专利名称：脂氧合酶模型化合物制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及脂氧合酶模型化合物的制备和作为农药、医药、兽药和食品、化妆品、饲料添加剂的应用，属于生物无机化学的仿生技术领域。
背景技术：
脂氧合酶(Lipoxygenase)广泛存在于人、动、植物体内，催化不饱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红素单核铁(II)配合物，但活化态是Fe(III)的配合物。在植物受到机械损伤和病原微生物侵害及寒、旱、渍、高温胁迫时，产生愈伤酸、茉莉酸及其甲酯、脱落酸、低分子的醇、醛、酮和ω-氧酸，传递信息，激活植物免疫系统，指令已被伤害细胞凋亡，增强植物抗逆性。可作杀虫剂、杀菌剂和抗寒、旱、渍灾的抗灾剂。在人和动物体内产生白介素、前列腺素和氧化脂质等炎症介质，损伤细胞膜和质膜。与哮喘、骨关节硬化等多硬化症、类风湿关节炎、白内障、糖尿病、牛皮癣、中风瘫痪、心肌梗塞等心、脑血管病，Alzheimer和Parkinson病等老年慢性疾病有密切的关系。因此，脂氧合酶抑制剂可望防治以上老、慢、支疾病。
发明内容
本发明的目的是根据天然脂氧合酶的活性部位结构提供一类氧化酶及其抑制剂的模型化合物的制备和应用。该类模型化合物具有促进或抑制不饱和脂肪酸及其脂氧合和氧化的活性；有的能活化分子氧，产生活性氧自由基，杀灭入侵的病原微生物；传递信息，激活植物免疫系统；指令已受严重侵害细胞凋亡，增强作物抗逆性。有的能抑制不饱和脂肪酸及其脂氧合和氧化，减少白介素、前列腺素和氧化脂质等炎症介质的产生，保护膜免受损伤。可望成为防治哮喘、糖尿病、心、脑血管病等老、慢、支疾病的药物。
达到本发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-环己烷邻二胺(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。
富含苯并咪唑的配体CTB是以乙二醇为溶剂，多元氨羧酸(CTA)与邻苯二胺按摩尔比1∶4在140-200℃共热缩合2-12小时，然后进行脱色纯化重结晶得到的白色粉末或无色晶体。收率80％以上。分子式为C38H38N10，元素分析合格。
配体单晶为斜方晶系，Pbcn空间群，晶胞体积为4020.1(4)_3，每个晶胞含4个分子。对I＞2σ(I)R1＝0.0618，wR2＝0.1805；对所有数据R1＝0.0734，wR2＝0.1921。分子内和分子间含有丰富的氢键，这对生物氧化还原、质子传递意义重大。
符合上述通式的模型化合物的制备方法是将配体CTB微热溶于甲醇、乙醇或乙二醇中，按配体与金属盐摩尔比＝1∶1加入金属盐，在-10-90℃反应生成沉淀反应生成沉淀，然后过滤、洗涤、干燥得到产品；用自然挥发或溶剂扩散法得到单晶。所述的金属盐为金属的盐酸盐，硝酸盐，高氯酸盐，醋酸盐。
本发明有的化合物诱导不饱和脂肪酸及其脂氧化，产生活性氧自由基和低分子的醇、醛、酮和ω-氧酸，可作植物杀虫剂、杀菌剂、生长调节的有效成分，或作为植物对寒、旱、渍灾的抗灾剂的有效成分，达到保质、保产的目的。
本发明有的化合物抑制不饱和脂肪酸及其脂氧化，减少白介素、前列腺素和氧化脂质的产生。可用于防治哮喘、白内障、糖尿病、牛皮癣、关节硬化等多硬化症、类风湿关节炎、中风瘫痪、心肌梗塞等心、脑血管病，Alzheimer和Parkinson病等老年慢性疾病，可作为医药和兽药的有效成分；用作食品、化妆品或饲料添加剂。
具体实施例方式实施例1[Fe(CTB)](ClO4)2.H2O的合成、性质和应用将配体CTB、H2[FeCl4]和NaClO4.H2O按摩尔比1∶1∶2微热溶于乙醇中，反应6小时，得到紫色透明溶液。室温静置，得到紫色晶体，即为Fe C38H40N10O9Cl2(Mr＝907)。
元素分析％实测值C50.32，H4.032，N15.37；理论值C50.2，H4.41，N15.44。
摩尔电导Λm＝135Scm2mol-1。
紫外可见(UV-Vis)吸收峰λmax/nm(εm/cm-1M-1)282(33250)，278(35750)，559nm(495)。
CV谱在N2气保护下+1.0--1.0V扫描未见配合物氧化还原峰。
