全 文 ：竹红菌甲素和琉基乙醇的光反应
安静仪 蒋丽金
(中国科学院感光化学研究所 , 北京 )
关锐词 竹红菌甲素 、光疗 、 芳香光亲核取代 、琉基乙醇 、 经乙基硫基取代甲素
一 、 引 言
竹红菌甲素 (简称 H A ) 是从生长在云南的竹红菌中分离出的一种有效光疗药物 . 甲素
配合可见光照射治疗妇女外阴白色病变 、 白瘫风等取得良好疗效。 一嘴 , . 甲素光疗机制的分子水
平的研究工作 目前主要集中在甲素及衍生物的结构 、 光物理和光化学性质 . 与光疗相关的甲
素的光化学反应尚无报道 . 8一甲氧基吠喃并香豆素与失活的 D N A 呛咤碱基的光环合加成
反应解释了光疗的有效性 [,J . 胆红素的 z , E 光异构化反应 【` , 和光氧化反应成功地用于解
释新生儿黄疽的光疗 . 为进一步研究甲素的光疗机制 , 必然要探索它的光化学反应 . 美国学
者最近查明山: 各种色素紊乱皮肤病例中 , 硫氧还蛋 白还原酶的量起了举足轻重的作用 . 它
在白斑病患者体内含量比在正常人中低 30 一 85 % . 在研究中我们发现了甲素对疏基 的 特殊
光活性及甲素与半眺氨酸的光结合 , 作用部位在半眺氨酸的疏基上 . 产物分离的困难妨碍了
对光反应类型及机制的研究 . 因此研究了甲素与疏基乙醇的光反应作为甲素与体内筑基光反
应的模型 . 本文重点在于确定其反应类型 .
二 、 实 验
吸收光谱采用 H i t a e h i一 3 4 0 分光光度计 . 红外光谱用 P e r k i n 一 e lm e : 5 5 7 测定 , K B r 压
片 . 质谱用 H it ac ih M 一 80 . 核磁 仪用 v ar ian x L 一 4 0 . 在 D M F一 4 荧光 仪上测定荧光 .
甲素由竹红菌中分离 , 丙酮中两次重结晶 . 琉基乙醇 ( A . R . 北京化工厂 )进一步蒸馏纯
化 。
全部光照实验在 20 ℃进行 , 用 45 o w 中压钠灯 . 采用截去小于 47 0 n m 的滤光片 . 在 测
定各种量子效率时采用滤光片 Q2B 4 十 3 3 8 9 及 朽 O W中压汞灯 . 典型的反应体系由 4 m l 混
合液组成 : 1 m ls X 10 一 ` m ol 八 H A 在 甲醇中加上 3 m l l 。一 ` m ol / ] 疏基乙醇的缓冲液 . 置
混合液于 P y r e x 玻璃试管中 ( 1 . 2 X 12c m ) , 并在光解前充氢 . 同样条件下做对照暗反应 .
1 和 2 的制备 . 混合溶液经一小时光解后用氯仿萃取 . 萃取物挥发浓缩后经薄层分离 ,
用含柠檬酸 1多的水溶液涂制硅胶板 , 展开 剂 为 : 石 油醚 : 乙 酸 乙醋 : 乙 醇 (4 : 2 :1 v / v )
本文 19 8 8 年 2 月 13 日收到 . 19 8 8 年 8 月 2。 日收到修改稿 .
* 国家自然科学 基金资助项目 .
科 学 通 报 19 8 9 年
( R, H A : 。 . 6 7 , R f . : 。 . , 。 , R jZ : 。 . , 0 ) . 氯仿为洗脱剂 . 洗脱液挥发至干 . 经二次分离后得花帷
合物 1和 乙
三 、 结 果 与 讨 论
1
. 在 p H 6一 7时 , 光解由甲素一 甲醇和疏基乙醇 一缓冲水溶液组成的混合液一小时 . 可见
光谱表明没有反应发生 . 疏基乙醇是一个有效的氢给体 , 可以光还原酮类 . 而 甲素中的醒拨
基却没有被琉基乙醇光还原 . 这表明 甲素中酮拨基比二苯酮中裁基稳定得多 .
2
. 在 p H g一 10 时光解 甲素一 甲醇和疏基乙醇 一缓冲液的混合物一小时 . 用薄层分离处理
反应混合液后得产物 1 和 犷 . 紫外 、 红外 、 核磁和质谱数据表明新的化合物是单取代和双取
代的甲素 . 发生如下反应 :
H O C H
李气
沂、 产、 冲尸O C H ,
C H
O H
气|岁
0妈 C O C H
或 C I于3 0
C H o O
C H 3 0
C H: 0
C H 3 h。 > 4了o n m
o
`
H
,
o
化合物 1 (人》
H o c H Z e H Z百冲人、厂
0 \ H
,
0
决歇.H
化合物 l (B)
0
、
H
·
o
竹红菌甲素
HO C H Z C H
C H 3 0
C H 3O
o书℃犷 O C H 3决c H
j ’ O H
化合物 2
。 o e l: Z e H Z s人人厂
。谊 .O
一
C O C H
O C H 。
甲素的转化率在 7 , 务以上 . 由表 1中的光谱数据的比较得知 , 产物保持了 甲素的芜醒骨架 .
甲素中七元环的存在使分子不对称 , 化合物 1取式中哪种结构 ( A 或 )B 或兼而有之 ( A 和 B )
很难确定 .
