黄嘌呤

【背景及概述】^[1][2]

黄嘌呤（英语：xanthine），中文别名3，7-二氢-1H-嘌呤-2，6-二酮，2，6-二羟基嘌呤，CAS号9-89-6，分子式C₅H₄N₄O₂P，分子量152.11100，PSA 94.400000，密度1.637 g/cm³，熔点300℃，沸点834.9ºCat760mmHg，闪点458.7ºC，折射率1.5392(20ºC)。

黄嘌呤是一种广泛分布于人体及其他生物体的器官及体液内的一种嘌呤碱，常用作温和的兴奋剂和支气管扩张剂，特别用于治疗哮喘症状。咖啡因、茶碱及可可碱（主要在巧克力中发现）等常见的温和兴奋剂均由黄嘌呤衍生出来。黄嘌呤也是嘌呤代谢后的产物，并会在黄嘌呤氧化酶的作用下转换为尿酸。黄嘌呤是嘌呤衍生物，并且很少在核酸的成分中发现。黄嘌呤是由鸟嘌呤经鸟嘌呤脱氨酶和次黄嘌呤经黄嘌呤氧化酶作用形成的，它最终经黄嘌呤氧化酶氧化成尿酸。黄嘌呤和尿酸在人体中的浓度高低，可以作为多种临床疾病的生物标志物，如周期性窒息，脑缺血，特别是高尿 酸血症和痛风性关节炎。因此检测体内黄嘌呤的含量有助于诊断及确定相关疾病。

【制备】^[1]

黄嘌呤由4-氨基-5-甲酰氨基脲嗪与甲酰胺在180-185℃反应而得。

【检测方法】^[2]

传统检测黄嘌呤的方法主要是高效液相色谱法，毛细管柱气相色谱法，毛细管电泳法，荧光质谱法以及电化学等方法。最新研究了一种以纸基芯片为平台，利用金纳米检测黄嘌呤的方法，与已有技术相比，方法简单，不需要专业人员操作，避免了昂贵复杂仪器的使用，又可以批量地同时检测多个样品，极大地缩短了检测时间，使得该方法易于在偏远欠发达地区应用，对于相关疾病的及早诊断具有重要意义。其具体步骤为：

1）柠檬酸三钠溶液与氯金酸溶液充分混合反应，获得由柠檬酸根包被金纳米颗粒，用超纯水稀释后，加入硫酸氢钠溶液，此溶液做检测溶液；柠檬酸三钠溶液与氯金酸溶液的体积比为3∶1～5∶1，优选为3.88∶1。金纳米颗粒的粒径为10～15纳米，优选为13纳米。金纳米会强烈的吸 附含有胺基的物质，而黄嘌呤含有四个胺基，提供了多个吸附位点。所述的检测溶液，其中硫酸氢钠的最终浓度为0～2mmol/L。所述的检测溶液，其中金纳米颗粒的浓度为0～10nmol/L。

2）将不同浓度的黄嘌呤标准溶液和样品溶液分别与检测溶液混合，充分反应；所述的黄嘌呤标准溶液的浓度范围为0～2.00ppm。所述的充分反应，其反应时间至少为2min。如果低于2min时，若样品中含有的黄嘌呤浓度较低，金纳米与黄嘌呤之间的吸附不够完全，则颜色变化不明显。所述的样品溶液可以是含黄嘌呤及其它水溶性杂质样品的水溶液，也可以是经处理除去蛋白的血清、尿样等生物样品。

3）将反应后混合液滴在纸基芯片上，干燥后用手机拍照并用软件分析 照片的RGB颜色强度，便可以精确的计算溶液中的黄嘌呤的浓度，进而求得样品中黄嘌呤的含量，含量是指质量体积浓度。计算溶液中黄嘌呤的含量具体为：取颜色强度中的蓝色色值和红色色值，并以它们的比值为纵坐标，以不同浓度的黄嘌呤为横坐标建立标准曲线，将样品溶液的色值比值带入标准曲线，计算可得样品溶液中黄嘌呤的含量。

【应用】^[1][3]

黄嘌呤主要用于生化研究和有机合成，是药物可可豆碱的中间体，还可用于制备其它黄嘌呤类似物。常见的黄嘌呤化合物有咖啡因（caffeine）、茶碱（theophylline）及可 可碱等。咖啡因和茶碱常作为天然腺苷拮抗剂，具有止痛或抑制哮喘等作用。 由于咖啡因和茶碱都含有一个共同的母核结构‑黄嘌呤，人们开始大量的研究合成黄嘌呤类化合物作为腺苷受体拮抗剂，其中尤其以8位‑取代的黄嘌呤化合物倍受青睐。在8位‑取代的黄嘌呤化合物的研究基础上，化学家已经开发出了一系列临床有效的药物分子。应用举例如下：

一种8‑芳基或烯基取代的黄嘌呤化合物的制备方法，先以廉价的铜盐为催化剂实现黄嘌呤化合物8‑位C‑H键与二硫化合物的反应，一步就能够顺利地制备8‑硫杂黄嘌呤化合物，制备简单，产率高，再8‑硫杂黄嘌呤化合物与硼酸类化合物反应，得到8‑芳基或烯基取代的黄嘌呤化合物，制备简单，产率高。具体包括以下步骤：

1）在铜盐催化剂的作用下，式II结构的黄嘌呤化合物与式III结构的二硫化合物在有机溶剂中进行反应生成式I结构的8‑硫杂黄嘌呤化合物；

2）在三(二亚苄基丙酮)二钯和噻吩‑2‑甲酸亚铜作用下，式I结构的8‑硫杂黄嘌呤化合物与式IV结构的化合物在第二有机溶剂中进行第二反应生成式V结构的8‑芳基或烯基取代的黄嘌呤化合物如下：

（式V中，R1、R2、R3为甲基、乙基、苄基、正丁基、异丁基、烯丙基或2‑嘧啶基，R1、R2和R3相同或不相同，R5为苯基、2‑呋喃基、苯乙烯基、取代的苯基、取代的2‑呋喃基或取代的苯乙烯基；式I中的R1、R2、R3与式 V中的R1、R2、R3具有相同含义，R4为乙基、正丙基、苯基、苄基、环己基、对甲苯基、2‑萘基、对氯苯基、对溴苯基或者3‑硝基苯基；式IV中的 R5与式V中的R5具有相同含义；式II中R1、R2、R3与式I中的R1、R2、R3具有相同含义；式III中的R4与式I中的R4具有相同含义。当然，R1、R2、R3还可选用其它烷基，R4还可选用其它取代的芳香取代基。）

【主要参考资料】

[1] http://baike.molbase.cn/cidian/29018

[2] 张敏；赵甜甜；胡坪；王月荣；章弘扬.一种快速检测黄嘌呤的方法. CN201510703661.5，申请日2015-10-26

[3] 罗芳;金雅莉;何祖莺;朱钢国.一种8-芳基或烯基取代的黄嘌呤化合物的制备方法. CN201310186221.8，申请日2013-05-17