新型金屬配合物的合成、表征與生物活性研究.pdf

1、金屬配合物被廣泛用于催化、醫(yī)學(xué)、分析化學(xué)、腐蝕和光致變色等領(lǐng)域，是生物無(wú)機(jī)科學(xué)領(lǐng)域非常重要的研究熱點(diǎn)。順鉑是第一類抗腫瘤金屬配合物藥物，它是通過(guò)DNA相互作用，破壞DNA的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致其在腫瘤細(xì)胞增殖過(guò)程中失效。近年來(lái)，泛素-蛋白酶體通路(UPS)成為抗腫瘤活性研究的重要課題，其中蛋白酶體成為抗腫瘤藥物研究的重要靶點(diǎn)，蛋白酶體活性抑制劑成為一類重要的抗腫瘤藥物。Daniel等人報(bào)道合成的Cu[8-OHQ]2具有較強(qiáng)蛋白酶體抑制活性，

2、且可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。美國(guó)韋恩州立大學(xué)Dr.Dou課題組和本課題組報(bào)道的多種金屬配合物可以作為蛋白酶體抑制劑，選擇性誘導(dǎo)人體乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231、人體前列腺癌細(xì)胞PC3、人體乳腺癌細(xì)胞MCF7等腫瘤細(xì)胞凋亡。金屬配合物作為抗腫瘤藥物的研究，成為配位化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　本文合成了19種希夫堿金屬配合物，5種三元金屬配合物，通過(guò)自然揮發(fā)方法培養(yǎng)得到三種金屬配合物晶體。通過(guò)單晶衍射分析、紅外光譜分析、元素分析、紫外

3、光譜分析、熱重分析、核磁氫譜分析和摩爾電導(dǎo)率分析等方法表征了配合物的結(jié)構(gòu)，并對(duì)所得金屬配合物晶體進(jìn)行了量子化學(xué)理論計(jì)算。研究了部分金屬配合物的熒光性質(zhì)以及與DNA的相互作用。對(duì)合成的所有金屬配合物進(jìn)行了抗腫瘤活性研究，探討了金屬配合物作為蛋白酶體抑制劑誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的機(jī)理。本文還研究了雙硫侖金屬鎘混合液(DSF+Cd)對(duì)人體前列腺癌細(xì)胞增殖的抑制作用，并探討了其作用機(jī)理。主要進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的研究工作:
　　(1)合成了L-鳥氨

4、酸縮2，4-二羥基苯甲醛希夫堿金屬配合物，這類金屬配合物的組成為:[M(L1)2]·nH2O(M=Cu(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)，Co(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)n=0，1，2)。通過(guò)MTT實(shí)驗(yàn)篩選出了L-鳥氨酸縮2，4-二羥基苯甲醛希夫堿金屬配合物中[Cd(L1)2]·2H2O可以抑制人體前列腺癌細(xì)胞LNCaP、人體前列腺癌細(xì)胞C4-2B和人體乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231增殖。通過(guò)蛋白質(zhì)印記實(shí)驗(yàn)、CT活性實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析等

5、對(duì)配合物[Cd(L1)2]·2H2O誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的機(jī)理進(jìn)行了研究，證明金屬配合物[Cd(L1)2]·2H2O可以作為蛋白酶體活性抑制劑誘導(dǎo)人體癌細(xì)胞LNCaP、C4-2B和MDA-MB-231的凋亡，金屬配合物[Cd(L1)2]·2H2O的抗腫瘤活性具有一定的廣譜性。
　　(2)合成了L-鳥氨酸縮2-羥基-Ⅰ-萘甲醛希夫堿金屬配合物，該類配合物的組成為:[M(L2)2]·2H2O(M=Cu(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，Zn(Ⅱ

6、)，Co(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)n=2，3)。通過(guò)MTT實(shí)驗(yàn)篩選出了L-鳥氨酸縮2-羥基-1-萘甲醛希夫堿金屬配合物[Cd(L2)2]·2H2O、[Cu(L2)2]·2H2O、[Zn(L2)2]·3H2O和[Ni(L2)2]·3H2O可以抑制人體前列腺癌細(xì)胞LNCaP、人體前列腺癌細(xì)胞C4-2B和人體乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231的增殖。并研究了配合物[Cd(L2)2]·2H2O和[Cu(L2)2]·2H2O誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的機(jī)理，證明金屬配合

7、物[Cd(L2)2]·2H2O和[Cu(L2)2]·2H2O可以作為蛋白酶體活性抑制劑誘導(dǎo)人體癌細(xì)胞LNCaP、C4-2B和MDA-MB-231的凋亡，配合物[Cd(L2)2]·2H2O和[Cu(L2)2]·2H2O的抗腫瘤活性也具有一定的廣譜性。
　　(3)合成了三丙酮胺縮3-氨基吡嗪-2-羧酸希夫堿金屬配合物，該類配合物的組成為:[M(L3)2](M=Cu(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)，Co(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)，Mn

