第四章 結論與展望
Scheme 1- 6 Ni(BDPP)擬態化合物之反應機構
因此本研究中以 H2BDPP 為基礎，合成將 H2BDPP 上吡咯 4 號位 置修飾為羥基的 H2
BDPP
OH，以及設計同樣為 N3O2的 BMPORP 系列 配位基，比較配位基上氧原子提供電子能力的不同，是否會影響三價 鎳錯合物的穩定性，再進一步探討錯合物是否具有 SOD 活性。第二章 實驗部分
第一節 實驗儀器及藥品 一、實驗儀器
1、紫外光-可見光光譜儀
(Ultraviolet/Visible/Spectrophotometer) 機型：Agilent 8453 Spectrophotometer
測量方法：將樣品溶於有機溶劑中，放入石英偵測容器中測定。
2、核磁共振光譜儀(NMR)
機型：Burker AVANCE 400 NMR
測量方法：將樣品溶於 d-溶劑中測定1H 或 13C 光譜。
3、元素分析儀(Elemental Analysis)
機型：德國 Heraeus varioIII-NCH Analyzer
測量方法：委由國科會台灣大學貴儀中心陸靖蔚小姐代為測定。
4、X-光單晶結構解析(X-ray diffractometer)
繞射點數據收集及晶體之分子結構解析
機型：Nonius Kappa CCD Axis 四環單晶繞射儀
Bruker AXS Kappa ApexⅡ四環單晶繞射儀
測量方法：委由台灣師範大學貴儀中心郭頂審先生代為收集繞射點數 據及解析結構。
5、循環伏安儀 (cyclic voltammetry) 機型：Epsilon EC-V160
測量方法：使用 0.1 M 的 TBABF4 溶液，配置成樣品濃度為 0.001 M 的混合液。工作電極為 2 mm 玻璃碳電極，參考電極為銀電極，補助 電極為白金電極。
二、 實驗藥品 1、溶劑
甲醇 (Methanol)：Mallinckrodt chemicals，AR 級 乙醚 (Diethyl ether)：Merck，GR 級
二氯甲烷 (Dichloromethane)：Merck，GR 級 乙腈 (Acetonitrile)：Merck，GR 級
四氫呋喃 (Tetrahydrofuran)：Merck，GR 級 己烷 (Hexane)：Mallinckrodt chemicals，AR 級 戊烷 (Pentane)：TEDIA，AR 級
二次超純水 (Water)：取自系上 Milli-RO 60 water purification system 氘化氯仿 (Chloroform-d1, CD3Cl)：CIL
氘化甲醇 (Methanol-d4, CD3OD)：CIL
2、溶劑採用試藥級溶劑，在氮氣環境下乾燥蒸餾使用，純化方法如下 (1) 甲醇 /Methanol, CH3OH：
J.T.Baker 公司 ACS級產品，於氮氣下加入 10 公克鎂粉及 1 克的 碘一起溶在 100 毫升的甲醇中，一開始溶液顏色為褐色，在氮氣中迴 流 5 個小時後，顏色會變為鐵灰色，最後於氮氣下加入1.4 公升的甲 醇，在氮氣中迴流蒸餾至少 24 小時去除水分後，再行取用。
(2) 四氫咈喃 /Tetrahydrofuran, THF, C4H8O：
Merck 公司 ACS 級產品，於氮氣下加入切成細碎片狀的鈉金屬，
迴流至少 12 小時，以二苯酮 (benzophenone) 為指示劑，加熱迴流溶 液呈紫色狀態時，再行取用。
(4) 乙腈 /Acetonitrile, ACN, CH3CN：
Merck 公司 ACS 級產品，使用 MBRAUN 公司之 MB-SPS COMPACT 除水後再行取用。
(5) 乙醚 /Ethyl Ether, C4H10O：
Merck 公司 ACS 級產品，使用 MBRAUN 公司之 MB-SPS COMPACT 除水後再行取用。
(6) 正己烷 /n-Hexane, C6H14：
J.T.Baker 公司 ACS 級產品，使用 MBRAUN 公司之 MB-SPS COMPACT 除水後再行取用。
