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医用一氧化碳释放分子(CORM)合成的挑战在于如何将水溶性配体引入到羰基金属前体中,构筑一种可控缓释、生物毒性低和水溶性好的过渡金属羰基配合物先导结构。本文以五羰基金属Fischer卡宾结构为释放前体,氨基酸为连接臂,聚乙二醇为配体,成功合成了一系列聚乙二醇化Fischer卡宾类水溶性释放分子(PEG-FcCORM)。本文共合成24个新PEG-FcCORM,并对其进行全面波谱学表征,其中化合物2a进行了 X-射线单晶结构分析。肌红蛋白测试发现,部分化合物可在水解条件下释放一氧化碳(CO),所有化合物均可响应365 nm紫外点光源释放CO。水溶性测试表明,聚乙二醇化显著提高了 Fischer卡宾结构的水溶性。生物测试显示,该类化合物基本无毒,具有CO治疗应用潜力。本论文的工作主要包括为以下五部分:第一、共设计合成了三类Fischer卡宾类羰基化合物,分别含氨基酸聚乙二醇单甲醚(mPEG)酯的五羰基铬或钼类Fischer卡宾化合物(1a-9a,1b-4b);二肽类聚乙二醇化五羰基铬化合物(1c-6c);甘氨酸和丙氨酸为连接臂,高聚合度的聚乙二醇单甲醚修饰的Fischer卡宾羰基化合物(1d-5d)。所有化合物均进行了全面的波谱学表征,分别是核磁共振氢谱、碳谱,红外,高分辨质谱和元素分析等,证实了化合物的结构与预期相吻合。此外,对化合物2a的单晶结构进行分析,确定其分子结构。第二、研究了 PEG-FcCORM的水溶性。采用摇瓶法系统测定了 PEG-FcCORM的油水分配系数(logP),评估了该类释放分子的亲疏水溶性。实验结果显示,PEG-FcCORM的水溶性主要取决于氨基酸连接臂与聚乙二醇亲水单元结构,其中氨基酸连接臂的影响规律为:甘氨酸类>酪氨酸类>亮氨酸类>苯丙氨酸类释放分子的水溶性,聚乙二醇的聚合度会显著提高PEG-FcCORM水溶性。第三、全面测定了 PEG-FcCORM的一氧化碳释放性能。在体外生理环境下,使用肌红蛋白法系统测定了 PEG-FcCORM对脱氧肌红蛋白的羰基化反应。实验发现水溶性较好的PEG-FcCORM甘氨酸和酪氨酸类Fischer卡宾化合物(1a,3a,4a,6a,9a,1b,3b,1c,4c)和高聚聚乙二醇化的化合物(1d-5d)可在磷酸缓冲溶液中水解释放CO,将脱氧肌红蛋白转化为碳氧肌红蛋白;而低亲水性PEG-FcCORM可在生理环境下稳定存在,基本不释放CO,具有作为光解一氧化碳释放分子的潜力。光解实验发现,365 nm紫外光可有效激发PEG-FcCORM(2a,5a,7a,8a,2b,4b,2c,3c,5c,6c)。第四、初步测定了 PEG-FcCORM的细胞活性。采用MTT法评价了PEG-FcCORM的细胞毒性。生物活性实验发现,1a对RAW264.7和MNK45细胞的 IC50 分别是 238.5 μM/L 和 242.6 μM/L。2a 对 RAW264.7 和 MNK45 细胞的IC50分别是201.7 μM/L和224.5 μM/L,说明PEG-FcCORM的生物毒性较低,基本满足CORM的治疗安全需求。第五、重点研究了 PEG-FcCORM的光降解历程,以PEG-FcCORM 1a为代表,采用红外、核磁跟踪了 1a在365 nm紫外点光源激发下的结构变化,并使用高分辨质谱跟踪了光解历程中可能形成的中间体。机理研究表明,与常规水解CO释放历程不同,光解过程中PEG-FcCORM的配位羰基逐个解离,释放CO,最终形成低价金属碎片和聚乙二醇甘氨酸酯。