用紫外可见光谱测定反应动力学常数为k＝1/t[1n(Af-Ai)/(Af-At)]。在60℃和pH＝7.44时，k455＝1.58×10-3min-1；k495＝3.64×10-3min-1。
应用抑制不饱和脂肪酸及其脂氧合和氧化，可抗炎、抗溃疡、抗肿瘤(Bel-7042和S-180)。
实施例2[Fe(CTB)](ClO4)3.H2O的合成、性质和应用将配体CTB、FeCl3.6H2O和NaClO4.H2O按摩尔比1∶1∶3加入热乙醇中，立即生成砖红色沉淀。搅拌5h，过滤分离沉淀。室温静置重结晶得到棕黑色晶体，即为FeC38H40N10O13Cl3(Mr＝1006)。
元素分析％实测值C50.84，H4.22，N15.63；理论值C50.27，H4.41，N15.35。
摩尔电导Λm＝195 Scm2mol-1。
UV-Vis谱λmax/m＝278(ε＝35750cm-1M-1)，280(31260)，569nm(697)。
CV谱在N2气保护下+1.0--1.0V扫描未见配合物氧化还原峰。
在60℃和pH＝7.44时，k455＝2.29×10-3；k495＝2.54×10-3；k532＝2.93×10-3min-1。
应用抑制不饱和脂肪酸及其脂氧合、氧化，可抗炎、抗溃疡、抗肿瘤(Bel-7042和S-180)。
实施例3[Fe(CTB)]Cl2.MeOH的合成、性质和应用将配体CTB和H2[FeCl4]按摩尔比1∶1溶于甲醇中，60℃反应6h得到紫色透明溶液。室温静置得到蓝色晶体即为FeC39H42N10OCl2(Mr＝793)。
元素分析％实测值C59.50，H5.25，N17.25；理论值C59.02，H5.29，N17.65。
摩尔电导Λm＝97Scm2mol-1。
UV-Vis谱λmax/nm＝280(ε＝35750cm-1M-1)，625nm(253)。
CV谱在N2气保护下+1.0--1.0V扫描未见配合物氧化还原峰，说明此Fe(II)配合物相当稳定。
在60℃和pH＝7.44时，催化亚油酸氧化的动力学常数k455＝2.37×10-3；k495＝2.87×10-3；k532＝2.21×10-3cm-1。
应用抑制不饱和脂肪酸及其脂氧合、氧化。抗炎、抗溃疡、抗癌(Bel-7042、HCT-8、人鼻咽癌KB)。
实施例4[Fe(CTB)]Cl3.2H2O合成、性质和应用将配体CTB和FeCl3.6H2O溶于乙醇-水混合溶剂中，反应1h后过滤，乙醚洗涤，真空干燥得棕红色粉末即为FeC38H42N10Cl2O2(Mr＝805.5)。室温挥发得到棕黑色晶体，属于单斜晶系，C2/c空间群。β＝101°，晶胞体积3749_3，z＝4；I＞2σ(I)R1＝0.0556，wR2＝0.1412；对所有数据R1＝0.0985，wR2＝0.1616。Fe(III)被CTB四个苯并咪唑和两个烷胺N原子配位成变形八面体几何构型。
元素分析％实测值C57.90，H4.99，N18.00，Fe7.01理论值C56.61，H5.21，N17.38，Fe6.95。
摩尔电导Λm＝192Scm2mol-1。
UV-Vis谱λmax/nm＝283nm(ε＝24910cm-1M-1)。
CV谱Ec＝0.419V(Ic＝8.22μA)；Ea＝0.483V(Ia＝8.43μA)。
在60℃和pH＝7.25时，k455＝2.73×10-2；k532＝3.30×10-2min-1。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化。可提高作物抗逆性。
实施例5Fe(CTB)(Ac)Cl2.2H2O合成、性质和应用配体CTB、FeCl3.6H2O和NaAc按摩尔比1∶1∶1加入甲醇中，产生橙红色沉淀，反应6h，过滤、洗涤、干燥得到橙红色粉末即FeC40H45N10Cl2O4(Mr＝856)。
元素分析％实测值C55.41，H5.19，N16.16，Fe6.80；理论值C56.07，H5.26，N16.36，Fe6.52。
摩尔电导Λm＝90Scm2mol-1。
UV-Vis谱λmax/nm＝281nm(ε＝18380cm-1M-1)；530nm(2935cm-1M-1)。
