亚磷酸酯类化合物的设计及合成(3)
单质磷有白磷、红磷、黑磷等几种同素异形体，他们的物理性质各有差异。在自然界中，磷以磷酸盐的形式存在，是生命体的重要元素，存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中。在含磷化合物中，磷原子通过氧原子而合别的原子或基团相连结[10]。自19世纪以来，有机磷化学有了长足的发展。20世纪初，德国Michaelis化学家对有机磷化学做了系统研究，研究领域涉及到了有机磷化学的各个类型。随后Arbusov小组提出了许多重要的制备C-O-P键化合物的方法，同时还研究了如重排、异构、反应机理等许多重要的理论问题，明确了亚磷酸酯的结构，提出了著名的Arbusov重排。到了20世纪50年代，有机磷化合物进入了大规模工业生产时代，有机磷毒剂及其杀虫剂的应用开创了新的农药工业，极大促进了世界各国对有机磷化学的研究，也使有机磷化学在农业及医药领域有了更实用的发展。
1.3 磷与生物化学
哪里存在生命，哪里就存在磷。如果追究生命的起源，就不得不考虑磷元素所起到的特殊作用。磷在生物圈内分布非常广泛，地壳含量丰富列前十位，火山岩、变形岩和沉积岩中都富含丰富的磷。而在生命体中磷还以更高的丰度存在，比如人体内磷的含量大约占元素重量的1%，占人脑总重量的0.3%，占肝脏总重量的0.2%。成人体内约含有600-900克的磷，广泛分布于全身组织及体液中，是构成生命的一种最要元素。磷在生命体的新陈代谢中起着重要作用，掌握细胞物质进出的细胞膜是由脂质双分子层构成。其主要成分就是磷脂，它有着活化细胞的作用，肩负着细胞内外物质交换的重任。此外，磷脂还有着降血脂的作用，清扫血管，使血管循环顺畅，被公认为是“血管清道夫”。磷脂还可以使中性脂肪和血管中沉积的胆固醇乳化为对人体无害的微粒，溶于水中而排出体外，同时阻止多余脂肪在血管壁沉积，起着缓解心脑血管压力的作用。
磷在生命活动过程中起了非常重要的作用，是生命活动的调控中心，参与着生命体系里绝大多数生物化学反应。磷在体内参与着酸碱平衡的调节，参与体内能量的代谢。我们从食物中吸收的能量以糖原，脂肪，蛋白质的形式储存于细胞中，但它们却不是人体进行生命活动的直接能量。这些能量物质在体内经过一系列复杂反应最终能生成ATP(腺嘌呤核苷三磷酸),其中，磷在ATP的反应中起关键作用，高能磷酸键的断裂能释放大量能量，这些能量能直接向细胞供能完成一系列生命活动。而在植物体内，磷能促进氨基酸，蛋白质和碳水化合物的合成和运输，在糖类代谢，蛋白质代谢和脂肪代谢中都起着重要的作用。而在生命遗传物质DNA中，磷也起着重要作用。在DNA中，磷的含量高达9%，是合成DNA的重要原料。作为遗传物质的载体DNA、RNA就是由磷酸二酯键将核糖核苷酸连接起来的。在DNA分子中第一个核苷酸的3'-羟基与第二个核苷酸的5'-磷酸基脱水形成3',5'-磷酸二酯键,第二个核苷酸的3'-羟基又与第三个核苷酸的磷酸基脱水形成3',5'-磷酸二酯键，依此类推，四种脱氧核苷酸就这样通过磷酸二酯键连接形成长链DNA分子多聚体。
图1.1 DNA分子一级结构图
1.4 磷与药物化学
磷作为生命的中心元素，与我们的健康也息息相关，无论是无机磷还是有机磷，在医学领域都起着及其重要的作用。例如，无水磷酸镁被用作抗胃酸剂、磷酸二氢钠被用作利尿剂以及它与磷酸二氢钾的混合物被用作补充体内的磷元素、磷酸钙盐被用作人造骨骼以及牙科和牙膏生产配方中的添加物、磷酸铬被用作肿瘤抑制剂等等。
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