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卟啉及其金属配合物是一类天然存在的芳香四吡咯大环化合物,它们在生命有机体中担负着重要角色,如叶绿素在光合作用中高效吸收和传递光能;血红素在生命活动和生物代谢过程中传递电子、贮存和传输氧气等。鉴于天然卟啉类化合物的生物重要性,一些人工合成的卟啉化合物也相继问世,在临床医学和生物模拟等研究领域得到应用。 从结构上看,卟啉是一个功能配体,能与许多金属离子配位。随着我国稀土农用和生物医学应用的深入以及环境污染的日益严重,稀土元素和一些重金属元素可以直接或间接的进入生物体内,以至于这些元素的卟啉配合物生成并存在。对各种生物无机化合物的生物活性与生理功能等需要进行深入的具体探索,为此,对性质极其相似的稀土卟啉配合物以及其它天然金属卟啉配合物进行存在状态的制备分离和性质研究。本文主要进行了以下几方面的研究工作: (1) 在生物体内的稀土卟啉多是各种稀土卟啉的混合体,要研究单一稀土卟啉化合物,需要进行多个稀土卟啉化合物的分离。从分离的角度看,不同金属离子与同一个卟啉配体所形成的配合物之间的分离相对要难一些。重稀土由于离子半径差别更小,它们与卟啉的配合物更加难于分离。 我们首次用高效液相色谱(HPLC)分离了性质极其相似的钇、铒、铥和镱四个重稀土的阳离子型四(4-甲氧基苯基)卟啉配合物。探讨了不同分离参数对它们色谱保留行为的影响发现:流动相中存在有机酸和胺类添加剂才能使四个稀土卟啉配合物有效分离。相同条件下,不同有机酸和胺对稀土卟啉配合物的洗脱能力分别按下列次序递减:乙酸>丙酸>甲酸;三乙胺>三乙醇胺>二丁胺>二己胺>二乙胺≈二乙醇胺>乙醇胺>乙胺。在众多胺类添加剂中,以三乙醇胺对稀土卟啉配合物的分离选择性为最佳。无论何种有机酸或胺作为添加剂,稀土卟啉配合物均按照稀土离子半径减小的顺序出峰;在不同浓度的三乙醇胺中,稀土卟啉配合物保留因子的对数与中心稀土离子的E_N/r_i的比值均呈良好的线性关系。在最优的色谱条件下:即流动相为甲醇:水=85:15(v/v,内含100mmol/L三乙醇胺和200mmol/L HAc),流速为0.5 ml/min,四个稀土卟啉配合物10min内可以得到快速基线分离。 (2)首次以六个不同的饪叶琳配合物(四(4一轻基苯基)叶琳锈、四(4-甲氧基苯基)叶琳惬、四苯基叶琳锰、四(4一甲基苯基)叶琳铁、四(4一氯苯基)叶琳惬和四(4一异丙基苯基)叶琳惬)为研究对象进行HPLC分离。详细探讨不同流动相体系对它们的色谱保留行为的影响发现:在未含胺的流动相中,除四(4-轻基苯基)叶琳铁外,‘其它饪叶琳配合物保留在烷基键合硅胶固定相上;流动相中含有乙酸和三乙醇胺,能够有效洗脱所有的铁叶琳配合物。祛叶琳配合物的保留因子随苯环上取代基疏水性的增加而增加。在c18分析柱(5脚,2.5 x 150~)上,流动相为:甲醇:水=93:7(v/v,内含75~。讥三乙醇胺和200Inmo比HAc),流速为0.sml/I nln和流动相为:乙醇:水二90:10(v/v,内含25~比三乙醇胺和加onuno比HA。),流速为0.25mFinin,均能使六个铁叶琳配合物在18min内得到有效的分离,相比之下,乙醇体系对饪叶琳配合物更具有分离选择性。 (3)分别采用微晶纤维素柱色谱和硅胶薄层色谱制备出较纯的系列叶绿素衍生物。改进了脱镁叶绿素的制备方法:对菠菜中提取的叶绿素粗产品,省去水一二氧六环沉淀步骤,直接用o.lm。讥盐酸的丙酮溶液酸化处理,然后以石油醚:乙酸乙酷(5:3,v/v)为展开剂,采用硅胶薄层色谱制备分离。这一方法与传统制备程序相比,操作步骤简单且收率较高,脱镁叶绿素a和b的收率分别提高了15.2和 n.0%。在相同保存条件下存放60天,叶绿素的纯度质量有所下降,而脱镁叶绿素则基本上没有变化。 (4)利用硅胶薄层色谱对所制备的稀土叶绿素进行分离纯化;系统比较了不同稀土叶绿素之间以及它们与天然叶绿素的光谱性质和色谱保留行为的差别。结果显示:在酸性条件下所制备的稀土叶绿素实际上是叶绿素叶琳环被修饰的稀土叶绿素衍生物。和脱镁叶绿素相比,系列稀土叶绿素在Soret带和Q带的吸收峰位置均相应有不同程度的红移和蓝移;在荧光性质上,与天然叶绿素和脱镁叶绿素配体的红带特征荧光相比,不同稀土叶绿素在蓝带区(对斓叶绿素来说,其荧光峰位于448nm处)都有独特的发光性质,而它们的红带荧光则相对较弱。 首次实现了对同一稀土不同叶绿素配体所形成的配合物之间的色谱分离,然而不同稀土同一叶绿素配体所形成的配合物之间的分离尝试未获得成功。此外,用HPLC跟踪菠菜中叶绿素酶水解活性的结果显示:稀土离子对叶绿素酶的水解活性的影响并不显著;同样叶绿素酶对斓叶绿素的酶水解活性也不明显,然而,铜叶绿素可以催化叶绿素氧化降解。 (5)采用高效液相色谱法和动力学光度法分别研究了铅叶绿素的一些理化性质。首次发现用高氯酸铅与脱镁叶绿素在乙醇溶液中形成铅叶绿素配合物。实验表明:对铅叶绿素a和b系列来说,它们在Soret带、Q带的特征吸收峰分别在462nm,673nm和480nm,662nm;与脱镁叶绿素a,b相比,铅叶绿素a,b在Soret带和Q带吸收峰均有不同程度