桂皮酸–8-羥基喹啉稀土配合物的合成、表征及與牛血清白蛋白的作用*

李小芳，馮小強(qiáng) 楊聲

（天水師范學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，甘肅天水 741001）(定西師范高等專(zhuān)科學(xué)校，甘肅定西 743000)

桂皮酸–8-羥基喹啉稀土配合物的合成、表征及與牛血清白蛋白的作用*

李小芳，馮小強(qiáng) 楊聲

（天水師范學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，甘肅天水 741001）(定西師范高等專(zhuān)科學(xué)校，甘肅定西 743000)

合成了以桂皮酸、8-羥基喹啉為配體，以鐿、銪為中心離子的稀土配合物，采用元素分析、摩爾電導(dǎo)、紅外光譜、紫外光譜和熒光光譜法進(jìn)行表征，并采用紫外光譜和熒光光譜研究了配合物與牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。結(jié)果表明,隨著配合物濃度的增加，BSA紫外光譜表現(xiàn)出明顯的增色效應(yīng)，配合物可有規(guī)律地猝滅BSA的熒光。

桂皮酸；8-羥基喹啉；稀土配合物；牛血清白蛋白

藥物進(jìn)入人體需通過(guò)血漿的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，到達(dá)受體部位而產(chǎn)生藥理作用。血清白蛋白是血漿中含量最豐富的蛋白質(zhì)，研究藥物與血清白蛋白的相互作用，對(duì)了解藥物的作用機(jī)制具有重要的意義。因此，從不同角度研究以白蛋白為代表的蛋白質(zhì)與具有生物活性小分子間的相互作用，已成為一個(gè)非常活躍的研究課題［1］。

稀土元素具有很好的抗炎、殺菌、抗癌、抗凝血、鎮(zhèn)痛作用［2］，有關(guān)稀土配合物抑菌活性的研究已有許多報(bào)道［3–6］。桂皮酸在醫(yī)藥工業(yè)中用來(lái)制造“心可安”、局部麻醉劑、殺菌劑、止血藥等，在農(nóng)藥工業(yè)中作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑和長(zhǎng)效殺菌劑。另外，含氮雜環(huán)化合物8-羥基喹啉也是一類(lèi)具有殺菌、抗炎功能的物質(zhì)，常被用作殺菌劑。筆者首次合成了以桂皮酸、8-羥基喹啉為配體，以鐿、銪為中心離子的稀土配合物，以期獲得具有長(zhǎng)效殺菌作用的配合物，并研究了合成的兩種三元配合物與牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。有關(guān)桂皮酸–8-羥基喹啉稀土配合物與BSA相互作用的研究未見(jiàn)報(bào)道。該研究為今后進(jìn)一步擴(kuò)大稀土的應(yīng)用及從事稀土生物無(wú)機(jī)化學(xué)、藥物化學(xué)、生物熱化學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了一些具有應(yīng)用價(jià)值的信息，對(duì)開(kāi)拓稀土藥物化學(xué)的新領(lǐng)域具有一定的意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

RE2O3(RE: Eu，Yb)：甘肅稀土公司；

BSA溶液：1.0×10–5mol/L，北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司；

電導(dǎo)率儀：DDS-307型，上海雷磁儀器廠(chǎng)；

傅立葉紅外光譜儀：Spectrum One型，美國(guó)Perkin Elmere公司；

元素分析儀：Vario EL Ⅲ型，德國(guó)Elementar公司；

紫外可見(jiàn)光譜儀：UV–2450型，日本島津公司；

熒光光譜儀：RF–5301PC型，日本島津公司；

精密pH計(jì)：PHS–3D型，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 三元配合物的合成及表征［7］

將含有1 mmol 的稀土氧化物放入小燒杯，滴加HNO3溶液（1＋1），于水浴中加熱溶解，繼續(xù)加熱蒸干。向含有5 mmol桂皮酸的95%乙醇溶液中加入4 mmol/L的NaOH溶液，調(diào)節(jié)至pH 6.0～6.5后，加入0.3 g 8-羥基喹啉，磁力攪拌下，將上述混合液中滴入含有5 mmol RE (NO3)3·6H2O的95%乙醇溶液中，即產(chǎn)生沉淀，室溫繼續(xù)攪拌24 h，陳化沉淀12 h，過(guò)濾，用95%乙醇洗滌數(shù)次，再用丙酮洗滌3次，真空干燥。采用KBr壓片法測(cè)定三元配合物的紅外光譜。將三元配合物及配體配成濃度為0.1 mg/mL的DMSO溶液，在190～500 nm范圍內(nèi)測(cè)定紫外光譜和熒光光譜。

