靶标性酞菁类光敏剂的光动力疗法研究进展_李明乐

化 学 学 报
ACTA CHIMICA SINICA
综述 Review
DOI: 10.6023/A16100553
靶标性酞菁类光敏剂的光动力疗法研究进展
李明乐
(大连理工大学 摘要
彭孝军*
大连 116023)
精细化工国家重点实验室
光动力治疗(Photodynamic therapy, PDT)作为一种有别于传统癌症治疗方式的新型疗法, 近些年来受到了科学
家们越来越多的关注. 它凭借着自身创伤性小, 毒性低微, 适用性好, 可协同手术治疗以及可重复治疗等独特优势, 在 许多肿瘤的治疗方面有着广泛的应用. 本文简要概述了光动力疗法的原理以及光敏剂的发展历程, 并对理想光敏剂的 特点作了总结. 目前, 以酞菁类化合物为主的第三代光敏剂已经成为光动力疗法的研究热点, 然而如何提高光敏剂分 子的靶向性达到精准的光动力治疗仍然是亟待解决的问题. 因此, 主要综述了近年来靶向性酞菁类光敏剂的研究进展, 并对未来光敏剂的重点研究方向做出了展望. 从目前来看, 如何克服癌症低氧微环境的限制, 发展 Type I 型不依赖氧 的体系以及光穿透力强的靶向光敏剂在光动力治疗方面存在着巨大的潜质, 有望成为新一代十分优良的光动力疗法用 光敏剂. 关键词 光动力疗法; 酞菁; 靶向; 光敏剂
Research Progress on the Phthalocyanine Based Targeting Photosensitizers in Photodynamic Therapy
Li, Mingle Peng, Xiaojun*
(State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116023) Abstract In recent years, photodynamic therapy (PDT) technology, as a noninvasive method of treating malignant tumors and age-related macular degeneration, which is different from the traditional cancer treatments, has drawn more and more attention of scientists. PDT treatment relies on the combination of photosensitizer, oxygen and light, when the photosensitizer is irradiated by special light, it can generate singlet oxygen, which is a cytotoxic agent can eradicate tumors via vasculature damage and cell damage, and sometimes the response of immune system. Due to its special advantages, i.e small traumatic, low toxicity, good compatibility, collaborative surgical treatment and repeatable treatment etc., PDT is widely used in many kinds of tumor treatments. Current practice of photodynamic therapy is limited to a few functionalized photosensitizers, for example porphyrins, however these compounds has several disadvantageous properties such as low absorption in the tissue transparency window (650～900 nm), prolonged skin photosensitivity, and slow clearance rate from body. This has inspired efforts to develop more effective PDT photosensitizers with improved photophysical characteristics and special targeting advantages. So in this review, the authors briefly outline the theories of PDT as well as the development process of photosensitizer, and summarize the characteristics of ideal photosensitizer. At present, the third generation photosensitizers mainly based on phthalocyanines have become a research highlight in PDT. However, how to improve the targeting of photosensitizer so as to achieve precise photodynamic efficiency is still an urgent problem to be solved. Therefore, this review mainly summarizes the recent research on phthalocyanine based targeting photosensitizers. In addition, the development of key research directions in the future has also been pointed out. According to the present researches, in the aspects of PDT, overcoming the limitation of cancer hypoxic microenvironment, developing Type I independently from oxygen, and penetrating more deeply targeting photosensitizers possess enormous potential, and they may become a kind of photosensitizer with excellent performance in the field of photodynamic therapy. Keywords photodynamic therapy; phthalocyanine; targeting; photosensitizer
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引言
光动力学疗法(Photodynamic Therapy, PDT)是将光 化学、光物理学及光生物学的原理应用于诊断和治疗疾 病的一种方法. 古时候人们就知道可以用光来治疗皮肤 病, 但是直到 19 世纪人们才偶然发现采用紫外光照射
的办法可以对由结核导致的面部损害起到治疗效果. 随 着医疗技术的发展, 人们还发现光源照射的方法在很多 方面具有良好的应用 , 比如用紫外光可以杀死微生物 , 可以通过照射太阳光或者人造光的方法来治疗和预防 缺乏维生素 D 的疾病等等. 近 30 年来, 随着激光技术、 分子生物学以及光纤传输光学信号技术的迅速发展, 光
* E-mail: pengxj@https://www.wendangku.net/doc/ec6753221.html, Received October 17, 2016; published December 5, 2016. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 21136002, 21421005). 项目受国家自然科学基金(Nos. 21136002, 21421005)资助. Acta Chim. Sinica 2016, 74, 959—968 ? 2016 Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences https://www.wendangku.net/doc/ec6753221.html,
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动力疗法越来越引起人们的重视, 促使其逐渐成为一种 高效、实用的用于治疗恶性肿瘤和其他疾病的方法[1]. 光动力学疗法具有很多不同于手术、放疗和化疗的 特点: 毒性小、 收效快, 重复应用不会产生耐药性, 对肿 瘤组织具有选择性 , 在杀死肿瘤的同时不破坏正常组 织, 并且可实现与放疗、化疗等传统癌症治疗方法的联 合应用[2,3]. 因此, 光动力学疗法在区别传统治疗癌症的 基础上为治疗恶性肿瘤提供了一种新的手段. 随着医疗 技术的进步, 光动力疗法已经广泛应用于内上皮瘤、鳞 状细胞癌和光化性角化病以及脑部肿瘤、食管癌、皮肤 癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、宫颈癌等癌症[4～9]的预 防和治疗中, 逐渐成为世界肿瘤防治科学中最活跃的研 究领域之一.
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胞凋亡或者坏死. 由于光动力疗法是应用于生命体系的治疗方法, 而 生命体是富氧的环境, 因此目前人们普遍认为光敏剂的 PDT 作用机制以 II 型机理为主[11]. 光的波长是影响光动力效果的重要因素之一, 不同 波长的激光具有不同的组织穿透能力, 并且随着波长的 增加光源对生物体的穿透能力也逐渐增强[12](如图 2 所 示 ). 红外以及近红外光源具有优异的组织穿透性 , 其 中 600～1200 nm 波长范围被称作组织的光学窗口. 按 照已有的文献报道 , 相对于传统的白炽灯光和激光 [13] 来说, 发光二极管(LED)以其价格低廉、体积小、易于 安装、光谱带宽、寿命长等优点[14,15], 引起了研究人员 的广泛关注, 并逐渐成为了目前光动力疗法中的主要应 用光源.
光动力疗法基本原理
简单来说, 光动力作用是指在光敏剂的参与下, 通 过光的作用, 使有机体细胞或生物分子发生机能或形态 的变化, 最终导致细胞损伤和坏死作用, 而这种作用必 须有氧的参与 , 所以又称为光敏化-氧化作用 , 生物学 及医学上称之为光动力作用. 从光动力疗法治疗恶性肿 瘤的机制来看 , 光、光敏剂以及分子氧三者缺一不可 , 只有当三个要素共同作用时, 才可以产生具有高生物毒 性的活性氧组分(Reactive Oxygen Species, ROS), 达到 治疗癌症的效果. 根据产生的活性氧类型不同, PDT 的基本原理一般 分为两种, I 型过程(Type I)以产生氧自由基为主: 光敏 剂在细胞微环境中直接和生物分子相互作用, 可以捕获 氢原子或者电子形成自由基 . 其中带负电的自由基和 O2 发生电子转移作用, 产生超氧自由基阴离子, 最终通 过歧化作用或者单电子还原过程产生羟基自由基, 进一 步导致大范围的氧化性损伤. II 型过程[10](Type II)以产 生单线态氧为主: 如图 1 所示, 用一定波长的激光照射 光敏剂, 光敏剂吸收光子后由基态 S0 跃迁到激发态 S1, 激发态的光敏剂十分不稳定, 可以通过辐射或者非辐射 跃迁的方式回到基态, 还可以通过系间窜越(Intersystem Crossing, ISC)的方式生成更加稳定的三线态 T1. T1 与基 态的氧 (3O2) 作用后将能量传递给后者产生单线态氧 (1O2), 1O2 与周围的癌症组织相互作用, 最终导致癌症细
图 2 光在组织中的传播[16] Figure 2 Light propagation through the tissues
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光敏剂
图 1 光敏剂在 PDT 中的作用原理 Figure 1 Mechanism of photosensitizer in PDT
在光动力治疗过程中, 光敏剂是最关键的部分, 光 敏剂吸收能量跃迁到激发态后将能量传递给分子氧, 产 生单线态氧作用于癌症组织 , 最终达到治疗癌症的目 的. 根据光动力治疗光敏剂的发展历程来看, 目前光敏 剂主要有三代. 第一代是以血卟啉类衍生物(Hematoporphyrin Derivative, HpD)为主要代表, 其中 Photofrin[17]是第一例获 得药监部门批准并最早用于光动力治疗的光敏剂. 虽然 HpD 在很多恶性肿瘤的治疗方面取得了很大的成功[18], 但也具有很多的缺陷: 组成比例不稳定, 代谢缓慢, 易 发生光毒副作用等 [19]. 这些不足严重影响了光动力疗 法的实际效果及其临床实际应用. 第二代光敏剂主要以酞菁类化合物、卟吩及其衍生 物、竹红菌素等为代表[20～22]. 相对于第一代光敏剂, 第 二代光敏剂结构组成单一, 易于改性, 并且最大吸收波 长红移, 位于 600～800 nm 范围内, 具有更好的适用性. 第三代光敏剂是以第二代为基础, 在其结构中引入
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靶向基团(如单克隆抗体[23]、多肽[24]等)提高光敏剂对癌 症组织的选择性. 目前对于光敏剂的研究, 特别是新型靶向光敏剂的 研究, 是光动力治疗中一个重要的研究领域. 现将在光 动力治疗过程中, 理想的光敏剂应该具备的特点总结如 下: (1)化学成分单一, 结构明确、较高的纯度. 光敏剂 的纯度对于光动力学疗法的疗效至关重要. 在光动力学 疗法过程中, 剂量与疗效的关系本已经非常复杂, 多组 分的光敏剂更会增加一些额外的变化, 如吸收波长、生 理活性和毒性等. (2) 暗毒性小且光毒性高 . 作为癌症治疗的光敏剂 在未使用光照时应产生尽量小的毒性, 而光激发过程中 对靶体位置产生最大损伤 , 这样可最大化保护正常组 织, 减少副作用. (3)优良的两亲性(疏水性和亲水性). 具有良好两亲 性的光敏剂, 不仅能够被癌症组织迅速地吸收, 而且在 体内循环代谢快, 有利于光动力治疗结束后光敏剂通过 血液循环从体内清除. (4) 适宜的吸收波长和较高的摩尔消光系数 . 光敏 剂的吸收波长越长, 用于激发光敏剂的光就能够在生物 组织中穿透越深, 有利于激活位于病变组织深层的光敏 剂, 达到损伤位于机体深层肿瘤的目的. (5) 对肿瘤组织具有靶向选择性 , 即光敏剂具有选 择性的与靶体或肿瘤组织结合的能力, 使得在治疗过程 中, 相对于正常组织, 靶体部位可以富集更多的光敏剂.
N NH N N N HN N N X N N N N N X M N N N HN NH N N
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其中: M为金属, X为轴向配体
图 3 卟啉和酞菁的分子结构 Figure 3 Molecular structures of porphyrin and phthalocyanine
解决的问题. 本文根据近年来报道的研究成果, 对酞菁 类靶向性光动力治疗的研究进展做一综述. 根据光动力治疗过程中, 靶标分子的不同, 主要分 为以下几类. 4.1 pH 靶向因子 相对于正常细胞来说, 肿瘤组织生长迅速、代谢异 常, 消耗更多能量的同时也产生大量的 H＋, 所以癌细 胞内环境一般为酸性 (pH＝5.0 ～6.5)[25]. 因此可以利用 这种酸性微环境来调控 PDT 过程中 ROS 的选择性释放, 达到癌症靶向治疗的效果 . 基于该思想 , Dennis 课题 组 [26] 报道了两例自聚集淬灭型锌酞菁光敏剂 , 作者充 分利用酞菁本身能够形成 H 型二聚体的特性, 通过缩酮 键将两个锌酞菁相连接. 如图 4 所示, 分子 1 和 2 由于 形成二聚体 , 其荧光以及单线态氧产生能力均被淬灭 , 然而, 在酸性(pH＜6.5)条件下, 分子 1 缩酮键被打开, 两个锌酞菁分子彼此分离, 荧光和单线态氧产生效率显 著提高, 因此可以作为癌组织特异性成像以及靶向光动 力治疗光敏剂, 而对比分子 2 效果却不明显. Huang 等[27]首次报道了一例对 pH 响应的层状双氢 氧化物 [28](LDH)- 锌酞菁纳米复合物 . 作者通过共沉淀 法巧妙地制备了该例 pH 响应的纳米复合物, 将疏水性 的锌酞菁经苯磺酸基的 α 位四取代, 获得亲水性的阴离 子 ZnPcPS4, 然后通过静电相互作用吸附到阳离子 LDH 表面. ZnPcPS4 是一种在近红外区域(692 nm), 细胞培养 基介质中具有高摩尔消光系数的单线态氧产生剂, 然而 当 ZnPcPS4 吸附到 LDH 表面后, 其光活性受到明显的抑 制. 实验结果表明, 在 pH＝7.4 的水溶液中, 复合物很 稳定, 然而当 pH 为 6.5 或者 5.0 时, ZnPcPS4 可以被高效 地从 LDH-ZnPcPS4 中释放出来, 其光动力活性得以恢 复, 并达到杀伤癌细胞的效果.
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酞菁类光敏剂
酞菁(Phthalocyanine, Pc)是由 4 个异吲哚组成的大 环分子(如图 3 所示), 属于苯并氮杂卟啉的范畴, 并且 具有 18 π 电子大 π 共轭体系, 由于整个酞菁环的电子云 密度分布很均匀, C—N 键的键长几乎相等, 因此四个苯 环可以保持一定的构型而不变化, 使得酞菁具有稳定的 理化性质, 例如 Pc 的最大吸收波长相对于卟啉显著红 移, 而且其在红光区的摩尔消光系数要比卟啉化合物高 近两个数量级, 因此在 PDT 过程中, 仅需少量的酞菁剂 量即可达到良好的治疗效果. 相对于卟啉类光敏剂来说, 酞菁类光敏剂更利于改 性以及纯化, 并且中心金属原子(Zn、Si、Al、Ti 等)以 及取代基团的引入可以使 Pc 的最大吸收光谱红移, 可 用于深层组织的治疗. 而且磺酸基等强极性基团的引入 可以有效提高 Pc 的水溶性以及生物相容性. 另外, 酞菁 具有更加优异的药代动力学性质以及生理活性, 更利于 药物在体内循环代谢, 进而降低毒副作用. 与第一代光敏剂相比, 酞菁类化合物作为第二代光 敏剂的典型代表, 目前在临床应用中普遍具有靶向性不 足的缺点, 因此设计合适的酞菁类光敏剂用于病变位点 的精准靶向光动力治疗, 降低对健康组织的损害是亟待
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N N N
N Zn N
N N N
O
O
O
O
O
O
O
O
N
N N
O HN X
N N N
N Zn N
N N N
O O
O
O O
O
O
O
N
N N
NH O
O X= O 1
O O 2
图 4 锌酞菁二聚体的结构 Figure 4 Structure of the zinc phthalocyanine dimers
LDH-ZnPcPS4 的 IC50 值仅有 0.053 μmol/L, 比单独 的 ZnPcPS4 要低 24 倍, 然而单线态氧实验显示 LDHZnPcPS4 对 DPBF 的淬灭速率要比 ZnPcPS4 慢 76%, 主 要是因为 ZnPcPS4 在 LDH 表面聚集 , 以及 LDH 和 ZnPcPS4 之间的电子转移所导致. 从使用 HepG2 细胞进 行 的 体 外 光 动 力 实 验 结 果 来 看 , LDH-ZnPcPS4 和 ZnPcPS4 都没有暗毒性 , 但是当用激光照射时 , LDHZnPcPS4 的光毒性和细胞摄取量均高于 ZnPcPS4, 而且 LDH-ZnPcPS4 具 有 很 好 的 溶 酶 体 定 位 效 应 . 因 此 , LDH-ZnPcPS4 是一例能够通过癌症细胞酸性 pH 调控的 溶酶体靶向光敏剂. 多胺作为一种天然化合物, 在细胞的增殖分化过程 中具有重要的作用, 而癌细胞这种快速增殖的细胞就得 需要大量的多胺来维持其快速的分裂 [29]. 虽然部分多 胺化合物可以在生物体内自己合成, 但是对于大多数的 多胺物质需要通过活性特异多胺转运蛋白由外源引 入 [30]. 因此多胺可以作为高效化疗药物靶向载体以及 DNA 靶向试剂[31]. 目前, 已经有很多具有细胞毒性的 多胺类配合物相继被报道 , 例如瘤可宁 [32]( 苯丁酸氮 芥)、硝基咪唑[33]、氮杂环丙烷[34]、吖啶[35]、紫杉醇[36] 以及喜树碱 [37] 等 , 并且氨基的引入使得它们的细胞毒 性以及选择性治疗效果均有很大的提升. Dennis 课题组[38]合成了一例具有 pH 调控性能以及 癌症选择性的光敏剂, 可以用于癌症的光动力治疗. 如 图 5 所示, 该分子基于光诱导电子转移(PET)机理, 在硅 酞菁轴向引入氨基淬灭其单线态激发态. 当光敏剂进入 癌细胞酸性微环境(pH＝5～7)后, N 原子上的电子发生 质子化, 不再与硅酞菁主体部分发生电子转移, 光敏剂 的荧光以及 ROS 的产生均得到明显增强, 因此具有癌 症组织成像以及光动力治疗双重作用.
