的配位方式模擬 MnSOD 的配位環境。然而，仍有科學家顛覆原始配 位的概念，合成出以 porphyrins、salen 及 polyamines 的配位基合成的 MnSOD 擬態化合物，且在模擬超氧化物歧化酶的活性上仍具有可觀 (AEOL 10113) 及 Manganese(III)meso-tetrakis(N-ethylImidazole-2-yl) porphyrin (AEOL 10150)皆以紫質(porphyrin)作為配位基(圖 1.15)，並 分別在配位基上進行修飾。一般來說，MnSOD 進行 O2•−的歧化反應 時其錳氧化態介於 Mn(II)與 Mn(III)之間；而過氧化氫酵素酶的反應 則介於 Mn(IV)與 Mn(V)之間 17。此兩種化合物在人體大腦局部敗血
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(ischemia)的研究上具有催化抗氧化行為(catalytic antioxidants)。AEOL 10150 在 SOD 活性模擬的效果上比 AEOL 10113 多近兩倍(表 1.1)，
且合成 AEOL 10113 須由多種的立體異構物才可得，另外單離 AEOL 10113 的過程相當困難，因各種嚴厲的條件限制，製藥階段接受度不 高；相對而言，AEOL 10150 的製備過程中不含有立體異構物的存在，
較容易生產，並可在組織階段作精準的測試。
表 1.1 MnSOD 之擬態化合物 AEOL 10113 及 AEOL 10150 的 SOD 活性測試
二、Manganese(III) salen complexes
圖 1.16 MnSOD 之擬態化合物 EUK-113 及 EUK-13414
Manganese(III)-[methoxy-N,N
'
-bis(salicyldene)ethylenediamine acetate (EUK-113)及 Manganese(III)-[methoxy-N,N'-bis(salicyldene) ethylenediamine chloride (EUK-134)皆以 salen 配位基與錳金屬離子鍵17
結而得(圖 1.16)，第五配位分別為 OAc 及 Cl，由於它的分子量較低，
合成條件容易，因此在作為口服藥的製造上比其餘幾種模擬化合物更 具優勢18。Mn(salen)系列的錯合物除了對 O2•−具有歧化的功能外，同 時也具有模擬過氧化氫酵素酶的活性(catalase-mimetic activity)，將 H2O2轉變為無毒性的氧氣及水分子。2006 年，Tsunehiko Higuchi 教 授將 EUK-113 進行一系列配位基的修飾(圖 1.17)，其效果最顯著為脲 基(ureido group)的取代基，其脲基主要功能在於過氧化氫與脲基形成 兩個氫鍵(圖 1.18)，並穩定錯合物存在，隨之轉換為氧氣及水分子，
增加過氧化氫之轉換效率。
圖 1.17 MnSOD 之擬態化合物 EUK-113 的修飾
圖 1.18 脲基團與過氧化氫反應之示意圖
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三、Manganese(II) (pentaazamacrocyclic ligand)-based complexes
圖 1.19 MnSOD 之擬態化合物 M40403
早期針對哺乳類體內SOD酵素，設計具有活性並穩定的模擬化合 物，應用於人類之相關疾病，研究發現有些許的金屬錯合物可將O2
•−
進行歧化反應，然而卻發現這一類的金屬錯合物也會與過氧化氫進行 似芬頓反應(Fenton-like reaction)17，將產生毒性比起超氧離子還強的 氫氧自由基(hydroxyl radical, •OH)。此研究設計可使錯合物本身並不 會與氧化劑(oxidants)產生反應，如過氧化氫及次氯酸鹽。因此Riley 利用Manga nese(II)dichloro -{(4R,9R,14R,19R)-3,10,13,20,26- pentaazatetracyclo[20.3.1.0.0,]hexacosa -1(26),-22(23),24-triene}
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(proinflammatory effects)，雖然後者仍然有副作用的存在，然而對未 來醫藥相關的研究仍具貢獻。
圖 1.20 A:超氧離子的 EPR 圖譜；B:M40403 與超氧離子反應後的 EPR 圖譜
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近數十年來對於 MnSOD 的相關研究，其擬態化合物不外乎是由 N 及 O 的配位環境加以模擬並探討(圖 1.15) 因此針對下列 MnSOD 擬態化合物來作說明：
圖 1.21 MnSOD 之擬態化合物[(L)MnII(ClO4)](ClO4)
於2007年，Clotilde Policar及Anxolabehere-Mallart教授以五牙配 位 基 N-methyl-N,N',N'-tris(2-pyridylmethyl)ethane-1,2-diamine 合 成 出 [(L)Mn(II)(ClO4)](ClO4) (圖1.21) ，並且於−25 ºC，以KO2作為氧化劑 與其反應，產生深藍色中間體，經由UV/vis吸收光譜分析，可觀察在 430、590 nm處有特徵吸收峰(圖1.22)。中間體於反應三十分鐘後逐漸 降解，且經由ESI-MS圖譜分析，可觀察到m/z = 434.1 amu的訊號，精 算結果為[(L)Mn(II)O2]+，由於未得到晶體，作者認為中間體可能為 manganese(III) peroxo或manganese(II) superoxo。
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圖 1.22 [(L)MnII(ClO4)](ClO4)與超氧化鉀反應之吸收光譜圖
另 一 擬 態 化 合 物 ， 2013 年 Tsunehiko Higuchi 教 授 進 階 修 飾 EUK-113，除過去所合成配位基上具有脲基的錯合物，更增加至八種 取代基的置換(圖1.23)，對於SOD的活性總體而言皆比EUK-113來的 好，且錯合物3b、3c及3f的效果更為顯著18 (圖1.24)。
圖 1.23 EUK-113 修飾的八種取代基
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圖 1.24 EUK-113 與其修飾化合物對 SOD 活性比較
此系列化合物除了 SOD 活性效果明顯提升之外，對於模擬過氧 化氫酵素酶的活性效果，也比過去文獻好。Tsunehiko Higuchi 教授發 現將取代基置換為帶有吡啶(pyridyl)的基團，可大幅提升活性，在此，
吡啶所扮演的角色如胺基酸內組胺酸(histidine)，作為酸鹼調節的催化 劑(acid-base catalyst)，並加快反應中高價數錳金屬錯合物的生成，隨 之分解過氧化氫為氧氣及水分子 18 (圖 1.25)。
圖 1.25 修飾後的 EUK-113 之示意圖
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據上述 MnSOD 相關的文獻探討，本研究將利用本實驗室江建緯
學長所設計較為剛性(rigidity)之含氮氧五牙配位基與二價錳離子配位，
合成錳金屬擬態化合物，以模擬 MnSOD 之配位環境予以研究。並期 望經由氧化劑氧化後，可得到三價錳的穩定金屬錯合物。利用合成的 錳金屬錯合物，進行關於超氧化物歧化酶的結構及活性上的比較及探 討。
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