对照的暗反应表明反应混合物中没有任何可测得的变化发生 . 将配制好的溶液分成两
组 。 一组溶液光解 , 5 m in 后光解液可见光谱明显变化 . 而暗反应的一组在暗处静置 s h 后 ,
没有发生可检测到的任何变化 .
实验结果表明 , 化合物 1 是这个光反应的直接产物 , 2 是这个光反应的进一步产物 . 当把
光解后的反应液存放一定时间再处理时 , 2 对 1 的比例增加 . 例如 , 把一次光解 后的反应液
分两次处理 . 一组光照后立即用氯仿萃取 , 除少量未反应完的甲素和极少量 2 外 , 几乎全部是
产物 1 . 第二组避光放置 15 h 后用氯仿萃取 , 2 是主要产物 . 这表 明 2 是 1 的热化学产物 . 为
得到进一步证据 , 进行了另两个实验 . 一是有效地延长光照时间 , 但没有观察到 2 的明显增
加 . 二是在 p H g一 10 时 , 把分离出的 1 和琉基乙醇缓冲液的混合溶液在 20 ℃放在暗处静置 ,
刘卫同志用热化学方法合成了化合物 工, 2 . 波此的 工作是独立的 .
第 7 期
表 1化合物 ! 和 2 的光谱鉴定数据
核磁 (在 D C C I, 中 )
化合物
占 16 。 0
J
2 H
一 S C H ZC H : O H一 O C H ,
_ S C H
,一 一 C H : 一 0 一 一 O H
古4 . 1, 了 , g H
口3 . 7 5 , 用 , 3 H
(多重峰因与取代基
中一 C H : 一0 一交盖 )
占 3。 1 5一 3。 2 5
,”
2H
占 3 。 7 5
份
ZH 〔与相邻位中
一 O C H 3 交盖 . )
占 2 3 5
宽峰 , 之H
重水交换后
消失
6 4
。
1 1, r , 3 H
占4 . 0 9 , t , 3 H
占3。 9 0 , r , 3 H
占3 。 8 5 , t , 3 H
口 3 。 l一 3 。 3
份
书H
占 3 . 7 5
协 (交盖 )
4 H
占 2 。 3 5
宽峰 , 4 H
重水交换
消失
甲素 tB
6 4
.
0 7 , ` , 6H
占 4 . 12 , 了 , 6H
红外 c( 二一 , ) 紫外一可见 ( n m ) 盯氯仿中 )化合物 质谱(场解析、
3 40 0 (酚经基 ) 又m a 又 : 49 4 , 5 5 0 , 5 , o
1 M I
, 6 2 2 (基峰 ) 17 0 0 (七元环 C ~ 0 )
15 9 5 (非醒 C~ O )
3碑的 (酚经基 ) 又m a x , 10 , , 5 0 (肩 ) , , , z
名 M / , 6 9 8 (基峰 ) 17 0 0 (七元环 C ~ O )
16 0 5 (书酮 O昌 O )
甲素 L 81 M I` , 4` 3 4 0 0 (酚径基 ) 又m a x : 4 6` , , 3 9 , 弓8 1
17 1 0 (七元环 C ~ O )
16 10 (芥酉昆 C~ O )
发现 2 的生成 . 巧 h 后 , 1 几乎全部转化为 名。 应当注意的是 , 2 不是从甲素与疏基乙醇的热
反应中得到的 , 因为在甲素一甲醇与琉基乙醇一缓冲液混合液的对照暗反应中没有发现 1 或 Z
的生成 . 2 是从 1 和硫基乙醇的热反应中得到的 .
该反应是甲素负离子的光亲核取代反应 . 硫基质子具酸性 , 有下列平衡 :
O H O
H S C H
ZC H
ZO H 二拼三、 e S C H , e H : o H .
H。
在配制好的甲素在甲醇 一缓冲液 ( 1:3 v / v ) 的溶液中 , 由于硫基乙醇的加人 (约 2弓 m g ) ,
观察到体系 p H 降至 9 左右 (典型的光解体系 ) . 因此在上述溶液中 , 琉基乙醇以负离子存在 ,
甲素本身含酚径基 ,在此 p H 值时存在下列平衡9IJ :
CH 3 O
CH : 0
科 学 通 报 1 , 8 9 年
从测得的可见吸收光谱得知 【编 a: ( n m ) 4 76 , 5 80 , 6 3 0] 甲素以负离子形式在溶液中〔, , . 芳香
化合物光亲核取代定位原则和基态不同〔诩 . 在光亲核取代中 , 推电子取代基把引人基团定位
到邻或对位 . 在甲素负离子中 , 芳氢邻位 甲氧基及 甲素负离子把芳氢强烈地活化了 . 确实 , 芳
氢被取代了 . 这完全符合芳香分子光亲核取代的定位原则 .
半胧氨酸和疏基乙醇等含琉基的试剂对从激发甲素中取代芳氢具特殊活性 . 而其他亲核
试剂如氰化物 、氢氧化物和 甲胺等在该反应中无效 . 至今 , 含疏基的试剂是少数能进行该类型
反应的试剂 . 氰化物 、 氢氧化物和甲胺都是用于亲核取代的典型亲核试剂 . 在我们的体系中
无效的原因尚不清楚 . 无疑 , 甲素对含琉基物质如疏基乙醇和半胧氨酸的光活性和它的光疗
能力之间的联系是值得研究的。
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第 7 期 科 学 通 报