N O N N N N N N Si N N N
N
+H -H
N
O O N N N N N Si N N N
+
N H
N H
+
H
N
+
N H
+
O
图 5 Pc1 的质子化作用过程 Figure 5 The protonation process of Pc1
随后 , 该课题组 [39] 又报道了一系列轴向胺基取代 的硅酞菁分子(如图 6 所示). 同样由于 PET 效应, 氨基 N 原子质子化后, 荧光以及单线态氧量子产率具有 5～10 倍的增强. 并且实验证明该类光敏剂在癌细胞中的 PDT 效果要远远优于正常细胞. 结果显示上述分子对人结肠 癌以及小鼠卵巢癌细胞均有明显光动力效果, IC50 值低 至 1.1 nmol/L. 此外从亚细胞器定位实验来看, 氨基的 引入可以使得光敏剂分子定位于溶酶体, 这也一定程度 上提高了 PDT 效果. Lo 等[40]报道了一例通过二硫键将二茂铁查尔酮和 硅酞菁相连接的光敏剂分子. 其中二硫键可以被二硫苏 糖醇(DTT)破坏, 因此作为淬灭基团的二茂铁即可离去, 实现光敏剂 PDT 效果的可调控性, 达到光动力
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R N N N N N R 1: R = O 2: R = O 3: R = O 4: R = O 5: R = O N N N N N H N H N H H N H N H N N R =
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R1 O N N N N H N N H N N Si N N O R2 H N N H R1 = H N Fe O O O O S S N N N
Si
6: R = O 7: R = O 8: R = O 9: R = O
H N O
O
O
O
O
O
Fe
图 7 pH 以及还原环境双重响应光敏剂 Figure 7 Dual pH- and redox-responsive photosensitizer
N H
图 6 多胺取代硅酞菁结构 Figure 6 Structures of silicon phthalocyanines substituted with polyamines
“off-on”效果. 实验结果显示, 在 PBS 水溶液(含 0.5% 的聚氧乙烯蓖麻油)中, 随着 DTT 加入量的增加, 化合 物的荧光逐渐增强 . 随后进行的单线态氧实验也表明 , 随着外加 DTT 量的增加, DPBF 的吸收强度逐渐降低, 说明体系内 1O2 的产生量逐渐增多, 体外光动力实验效 果也十分明显. 随后, Lo 等[41]在前面工作的基础上又报道了一例 可以通过 DTT 以及酸性条件双调控的硅酞菁光敏剂分 子(如图 7), 充分模拟了癌症细胞内的酸性以及还原态 内环境. 实验结果表明, pH 值由 7.4 降至 5.0 时, 细胞内 光敏剂分子的荧光强度有 10 倍的增加, 因此该酞菁分 子作为 PDT 光敏剂的同时, 也起到了癌症组织成像的 作用, 有利于癌症的诊断与治疗. 4.2 糖类靶向因子 相对于正常细胞来说, 癌细胞的迅速增殖分化需要 大量的葡萄糖为其提供能量, 因此光敏剂分子中糖类化 合物的引入可以有效提高癌细胞对光敏剂的摄入, 进而 提高靶向选择性. Zorlu 等[42]将单糖引入锌酞菁, 设计合 成了三例不对称的光敏剂分子, 结果显示锌酞菁的油水 平衡性得到显著改善, 并且作者认为这些光敏剂具有潜 在的癌细胞靶向性能. Lv 等[43]报道了一例周环乳糖四 取代的锌酞菁光敏剂分子(如图 8 所示), 乳糖的引入提 高锌酞菁水溶性的同时也增加了其生物相容性. 小鼠模 型荧光显微成像实验表明该光敏剂对肝癌细胞具有靶
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向性, 而对肺癌以及黑色素瘤却没有选择性. Liu 等[44] 合成了一系列葡萄糖取代的锌酞菁, 其中二 α 取代的配 合物光动力效果最佳, IC50 值低至 30 nmol/L. Mori 等[45] 将半乳糖引入十二氟取代锌酞菁, 实验也表明, 其光动 力效果要明显优于无氟取代的半乳糖-锌酞菁分子.
O N N N N N N O N N N N N N Zn N N N N O N N N N
O
= Lactose
图 8 乳糖取代锌酞菁的结构示意图 Figure 8 Structure of the lactose substituted zinc phthalocyanine
环糊精作为一种天然的环状低聚糖, 过去的几十年 已经被广泛的研究应用 [46], 其中心空腔可以有效捕获 疏水性的物质 [47], 增加光敏剂水溶性的同时又可以提 高其生物相容性. 根据已有文献报道可知大多数包含环 糊精的光敏剂分子可使光敏剂快速特异性的在癌症组 织中聚集[48]. Lau 等[49]报道了 4 例对称/不对称 β 环糊精-硅酞菁 复合物(如图 9). 由于硅酞菁轴向大型水溶性基团的引 入使得光敏剂分子的水溶性得到明显改善, 并且在水溶 液中的紫外吸收光谱也显示未出现聚集现象 . 用大于 610 nm 激光照射这 4 例光敏剂分子, 不对称取代的硅酞
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OH HO HO O OH OH O HO O N N N R O R= O HO OH HO O O HO OH O OH O O O O R= N O O OH HO O OH O HO HO O OH O OH OH O R= O O O O O
综述
R0 O N N N N Si N R = R0 =
O O
O O O
N
图 9 硅酞菁-环糊精光敏剂分子结构 Figure 9 Structures of silicon(IV) phthalocyanine-cyclodextrin photosensitizers
菁光敏剂单线态氧量子产率在 0.43 ～ 0.48 左右 , 对 HT29 细胞的 IC50 值可以低至 21 nmol/L, 对 HepG2 细胞 最低可达 26 nmol/L. 而轴向均为环糊精的光敏剂在上 述两例细胞的体外测试中 , IC50 值分别为 150 和 190 nmol/L. 因此作者认为不对称的比对称的光敏剂分子具 有更明显的光毒性并且在细胞内具有更高的活性氧产 率. 从小鼠活体实验可知上述光敏剂对肿瘤组织的生长 具有明显抑制作用. Tome 课题组[50]合成了三例用于癌症光动力治疗的 两亲性酞菁环糊精配合物光敏剂(如图 10), 分别使用 α-, β-和 γ-环糊精与 16-氟锌酞菁通过共价键结合, 并成功 用于 UM-UC-3 膀胱癌细胞的荧光显微成像. 实验显示 化合物 1 最大发射波长为 698 nm, 荧光量子产率为 0.28, 而化合物 2 和 3 分别为 0.18 和 0.10. 由于人血清白蛋白 (HSA)可以和抗癌药物相结合, 并且将其输送到靶向部 位, 因此作者将 HSA 与 Pc 结合, 并考察了各自的光动 力疗效, 结果显示共价连接 α、 γ 环糊精的锌酞菁光动力 效果要优于连接 β 环糊精的锌酞菁.
4.3 癌细胞过量表达物靶向因子 目前, 利用癌症表面特异性受体与化合物分子给体 之间的特异性结合是实现靶向输药的主要方式 . 因此 Huang 等[51]利用该思想, 报道了一例尿激酶氨基末端与 锌酞菁结合的复合物 ATF-ZnPc(如图 11), 巧妙的将锌 酞菁与尿激酶氨基残片(ATF)通过共价键结合, 提供独 特的供体与癌症细胞表面的尿激酶受体(uPAR, 一种癌 症细胞表面过表达的标志物 ) 特异性的结合 , 并对其光 动力效果进行了研究.
N N N
N Zn N
N N N
O N H
H N
n
图 11 ATF-ZnPc 的结构 Figure 11 The structure of ATF-ZnPc
1: Pc-α-CD (n＝1), 2: Pc-β-CD (n＝2), 3: Pc-γ-CD (n＝3) 图 10 亲水性锌酞菁-环糊精配合物 Figure 10 Amphiphilic phthalocyanine-cyclodextrin conjugates
研究结果显示, 该靶向试剂在体内以及体外对癌症 组织均具有良好抑制效果, IC50 值仅为 8.6 nmol/L. 使用 H22 癌症小鼠进行的活体荧光成像也表明 ATF-ZnPc 可 以在癌症组织周围选择性地聚集. 因此 ATF-ZnPc 不仅 可以作为癌症光动力治疗用的光敏剂, 还可以用于临床 癌症检测以及肿瘤手术指示剂, 具有广阔的应用前景. Ke 等[52]通过三甘醇链作为连接臂将锌酞菁与一种 具有核定位能力(Nuclear Localization Signal, NLS)的多 肽链 (Gly-Gly-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val) 相连接 , 合 成了具有一定靶向性能的光敏剂分子. 与没有连接该多 肽的锌酞菁相比, 该光敏剂分子在结肠癌细胞中的摄入
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量明显提高, PDT 效果也有很大的改善, 但是核定位效 果不明显 , 相同的现象在卟啉类光敏剂中也有发现 [53], 作者认为是疏水性的大环影响了多肽链的定位效果导 致的. Ranyuk 等[54]也报道了一系列锌酞菁-多肽光敏剂, 作者将锌酞菁与靶向促胃液素释放肽受体(GRPR)以及 整联蛋白受体的多肽相连接, 达到靶向治疗的目的. 其 中 GRPR 在乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌和小细胞肺癌等 病变部位过度表达, 并且与早期肿瘤的形成以及转移相 关. 而整联蛋白作为异二聚体细胞表面受体在肿瘤血管 部位表达量远高于正常组织. 体外实验也证实了连接靶 向多肽的光敏剂对 GRPR 或整联蛋白受体过表达细胞 的杀伤力明显优于未过表达细胞. 表皮生长因子受体(EGFR)作为表皮生长因子(EGF) 的特异性识别位点, 在乳腺癌、膀胱癌、胃癌以及头颈 部鳞癌中的表达显著增高. 因此设计靶向 EGFR 的光敏 剂将有助于光敏剂在癌组织中特异性摄取以及靶向治 疗效果. Master 等[55]对基于纳米医学的光敏剂硅酞菁 Pc4 的 光动力治疗方法进行了优化, 并将其用于表皮生长因子 受体 (EGFR) 过表达的癌症靶向治疗 . 作者文中提出 , Pc4 可以封包在聚合物胶团中, 聚合物胶团与 GE11 多 肽配体结合后, 能够特异性的与表皮生长因子过表达的 癌症细胞相结合. 通过监测 GE11 修饰后的 Pc4 胶团颗 粒在癌症细胞中的特异性摄入以及单线态氧产生效率 可以发现, 对于实验用的 EGFR 过表达的 A431 细胞来 说, 使用 10 mol% GE11 修饰的 Pc4 胶束颗粒在很短的 孵育时间内就具有最大的细胞摄入量, 同时, 每克胶束 负载 Pc4 的量大约在 50 μg 时具有最高水平的单线态氧 量子产率. 此外作者还指出, 使用 400 nmol/L 的 Pc4 外
综述
加 200 mW/cm2 强度的光照射 400 s, 几乎可以导致细胞 死亡率达到 100%. 另外, Xue 等[56]将锌酞菁与小分子靶向抗癌药埃罗 替尼相结合, 实现了对 EFGR 过表达癌细胞的选择性光 动力治疗 . 体外细胞实验表明 , 在 HepG2( 肝癌细胞 , EFGR 过表达)中, 光敏剂的亲和力以及摄入速度要明显 优于 HELF 细胞(肺纤维瘤细胞, EFGR 未过表达). 而且 体内实验也显示光敏剂对 A431 扁平上层细胞癌具有高 度选择性. Kobayashi 等[57]将近红外硅酞菁染料 IR700 与靶向 EFGR 的单克隆抗体相结合, 创新性的提出了一种新的 分子靶向癌症治疗的方式——“光免疫疗法”. 体内以 及体外实验均表明对于 EFGR 过表达的癌组织具有高效 的靶向选择性, 并且只有当目标分子 mAb-IR700 键合 到细胞膜表面时才产生光毒性. 随后, Bai 等[58]也利用硅酞菁 IR700 作为光敏剂, 与 能 够 特 异 性 靶 向 线 粒 体 移 位 蛋 白 (TSPO) 的 小 分 子 6-TSPOmbb732 相结合, 制备了靶向光敏剂 IR700DX6T(如图 12). 尽管目前很多光敏剂可以靶向线粒体, 但 是却不能同时实现癌细胞选择性, 进而导致正常的组织 细胞受到损伤. 而移位蛋白作为主要存在于线粒体外膜 的蛋白, 与细胞增殖、凋亡等密切相关[59]. 并且研究表 明 TSPO 在乳腺癌[60]、结直肠癌[61]等癌细胞中过表达. 因此利用 TSPO 作为靶向基团, 实现了癌细胞线粒体靶 向性光动力治疗. 另外, 该课题组还利用 IR700 与靶向 大麻素 2 型受体(CB2R)的小分子 mbc94 结合[62], 实现了 CB2R 过表达癌细胞的特异性靶向光动力治疗. 叶酸受体作为多种癌细胞的过量表达物在靶向光 敏剂的设计中具有广泛应用. 例如 Li 等[63]将单胺基、 三 甘醇链以及叶酸分子引入锌酞菁 , 合成了多例水溶性
图 12 6-TSPOmbb732、mbc94 以及 IR700 的分子结构 Figure 12 Molecular structures of 6-TSPOmbb732, mbc94 and IR700
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并具有靶向性能的光敏剂分子. 根据配体(叶酸)与癌细 胞表面叶酸受体特异性的结合作用, 光敏剂优先在癌症 组织周围聚集 , 然后通过受体介导的包吞作用进入细 胞. 体内和体外实验也证明了该分子的靶向选择性以及 良好的光动力效果. 4.4 亚细胞器靶向因子 线粒体不仅是细胞的能力工厂, 而且与人的疾病、 衰老和细胞的凋亡密切相关, 线粒体的异常会影响整个 细胞的正常生命活动[64]. Zhou 等[65]报道了一例具有线 粒体靶向性的锌酞菁光敏剂(如图 13 所示). 作者将 4-硝基邻苯二腈用咪哚基团进行修饰之后 合成了周环四取代的锌酞菁, 然后进行甲基化, 最终得 到水溶性的 ZnPc1. 选用四种细胞株(HeLa、SGC-7901、 MDA-MB-231、MCF-7) 进行的体外光动力实验表明合 成的锌酞菁光敏剂分子具有良好的细胞光毒性, 并且使 用 Hela 进行实验的 IC50 值仅为 0.026 μmol/L, 明显低于 其它细胞. 亚细胞器定位实验也显示, ZnPc1 能够在线 粒体中特异性的聚集. 当使用波长大于 600 nm 的激光 连续照射细胞 30 min, 细胞出现了明显的死亡标志现 象: 线粒体膜电位降低, 染色质聚集. 这些现象都与线
综述
粒体定位的特征相符, 表明 ZnPc1 是一例非常有潜力的 线粒体靶向性光敏剂分子. Huang 等[66]报道了四例轴向核苷基团取代硅酞菁 光敏剂分子(如图 14 所示的化合物), 这四种光敏剂均以 硅酞菁为母体, 分别在轴向引入尿苷、5-甲基尿苷、嘧 啶、 5-N 嘧啶衍生物. 实验表明, 不管在有机溶剂还是细 胞介质中, 核苷轴向基团的引入有效地改善了酞菁自身 的聚集性 , 并且显著提高了生物相容性以及细胞摄入 量. 其中, 尿苷取代硅酞菁对 HepG2 细胞的光动力活性 最佳, IC50 值仅有 6 nmol/L, 最大发射波长为 687 nm, 荧 光量子产率为 0.37, 单线态氧量子产率也达到了 0.44. 并且具有线粒体定位作用, 因此在光照条件下光敏剂主 要通过引起线粒体损坏从而导致细胞的凋亡来杀死癌 细胞. 随后, 该课题组又研究了上述光敏剂[67]以及轴向 嘧啶衍生物修饰硅酞菁[68]与牛血清白蛋白(BSA)的相互 作用及其光动力活性, 这对于进一步了解光敏剂的作用 机制, 以及构建靶向性光动力光敏剂具有指导作用. 根据文献报道, 细胞核是光敏剂光毒性最敏感的位 [69] 置 , 但是靶向细胞核的光敏剂鲜有报道 . 尽管 Guo 等[70] 将二氯硅酞菁光敏剂与抗癌药物顺氯胺铂通过共
图 13 ZnPc1 的分子结构 Figure 13 Molecular structure of the zinc phthalocyanine ZnPc1
B O O N N N N N O O O O B 2= O N N Si N H N O 4= CH3 O N N N NH2 N O O 1= N O H N O 3= N N NH2
O
图 14 硅酞菁-核苷光敏剂分子结构 Figure 14 Structure of silicon(IV) phthalocyanine-nucleoside photosensitizers
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价键结合(如图 15), 以期利用铂金属对 DNA 的破坏实 现光动力治疗与化疗双重治疗的效果. 研究显示, 在保 持各自性能的基础上 , 该化合物呈现出明显光动力效 果, 在剂量为 1.0 μmol/L, 用红光照射时, 间位和对位 取代的顺铂-锌酞菁对癌症组织的抑制效果分别有 25 倍 和 7 倍的提升. DNA 键合实验结果显示, 两个分子与 DNA 均具有很好地结合. 然而, 亚细胞器定位实验却未 能表明该分子对细胞核的特异性靶向识别.
NH2 N O N N N N N O N Si N N N N N N O N N Si N N Cl O
2+
综述
作者简介
H2N N
Pt
2+
李明乐, 男, 大连理工大学在读博士研究生, 主要从事硅 酞菁以及非酞菁类光敏剂分子的开发以及在光动力和声动力 治疗方面应用的研究.
Pt NH2
NH2
Cl
N Cl H2N Pt H2N
N Cl Pt H2N NH2
彭孝军, 男, 博士, 大连理工大学教授、 博士生导师, 国家 杰出青年基金获得者, 教育部长江学者特聘教授. 主要从事染 料分子结构与功能的调控, 包括荧光染料的识别响应与应用 研究.
图 15 抗癌药物顺铂取代硅酞菁结构 Figure 15 Structures of silicon(IV) phthalocyanine substituted by anticancer drug cisplatin
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研究展望
光动力治疗经历 20 多年的发展, 作为一种创伤性 小的疗法正在逐渐为人们所接受. 近年来, 非卟啉酞菁 类光敏剂的开发 [71], 具有更强组织穿透力长波长光敏 化 剂[72]的构建, 光动力治疗与其它治疗方式(光热治疗、 疗等)的综合应用[73]都取得了许多进展, 这为之后的临 床试验提供了更多的选择, 也为光动力治疗的发展注入 了新的活力. 同时, 我们也应该注意到, 光动力治疗领域还有很 多方面有待进一步的开发研究, 例如如何突破癌症组织 低氧微环境的限制, 提高 PDT 效果; 如何构建基于 Type I 型机理而不依赖氧的光敏剂体系; 如何进一步利用癌 症组织与正常细胞微环境的差别来获得更有效的可激 活型靶向治疗光敏剂; 如何设计能够诱导癌细胞自身凋 亡的体系等等. 另外, 针对于深层组织的穿透力强的光 敏剂以及可用于超声波治疗的光/声敏剂的开发都是亟 待解决的问题. 相信随着科技的进步, 对癌症发病机理 的更加深入研究, 新型癌症治疗靶点的发现以及科研工 作者的不断努力, 光动力治疗必将具有更加广泛的应用 前景.
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【开题报告】水溶性铁酞菁的合成