1.3 配合物與BSA的作用

在10 mL比色管中依次加入2.0 mL Na2HPO4– NaH2PO4(pH 7.4)緩沖液、2.0 mL BSA溶液及一定量的三元配合物工作液，以二次蒸餾水定容后作用12 h，在240～320 nm掃描紫外光譜；設(shè)定激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為3 nm，λex=280 nm，在290～450 nm測(cè)定其熒光光譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 配合物的組成及溶解性

稀土離子的含量用EDTA絡(luò)合法測(cè)定，根據(jù)配合物的元素分析結(jié)果，可確定配合物的組成為REL2·L'(RE: Eu，Yb；L：桂皮酸；L'：8-羥基喹啉)。配合物不溶于乙醚、環(huán)己烷、乙酸乙酯和氯仿等極性較小的有機(jī)溶劑，可溶于THF、DMF和DMSO中，難溶于水。在25℃，以1.0 mg/mL DMSO溶液為溶劑，測(cè)得Eu –桂皮酸–8-羥基喹啉和Yb –桂皮酸–8-羥基喹啉配合物的摩爾電導(dǎo)分別為13.94，12.05 μS/cm，表明配合物在DMSO中均屬非電解質(zhì)。

2.2 配合物的表征

2.2.1 紅外光譜

各配合物的紅外光譜基本相似，但明顯有別于游離配體，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 三元配合物及其配體的主要紅外光譜數(shù)據(jù) cm–1

8-羥基喹啉有5個(gè)特征吸收峰：O－H（3 094 cm–1），O－H(1 205 cm–1)，C＝N(1 580 cm–1)，C－O (1 099 cm–1)，C＝C(1 480 cm–1)，形成配合物后O－H紅移到3 415～3 427 cm–1，O－H紅移到1 240 cm–1附近，表明羥基氧原子和稀土離子成鍵；同時(shí)C＝N吸收峰有位移，表明8-羥基喹啉中氮原子也參與了配位；另外，C－O位移到1 105 cm–1附近，C＝N位移到1 570～1 575 cm–1，說(shuō)明氧原子和氮原子也參與了配位，而桂皮酸中羧基參與配位。

2.2.2 紫外及熒光光譜

各配合物在DMSO中的紫外和熒光光譜數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 三元配合物及配體的紫外和熒光光譜數(shù)據(jù)

由紫外光譜數(shù)據(jù)可知，λ1是B吸收帶，表明化合物中含有芳核，λ2是K吸收帶，表明化合物中存在共軛體系。K吸收帶和B吸收帶都具有8-羥基喹啉的特征，可見(jiàn)其紫外吸收主要由配體決定，體現(xiàn)出配體的性質(zhì)。8-羥基喹啉的吸收遠(yuǎn)強(qiáng)于桂皮酸，所以后者常被掩蓋。吸收帶的紅移或藍(lán)移都表明了稀土離子和配體有成鍵作用。在DMSO中，配合物的熒光光譜主要表現(xiàn)為配體的熒光，而稀土離子的特征熒光相對(duì)比較弱，這是因?yàn)镈MSO本身可以作為配體對(duì)中心離子配位，配體與稀土之間的能量轉(zhuǎn)移因溶劑作用而發(fā)生變化，使稀土離子不能有效地發(fā)射出特征熒光［4］。

2.3 配合物與BSA相互作用的紫外光譜

Eu –桂皮酸–8-羥基喹啉、Yb –桂皮酸–8-羥基喹啉對(duì)BSA的紫外光譜的影響分別見(jiàn)圖1、圖2。由圖1、圖2可知，BSA在280 nm處有一強(qiáng)吸收峰，是其肽鏈上的色氨酸和酪氨酸的苯雜環(huán)π–π*躍遷引起的，且吸收強(qiáng)度隨配合物濃度的增加而增強(qiáng)，說(shuō)明稀土三元配合物誘導(dǎo)BSA分子發(fā)生類(lèi)似降低pH值所出現(xiàn)的蛋白質(zhì)肽鏈伸展現(xiàn)象［8］，使包圍在BSA分子內(nèi)部的色氨酸和酪氨酸殘基的芳雜環(huán)疏水基團(tuán)裸露出來(lái)，使吸收強(qiáng)度增強(qiáng)。紫外光譜表明稀土三元配合物與BSA混合后發(fā)生了相互作用；另外，在254～257 nm附近有一吸收峰，且吸收強(qiáng)度隨著稀土三元配合物濃度的增大而增強(qiáng)，可歸屬三元配合物的吸收峰。