CV谱Ec＝0.472V(Ic＝3.70μA)；Ea＝0.534V(Ia＝4.20μA)。
应用可增强作物抗逆性。
实施例6[Fe(CTB)](NO3)3合成、性质和应用配体CTB和Fe(NO3)3.9H2O按摩尔比1∶1加入乙醇中，反应4h，过滤、洗涤、干燥得到桔红色粉末即为Fe C39H44N12O7(Mr＝848.7)，重结晶得到棕红色晶体，属于单斜晶系，C2/c空间群。晶胞体积3966.7(5)_3，z＝4；对I＞2σ(I)R1＝0.0635，wR2＝0.1735；对所有数据R1＝0.0854，wR2＝0.1944。
元素分析％实测值C49.70，H4.47，N14.05；理论值C53.52，H4.34，N13.81。
摩尔电导Λm＝188Scm2mol-1UV-Vis谱λmax/nm＝281(ε＝18400cm-1M-1)。
CV谱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。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化，增强作物抗逆性。
实施例7[Co(CTB)]Cl2.H2O的合成、性质和应用配体和CoCl2.6H2O按摩尔比1∶1加入乙醇中，反应2h，过滤、洗涤、干燥得到蓝紫色粉末即为Co C38H40N10Cl2O(Mr＝782)。
元素分析％实测值C58.21，H4.86，N17.95；理论值C58.31，H5.12，N17.90。
摩尔电导Λm＝149Scm2mol-1。
UV-Vis谱λmax/nm＝280(ε＝14800cm-1M-1)。
CV谱Ec＝1.108V(Ic＝4.56μA)；Ea＝1.280V(Ia＝5.76μA)。
在60℃和pH＝7.25时，以亚油酸为底物，k455＝8.96×10-3；k495＝5.47×l0-3min-1。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化，增强作物抗逆性。
实施例8[Mn(CTB)]Cl2.2H2O合成、性质和应用配体和MnCl2.4H2O按摩尔比1∶1在乙醇中反应2h，过滤。滤液室温静置，析出晶体即为Mn C38H42N10Cl2O2(Mr＝796)。晶体为三斜晶系，P-1空间群，a＝12.466，b＝13.176，c＝15.207_。α＝109.96°，β＝91.08°，γ＝102.17°；V＝2283.7_3，z＝2。对I＞2σ(I)R1＝0.0621，wR2＝0.1626；对所有数据R1＝0.1123，wR2＝0.1873。Mn(II)由4个来自配体的苯并咪唑和1个水分子配位呈四方锥配位。
元素分析％实测值C55.59，H5.32，N18.02；理论值C57.28，H5.28，N17.59。
CV谱Ec＝1.106V(Ic＝1.56μA)；Ea＝1.301V(Ia＝4.65μA)。
ESRgi＝2.030，A∥＝8.9mT。
在60℃和pH＝7.25时，以亚油酸为底物，k455＝8.78×10-3；k495＝4.07×10-3min-1。
应用可使不饱和脂肪酸及其脂脱羧和β-裂解及不饱和键断裂，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细胞低转移)。
实施例9Cu(CTB)(BF4)2.2HCl合成、性质和应用在惰气中，配体和H3[CuCl4]及NaBF4按摩尔比1∶1∶2加热溶于含HCl的甲醇中，反应1h，过滤，滤液在低温下析出黄绿色针状晶体，即为Cu C38H40N10F8Cl2B2(Mr＝944)。
元素分析％实测值C48.33，H4.06，N15.01，Cu6.33；理论值C48.30，H4.24，N14.83，Cu6.73。
摩尔电导Λm＝136Scm2mol-1。
ESRgi＝2.28，AII＝12.8mT；g⊥＝2.10。
UV-Vis谱λmax/nm＝280(ε＝23600cm-1M-1)，680nm(760)。
在60℃和pH＝7.25时，以亚油酸为底物，k455＝2.43×10-2；k495＝2.01×10-2min-1。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化，增强作物抗逆性。