开题报告 应用化学 水溶性铁酞菁的合成 一、选题的背景和意义 酞菁是由英国的A.Braun和T.C.Tcherniac在1907年研究邻苯二甲酰亚胺和邻氰基苯甲酰胺的性质时，偶然发现的。1927年，德国弗来堡大学的H.de Diesbach和E.von der Weid试图通过邻二溴苯和氰化亚铜反应制备邻苯二腈，但是他们却意外得到了第一个酞菁金属配合物——酞菁铜。1928年苏格兰的Scottish Dyes Co.Ltd.染料工厂在玻璃为内衬的铁制反应器中由邻苯二甲酸酐和氨制备邻苯二甲酰亚胺时，发现了以杂质形式出现在反应体系中的蓝色铁酞菁。 在早期的研究中，酞著和金属酞著主要是被用作颜料和染料，这主要是因为酞著(特别是铜酞著)制成的颜料和染料(蓝色、绿色)不仅色光十分鲜艳，着色力很高，而且十分稳定和无毒，是任何其它己知化合物不能比拟的。为此，酞著颜料(染料)被广泛的应用于印刷油墨、涂料、塑料、橡胶、皮革、纺织品及食品中。近年来，随着纺织品等工业对染料新品种的需求趋向于饱和，染料工业的发展也日益成熟，因此在传统染料等方面的研究也趋向于缓慢，然而在许多特殊的领域，尤其是一些高科技领域，对于所谓的功能性染料的需求一直在增加。 酞菁化合物作为一种优良的功能性染料,具有良好的化学性质、催化活性、热稳定性和光稳定性。酞菁类化合物独特的物理化学性质使它们在催化化学、光化学、电化学、非线性光学、晶体化学、超导物理学、信息材料学和医学等学科的前沿领域有着广泛的应用。 二、研究目标与主要内容（含论文提纲） 目前,对金属酞菁配合物的合成方法研究比较多,通常有两种途径合成:一种是以邻苯二氰和相应的金属盐为起始物的邻苯二氰法;另一种是以苯酐、尿素和金属盐为起始物,在钼酸铵催化下完成的苯酐/ 尿素法。工业上制备酞菁铁主要是用苯酐法,苯酐法又分为固相法和液相法两种。较液相法生产条件苛刻且存在有机溶剂污染和回收问题,固相法原料价廉易得,工艺简单,也是实验室制备酞菁铁经常采用的方法。

