喹諾酮鈀化合物合成、抗癌活性及鄰菲咯啉金屬配合物與DNA作用的光譜學研究.pdf

1、本論文主要研究了喹諾酮鈀化合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)和抗癌活性；研究了喹諾酮與DNA之間的相互作用及影響因素；用分子靜電勢參數(shù)法研究了喹諾酮藥物的定量結(jié)構(gòu)．活性關系。本文還研究了鄰菲咯啉金屬配合物與DNA相互作用。論文由以下幾部分組成。 1．喹諾酮鈀化合物的合成和表征及其與DNA作用光譜學研究。首次合成了諾氟沙星、環(huán)丙沙星、氧氟沙星和恩諾沙星等喹諾酮藥物與鈀的化合物。其中，諾氟沙星鈀化合物為橙紅色晶體，其他化合物為淺黃色粉末。通過單晶

2、衍射法解析，得到諾氟沙星鈀化合物晶體結(jié)構(gòu)為：(NFLXH)<,2>[PdCl<,4>]·2H<,2>O。用元素分析、紅外、紫外、熱重分析等方法對合成的四個喹諾酮鈀化合物的結(jié)構(gòu)進行了表征。根據(jù)表征結(jié)果并結(jié)合諾氟沙星鈀晶體結(jié)構(gòu)，推測環(huán)丙沙星、氧氟沙星、恩諾沙星與鈀的化合物結(jié)構(gòu)為：(CPLXH)<,2>[PdCl<,4>]·2H<,2>O，(OFLXH)<,2>[PdCl<,4>]·2H<,2>O，(ERLXH)<,2>[PdCl<,4>]·

3、2H<,2>O。通過紫外可見光譜法和熒光光譜法，對上述合成的四個化合物與ct-DNA作用情況進行了研究。研究結(jié)果表明，上述化合物與ct-DNA存在相互作用，其作用方式可能為插入作用。 2．用紫外吸收光譜、熒光光譜法分別研究了諾氟沙星、環(huán)丙沙星、氧氟沙星和恩諾沙星等喹諾酮藥物分子與DNA之間的相互作用，計算了喹諾酮藥物分子與DNA的結(jié)合常數(shù)。結(jié)果表明，喹諾酮藥物與DNA存在著較強的相互作用，喹諾酮分子中的芳香基團可能插入了DNA的

4、堿基平面中。其結(jié)合能力為：恩諾沙星>環(huán)丙沙星>氧氟沙星>諾氟沙星。 研究了金屬離子La<'3+>、Cu<'2+>對環(huán)丙沙星和氧氟沙星與DNA體系光譜的影響。研究結(jié)果表明，金屬離子的存在亦影響喹諾酮藥物與DNA之間的相互作用，La<'3+>離子使喹諾酮-DNA體系的紫外吸收光譜發(fā)生增色效應，而Cu<'2+>離子使喹諾酮-DNA體系發(fā)生減色效應，原因可能是在實驗條件pH=7.4的情況下，La<'3+>與喹諾酮藥物分子可形成帶正電的締

5、合物，且親氧的稀土離子La<'3+>本身亦是強的核酸切割劑，它們將與DNA的磷酸基團發(fā)生靜電作用，從而使吸光度增大。而Cu<'2+>禾離子作為較軟的酸可能直接與DNA堿基嘌呤上的N原子通過共價鍵配位結(jié)合。因此，在Cu<'2+>存在下，各喹諾酮分子紫外吸收光譜仍隨DNA的增加而減小，且減小幅度較大。金屬離子的存在，喹諾酮藥物熒光光譜隨DNA增加而明顯降低，此結(jié)果亦佐證了金屬離子的存在，有利于喹諾酮藥物分子與DNA的相互作用。 首次

6、合成了苦味酸一諾氟沙星超分子化合物，分析了該化合物的晶體結(jié)構(gòu)。研究了有機小分子苦味酸、苯酚對諾氟沙星與DNA作用的影響。發(fā)現(xiàn)苦味酸能促進諾氟沙星與DNA的相互作用。其原因為苦味酸含有三個吸電子的-NO<,2>基團，使其羥基上H<'+>離子轉(zhuǎn)移到諾氟沙星分子的N6原子上，此時，帶正電荷的諾氟沙星的N6原子上的氫原子反過來與苦味酸形成氫鍵，同時諾氟沙星分子中的羧基上氫原子又與羰基氧形成分子內(nèi)氫鍵。由于諾氟沙星與苦味酸形成層狀的超分子化合物，