实施例10[Zn(CTB)]Cl2.2H2O合成、性质和应用配体和ZnCl2按摩尔比1∶1加入热乙醇中，反应5h，过滤、洗涤、干燥得到少量白色沉淀，即为ZnC38H42N10Cl2O2(Mr＝806.4)。白色粉末溶于EtOH-H2O(1∶1)溶剂中，静置析出无色晶体。该晶体属于单斜晶系Cc空间群，a＝15.041，b＝12.786，c＝19.711_。
β＝101.13°，V＝3719_3，z＝4。对I＞2σ(I)R1＝0.0391，wR2＝0.0944；对所有数据R1＝0.0734，wR2＝0.1074。锌为八面体配位。
元素分析％实测值C56.49，H5.10，N17.51；理论值C56.58，H5.21，N17.37。
摩尔电导Λm＝142Scm2mol-1。
应用抑制不饱和脂肪酸及其脂氧化，可促进伤口愈合，可作食品和化妆品添加剂。
实施例11[Zn(CTB)](ClO4)2.CH3OH合成、性质和应用配体和Zn(ClO4)2.6H2O按摩尔比1∶1加入甲醇中，反应2h，过滤、洗涤、干燥得到白色粉末，白色粉末用甲醇重结晶得到无色晶体，即为ZnC39H42N10O9Cl2(Mr＝930.4)。晶体为单斜晶系，P2(1)/n空间群，a＝14.322，b＝16.028，c＝18.919_。β＝103.435°，V＝4224_3，z＝4。对I＞2σ(I)R1＝0.0643，wR2＝0.1616；对所有数据R1＝0.1449，wR2＝0.193l，锌呈八面体构型。
元素分析％实测值C50.10，H4.50，N15.08；理论值C50.30，H4.51，N15.05。
应用抑制不饱和脂肪酸及其脂氧化，可促进伤口愈合，可作食品和化妆品添加剂。
实施例12[Mn(CTB)(C6H5CO2)](ClO4)2合成、性质、应用MnAc3.2H2O用高氯酸调至pH＝4得到棕色醋酸锰溶液。按摩尔比1∶1∶2加入配体CTB和NaClO4，用三乙胺将pH值调节到4-5得到棕红色溶液。滤去少许沉淀，滤液静置，析出淡黄色晶体，即为MnC45H43N10O10Cl2(Mr＝1009)。
元素分析％实测值C54.79，H4.80，N14.23；理论值C53.52，H4.26，N13.88。
摩尔电导Λm＝130Scm2mol-1。
ESR静止。
UV-Vis谱λmax/nm＝283(ε＝15000cm-1M-1)。
CV谱Ec＝0.925V(Ic＝1.68μA)；Ea＝1.110V(Ia＝6.80μA)。
在60℃和pH＝7.25时，以亚油酸为底物，k455＝3.49×10-2；k495＝3.53×10-2min-1。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化，增强作物抗逆性。
实施例13[MnIII(CTB)(ClCH2CO2)](ClO4)2.CH3OH合成、性质和应用配体和MnAc3.2H2O、NaClO4按1∶1∶2在甲醇中反应8h，用氯乙酸将pH值调至4-5，滤去沉淀，室温静置得到淡黄色晶体，即为MnC41H44N10O11Cl3(Mr＝1013.5)。
元素分析％实测值C49.70，H4.47，N14.05；理论值C53.52，H4.34，N13.81。
摩尔电导Λm＝113Scm2mol-1。
ESR静止。
UV-Vis谱λmax/nm＝281(ε＝18000cm-1M-1)。
CV谱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。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化，增强作物抗逆性。
实施例14[Mn(CTB)(CH3CO2)](ClO4)2.2CH3OH合成、性质和应用配体和MnAc3.2H2O、NaClO4按1∶1∶2溶于甲醇中，得到棕黑色溶液。过滤，滤液室温静置得到淡棕色晶体，即为即为MnC42H49N10O12Cl2(Mr＝1011)。
元素分析％实测值C48.43，H4.43，N14.05；理论值C49.85，H4.85，N13.81。
摩尔电导Λm＝162Scm2mol-1UV-Vis谱λmax/nm＝287(ε＝14600cm-1M-1)。