光动力治疗药物―酞菁类光敏剂研究进展

光动力治疗药物―酞菁类光敏剂研究进展 https://www.wendangku.net/doc/ec6753221.html,/thread-1064017-1-1.html大家论坛 关键词】光动力 光动力治疗（PDT）是目前公认的一种治癌方法，专家预测在21世纪将成为一种重要医疗手段［1］。而光动力治疗的核心问题是光敏剂，理想的光敏剂应具备以下特点:光敏化能力强即较高的光化学量子产率;肿瘤组织和癌细胞摄取率高;在650nm以上有强烈吸收;暗毒性和光毒性小;组成稳定、结构明确;能从正常组织中迅速解除，在生理pH水溶液可溶解［2］。PDT抗癌光敏剂发展迅速，到目前为止已到第三代。至今，获准在临床上正式使用的只有在1988年由美国Rosewell Park肿瘤研究所N.Y.Buffalo开发的Photofrin卟啉型光敏剂。但有许多致命的弱点［3］，波长不在对人体组织透过率较佳的红外区;肿瘤选择性摄取率不高;成分复杂、组成不稳定;来源困难;给药后须避光等，临床应用受到限制。因此开发新型高效的抗癌光敏剂一直是国内外PDT研究的热点。酞菁类配合物作为新一代医用光敏剂用于PDT癌症表现出较强的光动力学特性，发挥着举足轻重的作用，是具有潜在前景的PDT新一代抗癌光敏剂。本文就酞菁类光敏剂研究进展做一详细介绍。 1 酞菁发展概况 酞菁（phthalocyanine）一词是英国著名的Linstead教授在1933年创造的一个新名词，此词源于希腊文Nahtha（石脑油）和Cyanine（深兰色）。酞菁一问世，便以其独特的颜色、较低的生产成本及特殊结构赋予它们对光、热、酸、碱及各种有机溶剂的高度稳定性。最早被用作颜料或染料，其颜色的鲜艳、强着色力是任何其他已知化合物所不能比拟的。为此，直到今天，仍广泛应用于印刷油墨、涂料、塑料、橡胶、皮革、纺织品以及食品中。另外在催化、医学、有机半导体、光导体、彩色照相、激光、液晶、LB膜等几十个方面都得到了广泛的研究和应用。1989年在日本召开的国际功能性染料化学会议上，涉及酞菁化合物的论文占论文总数的90%，令世人瞩目。酞菁及金属酞菁具有良好的光催化、光敏化性能，其在光化反应、光合作用模拟、生物抗癌等领域的应用引起了人们的高度重视［4～6］。 2 光敏化原理 由于酞菁是一种化学性质非常稳定的化合物，在可见光区域（Q带约700nm）有很强的吸收，当它被适当波长的光子激发后，即可敏化某些氧化还原反应。用于癌症PDT原理主要分为两种类型:TypeⅠ机制认为光敏剂与氧等原生质作用产生氢原子或电子，从而产生自由基。TypeⅡ机制认为光敏剂从三重激发态回到基态时放出的能量产生了单重态氧，在这方面单线态氧（1 O 2 ）敏化剂的研究特别突出［7，8］，也被人们广为接受。1 O 2 具有很强的化学活性，可以将还原剂迅速氧化。1 O 2 生成机制如下:（1）S 0 +hν→S 1 ;（2）S 1 →S 0 +hν f ;（3）S 1 →T 1 ;（4）T 1 +O 2 →S 0 + 1 O 2 。酞菁分子在光照射下由基态S 0 跃迁到单线激发态S 1 （步骤1），S 1 辐射出荧光后回到基态S 0 （步骤2）或通过系间窜越生成三线态T 1 （步骤3），T 1 与基态氧（三线态）作用生成单线态氧（步骤4），1 O 2 进而敏化杀死癌细胞。 3 抗癌活性可变因素 金属酞菁及其配合物（见图1，2）具有以下特点:（1）骨架结构与血卟啉相似，但组成结构稳定;（2）最大吸收波长位于易透过人体组织的红光区域;（3）芳香族电子在四周氮杂卟啉环上共轭，位于环中心的空穴能容纳多种金属元素，金属元素能与酞菁形成配合物;（4）共轭大分子呈现出高度的平面性，催化反应可在该平面的轴向位置发生;（5）芳香环具有给电子的特性，又具有电子受体的特性。分析以上结构可知，酞菁类光敏剂存在着三个可变的结构因素:中心离子、环取代基、轴向配体，因而通过化学修饰改进抗癌性能的选择余地大。下面主要讲述一下中心离子对光敏化的影响。 图1 酞菁分子结构图 图2 金属酞菁分子结构图 由于金属酞菁（MPC）常以二聚体形式存在，二聚体光照受激发时易离解成单体，无光敏作用［8］。因此，为了比较不同MPc的光敏活性，应尽可能使其呈现单体状态。已有研究表明，在溶液中MPc的单体和二聚体之间的平衡关系与溶剂性质有关，加入表面活性剂，如吡啶［7］会使平衡向单体生成方向移动。对于磺化酞菁，为了抑制其二聚

