新型氨基酸希夫堿配合物的合成及銅(Ⅱ)、鉑(Ⅱ)配合物的生物活性研究.pdf

1、氨基酸是生物體內(nèi)微量金屬元素的重要配體，氨基酸希夫堿配合物在醫(yī)學(xué)、催化、分析化學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。 近幾年來(lái)，有關(guān)希夫堿配合物抗腫瘤活性的研究有一定的報(bào)道，但是關(guān)于氨基酸希夫堿銅配合物對(duì)腫瘤細(xì)胞內(nèi)蛋白酶體活性及細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)性的作用及作用機(jī)理方面的研究鮮有報(bào)道。 設(shè)計(jì)和合成不同的氨基酸希夫堿配體及其金屬配合物，研究其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及對(duì)生物體的作用機(jī)制，特別是氨基酸希夫堿銅配合物對(duì)腫瘤細(xì)胞內(nèi)蛋白酶體的作用和作用機(jī)理

2、，是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的研究。 順鉑是治療癌癥的常用藥物，但是由于其毒副作用較大而限制了使用。研究鉑配合物對(duì)腫瘤細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶體活性及細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)性的作用，可以為鉑配合物的抗腫瘤作用機(jī)理及其毒副作用研究提供理論依據(jù)。 論文設(shè)計(jì)和合成新的氨基酸希夫堿配體及其金屬配合物，對(duì)其進(jìn)行表征，推斷出其可能的結(jié)構(gòu)，對(duì)部分配合物的抑菌活性進(jìn)行了研究；以蛋白酶體為作用靶點(diǎn)，深入研究了氨基酸希夫堿銅配合物及苯基吡啶鉑配合物對(duì)腫瘤細(xì)胞內(nèi)蛋白酶體的

3、抑制作用和凋亡誘導(dǎo)作用；以有機(jī)銅配合物NC-CuCl為模型化合物，研究了其抗腫瘤作用機(jī)理。具體研究?jī)?nèi)容如下： 選用L-天冬酰胺和L-谷氨酰胺為母體，同含有親水基的鄰香草醛縮合，得到兩種希夫堿配體，使其與過(guò)渡金屬反應(yīng)得到10種金屬配合物，采用紅外光譜、紫外光譜、摩爾電導(dǎo)率分析、元素分析和熱重分析等分析手段對(duì)配體及金屬配合物進(jìn)行表征。 L-天冬酰胺縮鄰香草醛希夫堿配體及其五種過(guò)渡金屬配合物的組成分別為：HL1Li·2H2O，

4、[Zn(LiL1)(CH3COO)(H2O)3]，[CuL1(H2O)3]，[Mn(LiL1)(CH3COO)(H2O)3]，[Co(LiL1)(CH3COO)(H2O)3]，[Ni(LiL1)(CH3COO)(H2O)]·2H2O。L-谷氨酰胺縮鄰香草醛希夫堿配體及其五種過(guò)渡金屬配合物的組成分別為：HL2Li·H2O，[Zn2(L2)2(CH3COOH)(H2O)2]·(H2O)(CH3OH)，[Cu3(L2)2(CH3COO)2(H

5、2O)]·2H2O，[Mn3(L2)2(CH3COO)2(CH3COOH)2]·3H2O，[Co2(L2)2(CH3COOH)(H2O)2]·(H2O)(CH3OH)，[Ni3(L2)2(CH3COO)2]·5H2O。 對(duì)金屬配合物進(jìn)行了非等溫?zé)岱纸鈩?dòng)力學(xué)處理，研究其熱分解過(guò)程和熱分解機(jī)理，結(jié)果如下：L-谷氨酰胺縮鄰香草醛希夫堿錳配合物第一步熱分解動(dòng)力學(xué)函數(shù)為：f(α)=1/3(1-α)[-ln(1-α)]-2，熱分解速率動(dòng)力學(xué)

6、方程為：da/dt=A·e-E/RT·1/3(1-α)[-ln(1-α)]-2。其它的L-天冬酰胺和谷氨酰胺縮鄰香草醛希夫堿金屬配合物的第一步或第二步熱分解動(dòng)力學(xué)函數(shù)均為：f(α)=1/4(1-α)[-ln(1-α)]-3，熱分解速率的動(dòng)力學(xué)方程均為：da/dt=A·e-E/RT·f(α)=A·e-E/RT·1/4(1-α)[-ln(1-α)]-3。熱分解動(dòng)力學(xué)處理同時(shí)也得到了配合物某步的熱分解相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(E，A)及活化熵變△S≠

7、和活化吉布斯自由能變△G≠。 采用抑菌圈法對(duì)L-天冬酰胺和L-谷氨酰胺希夫堿配體及其部分金屬配合物進(jìn)行了抑菌活性研究。研究表明所供測(cè)試化合物的抑菌活性均與濃度正相關(guān)；配合物的抑菌效果明顯高于相應(yīng)的配體，其中天冬酰胺縮鄰香草醛鎳配合物(＃2)和谷氨酰胺縮鄰香草醛銅配合物(＃8)的抑菌效果較好，具有廣譜抗菌性；對(duì)金黃色葡萄球菌、綠膿假單胞菌、大腸桿菌和枯草桿菌抑菌效果最好的分別是谷氨酰胺縮鄰香草醛銅配合物(＃8)、谷氨酰胺縮鄰香草醛