CV谱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。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化，增强作物抗逆性。
实施例15[Mn(CTB)](ClO4)3.3CH3OH合成、性质和应用配体和Mn(ClO4)2.6H2O按摩尔比1∶1加入甲醇中得到棕黑色溶液。过滤，滤液静置析出淡棕色晶体即为即为MnC41H50N10O15Cl3(Mr＝1083.5)。
元素分析％实测值C47.20，H4.76，N13.43；理论值C45.43，H4.61，N12.93。
摩尔电导Λm＝188Scm2mol-1。
UV-Vis谱λmax/nm＝284(ε＝17500cm-1M-1)。
CV谱Ec＝0.268V(Ic＝1.30μA)；Ea＝0.408V(Ia＝1.16μA)ESR静止。
60℃和pH＝7.25，催化亚油酸氧化k455＝6.86×10-2；k495＝8.45×10-2min-1。
应用促进不饱和脂肪酸及其脂氧化，增强作物抗逆性。
权利要求
1.一类脂氧合酶模型化合物，其特征是具有如下通式表示的化学式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-环己烷邻二胺；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.如权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物，其特征是配体四(2’-苯并咪唑甲基)反式-环己烷邻二胺，它是以乙二醇为溶剂，反式-环己烷邻二胺四乙酸与邻苯二胺按摩尔比1∶4，在140-200℃共热缩合2-12小时，然后进行脱色、纯化和重结晶得到的白色粉末或无色晶体。
3.权利要求1所述的模型化合物的制备方法，其特征步骤是将配体溶于甲醇、乙醇或乙二醇中，按配体与金属盐摩尔比＝1∶1加入金属盐，在-10-90℃反应生成沉淀，然后进行过滤、洗涤和干燥得到产品；用自然挥发或扩散法得到单晶，其中所述的金属盐为金属的盐酸盐，硝酸盐，高氯酸盐，醋酸盐。
4.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作植物杀虫剂的有效成分。
5.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作植物杀菌剂的有效成分。
6.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作植物对寒、旱、渍灾抗灾剂的有效成分。
7.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作防治哮喘、关节硬化症、类风湿关节炎、老年慢性疾病医药的有效成分。
8.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作防治哮喘、关节硬化症、类风湿关节炎兽药的有效成分。
9.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作食品添加剂。
10.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作化妆品添加剂。
11.权利要求1所述的脂氧合酶模型化合物的应用，其特征是用作饲料添加剂。
全文摘要
本发明涉及脂氧合酶模型化合物的制备和应用。这些模型化合物或活化分子氧产生活性氧自由基，使不饱和脂肪酸及其脂氧合、氧化，产生低分子醇、醛、酮及ω－氧酸；或清除活性氧，抑制不饱和脂肪酸及其脂的氧合和氧化。前者在植物受到损伤时可传递信号，增强植物抗逆性；后者与人和动物许多慢性疾病如哮喘、糖尿病、心血管疾病、肿瘤和癌症等的防治有关。有望发展成为农药、医药、兽药及食品、化妆品、饲料添加剂。
文档编号C07F3/06GK1760200SQ20051001913
公开日2006年4月19日 申请日期2005年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者廖展如, 梅伏生, 赵显珍, 孟祥高, 李骥 申请人:华中师范大学