(7) 二氯甲烷 /Methylene dichloride, DCM, CH2Cl2：
Merck 公司 ACS 級產品，使用 MBRAUN 公司之 MB-SPS COMPACT 除水後再行取用。
(8)正戊烷/Pentane, C5H12：
Merck公司ACS級產品，於氮氣下加入切成細碎片狀的鈉金屬，迴 流至少12小時，以二苯酮(benzophenone) 為指示劑，加熱迴流溶液呈 紫色狀態時，再行取用。
3、合成配位基所使用的藥品
(1) trans-4-Hydroxy-L-proline：試藥級，ACROS。
(2) Triethylamine, NEt
3：試藥級，ACROS。(3) Sodium chloride, NaCl：試藥級，島久。
(4) Ethyl chloroformate：試藥級，ACROS。
(5) Chlorotrimethylsilane , Me
3SiCl：試藥級，ACROS。(6) Chlorophenylsilane , Ph
3SiCl：試藥級，島久。(7)Bromobenzene：試藥級，ACROS。
(8) 2,6-Pyridinedimethanol：試藥級，ACROS。
(9) Hydrobromic acid, HBr：試藥級，ACROS。
(10) Sodium hydroxide, NaOH：試藥級，島久。
(11) Potassium carbonate, K2CO3：試藥級，島久。
4、合成錯合物所使用的藥品
(1) Nickel(II) perchlorate hexahydrate, Ni(ClO
4)2·6H2O：Aldrich，98%。(2) Sodium hydride
,
NaH：試藥級，ACROS。(3) ferrocenium hexafluorophoshate：試藥級，ACROS。
5、進行催化反應所使用的藥品
(1) Potassium superoxide, KO
2：試藥級，ACROS。(2) Dioxygen,
16O2：豐明氣體三、實驗條件
需要在氮氣條件下反應者，一律使用 Schlenk technique 或在手套箱 (N2(g)-filled glove box maintained at or below 0.1 ppm of O2 and 1 ppm of H2O)下操作。使用的玻璃器材、雙頭鋼針、鐵轉接頭、鋼針都需放置在 設定 120 ºC 的烘箱中烘烤過，使用時才拿出來。
由手套箱秤取藥品時，必需以血清塞、銅線及 Para film 封住反應瓶 或樣品瓶瓶口，再送出手套箱。若要將反應瓶側管接真空系統時，需先將 側管部分抽真空，並以火焰槍烤過，再灌入氮氣回壓，重複上述動作三次 後，最後在灌入氮氣的條件下，轉開轉閥連接反應瓶與真空系統，進行後 續實驗操作。若是樣品瓶或定量瓶，則要先取另一個空樣品瓶塞上血清 塞、銅線及 Para film 封口後，以真空系統接上鐵製轉接頭接鋼針的方式
插入此樣品瓶，待抽真空灌氮氣回壓三次後，再於氮氣下將鋼針轉插到含 藥品的瓶中，或是以真空系統使用轉接頭接鋼針方式持續吹出氮氣約 5 秒後，再將鋼針轉插到含藥品的藥品瓶，進行後續實驗動作。
在空氣條件下進行的反應，其過程在空氣下操作，使用一般試藥級溶 劑，溶劑的轉移以滴管吸取加入，養經過程則是置於未經除水除氧的養晶 瓶內。
第二節 配位基與錯合物的合成與鑑定 一、 配位基 BMPOHP 之合成
1. 2,6-Bis(bromomethyl)pyridine
秤取2,6-pyridinedimethanol 5 公克(35.9 毫莫耳)於 250 毫升圓底瓶，再 倒入溴酸 100 毫升，加熱迴流反應 5 小時。秤取 4 公克氫氧化鈉加入 100 毫升二次蒸餾水配置成 1N 氫氧化鈉水溶液，逐滴加入反應瓶中使溶液呈 中性。接著加入飽和氯化鈉水溶液 250 毫升萃取，前後共萃取 5 次，有機 層使用無水硫酸鎂除水，過濾後將濾液使用迴旋濃縮機抽乾可以得到白色 粗產物。加入適量的二氯甲烷溶解，使用二氯甲烷為沖提液進行管住層析 法 分 離 ， 再 將 收 集 液 使 用 迴 旋 濃 縮 機 抽 乾 可 以 得 到 白 色 固 體 2,6-Bis(bromomethyl)pyridine 4.367 克，產率 46%。1H-NMR (400 MHz, CDCl3)：δ7.74 (t, 1H, Py)，7.39 (d, 2H, Py)，4.53 (s, 4H, CH2) ppm，詳細 NMR 光譜圖於附錄。