【文献综述】四氨基铁酞菁的合成与表征

文献综述 高分子材料与工程 四氨基铁酞菁的合成与表征 1.引言 酞菁(Pc)类化合物的独特的物化性质，从1907年酞菁被发现至今越来越受到世界科技界的关注。作为一种高级功能材料，其在高科技领域中的应用与日俱增。广泛用于高效催化、生物模拟、超导材料、非线性材料、信息储存、智能识别等尖端技术中。然而，酞菁的难溶、难提纯和特殊构型分子的难合成，在一定程度上限制了其应用。 酞菁化合物是一类化学稳定性很高的化合物，其具有良好的耐晒、耐热、耐碱、耐酸性及色泽鲜明等性能。但由无取代基的酞菁类化合物存在溶解性能差缺点，在一定程度上影响了它们的应用性能，因此人们在研究一种可以应用无取代基酞菁类化合物的同时，也在努力寻找溶解性好而又能兼具无取代基酞菁化合物优点的新型酞菁类化合物。 在早期的研究中，酞菁和金属酞菁主要是被用作颜料和染料，这主要是酞菁化合物是一类化学稳定性很高的化合物，其具有良好的耐晒、耐热、耐碱、耐酸性及色泽鲜明等性能，制成的颜料和染料(蓝色、绿色)不仅色光十分鲜艳，着色力很高，而且十分稳定且无毒，。但由无取代基的酞菁类化合物存在溶解性能差缺点，在一定程度上影响了它们的应用性能，因此人们在研究一种可以应用无取代基酞菁类化合物的同时，也在努力寻找溶解性好而又能兼具无取代基酞菁化合物优点的新型酞菁类化合物。为此，酞菁颜料、染料被广泛的应用于印刷油墨、涂料、塑料、橡胶、皮革、纺织品及食品中。 2．酞菁的合成工艺及提纯 无取代酞菁及其配合物由于二电子之间的作用力很强，分子之间容易发生强烈的聚集作用，因此，在一般的溶剂中难以溶解，如难溶于水，在大多数有机溶剂中的溶解度也很小。这就限制了对它的研究和应用。为了提高其溶解性能，人们开发出各种方法，将多种多样的取代基团引入酞菁分子中。人们发现，四取代的金属酞菁配合物的溶解性比相应对称性的八取代的金属酞菁溶解性更好;a位取代基比p位的有更大的

金属酞菁

金属酞菁 金属酞菁配合物是一类独特的二维p-π共轭大环体系物质，具有很好的热稳定性和化学稳定性。过去几十年的研究表明：酞菁由于其比较特殊的结构特点，显示出良好的二阶和三阶非线性光学性质[3,4]，以酞菁为母体的非线性光学材料的开发和应用范围越来越广泛。目前，酞菁环内已经和70 多种金属或非金属结合而得到不同中心原子的酞菁配合物[5]，而且，在酞菁的苯环上也能方便地引入多种取代基，从而通过对内部中心原子和外围取代基的化学修饰，可以得到不同光学性能的新材料。 紫外-可见光谱由于金属酞菁配合物在多种有机溶剂中的溶解性很差，研究选择浓硫酸来溶解它们。通过表3 可以知道，所有合成的金属酞菁配合物300~900 nm 的紫外-可见区内都有两个较强的吸收溶剂不仅会影响酞菁的π-π* 跃迁能级，还会影响到金属离子内层电子的跃迁能级。溶剂不仅会影响酞菁的π-π* 跃迁能级，还会影响到金属离子内层电子的跃迁能级。研究表明：过渡金属离子影响酞菁的π-共轭时涉及一些电荷转移机理。其中包括金属离子-配体(d-π) 电荷转移机理、配体-金属离子(π-d)电荷转移机理和金属-金属(d-d)电荷转移机理。这些电荷转移机理将在HOMO-LUMO 之间产生新的能级差，从而改变酞菁的光电性能[15,16]。铁，钴，镍，铜作为过渡金属元素，也存在上述电荷转移机理，由于本研究用溶液法测量，所以可以不考虑d-d 电荷转移机理。但是随着原子序数的增加，金属离子的d 电子也相应增加。在电荷转移过程中，原子序数大的金属离子与酞菁环之间的d-π电子共轭水平也要比原子序数低的金属离子的共轭水平高一些。所以随着金属的原子序数的增加，酞菁环的紫外吸收也会发生红移。金属离子与酞菁环平面的扭曲程度、即非共面程度越高，越有利于酞菁环上电子云的流动，从而更容易使电子发生跃迁。 d 轨道的电子与酞菁环上的大π共轭电子之间的再共轭。所以随着原子序数的增加，过渡金属离子的d 电子也会增加，从而加强了整个金属酞菁体系的电子共轭程度、提高了其非d 轨道的电子与酞菁环上的大π共轭电子之间的再共轭。所以随着原子序数的增加，过渡金属离子的d 电子也会增加，从而加强了整个金属酞菁体系的电子共轭程度、提高了其非线性光学系数。而主族元素铝为中心的酞菁配合物的非线性光学系数的大小则处于这四个过渡金属为中心的酞菁配合物的中间，即大于酞菁亚铁(II)和酞菁钴(II)的三阶非线性系数而小于酞菁镍(II)和酞菁铜(II) 的系数。这是因为分子构型呈金字塔锥型的酞菁铝的酞菁环平面受Al3+离子的影响发生扭曲、非共面程度比较高，这种构型有利于酞菁环上电子云的流动，所以酞菁铝同过渡金属铁、钴等d 电子较少的金属离子为中心的金属酞菁配合物相比时，扭曲的平面对三阶非线性光学性能的促进作用大于 d 电子与酞菁环共轭造成的对非线性光学系数的提高效果；当与d 电子数目较多的镍、铜为中心离子的金属酞菁配合物比较时，扭曲平面的作用就小于再共轭的效果。

酞菁铁Ⅱ的制备及表征

酞菁铁（Ⅱ）的制备及表征 武汉大学化学与分子科学学院 王小尚 200331050033 摘要： 通过制备Fe(OH)2·4H2O制备酞菁铁（Ⅱ）, 并对产品进行纯化，通过紫外及红外的方法分析确定其组成 关键字：酞菁铁（Ⅱ）；制备；纯化；红外；紫外分光法 1．前言 酞菁类化合物可以看成四氮杂卟啉的衍生物，具有D2h点群对称性。其在染料工业和光电功能材料等方面获得了巨大的应用，并具有电致变色效应，在室温下有很好的液晶相，也在催化剂，抗辐射剂等方面也有重要作用。 酞菁类化合物的合成一般采用Linstead合成方法，其提纯比较困难。反应产物中含有大量的杂质，包括原料和一些其他高分子聚合物，常用的提纯方法有微热丙酮索氏萃取除杂，真空升华，浓H2SO4再沉淀或色谱柱提纯。 合成酞菁铁的前体有：邻苯二甲酸，邻苯二甲酸酐，邻苯二甲氰，邻苯二甲酸氨酯等。 本实验以邻苯二甲酸酐，Fe(OH)2·4H2O(自制)，尿素为原料，以(NH4)2MoO4为催化剂，采用固相熔融法合成FePc,用真空升华法提纯产物，纯产物经元素分析，红外及紫外可见光谱表征。 2．实验部分 2．1试剂及仪器： 1．试剂 还原铁粉，6mol/L盐酸，邻苯二甲酸酐，尿素，乙醇，10%氢氧化钠，酸铵，浓硫酸2．仪器 减压过滤装置，旋转蒸发仪，真空干燥器，量筒（50mL），三口瓶（250mL，100mL）,滤纸，烧杯（250mL），24#圆底烧瓶（100mL），24#空气冷凝管，24#磨口弯头，24#磨口塞，油泵，19#导气管，橡皮管，电热套（250mL）, 研钵，温度计（3000C），长玻棒，容量瓶（50mL）表面皿，牛角勺，天平，氮气钢瓶，管式电炉，旋子流量计，石英管，烘箱，小瓷舟，UV-Vis 分光光度计，红外光谱仪。 2．2实验步骤： 1. FeCl2·4H2O的制备 称取5.67g还原铁粉放入100 mL的三口烧瓶中，并向其中加入30 mL6mol/L的盐酸溶液，缓缓通入氮气至液面下，烧瓶上的一个瓶口用导气管将逸出气体（包括反应的生的H2和为了防止氧化而通入的N2以及少量HCl气体）通经过安全瓶（防倒吸）导入稀碱溶液（中和逸出的少量HCl气体）。适当控制通气量，大约每秒钟两个气泡。 当反应进行大约两个半小时后，反应瓶中H2产生的速度减慢时，迅速减压过滤得到氯化亚铁浅绿色溶液。过滤时可向减压漏斗上方通N2，减少Fe2+的氧化。将滤液迅速转入已用氮气冲洗过的100mL24#圆底烧瓶中，旋转蒸发出现大量浅绿色结晶。将三口瓶取出，冷却，放入冰水浴中待其结晶，但要使晶体能够倒出（留少量液体），迅速抽滤，立即转移至

平面双核酞菁化合物的发展及应用前景

第33卷第3期东北师大学报自然科学版Vol133No13 2001年9月JOURNAL OF NORTHEAST NORMAL UN IV ERSIT Y September2001 [文章编号]100021832(2001)0320064209 平面双核酞菁化合物的发展及应用前景 石　鑫,郭　卓,王春雷,罗　艳,杜锡光,赵宝中,陈　彬 (东北师范大学化学学院,吉林长春130024) [摘　要]　主要阐述了平面共享一个苯环的双核酞菁的合成、性质及应用.简单 介绍了双核酞菁的发展和两种基本合成方法,并详细介绍了该类化合物的催化、氧化还原、荧光、LB膜、液晶性质,同时对其应用前景进行了展望. [关键词]　双核酞菁;合成;性质;应用 [中图分类号]　O62514 [文献标识码]　A 0　引言 从1907年Brown和Tcherniae意外地制备出第一个酞菁化合物至今已有近100年,在此期间,人们不断地合成出各种各样的酞菁化合物,成功地在酞菁母体中嵌入70余种元素作为中心原子,形成了数千种酞菁化合物.这些化合物价廉易得,热稳定性和化学稳定性良好,被广泛地应用于各种工业领域.20世纪80年代以来,为了获得性质更为独特的酞菁化合物,在逆向合成思想指导下,人们开始试图将两个酞菁单体以不同的方式连接起来,从而构成了一类新的酞菁化合物(bisphthalocyanine),统称为双核酞菁,其中以平面共享一个苯环的双核酞菁性质最为独特,这主要是由扩大的π共扼体系造成的.这类双核酞菁化合物由于在某些性质上比单核酞菁化合物更好,所以近年来它一直受到人们的广泛关注. 1　双核酞菁的主要类型 图1a为以一个氧原子[1]或二原子、四原子[2]、五原子[3～5]烷氧桥共价键联系和以硅氧桥[6]共价键联系以及以芳环[7]联系的双核酞菁化合物;图1b为两个酞菁单体以氮原子与金属配位形成的三明治型双核酞菁化合物[8～10]. [收稿日期]　2001204216 [基金项目]　国家教育部资助项目1 [作者简介]　石鑫(1975-),女,硕士研究生;联系人:陈彬(1963-),男,博士,教授,主要从事分子反应动力学研究1