圖1 Eu – 桂皮酸–8-羥基喹啉對(duì)BSA紫外吸收光譜的影響

圖2 Yb –桂皮酸–8-羥基喹啉對(duì)BSA紫外吸收光譜的影響

2.4 配合物與BSA相互作用的熒光光譜

蛋白質(zhì)分子中因含有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸等氨基酸殘基而產(chǎn)生內(nèi)源性熒光。由于這些氨基酸具有不同的結(jié)構(gòu)，熒光強(qiáng)度比為100∶9∶0.5，故在大多數(shù)情況下，可認(rèn)為蛋白質(zhì)的熒光主要來(lái)自色氨酸殘基的貢獻(xiàn)，而且含色氨酸殘基的蛋白質(zhì)的天然熒光及其變化直接反映了蛋白質(zhì)中色氨酸殘基本身及其周?chē)h(huán)境的變化。蛋白質(zhì)的熒光猝滅可用于研究藥物與蛋白質(zhì)的結(jié)合信息。BSA在激發(fā)波長(zhǎng)λex=280 nm時(shí)，最大發(fā)射波長(zhǎng)λem=348 nm。在同一條件下，向BSA溶液中分別滴加Eu –桂皮酸–8-羥基喹啉、Yb –桂皮酸–喹啉配合物溶液前后的熒光光譜見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 桂皮酸–喹啉–Eu對(duì)BSA熒光強(qiáng)度的影響

圖4 桂皮酸–喹啉–Yb對(duì)BSA熒光強(qiáng)度的影響

由圖3、圖4可知，隨著配合物濃度的增加，BSA熒光強(qiáng)度有規(guī)律地降低，但發(fā)射峰的位置和形狀基本不變，說(shuō)明兩種配合物對(duì)BSA的熒光具有猝滅作用。

3 結(jié)語(yǔ)

Eu/Yb –桂皮酸–喹啉能誘導(dǎo)BSA分子發(fā)生蛋白質(zhì)肽鏈伸展現(xiàn)象，使包圍在BSA分子內(nèi)部的色氨酸和酪氨酸殘基的芳雜環(huán)疏水基團(tuán)裸露出來(lái)，從而使吸收強(qiáng)度增強(qiáng)；Eu/Yb –桂皮酸–8-羥基喹啉與BSA能發(fā)生相互作用，對(duì)BSA的熒光具有猝滅作用。

［1］ 黃波，鄒國(guó)林，楊天鳴.阿霉素與牛血清白蛋白結(jié)合作用的研究［J］.化學(xué)學(xué)報(bào)，2002，60(10): 1 867–1 871.

［2］ 霍春芳，張冬艷，劉進(jìn)榮，等.稀土對(duì)芽孢菌的抑菌作用機(jī)理研究［J］.化學(xué)學(xué)報(bào)，2002，60 (6): 1 065–1 072.

［3］ 張麗紅，張冬艷，盧慶華，等.小檗堿與稀土硝酸鹽二元配合物的合成、表征及抑菌作用［J］.中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2010，28 (6):751–755.

［4］ 梁福沛，唐獻(xiàn)蘭，胡瑞祥，等.稀土–煙酸–8-羥基喹啉三元配合物合成、表征及其抑菌活性［J］.稀有金屬，2000，24(4): 265–269.

［5］ 朱早龍，劉景旺，達(dá)文燕，等.稀土姜黃素大環(huán)配合物的合成、表征及其熒光性質(zhì)和抑菌活性研究［J］.化學(xué)通報(bào)，2009(1): 59–65.

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［8］ 玄光善，吳效楠，李玉平.熒光光譜法研究乙酰水楊酸和牛血清蛋白的相互作用［J］.光譜實(shí)驗(yàn)室，2005，22 (7): 861–864.

Synthesis Characterization and Interaction of Rare Earth Complexes of Cinnamic Acid with 8-hydroxyquinoline and Bovine Serum Albumin

Li Xiaofang， Feng Xiaoqiang
(School of Life Sciences and Chemistry， Tianshui Normal University， Tianshui 741001， China)
Yang Sheng
(Ding Xi Teachers’College， Dingxi 743000， China)

Two kinds of ternary complexes of rare earth，with cinnamic acid and 8-hydroxyquinoline were synthesized，and investigated by using elemental analysis，molar conductance，F(xiàn)T–IR，UV and fl uorescence spectroscopy methods. The interactions of ternary complexes with BSA were studied by UV and fluorescence spectroscopy. Results showed that the absorption intensity of BSA increased with the increasing of complex concentration，and the fl uorescence intensity of BSA was quenched regularly by the ternary complexes.

cinnamic acid; 8-hydroxyquinoline; rare earth complex; bovine serum albumin (BSA)

O627181

A

1008–6145(2012)02–0029–03

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.02.008

*天水師范學(xué)院物理無(wú)機(jī)化學(xué)重點(diǎn)學(xué)科基金項(xiàng)目(ZD0840)；天水師范學(xué)院中青年教師科研資助項(xiàng)目（TSA1003）

聯(lián)系人：李小芳；E-mail: lix_f06@lzu.edu.cn

2012–02–08