2. (2S,4R)-4-Hydorxy-2-pyrrolidinecarboxylic acid methyl ester hydrochloride
秤取 trans-4-hydroxy-L-proline 5.000 克(38.13 毫莫耳)於 250 毫升圓底 瓶，並將 100 毫升甲醇倒入反應瓶中。在冰浴下緩慢加入 Thionyl chloride 3.5 毫升(49.40 毫莫耳)，再將冰浴移除使反應溶液升溫至室溫後，加熱迴 流反應 16 小時。反應結束後，利用迴旋濃縮機將溶液抽乾，加入甲苯 60 毫升溶解粗產物，於真空系統下加熱抽乾產物，可以得到白色固體 (2S,4R)-4- Hydorxy-2-pyrrolidinecarboxylic acid methyl ester hydrochloride 6.92 克，產率為 99%。1H-NMR (400 MHz, CD3OD)：δ4.63-4.58(m, 2H, CH2)，3.86(s, 3H, OCH3)，3.32-3.25(m, 1H, CH)，2.49-2.39(m, 1H)，
2.26-2.17(m, 1H) ppm，詳細 NMR 光譜圖於附錄。
3.
2,6-Bis(((2S,4R)-4-hydroxy-2-(methyloxycarbonyl)-1-pyrrolidinyl)met hyl)- pyridine (BMPOHP)秤取 2,6-Bis(bromomethyl)pyridine 20.6 克(7.78 毫莫耳)和(2S,4R)-4- Hydorxy-2-pyrrolidinecarboxylic acid methyl ester hydrochloride 2.81 克 (15.55 毫莫耳)於 100 毫升單頸圓底瓶，抽真空後灌入氮氣，重複三次。
加入除水二氯甲烷將其溶解，在冰浴下加入二乙胺 5.42 毫升(38.88 毫莫 耳)，將反應混合物於室溫下反應 2 天。反應結束後，以迴旋濃縮機抽乾 溶液，可以得到黃色油狀物，使用管住層析法分離產物，沖提液為甲醇跟 乙酸乙酯的混合液(3:1)，並加入 5%的三乙胺鹼化管柱，將收集液使用迴 旋濃縮機抽乾，可以得到黃色油狀產物，產率 47%。1H-NMR (400 MHz, CDCl3)：δ7.63-7.57(t, 1H)，7.09-7.05(d, 2H)，4.34-4.29(t, 2H)，4.20-4.06(q, 4H)，4.00-3.89(t, 2H)，3.67(s, 6H)，3.49-3.42(dd, 2H)，3.04-2.98(d, 2H)，
2.28-2.20(m, 2H)，2.18-2.09(m, 2H) ppm。詳細 NMR 光譜圖於附錄。
二、 配位基 BMPOTMSP 之合成
秤取 BMPOHP 0.4 克(1.02 毫莫耳)於 100 毫升單頸圓底瓶，抽真空後灌 入氮氣，重複三次。加入除水二氯甲烷 50 毫升將其溶解之後，加入三乙 胺 0.35 毫升(2.54 毫莫耳)。之後在冰浴下緩慢加入 Chlorotrimethylsilane 0.46 毫升(2.54 毫莫耳)，反應 16 小時。反應結束之後加入二次蒸餾水 50 毫升，並用二氯甲烷 50 毫升萃取，前後共萃取 3 次，有機層使用無水硫 酸鎂除水，過濾後將濾液使用迴旋濃縮機抽乾，可以得到黃色油狀物。使 用管住層析法分離產物，沖提液為乙酸乙酯跟己烷的混合液(10:1)，將收 集液使用迴旋濃縮機抽乾，可以得到黃色油狀產物，產率 80%。1H-NMR (400 MHz, CDCl3)：δ7.54-7.47(t, 1H)，7.24-7.19(d, 2H)，4.36-4.29(p, 2H)，