金属酞菁的合成及表征

金属酞菁的合成及表征 摘要：本实验是以苯酐-尿素法合成酞菁钴，以邻苯二甲酸酐、无水CoCl2、尿素为原料，以(NH4)2MoO4为催化剂，采用金属模版法合成酞菁钴，用浓硫酸再沉淀法提纯产物，纯产物通过红外光谱、紫外可见光谱进行表征。 关键词：苯酐-尿素；酞菁钴；合成；光谱测定 1 引言 酞菁类化合物是四氮大环配体的重要种类，酞菁是一个大环化合物，环内有一个空穴，可以容纳铁、钴、铜等金属元素，并结合生成金属配合物。金属原子取代了位于该平面分子中心的两个氢原子。由于与金属元素生成配位化合物，所以在金属酞菁分子中只有16个π电子，又由于分子的共轭作用，与金属原子相连的共价键和配位键在本质上是等同的。故酞菁类化合物具有高度共轭π体系。它能与金属离子形成金属酞菁配合物，其分子结构式如图。这类配合物具有半导体、光电导、光化学反应活性、荧光、光记忆等特性。金属酞菁是近年来广泛研究的经典金属类大环配合物中的一类，其基本结构和天然金属卟啉相似，具有良好的热稳定性，因此金属酞菁在光电转换、催化活性小分子、信息存储、生物模拟及工业染料等方面有重要的应用。金属酞菁的合成方法主要是模版法，即通过简单配体单元与中心金属离子的配位作用，然后再结合成金属大环配合物，金属离子起模版作用。 金属酞菁的分子结构

合成反应途径如下（以邻苯二甲酸酐为原料）： 2 实验内容与步骤 2.1仪器与试剂 仪器：台秤、研钵、三颈瓶（250ml）、空气冷凝管、圆底烧瓶（100mL）、铁架台、玻璃棒、抽滤瓶、布氏漏斗、可控温电热套（250mL）、电炉、温度计、抽滤瓶 DZF-III型真空干燥箱 SHZ-III型循环水真空泵、紫外─可见分光光度计 试剂：邻苯二甲酸酐、尿素、钼酸铵、无水CoCl 煤油、无水乙醇、2%盐 2、 酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水 2.2 酞菁钴粗产品的制备 称取邻苯二甲酸酐3.69g，尿素5.95g和钼酸铵0.25g于研钵中研细后加入0.85g无水氯化钴，混匀后马上移入250ml三颈瓶中，加入60ml煤油，加热（200℃）回流2h左右，在溶液由蓝色变为紫红色后停止加热，冷却至70℃左右，加入10到15ml无水乙醇稀释后趁热抽滤。并用乙醇洗涤2次，丙酮洗涤1次，得粗产品。 2.3 粗产品提纯 将滤饼加入2%盐酸加热煮沸后趁热抽滤，再将滤饼加入去离子水，煮沸后趁热抽滤，滤饼再加入适量氢氧化钠碱液煮沸抽滤，重复上述步骤2次，直至滤液接近无色。 将产品放在表面皿上在70℃真空干燥8h。 2.4 样品的表征与分析 干燥好后取少量样品溶于二甲基亚砜中，做紫外可见光谱分析。 3 结果和讨论 3.1 数据处理

酞菁的制备和纯化

钼酸铵 4邻苯二甲酸酐＋4尿素＋M2＋MPc＋H2O+CO 2 2.1.2 金属酞菁的制备和纯化 金属酞菁（MPc）按如下模板反应制备：(M=Mn，Cu，Ni，Co) （） 对于不同的中心离子M2＋，具体制备方法也不同。 （1）酞菁锰（MnPc）的制备和纯化 苯酐5.92g 尿素9.01g 锰1.69g 钼酸铵2.47*10-3 g 加入量：苯酐5.92 （0.04 mol），尿素9.01（0.15mol），钼酸铵2.47*10-3（2*10-6mol），锰1.69（0.01mol）。 一定量的苯酐和尿素置于250ml三颈烧瓶中，加入千分之二的钼酸铵作催化剂，再加入150ml二甲苯作溶剂。加热至120℃使固体完全溶解，趁热加入硫酸锰。升温至140℃下回流，20min后溶液变混浊，升温至150℃回流1h，溶液变清，底部有浅黄色沉淀。倒出二甲苯，160o C下恒温3h蒸出溶剂。粗产品用6M HCl 浸泡12h，在烧杯中静置后，倒掉上层清液体，反复用蒸馏水洗涤，静置，直至倒出液体为无色且中性。再用丙酮浸泡，静置，洗至倒出的上层清液为无色。再用1mol/L的NaOH溶液浸泡（时间？），静置，倒掉上层清夜，再用蒸馏水洗至倒出液为无色且为中性。在100℃下干燥12h，即得MnPc。 （2）酞菁铜（CuPc）的制备和纯化 在250ml三颈烧瓶中将苯酐、尿素和氯化铜按4：4：1的摩尔比混合，再加入千分之二的钼酸铵作催化剂，加入150ml二甲苯作溶剂。加热，在160℃下回流，20min后溶液变混浊，在此温度下继续回流0.5h，溶液变清，并呈浅蓝色，烧瓶底部有蓝色沉淀。在200℃下继续回流4h，蒸出溶剂。粗产品置于6N HCl 中，浸泡12h，过滤，用蒸馏水将蓝色沉淀洗至滤出液为无色，再用丙酮洗至滤出液为无色。在120℃下干燥12h，即得CuPc。 （3）酞菁镍（NiPc）的制备和纯化 苯酐、尿素和硫酸镍配料的摩尔比为4：4：1，先将苯酐、尿素置于250ml

五聚赖氨酸β-羰基酞菁锌：光动力疗法中一种有效的肿瘤靶向光敏剂

五聚赖氨酸β-羰基酞菁锌：光动力疗法中一种有效的肿瘤靶向光敏剂 介绍 作为一种潜在的抗癌方法，光动力学疗法正日益受到人们的关注。在各种光敏剂中，酞菁由于它优越光敏特点而被广泛的研究：在670nm处的强吸收（此处光的组织穿透深度是卟吩姆钠630nm处的两倍)，选择性地被肿瘤细胞摄取，具有低毒性，高化学和光化学稳定性的特点。然而，未被取代的酞菁是疏水的，在体液中难溶。在一些实验研究中发现，大部分的两亲性光敏剂比相同类型的疏水或亲水分子具有更高的光学动力。酞菁外周的磺基取代是个很好的方法增加酞菁的水溶性，因而它们更适合在生理系统中使用，CAUCHON等人发现将酞菁用三个磺酸集团和一个疏水的乙炔基取代大大增加了细胞摄取，优先定位在线粒体膜，对emt-6L老鼠乳腺的肿瘤细胞产生光学动力效应。邻二磺酸酞菁比对二磺酸酞菁有更好的活性。他们在培养的细胞和实验动物的肿瘤细胞中可以有效的穿透细胞并显示出高效的光动力学效应。新近的研究表明ZnPc-S2P2可在体外有效杀灭肿瘤细胞，而体内使肿瘤凋亡。此种两性光敏剂的临床一期实验正在进行。另一种二磺酸盐衍生物，AlPcS2，也证实主要通过杀灭肿瘤细胞而非损害血管来引起肿瘤衰亡。 在光敏剂中引入正电荷取代基不仅可增加酞菁环的极性和溶解性，还可以增加细胞摄取并提高对肿瘤细胞及细胞内位点的靶向性。观察发现，阳离子吡啶酞菁锌比阴离子及中性酞菁锌有更强的细菌光毒性。另外，研究还发现，N-甲基吡啶氧基酞菁和多聚L-精氨酸氯e6？可使革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌失活。 将取代酞菁纯化为单一异构体面临着很大困难。非对称性取代酞菁则由于存在多种异构体难度更大。我们开发了一种可实现大规模制备单取代β-羰基酞菁锌的合成与纯化方案。在此化合物的基础上，我们合成了一非对称酞菁锌共轭体系，ZnPc-(Lys)5。该共轭化合物的定量细胞摄取及光毒性都与ZnPc-S2P2及ZnPc-S4做了比较。光动力活性评估方面，体外引入三种细胞株（人源胃癌细胞，人源慢性髓性白血病细胞及人胚肺成纤维细胞），而体内实验对象为昆明鼠皮下植入的S180肿瘤。我们还进行了该多聚赖氨酸酞菁锌的药代动力学及生物分布方面的研究。我们的研究表明，ZnPc-(Lys)5在体内外具有优良的光动力学效应。这表明ZnPc-(Lys)5可能成为一个有价值的临床前研究的候选药物。 结果和讨论 在癌症的光动力疗法中，酞菁是一种强效的光敏剂。人们也常解析酞菁衍生物的水溶性及肿瘤靶向性等生物学性质。尽管如此，取代酞菁，尤其是非对称取代物的大规模纯化为单一异构体始终有不小的挑战。我们认为ZnPc-(Lys)5为高纯度，水溶性的酞菁锌光敏剂。由于，肿瘤细胞比正常细胞有着更多的净负电荷，因此光敏剂中荷正电的五聚赖氨酸基团可具备肿瘤靶向性。此外，由于内吞作用，细胞对带正电荷的物质（尤其大分子量物质）有着比中性或负电荷分子更大的摄取量。

四氨基锌酞菁的固相合成【开题报告】

毕业论文开题报告 高分子材料与工程 四氨基锌酞菁的固相合成 一、选题的背景和意义 酞菁类化合物是具有四氮杂四苯并卟啉结构的化合物。自1907年最初发现以来，其发展相当迅速, 在短短几十年时间里已有5000多种酞菁类化合物问世，用途也由最初的有机颜料和染料扩展到其他许多重要领域。酞菁颜料以其优良的耐热、耐晒、耐酸碱性能及鲜艳的蓝绿色泽在工业上广泛用于汽车、服装、食品、印刷、橡胶、纺织、皮革等的着色工艺；尤其80年代以来，酞菁类化合物在光电复印等现代高技术领域得到新的应用，掀起了酞菁类化合物的研究热潮。 近些年来，随着纺织等行业对染料新品种的需求趋于饱和、染料工业的发展日益趋于成熟，对应于传统行业的染料品种的开发缓慢。功能材料的研究拓展了研究范围。酞菁化合物以其独特的物理性质、化学特性最早受到研究者的关注。目前酞菁已涉及太阳能电池、电子照相、光盘存储和非线性光学等领域的研究，同时，一些金属酞菁化合物由于具有较强的光催化、光敏化和荧光特性，在新型功能材料中起着举足轻重的地位。 影响金属酞菁合成产率的因素有反应温度、反应物的比例、催化剂和反应时间等，本论文主要采用固相法，根据不同反应物的比例和温度来研究合成四氨基锌酞菁的最佳条件。本实验主要研究：在不同的实验条件下，先合成硝基为取代基的四硝基锌酞菁，再将硝基还原为氨基为取代基的四氨基锌酞菁，通过比较实验数据，（产率、红外和紫外光谱测定，），研究金属酞菁的结构，并测定其各种物理化学性能，并进一步探索出最优条件。合成的四氨基锌酞菁与四硝基锌酞菁相比，具有更加优良的物理化学性能，对扩大酞菁化合物在各领域中的应用有非常重要的意义。 二、研究目标与主要内容（含论文提纲） 在相同的实验条件下，通过多组对比实验，用固相法探索出合成硝基为取代基的四硝基锌酞菁的最优条件，然后,研究出将硝基取代基还原为氨基为取代基的四氨基锌酞菁所需的最佳反应条件。最后，在最佳条件下合成产物，并对每步生成的物质进行红外光谱和紫外光谱检测，确定其成分。