8、(Ⅱ))。該系列希夫堿金屬配合物中[Cd(L3)2]可以誘導(dǎo)人體前列腺癌細(xì)胞LNCaP凋亡。對(duì)配合物[Cd(L3)2]誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)金屬配合物[Cu(L3)2]可以作為蛋白酶體活性抑制劑誘導(dǎo)人體癌細(xì)胞LNCaP凋亡，并且活性也較強(qiáng)。另外通過(guò)熒光活性測(cè)試發(fā)現(xiàn)三丙酮胺縮3-氨基吡嗪-2-羧酸希夫堿配體L3和希夫堿金屬配合物[Zn(L3)2]具有一定的固體熒光活性，而其它配合物均沒(méi)有表現(xiàn)出固體熒光活性，說(shuō)明Cu(Ⅱ)、P

9、b(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)對(duì)希夫堿配體L3的熒光活性具有一定的猝滅作用。
　　(4)合成了鄰氨基苯甲酸(o-AB)和鄰菲羅啉(phen)三元金屬配合物，該類配合物的組成為:[M(phen)(o-AB)2](M=Cu(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)，Cd(Ⅱ))。其中得到三種配合物晶體[Zn(phen)(o-AB)2]、[Cd(phen)(o-AB)2]和[Pb(phen)(o-AB)2]。配

10、合物晶體的晶體學(xué)數(shù)據(jù)如下:①配合物[Zn(phen)(o-AB)2]為單斜晶系，所屬空間點(diǎn)群P2(1)/c。晶胞參數(shù):α=7.6397(6)(A),b=16.8761(18)(A),c=17.7713(19)(A)，α=90°，β=98.9570(10)°,γ=90°，V=2.2633(4) nm3,Z=4,F(000)=1064,S=1.058,Dc=1.520 g·cm-3,R1=0.0412,wR2=0.0948,μ=1.128

11、mm-1獨(dú)，立衍射點(diǎn)數(shù)為3968。②配合物[Cd(phen)(o-AB)2]為單斜晶系，所屬空間點(diǎn)群P2(1)/c。晶胞參數(shù):α=7.6462(6)(A)，b=17.1758(17)(A)，c=17.7436(18)(A)，α=90°，β=100.1000(10)°,γ=90°, V=2.2941(4) nm3, Z=4,F(000)=1136,S=1.035, Dc=1.635 g·cm-3，R1=0.0360，wR2=0.0851，

12、μ=0.994 mm-1，獨(dú)立衍射點(diǎn)數(shù)為4037。③配合物[Pb(phen)(o-AB)2]為三斜晶系，所屬空間點(diǎn)群P-1。晶胞參數(shù):α=7.8127(6)(A)，b=12.9880(11)(A)，c=13.4150(12)(A),α=63.4960(10)°,β=84.243(2)°,γ=77.5180(10)°, V=1.18937(17) nm3, Z=2,F(000)=636,S=1.073,Dc=1.842 g·cm-3,R1

13、=0.0388,wR2=0.0987，μ=7.133 mm-1，獨(dú)立衍射點(diǎn)數(shù)為4125。配合物皆為中性化合物.其中含有兩個(gè)鄰氨基苯甲酸配體和一個(gè)鄰菲羅啉配體，鄰氨基苯甲酸分子脫去一個(gè)質(zhì)子，以二齒配體的形式與金屬原子配位，形成一個(gè)四元環(huán)。鄰菲羅啉同樣以二齒配體的形式與金屬原子配位，形成一個(gè)五元環(huán)。配合物中金屬原子總配位數(shù)皆為六。
　　對(duì)上述三個(gè)配合物晶體進(jìn)行了理論計(jì)算，采用密度泛函理論(DFT) B3LYP方法在計(jì)算機(jī)上使用Gaus

14、sian03程序進(jìn)行計(jì)算，原子坐標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)自配合物的晶體數(shù)據(jù)，初始模型采用的是配合物物晶體晶胞中的一個(gè)分子。通過(guò)計(jì)算得到了配合物分子的鍵長(zhǎng)、鍵角、前線軌道分布、自然電荷分布，確定了晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定存在。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)值和理論計(jì)算值基本相符，說(shuō)明了理論計(jì)算模型的合理性。
　　測(cè)定了Zn(phen)(o-AB)2]、[Cd(phen)(o-AB)2]和[Pb(phen)(o-AB)2]的熒光性質(zhì)，得到了它們的熒光發(fā)射光譜，并與鄰氨基苯甲酸

15、和鄰菲羅啉的發(fā)射光譜進(jìn)行了比較。研究了金屬配合物[Cd(phen)(o-AB)2]與CT-DNA的相互作用，通過(guò)紫外可見光譜研究、熒光發(fā)射光譜研究和粘度測(cè)定研究等證明，金屬配合物[Cd(phen)(o-AB)2]是以靜電結(jié)合方式與CT-DNA作用。通過(guò)抗腫瘤活性篩選發(fā)現(xiàn)，金屬配合物[Cd(phen)(o-AB)2]可以抑制人體乳腺癌MDA-MB-231、人體前列腺癌細(xì)胞LNCaP和C4-2B的細(xì)胞增殖。
　　(5)研究了金屬鎘和雙