3.94-3.89(d, 2H) ， 3.75-3.68(d, 2H) ， 3.61-3.56(d, 2H) ， 3.54(s, 6H) ， 3.23-3.16(dd, 2H)，2.14-2.04(m, 2H)，1.98-1.89(m, 2H)，-0.08(s, 18H) ppm。
詳細 NMR 光譜圖於附錄。
三、 配位基 BMPOTPSP 之合成
秤取 BMPOHP 0.4 克(1.02 毫莫耳)於 100 毫升單頸圓底瓶，抽真空後灌 入氮氣，重複三次。加入除水二氯甲烷 50 毫升將其溶解之後，加入三乙 胺 0.35 毫升(2.54 毫莫耳)。之後在冰浴下緩慢加入 Chlorotriphenylsilane 0.75 克(2.54 毫莫耳)，反應 16 小時。反應結束之後加入二次蒸餾水 50 毫 升，並用二氯甲烷 50 毫升萃取，前後共萃取 3 次，有機層使用無水硫酸 鎂除水，過濾後將濾液使用迴旋濃縮機抽乾，可以得到黃色油狀物。使用 管住層析法分離產物，沖提液為乙酸乙酯跟己烷的混合液(10:1)，將收集 液使用迴旋濃縮機抽乾，可以得到黃色油狀產物，產率 70%。1H-NMR (400 MHz, CDCl3)：δ7.68-7.63(d, 12H)，7.62-7.56(t, 1H)，7.47-7.32(m, 20H)，
4.76-4.68(p, 2H)，4.12-4.06(d, 2H)，3.95-3.89(d, 2H)，3.88-3.82(t, 2H)，3.62(s, 6H)，3.36-3.29(dd, 2H)，2.80-2.73(dd, 2H)，2.29-2.21(m, 2H)，2.20-2.11(m, 2H) ppm。詳細 NMR 光譜圖於附錄。
四、配位基 H2BDPPOH之合成
此配位基合成步驟是參考本實驗室畢業的博士生江建緯學長開發的 合成方法，步驟如下：
1. (2S,4R)-1-Ethyl-2-methyl-4-hydroxypyrrolidine-1,2-dicarboxylate
秤取 trans-4-hydroxy-L-proline 5.000 克(38.13 毫莫耳)與碳酸鉀 8.432 克(61 毫莫耳)於含磁石的 250 毫升圓底瓶中，加入 100 毫升的甲醇，形成 白色的混濁溶液。架一個冰浴水盆使圓底瓶維持在 0 ℃，在冰浴下以針 筒緩慢加入醯氯甲酸乙酯 11.3 毫升(117.94 毫莫耳)，讓溫度維持在 0 ℃下 反應 2 小時，再將冰浴水盆移去，在室溫下反應 16 小時。反應完畢後，
以迴旋濃縮機將溶劑抽乾，加入二次蒸餾水 100 毫升，以二氯甲烷 200 毫升萃取，前後共萃取 3 次，收集有機層以飽和氯化鈉水溶液 100 毫升再 萃取一次，接著有機層利用無水硫酸鎂除水，過濾後將濾液抽乾後即可得 到 透 明 油 狀 物 (2S,4R)-1-Ethyl-2-methyl-4-hydroxy-pyrrolidine-1,2-
dicarboxylate 11.011 克，產率為 88%。1H-NMR (400 MHz, CDCl3)：δ 4.50-4.45 (m,2H)，4.16-4.13 (m,2H)，3.76-3.72 (m,3H)，3.67-3.62 (m,2H)，
2.12-.05 (m,3H)，1.30-1.17(m,3H) ppm，詳細 NMR 光譜圖於附錄。
4. (2S,4R)-Ethyl-4-hydroxy-2-(hydorxydiphenylmethyl)pyrrolidine-1- carboxylate
秤 取 (2S,4R)-1-Ethyl-2-methyl-4-hydroxypyrrolidine-1,2-dicarboxylate 3.258 克(15 毫莫耳)置於含磁石的 500 毫升圓底瓶中，將圓底瓶抽真空五 分鐘後灌入氮氣回壓，重複 3 次，在氮氣的環境下加入 20 毫升的四氫呋 喃使其溶解。在冰浴下攪拌十分鐘後，以針筒抽取 1.0 M PhMgBr 四氫呋 喃溶液 60 毫升(60 毫莫耳)緩慢滴入反應瓶中，反應溶液於冰浴環境下反 應兩小時。反應完畢後，在冰浴下緩慢加入飽和氯化銨水溶液至反應瓶終 止反應，直到溶液顏色由灰黑色轉為白色混濁溶液。接著使用迴旋濃縮機 將四氫呋喃抽乾，剩餘水層以二氯甲烷 100 毫升萃取，前後共萃取 3 次，