金属酞菁

实验六金属酞菁配合物的合成及光谱性质研究 一实验目的 （1）通过合成酞菁金属配合物，掌握这类大环配合物的一般合成方法，了解金属模板反应在无机合成中应用。 （2）进一步熟练掌握配合物合成中的常规操作方法和技能。 二实验原理 金属酞菁的合成 自由酞菁（H2Pc）的分子结构见图1（a）。它是四氮大环配体的重要种类，具有高度共轭π体系。它能与金属离子形成金属酞菁配合物（MPc），其分子结构式如图1（b）。这类配合物具有半导体、光电导、光化学反应活性、荧光、光存储等特性。金属酞菁是近年来广泛研究的经典金属大环配合物中的一类，其基本结构和天然金属卟啉相似，且具有良好的热稳定性和化学稳定性，因此金属酞菁在光电转换、催化活化小分子、信息储存、气敏传感器、生物模拟及工业染料等方面有重要的应用。 N N H N N N H N N N N N N N N N N N M M = Cu,Co,Ni,Zn,Pb,Pd a b 图1 酞菁配合物的结构示意图 金属酞菁的合成一般有以下两种方法：①通过金属模板反应来合成，即通过简单配体单元与中心金属离子的配位作用，然后再结合形成金属大环配合物。这里的金属离子起着一种模板作用；②与配合物的经典合成方法相似，即先采用有机合成的方法制得并分离出自由的有机大环配体，然后再与金属离子配位，合成得到金属大环配合物。其中模板反应是主要的合成方法。金属酞菁配合物的合成的方法主要有以下几种途径（以2价金属M为例）。

（1） 中心金属的置换 MX + LiPc MPc + 2LiX （2） 以邻苯二甲腈为原料 MX n +CN CN 4 MPc ℃300溶 剂 （3） 以邻苯二甲酸酐、尿素为原料Δ MX n +Co Co 4 MPc ℃ 300O + CO(NH 2)2 200 ~424 （4） 以2-氰基苯甲酸胺为原料 M + CN CONH 2 4 MPc + H 2O ℃250Δ 本实验按反应（2）制备金属酞菁，原料为金属盐、邻苯二甲腈，催化剂为1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一-7-烯(DBU)。利用溶液法进行制备。 酞菁大环中的空穴可容纳铁、铜、铝、镍、钴等许多金属元素而形成金属酞菁配合物，在周期表中从IA 到VB 的元素都可与酞菁生成金属酞菁配合物，至今已知有70多种金属元素可以与萘酞菁形成配合物。萘酞菁周边共有24个氢原子，可被多种原子和基团取代，形成具有特定功能的酞菁衍生物。 对于半径较小的二价离子的金属萘酞菁和无金属萘酞菁为平面大环结构，分子对称性为D 4h (H 2Pc 为D 2h )。而对于半径较大的二价金属离子，由于酞菁环中心空间的限制，金属将位于酞菁环平面之上，则形成非平面四角锥金属酞菁配合物, 如Pb(Ⅱ)Pc [20]。对于三价或三价以上的中心金属（铝、钒、硅、锗等）可通过轴向配位形成六配位的四角双锥和五配位的四方锥酞菁配合物（图2）。 N N N N M N N N N M N N N N M L L L a b c 图2 不同配位的萘酞菁配合物的几何图示 a. 四配位平面正方形结构 b.五配位四方锥结构 c.六配位四角双锥结构 金属酞菁配合物的热稳定性与金属离子的电荷及半径比有关。由电荷半径比较大的金属

文献综述-负载型酞菁用于染料废水处理

毕业论文文献综述 高分子材料与工程 负载型酞菁用于染料废水处理 1．引言 染料废水是指生产生活中用苯、甲苯及萘等为原料经硝化、碘化生产中间体，然后再进行重氮化、偶合及硫化反应制造染料、颜料生产过程中排出的废水。由于生产的染料、颜料及其中间体种类复杂繁多，废水的性质各有不同。主要包括：预处理阶段排放的退浆、煮炼、漂白、丝光废水；染色阶段排放的染色废水；印花阶段排放的印花废水和皂洗废水；整理阶段排放的整理废水。 2．染料废水的特点 染料企业生产的产品各种各样，除了织造方法不同外纤维成分也发生了较大变化，特别是近年来化学纤维的快速发展，各类天然纤维与化学纤维混纺产品不断增加，即使同一企业其产品成分变化也比较大，因而其生产过程中排放的废水水质也经常处于变化之中。一般来说，天然纤维产品染料过程中排放的废水水质可生物降解性较好，天然纤维与化学纤维混纺产品排放的废水水质可生物降解性稍差，而纯化学纤维产品排放的废水水质可生物降解性则最差。主要是生产加工过程中使用的浆料和染料不同以及对纤维的不同前处理工艺导致。总而言之，染料废水具有色度大、有机物含量高，水质变化大，pH值变化大，水温水量变化大等特点。 3．染料废水的危害 染料废水排入天然水体后，废水的水温就会升高，通常为30～40℃，有时可达50℃以上，且水中大量有机物会迅速消耗水体中的溶解氧，使河流因缺氧产生厌氧型分解，释放出的硫化氢又进一步消耗水体中的溶解氧，使水体中溶解氧大幅度下降。废水中总磷、总氮含量增高，排放后使水体富营养化。漂白废水中的游离氯可能破坏或降低河流的自净能力。重金属一般会形成污泥，危害水中动植物的生长。染色废水使河水变色，严重破坏水体的生态链，同时也大大降低了水体的经济价值。在染料生产过程中，每生产１吨染料，要随废水损失2%的产品。而在印染过程中损失量更大，为所用染料的只有10%左右。染料废水中含有的苯环基、偶氮基等基团的染料很容易导致人体得患膀胱癌。废水中残存的染料组分，即使浓度很低，排入水体亦会造成水体透光率的降低，而最终将导致水体生态系统的破坏。全世界每年以废物形式排入环境的染料约6万吨，特别是含有机染料污水具有水量大、分布面广、水质变化大、有机毒物含量高、成分复杂以及难降解等特点，对水生生态系统及其边界环境产生了巨大的冲击。如果染料废水不经过处理，任意排放，废水直接流入河流

光敏剂的结构与性质

生命科学与工程学院 实验报告 目录 0前言 理想光敏剂的结构特征和光敏性质 1抗菌光敏剂的分类及应用 2实验部分 2.1实验一 2.2实验二 3展望

0前言 光动力疗法( photodynamic therapy，PDT) 是利用光敏剂( photosensitizer，PS) 在异常组织选择性聚集，在分子氧的参与下，由特定波长的光激发产生活性氧( reactive oxygen species，ＲOS) ，并发生一系列光化学反应，对异常组织进行选择性杀伤的一种疾病诊疗新技术。由于抗生素的滥用，耐药微生物菌株数目正以惊人的速度增加，特别是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌( methicillin-resistant Staphylococcus aureus， MＲSA) ，耐万古霉素粪肠球菌( vancomycin-resistant enterococci，VＲE) ，耐多药分枝杆菌和真菌等［1］。因此，探索新的抗微生物治疗方法迫在眉睫。光动力抗菌化学疗法

( photodynamic antimicrobial chemotherapy，PACT) 作用机制与 PDT 相似，可用于灭活微生物，并已成为当前微生物耐药情况下一种可选择的抗病原微生物新方法。 光动力抗菌化学疗法机制尚不明确。目前认为光敏剂的光动力杀伤作用主要包括 I 型和Ⅱ型两种机制: I 型机制是指光敏剂的三重态氧与底物发生电子转移，产生自由基或自由基离子，进而对细菌产生氧化损伤和杀灭作用。Ⅱ型机制是指光敏剂的三重态氧与基态分子氧发生能量传递产生单重态氧，这些单重态氧与邻近生物分子发生反应以造成损伤。一般认为 PACT 作用于微生物是多靶点，但主要是破坏细胞的外部结构，从而破坏细胞的新陈代谢。PS 不像传统抗生素需要到达微生物细胞特定部位、与相应的结构粘附、结合及发生化学反应，因此，微生物通过阻断或减少吸收、增加代谢及药物排泄而产生抵抗的概率很低［2，3］。理想 PS 属性包括: ( 1) 化学组分单一、结构明确且性质稳定; ( 2) 在光照时具有强的光毒性，对机体无副作用，安全; ( 3) 可以快速从皮肤和黏膜清除; ( 4) 单态氧及其它活性氧物质产量高; ( 5) 较长波长的光激发; ( 6) 合成工艺简单、价格低廉; ( 7) 水中、注射液中和血液替代品中具有高溶解性。 理想光敏剂的结构特征和光敏性质 单线态氧在细胞质中的扩散范围局限于 45nm 之内，所以光线的组织穿透深度对光动力治疗是非常重要的因素，组织的增加和吸收波长的减少都将影响光的吸收和分散。组织吸收成分包括核酸、氨基酸、血红蛋白和黑色素等，对于核酸和氨基酸，它们的吸收波长通常在 250 ～ 300nm 之间，所以它们对于波长大于600nm 的光的吸收作用很小。大多数组织的吸收本质是由血红蛋白控制的，而血红蛋白的最强吸收峰出现在波长小于 620nm 处［2］。随着波长从 620nm 增加至800nm，这些吸收峰的增长很弱。其他的内源性发色基是黑色素，它是由酪氨酸分子凝结而成的聚合物，并在 400 ～ 700nm 区间均有吸收，但对较长波长的吸收相对减少。以上所有因素提供一个事实，小于 550nm 波长的光穿透力很低，而在 550 ～630nm 穿透力则成倍增长，当达到 700 ～800nm 后，对组织的穿透能力大幅度提升。然而，波长大于 800nm 的结果却不能令人满意。如果吸收波长太长( 大于 800nm) 则难于满足形成1O2 的能量要求，意味着光子没有足够的能量使处于三线态的光敏剂将基态氧分子激发到单线态。而且，当波长增加时，

纤维素共价固定功能化酞菁【任务+翻译+开题+综述+正文】

一、题目
任务书 纤维素共价固定功能化酞菁
二、主要内容和基本要求（指明本课题要解决的主要问题和大体上可从哪几
个方面去研究和论述该主要问题的具体要求）
主要目标和任务：金属酞菁衍生物由于其特殊的结构而具有优良的催化氧化性 能，广泛运用于各行各业。本实验首先合成酞菁化合物，再制备纤维素薄膜，然后 采用直接将金属酞菁衍生物负载到纤维素上的方法，制备得到一种金属酞菁负载纤 维催化剂。本文采用微波消解-火焰原子吸收光谱法测定酞菁衍生物中的金属元素的 含量，从而根据金属元素的含量换算出金属酞菁在纤维素纤维上的负载量。
主要内容包括： （1）合成外环有氨基官能团的金属酞菁化合物 （2）以乙酸纤维素原料制备薄膜，通过水解得到纤维素薄膜，并对其进行氧化 处理使其表面形成功能化基团。 （3）通过共价键的方式将酞菁固定于纤维素纤维表面，制备得到一种负载型的 催化剂。 （4）考察各反应条件对负载量的影响。

三、起止日期及进度安排
起止日期： 2010 年 11 月 8 日 至 2011 年 4 月 18 日
进度安排： 序号
时间
1 2010.11.08 至 2010.11.18
2 2010.11.21 至 2010.12.23
3 2011.12.26 至 2011.01.10
4 2011.01.10 至 2011.01.24
5 2011.02.19 至 2011.03.10
6 2011.03.15 至 2011.3.31
7 2011.04.15 至 2011.04.18
内容 文献的查阅与实验方案制定 完成开题报告、英文翻译和文献综述
合成四氨基金属酞菁 完成纤维素薄膜的制备与固定 完成反应温度和时间对固定量的影响 根据实验结果，完成论文初稿 修改毕业论文，最终完稿
四、推荐参考文献（理工科专业应在 5 篇以上，文科类专业应在 8 篇以上，其中外文文
献至少 2 篇。） 3. 沈永佳，酞菁的合成及应用[M]，北京：化学工业出版社，2000，2 第一版. 4. 姚玉元，陈文兴，吕素芳.催化纤维的制备及催化性能[J] .纺织学报，2007，28(4):5-7 5. 陈文兴，陈世良，吕慎水，等.负载型酞菁催化剂的制备及其光催化氧化苯酚[J].中国科学， 2007，50(3):379-384. 6. 殷焕顺.易溶性金属酞菁衍生物的合成及其性质研究:学位论文.湖南:湘潭大学，2004 [5] B. Kippelen, S. Yoo, J. A. Haddock, B. Domercq, S. Barlow,B. A. Minch, W. Xia, S. R. Marder and N. R. Armstrong,in Organic Photovoltaics: Mechanisms, Materials, and Devices,ed. S. sariciftic and S. Sun, CRC Press, Boca Raton, FL,2005. [6]F. Armand, H. Perez, S. Fouriaux, O. Araspin, J.-P. pradeau,C. G. Claessens, E. M. Maya, P. Va′quez and T. Torres, synth.Met., 1999, 102, 1476; Z. Wang, A.-M. Nygrd, M. J. Cook andD. A. Russell, Langmuir, 2004, 20, 5850.