7、使其與DNA之間可發(fā)生靜電作用、堆積作用和氫鍵等多位點結(jié)合作用，因此，喹諾酮藥物在苦味酸等有機分子的共存下表現(xiàn)出與DNA之間有明顯的相互作用。 3.喹諾酮鈀化合物抗癌、抗菌活性研究。對合成的喹諾酮鈀化合物(NFLXH)<,2>[PdCl<,4>]·2H<,2>O和(CPLXH)<,2>[PdCl<,4>]·2H20進行了抗腫瘤生物活性體外篩選試驗，并與相應的喹諾酮進行對照。從受試物對腫瘤細胞的抑制作用和腫瘤細胞增殖(72h)的半

8、數(shù)抑制濃度(IC<,50>)可見，喹諾酮鈀化合物對人肺腺癌A549細胞和人白血病HL-60細胞的增殖抑制作用顯著強于喹諾酮本身。其中④號樣品(CPLXH)<,2>[PdCl<,4>]·2H<,2>O，在濃度為300μmol/L時對人肺腺癌A549細胞增殖的抑制率高達95.4±3.7％，是一個有望開發(fā)和應用的抗癌新藥。本章還進一步對喹諾酮鈀化合物抗癌活性的原因作了初步的探討，認為喹諾酮鈀化合物的抗癌活性與其特殊的組成和結(jié)構(gòu)有關。另外，本章

9、測試了喹諾酮及其化合物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌等細菌生長抑制的情況，結(jié)果可知：喹諾酮鈀化合物與喹諾酮一樣，均對上述格蘭氏菌有抑制作用，比較而言，環(huán)丙沙星鈀化合物的抗菌性能較好。 4.喹諾酮藥物的定量結(jié)構(gòu).活性關系研究。用量子化學方法和多元回歸分析模塊建立了喹諾酮藥物的結(jié)構(gòu)參數(shù)與抑制DNA促旋酶、Ⅱ型拓撲異構(gòu)酶的活性和活性差值間的定量關系。三個定量關系式的相關系數(shù)R分別為0.912、0.930、和0.904，均大于0.

10、9，說明所建立模型較為理想。通過喹諾酮結(jié)構(gòu)與抑制活性、選擇活性差值的定量關系，能較好地計算和預測喹諾酮藥物的活性。同時，提供了喹諾酮化合物影響抑制DNA促旋酶、人類Ⅱ型拓撲異構(gòu)酶生物活性和選擇性差別的結(jié)構(gòu)信息，表明分子靜電勢參數(shù)結(jié)合疏水常數(shù)、分子的最低空軌道能級和偶極矩，特別是結(jié)合表征分子三維結(jié)構(gòu)信息的3D-MoRSE參數(shù)可較好地用于定量描述喹諾酮藥物結(jié)構(gòu)與抑制生物大分子(酶)活性之間地相關關系，使得分子靜電勢參數(shù)結(jié)合三維立體參數(shù)3D-

11、MoRSE可以拓展其應用范圍到定量結(jié)構(gòu)-活性關系的研究中。 5.鄰菲咯啉鋅(Ⅱ)配合物與DNA相互作用的研究。采用紫外可見吸收光譜、熒光光譜等光譜方法研究了配離子[Zn(phen)]<'2+>(phen=鄰菲咯啉)與DNA的相互作用。在DNA存在下，配合物的紫外吸收光譜產(chǎn)生了明顯的減色效應，DNA的堿變性曲線在配合物的存在下向pH值增大的方向移動，增色效應減小。熒光光譜表明EB(溴化乙錠)-DNA體系的熒光強度隨[Zn(phen

12、)]<'2+>的加入而迅速減弱，表明鋅的鄰菲咯啉配合物與DNA之間發(fā)生了插入作用。 6.鄰菲咯啉鈰(Ⅲ)配合物與生物大分子DNA相互作用。用光譜法研究[Ce(NO<,3>)<,3>(phen)<,2>]與DNA之間的相互作用。研究發(fā)現(xiàn)，DNA加入后，配合物的紫外吸收峰和表面增強拉曼峰明顯降低，而熒光強度明顯增強。配合物對EB與DNA作用有競爭。這些表明配合物與DNA有較強的相互作用，并且主要鍵合模式是插入作用。測得配合物與DNA