有機層以無水硫酸鎂除水，過濾後將濾液利用迴旋濃縮機抽乾並使用管住 層析法純化產物，沖提液為乙酸乙酯跟己烷的混合液(1:1)，可以得到無色 油 狀 產 物 (2S,4R)-Ethyl-4-hydroxy-2-(hydorxy-diphenylmethyl)pyrrolidine- 1-carboxylate 2.344 克，產率為 46%。1HNMR (400 MHz, CDCl3)：δ 7.42-7.24
(m, 10H)，5.11-5.07 (dd, 1H)，4.08-3.91 (m, 3H)，3.56-3.53 (d, 1H)，3.03-3.02 (m, 1H)，2.18-2.13 (m, 1H)，2.08-2.04 (m, 1H)，1.44-1.43 (m, 1H)，1.17-1.14(t, 3H) ppm，詳細 NMR 光譜圖於附錄。
5. (2S,4R)-4-Hydroxy-2-(hydroxydiphenylmethyl)pyrrolidine
秤 取 (2S,4R)-Ethyl-4-hydroxy-2-(hydorxydiphenylmethyl)pyrrolidine-1- carboxylate 2.300 克(6.74 毫莫耳)及氫氧化鉀 12.479 克(222.42 毫莫耳)置於 500 毫升圓底瓶中，倒入乙醇 250 毫升，加熱迴流兩天。反應完畢後以迴 旋濃縮機將溶液抽乾，加入二次蒸餾水將產物溶解，以濃鹽酸調整水溶液 pH 值到中性。再以二氯甲烷 300 毫升萃取，前後共萃取 3 次，有機層以 無水硫酸鎂除水，過濾後將濾液利用迴旋濃縮機抽乾後可以得到淡黃色油 狀物(2S,4R)-4-Hydroxy-2-(hydroxydiphenylmethyl)- pyrrolidine 1.792 克，產 率為 98%。1HNMR (400 MHz, CDCl3)：δ 7.60-7.47 (m, 4H)，7.38-7.15 (m, 6H)，4.66-4.60 (m, 1H)，4.37-4.35 (m, 1H)，3.18-3.15 (m, 1H)，3.02-2.96 (m, 1H)，1.91-1.44 (m, 3H) ppm，詳細 NMR 光譜圖於附錄。
6. 2,6-Bis(((2S,4R)-4-hydorxy-2-(diphenylhydroxymethyl)-1- pyrrolidiny)methyl)pyridine (H2BDPPOH)
秤取(2S,4R)-4-Hydroxy-2-(hydroxydiphenylmethyl)pyrrolidine 0.772 克(2.86 毫莫耳)、2,6-bis(bromomethyl)pyridine 0.376 克(1.43 毫莫耳)與碳酸鉀 0.395 克(2.86 毫莫耳)至 250 毫升圓底瓶中，加入 150 毫升乙醇後迴流三天。反 應完畢後以迴旋濃縮機將溶液抽乾，加入二次蒸餾水 150 毫升，並以二氯 甲烷 200 毫升萃取，前後共萃取 3 次。有機層以無水硫酸鎂除水，過濾後 濾液使用迴旋濃縮機抽乾後可以可到白色固體的混合物。以少量的二氯甲 烷將混合物溶解，並加入大量正己烷使固體析出沉澱，將上層澄清溶液移
秤取(2S,4R)-4-Hydroxy-2-(hydroxydiphenylmethyl)pyrrolidine 0.772 克(2.86 毫莫耳)、2,6-bis(bromomethyl)pyridine 0.376 克(1.43 毫莫耳)與碳酸鉀 0.395 克(2.86 毫莫耳)至 250 毫升圓底瓶中，加入 150 毫升乙醇後迴流三天。反 應完畢後以迴旋濃縮機將溶液抽乾，加入二次蒸餾水 150 毫升，並以二氯 甲烷 200 毫升萃取，前後共萃取 3 次。有機層以無水硫酸鎂除水，過濾後 濾液使用迴旋濃縮機抽乾後可以可到白色固體的混合物。以少量的二氯甲 烷將混合物溶解，並加入大量正己烷使固體析出沉澱，將上層澄清溶液移