h i c h m a k e s it p o s s i b l e t o a p p l y t h e m i n s o m e f i e l d s s u c h a s a n t i c a n c e r d ru g sa n d fl u o r e s c e n t p r o b e s .K e y w o r d s : p e ry l e n e t e t r a c a r b o x y d i i m i d e m a l e i c a n h y d r i d e fl u o r e s c e n t p r o b e s c o p o l y m e r作者声明我郑重声明: 本人悟守学术道德， 崇尚严谨学风。 所呈交的学位论文是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的结果。 除文中明确注明和引用的内 容外， 本论文不包含任何他人己 经发表或撰写过的内容。论文为本人亲自 撰写，并对所写内容负责。论文作者2 0 0 2 年 7月1 8日华东理工大学硕 士 学 位论 文第 I页第一章前言能损伤D N A的 化合 物在癌症治 疗中 具有重要的 作 用 0 。 目 前， 临 床上 广泛使 用的 抗癌药、抗疟药及一些抗生素中有很多是能与 D N A络合的小分子化合物;其中有些化合物可望发展成为研究D N A构象及D N A构象改变的有用探针， 或作为很好的模型化合物用于与 D N A相互反应的 热力学、 动力学评价 2 l 。同 时， 基于它们对D N A嵌 插及剪切功能: 可以发展成为新型的农药及医药。1 . 1概述核酸贮存着生物体生命活动有关的信息，这些信息指导着细胞的生长、分化、代谢、 遗传和变异。核酸的结构和功能的千扰可引起细胞行为的显著变化、除了极少数微管蛋白 结合物以 外. 绝大多数抗癌药物都直接或间接地影响脱氧核糖核酸 ( D N A ) 的代谢， 包括 合成、 复制和转录等过程， 而D N A嵌入类型的抗癌药物以D N A为直接靶点. 在抗癌药中 占 据重要地位.尤其是近年来有关拓扑异竹酶的 研究向纵深发展， 为D N A嵌入剂的 研究 注 入了 新的 内 容 3 1 D N A嵌入剂抗癌药的 作用机理3 1尽管不同种类的嵌入剂嵌入D N A的位点和方式不同，但T O P O I I 作为D N A嵌入剂 的共同靶点是公认的。绝大多数D N A嵌入剂嵌入D N A后能引起两种类型的D N A变化，即D N A链的断裂和D N A 一蛋白 质交叉连接. 这两种形式的D N A变化起源于同一D N A损伤，即以T O P O I I 中介的D N A断裂。有的D N A嵌入剂虽然不造成细胞内D N A断裂，但在体外无细胞系统中能够抑制T O P O I I 介导的裸露D N A断裂，如溟乙淀 ( 无抗癌活性) 、阿克拉霉素等。无疑， 蛋白 质连接的D N A断裂与T o p o I I 靶向的抗癌药杀死癌细胞密切相关， 但是. 越 来越多的证据表明细胞死亡是一个极其复杂的过程，决非仅仅由于D N A断裂就能导致细 胞死亡。 第一 T O P O I I 靶向的药物洗去后。 蛋白 质连接的D N A断裂可以 恢复， 而细胞仍走向死亡:第二，以同步化的H e l a 细胞为对象。M A MS A的细胞毒作用对 S期最强，而m A MS A诱发的D N A断裂作用在S 期却是弱; 还有， T O P O I I 靶向药物的细胞毒作用可被 另外一些化合物逆转，如新生霉素 ( N o v o b i c i n ) 和2 , 4 一 二硝基苯酚 ( D N P ) ，在逆转细胞 毒作用的同时， D N A的单链和双健断裂以及D N A一蛋白质交叉连接不仅没有减少， 反而明显增加。以上这些矛盾现象提示D N A嵌入剂的细胞杀伤机制很复杂。 D N A嵌入剂引起的D N A损伤除了断链外， 还有染色体畸变， 姐妹染色单体交换等。药物如何引起这些损伤，首先牵涉到T O P O1 1 的作用模式。第 2页哺乳动物的T O P O I I 是一个同源二聚体蛋白。 的 链变化过程。 N e l s o n E M 4 等提出了T O P O 1 1 与华东 理工大学硕 士 学 位论 文它以与A T P 水解相偶联的反应催化D N A D N A反应的二态模型( 如图1 - 1 ) 0弓洛 . 一 -. -刁 卜肠.曰盆猫 .二， 例 月 . 和。 卜 人反应的 二右妞班 . 甘离t . ” . 豆和。 创 冉健。 在1 匕 ，7 互若与. 翻 八 珍 成非 断翻复仑 体. 用 资白 殷 变 性州. 如 比成 翻 处班. T . “ . 多 脸幼 从。 润 八 上 .阅。 7 q. ， 亚 . 匀。 八 形成 断 级 复 含 体 盆 白 质 望 性 翻 处 班 后 。 “ 八 双 健 断 别 每 个了 . ”I ; 若 注 徽 到D N A 位 的 夕.，妻刁 小口名。图 1 - 1该模型认为， 至少存在两种形式的T O P O I I -D N A复合体. 即 斯裂复合体和非断裂复合体，两者处于快速的动态平衡。断裂复合体用蛋白质变性剂处理后断为两半，每一个 T O P O I I 亚基通过一个酪氨酸残基共价连接到断裂D N A双键的5 端. 3 端截去4 个碱基。 非断裂复合体中T O P O I I 与D N A的作用是非共价连接， 用蛋白质变性剂处理只导致T O P O I I 亚基从D N A上解离。 而不造成D N A断裂。 正常情况下， 断裂复合作与非断裂复合体之 间的平衡倾向 于后者， 而当T O P O I I 抑制剂存在时， 则稳定断裂复合体， 改变两者的平衡，使其倾向于断裂复合体一方，从而造成D N A断裂。T O P O T I 抑制剂很可能是和T O P O 1 1 , D N A形成一个三元复合物而发挥稳定断裂复合体的作用。K a u f m a n n S H IS l 对此模式进行了 补充. 提出了一个更为完善的模式 ( 如图1 - 2 ) 0他认为在T O P O 1 I 为媒介的D N A断裂再接过程中， D N A可以恢复为原来的构象。 亦可能发生T O P O I I 亚基以 及 D N A序列的重组，读过程导致染色体畸变和染色体交换， 如果这种重组使得编码重要蛋白质的m R N A转录减少， 细胞将由于现存基因产物的耗竭而死亡，尽管此时D N A的时键己经重新愈合。虽然把D N A嵌入剂剂抗癌药归人T O P O I I 抑制剂一类，但其它类型的作用，如促使D N A和R N A紧密化、 对各种酶的作用( 包括D N A聚合酶. R N A聚合酶、 蛋白 激酶C等) ，甚至对细胞膜的作用， 都程度不同地与各类 D N A嵌入抗癌药的杀伤作用有关。 此外， D N A嵌合剂的细胞毒作用还受到组织特异性因子的调节， 如髓性白 血病细胞 ( H L -6 0 ) 和淋巴曰血病细胞 ( MO L T -4 )的S 或细胞对T O P O I I 抑制剂的敏感性不同。 这也从另一面说明第 3页华东理工大学硕士学位论文尽管 T O P O 1 1 抑制剂有共同的作用靶点和相同的作用模式一定的差别。，它们的细胞杀伤机制仍存在着， .， ，一百一I !. ，一一 飞- F - s! t ， Y - -o0 - ” 叫 I“ - I t . 游离T 月 . 亚签相。 N 人双铸。 0. T a p . 1 与D