酞菁蓝

新型颜料——酞菁蓝 酞菁蓝颜料是一类由8个N原子、8个C原子组成的16中心18π电子的芳香共轭体系的大环共轭配合物。它具有颜色鲜艳、生产成本较低、着色性优异、良好的光、热及化学稳定性、优异的光、电性质，在可见光区有较好的吸收以及分子结构的可调节性。除了用作传统的染料和颜料外，酞菁类化合物很早就被用作太阳能电池中的光敏化剂。同时酞菁环内有1个空穴，可以容纳铁、铜、钴、铝、镍、钙、钠、镁、锌等金属元素，并结合生成金属配合物。通过改变不同的金属离子可以获得不同能级的金属酞菁化合物，有利于提高太阳能电池的光电转换效率。但由于无取代的金属酞菁几乎不溶于水和有机溶剂，极大地限制了它的应用。改善金属酞菁水溶性的方法，一般是在苯环上加入磺酸基或羧酸基团 使用注意事项: 1、美利达色浆与多种体系涂料有较好的相溶性，但在使用产品前，建议先做混溶性实 验一，确定色浆与涂料的混溶性，不返粗、不絮凝，方可使用。 2、色浆在使用前应充分搅拌均匀避免沉淀而影响添加量，色浆可直接加入涂料中搅拌均匀，也可用清水稀释后加入涂料搅拌均匀。 3、使用剩余的色浆应及时密封好，以避免色浆表面受污染或水分挥发，影响使用质量。美利达水性色浆可应广泛用于涂料、建材、造纸等多种领域。用于涂料不仅对墙面起到遮盖、装饰和保护作用，还可展现建筑物所代表的各种文化，形成独特的人文影观。该产品色相稳定、质地均匀、长时间贮存不结块，使用方便。 产品名称：塑胶色母粒用酞青蓝 产品用途：广泛应用于油墨、涂料、塑料、纺丝色母粒、油漆、印花色浆等工业领域。 产品介绍：产品采用国际先进的技术和工艺，品质高、品种覆盖全。有固相法和溶剂法铜酞菁，及多品种成品酞菁。产品如下：粗品铜酞菁、活性粗品、酞菁衍生物、C.I.颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4和铝酞菁(C.I.颜料蓝79)等。同时能够根据用户需求设计、开发和生产不同规格的高质量酞菁蓝颜料。产品合格率99.999%，主要出口欧美市场，产品技术指标可与国际一线知名品牌媲美，获得国际客户的长期支持与合作。 本品为深蓝色粉末，为不稳定的a型酞菁蓝颜料。不溶于有机溶剂，着色力强，

金属酞菁的合成及表征

金属酞菁的合成及表征 摘要：以邻苯二甲酸酐、无水CoCl2、尿素等为原料，以钼酸铵为催化剂，采用金属模板法合成酞菁钴，用浓H2SO4再沉淀法提纯产物。纯产物可通过红外光谱、紫外可见光谱、电子光谱、差重-热重等方法进行表征。测得酞菁钴的紫外可见光谱的特征吸收峰为269.7nm和654.7nm。 关键词：金属酞菁合成抽滤紫外可见光谱 一、前言 酞菁类化合物是四氮大环配体的重要种类，具有高度的共轭∏体系，它能与金属离子形成金属酞菁配合物，这类配合物具有半导体、光电导、光化学反应活性、荧光、光记忆等特性。。金属酞菁其基本结构和天然金属卟啉相似，且具有良好的热稳定性和化学稳定性，因此金属酞菁在光电转换、催化活性小分子、信息存储、生物模拟及工业染料等方面有重要的应用。金属酞菁的合成一般有以下两种方法：（1）通过金属模板反应来合成，即通过简单配体单元与中心金属离子得配位作用，然后再结合形成金属大环配合物。其中金属离子起模板作用；（2）先采用有机合成方法制得并分离出自由的有机大环配体，然后再与金属离子配位，合成得到金属大环配合物。其中模板反应是主要的合成方法，以邻苯二甲酸酐为原料，其合成途径如下： CO CO O+ CO(NH2)2 +MX n 200-300℃ (NH4)2MoO4MPc +H2O + CO2 酞菁合成反应的产物中有原料及其他一些高分子聚合物等杂质，常用微热丙酮索氏萃取、真空升华、浓硫酸再沉淀或色谱柱提纯等方法除杂。 本实验以邻苯二甲酸酐、无水CoCl2、尿素等为原料，以钼酸铵为催化剂，采用金属膜板法合成酞菁钴，用浓H2SO4再沉淀法提纯产物。纯产物通过红外光谱、紫外可见光谱、电子光谱、差重-热重等方法进行表征。 二、实验 1、仪器和试剂 （1）仪器 台秤，研钵，三颈瓶（250ml）,空气冷凝管，圆底烧瓶（100ml），铁架台，玻璃棒，可

酞菁文献

铒酞菁的合成及光学性质研究二氧化硅凝胶玻璃基质中原位合成镍酞菁的动力学研究四-P-（2-醛基苯氧基）取代酞菁锌的合成及其吸收光谱的研究平面酞菁聚合物电子性质的理论研究八羧酸酞菁钴配合物与牛血清白蛋白的结合作用研究新型环糊精-酞菁功能纤维的制备与性能研究酞菁铜旋涂薄膜的制备与气敏性能研究酞菁结构和电性的量子化学研究; 2，9，16，23-四羧基金属酞菁的合成及电子光谱研究单壁碳纳米管吸附酞菁类有机物的研究铜酞菁的合成分析与含量测定的研究新型单取代两亲性酞菁锌的制备及其光动力活性研究用蒙特卡罗方法研究不同厚度的金对X射线在金-酞菁铜界面附近剂量分布的影响全氯取代酞菁锌的合成及其Cl2气敏性研究含四硫富瓦烯结构单元的酞菁和四氮杂卟啉衍生物的研究概况新型两亲性酞菁锌杀伤Bel-7402人体肝癌细胞研究日本发现癌症治疗新途径亚酞菁、亚萘酞菁的合成、性质及应用研究新型酞菁的光致发光性质研究β-四（4-羧基苯氧基）酞菁锌的合成与抗肿瘤活性研究酞菁在有机场效应晶体管方面的研究进展烷氧基铜酞菁的合成及溶解性的研究1，8，15，22-四（3-戊氧基）自由酞菁的结构、性质和红外光谱研究金属酞菁及其取代衍生物的结构与光电性能研究进展酞菁作为光敏剂在光分解水中应用的初步研究锌酞菁与牛血红蛋白相互作用的光谱研究锌酞菁配合物的线性与非线性光学性质研究四磺基酞菁钴合成及其与牛血清白蛋白结合作用的研究咔唑磺酸基铜酞菁的合成与其二阶非线性光学性能的研究酞菁改性聚苯乙炔高分子的微波介电性能研究四卤代金属酞菁的合成及光谱研究稀土夹心双酞菁铽的荧光特性研究交流阻抗法研究四羧基酞菁锌掺杂的二氧化钛半导体电极钒氧酞菁与萘酞菁的光限幅循环特性及光稳定性研究酞菁裂解法制备定向碳纳米管阵列及其场发射性能研究萘酞菁作为光动力治疗用光敏剂研究氨基六辛氧基不对称酞菁锌的光动力学性质研究氯铟酞菁光稳定性及光限幅循环特征研究酞菁类化合物用于DMFC催化剂的研究进展酞菁蓝生产废水处理试验研究壳聚糖与羧基酞菁锌复合物的制备及相关性质研究酞菁衍生物的组装改性技术及应用研究进展烷氧基取代金属酞菁的合成及其光谱特性的研究四-α-（2-甲基-8-喹啉氧基）酞菁金属配合物的合成、表征及光敏活性研究分子光谱法研究铝酞菁与牛血红蛋白的相互作用基于双核酞菁铜为中性载体的水杨酸根选择性电极的研究铜酞菁同质多晶现象的研究及其超细粒子的制备复合活性剂在不同条件下对磺化酞菁钴脱硫醇催化剂碱液稳定作用的研究微波合成铜酞菁及荧光猝灭测定痕量亚硝酸根离子的研究锌酞菁的微波合成及牛白蛋白测定研究酞菁改性聚二乙烯基二茂铁的微波介电性能研究两种取代酞菁锌的合成及其光物理性质的研究鲁米诺偶联酞菁的合成及其光谱性质的研究荧光酞菁复合凝胶玻璃的光限幅行为及机理研究单异硫氰基3：1不对称酞菁锌的光谱性质研究α-含氧取代酞菁的聚集性质研究一种新型酞菁类光蚀刻记录材料的光生酸性质研究金属酞菁配合物的合成及其三阶非线性光学性能研究酞菁高分子修饰及其光电性质研究进展光谱分析法研究八羧酸酞菁铝配合物与牛血清白蛋白的结合作用酞菁材料的超快动力学特性研究酞菁铅薄膜气体传感器的研制及其特性研究酞菁作为功能材料在电池中的应用研究四羧基金属酞菁负载纤维素纤维的制备及其消臭性能研究二段A／O工艺处理酞菁蓝生产废水特性研究分子筛封装磺化酞菁钴配合物的电化学研究四氮杂芳氧基取代酞菁金属配合物的UV-Vis吸收光谱研究高光敏性酞菁氧钛及光电器件制备工艺研究钛氧酞菁的合成工艺研究四取代4-异丙苯基苯氧基酞菁铅复合凝胶玻璃的结构及光限幅性能研究十六羧酸基酞菁锌光敏剂与白蛋白相互作用的光谱研究及复合物的制备四磺化酞菁镍复合乙烯基改性二氧化硅凝胶玻璃的谱学性能研究不对称酞菁光电功能材料研究的进展四-α（β）-（4-吡啶氧基）酞菁锌的光物理性质研究偶氮基取代的新型酞菁化合物的合