8、鈷配合物(＃7)、天冬酰胺縮鄰香草醛鎳配合物(＃2)和天冬酰胺縮鄰香草醛鎳配合物(＃2)。配合物的抑菌效果明顯高于相應(yīng)的配體，說(shuō)明配合物中的過(guò)渡金屬離子對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)發(fā)揮了重要的抑制作用。 用溴化3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑(MTT)法對(duì)所合成的12種天冬酰胺和谷氨酰胺希夫堿配體及其金屬配合物進(jìn)行抗腫瘤活性篩選，篩選出對(duì)乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞增殖具有較好抑制作用的谷氨酰胺縮鄰香草醛希夫堿銅配合物(G

9、VC)。 對(duì)GVC的進(jìn)一步抗腫瘤活性研究發(fā)現(xiàn)：GVC對(duì)乳腺癌MDA-MB-231及血癌Jurkat T細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶體活性有抑制作用，能誘導(dǎo)該腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，且這種作用與GVC的使用濃度和作用時(shí)間正相關(guān)；更重要的發(fā)現(xiàn)是GVC能選擇性的抑制腫瘤細(xì)胞，對(duì)惡性乳腺癌細(xì)胞MCF10DCIS．com有較強(qiáng)細(xì)胞毒性，對(duì)正常乳腺細(xì)胞MCF10A毒性較小。GVC對(duì)乳腺癌MDA-MB-231和血癌Jurkat T細(xì)胞內(nèi)蛋白酶體的抑制作用和細(xì)胞凋

10、亡誘導(dǎo)作用，說(shuō)明GVC具有廣譜抗腫瘤活性；對(duì)惡性乳腺癌細(xì)胞MCF10DCIS．com和正常乳腺細(xì)胞MCF10A的選擇性凋亡誘導(dǎo)作用，說(shuō)明了GVC具有很好的抗腫瘤選擇性。 以有機(jī)銅配合物NC-CuCl為模型化合物，用Image-iTTM活細(xì)胞ROS測(cè)試法研究了有機(jī)銅配合物的抗腫瘤作用機(jī)理，研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)銅配合物對(duì)蛋白酶體的抑制作用可能主要是通過(guò)銅離子和蛋白酶體的鍵合作用，通過(guò)對(duì)細(xì)胞內(nèi)蛋白酶體活性的抑制，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡。ROS的

11、產(chǎn)生參與了誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，但不是主要原因。 研究了四種苯基吡啶鉑配合物對(duì)純化的20S蛋白酶體的抑制作用，研究表明它們對(duì)純化的20S蛋白酶體的抑制作用與其使用濃度正相關(guān)，其半數(shù)抑制率IC50值均小于6μM；用MTT法考察了這四種苯基吡啶鉑配合物對(duì)乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞增殖的抑制作用，研究表明這四種苯基吡啶鉑配合物比順鉑具有使用濃度更低、抑制活性更好的特性，其半數(shù)抑制率IC50值均小于10μM。對(duì)這四種四種苯基吡啶鉑配

12、合物的深入研究發(fā)現(xiàn)：這四種苯基吡啶鉑配合物均有抑制乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶體活性和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡的作用。此項(xiàng)研究為深入研究這四種苯基吡啶鉑配合物在體內(nèi)的抗腫瘤活性提供了必要的理論依據(jù)。 合成了4-氨基安替比林縮對(duì)苯二甲醛雙希夫堿，并得到其單晶。該化合物屬單斜晶系，P2(1)/C空間群，化學(xué)式為C30H25N6O2，M=504.58。晶胞參數(shù)為：a=6.0710(2)(A)，6=22.2948(7)(A)，c

13、=9.8712(3)(A)，α=90°，β=95.147(2)°，γ=90°，Z=2，V=1330.70(7)(A)3，T=293(2)K，Dc=1.259mg/m3，R1=0.0494，wR2=0.1361 for I＞20(1)，F(xiàn)(000)=532。分子晶體結(jié)構(gòu)顯示4-氨基安替比林縮對(duì)苯二甲醛的分子不是二維共平面的，而是向三維空間伸展。分子間氫鍵相互作用使分子形成了一維鏈狀結(jié)構(gòu)。 運(yùn)用Gaussian03量子化學(xué)程序包，采

14、用量子化學(xué)的密度泛函理論(DFT)B3LYP方法，對(duì)4-氨基安替比林縮對(duì)苯二甲醛的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在穩(wěn)定幾何構(gòu)型的基礎(chǔ)上計(jì)算得到前沿分子軌道能量、各分子片富含電子的氮氧原子對(duì)前沿軌道的貢獻(xiàn)和NBO電荷分布。計(jì)算結(jié)果表明，此化合物部分鍵長(zhǎng)、鍵角的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。由計(jì)算可知該配體與金屬或其他分子作用時(shí)，N(31)、N(64)、O(33)和O(66)這4個(gè)原子是化學(xué)活性部位，可以發(fā)生各種有機(jī)反應(yīng)及與金屬離子配位。 對(duì)4-氨基