過(guò)渡金屬配合物的合成、性質(zhì)及生物活性研究

高夏南

（沈陽(yáng)科技學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110167）

1 概述

作為當(dāng)前的重要疾病之一，惡性腫瘤是人類(lèi)健康的嚴(yán)重威脅，其治療和預(yù)防受到廣大關(guān)注。隨著20世紀(jì)40年代生物烷化劑的代表氮芥抗癌物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，研究者們?cè)诖嘶A(chǔ)上合成了更多不同結(jié)構(gòu)的藥物。吡啶鈷配合物在化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外無(wú)數(shù)科研者們的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鈷元素對(duì)于刺激紅細(xì)胞的再生過(guò)程上發(fā)揮著非凡的作用。鈷作為非常重要的微量元素，在人體內(nèi)具有普遍的主要生理性能。如抗氧化功能、促成免疫功能、調(diào)理基因表達(dá)、促成基礎(chǔ)代謝、減輕微量元素的毒性等。因而，鈷配合物在人類(lèi)健康中起著重要作用并逐步開(kāi)始被人們所注重。

DNA作為生命遺傳信息的載體和傳遞者，是許多抗癌藥物的主要靶點(diǎn)。研究遺傳物質(zhì)DNA和藥物分子之間是如何相互作用的，對(duì)探討抗癌藥物的致癌原因、抑癌藥物的藥理作用及毒性研究和對(duì)設(shè)計(jì)合成新型具有專(zhuān)一性和選擇性的抗癌藥物具備重要的指導(dǎo)意義。由于含氮雜環(huán)類(lèi)配體種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)多樣，在金屬配位化合物研究中應(yīng)用最多，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在所有使用的含氮雜環(huán)類(lèi)配體中，剛性雙齒橋聯(lián)配體4，4′-聯(lián)吡啶是使用最多的橋聯(lián)配體。在合成的立體結(jié)構(gòu)中，包含一維到三維的多種骨架結(jié)構(gòu)。通過(guò)已經(jīng)報(bào)道的關(guān)于吡唑金屬配合物的抗腫瘤機(jī)理，吡唑配體主要通過(guò)非共價(jià)鍵與DNA相互作用。因?yàn)榕浜衔锏呐潴w中含有苯環(huán)，可以得出該配合物可能插入DNA中，這可能是其具有抗腫瘤活性的理由。新型金屬配合物藥物在疾病中的治療上起著重要的作用，過(guò)渡金屬鈷的配合物在藥物學(xué)、配位化學(xué)和生物無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)科具有重要的作用?，F(xiàn)如今，隨著科研人員們的研究發(fā)現(xiàn)，鈷配合物在醫(yī)療領(lǐng)域，比如抗腫瘤、殺菌、抗氧化等方面具有潛在應(yīng)用前景[3]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 配合物的制備與表征

稱取0.029g（10mmol）Co（NO3）2·6H2O、0.024g（10mmol）聯(lián)苯2，4-二羧酸、0.016g（10mmol）2，2′-bipy（聯(lián)吡啶）混合放于反應(yīng)釜中，加10mL水溶解，用0.1mmol/L KOH溶液調(diào)pH至6.5。置于160℃烘箱中恒溫反應(yīng)3h，后每1h降溫10°C反應(yīng)，至室溫。取出，發(fā)現(xiàn)灰色晶體。配合物的結(jié)構(gòu)如圖1所示。元素分析見(jiàn)表1，產(chǎn)率為53%.紅外分析數(shù)據(jù)為（cm-1，s，strong；m，medium；w，weak）：γ（O-H）3 213（m）；γ（C=O）1 702（s）；γ（C=C）1 606（s），1 448（m）；γ（C-N）1 154（s）；δ（C-O）1 247（m）；γ（C-H）714（m）。

圖1 配合物的分子結(jié)構(gòu)圖

表1 元素分析結(jié)果表

如圖1所示，該配位化合物是以聯(lián)苯2，4-二羧酸為橋聯(lián)配體的雙核金屬鈷的配合物。兩個(gè)鈷（II）原子的配位模式相同，鈷（Ⅱ）原子都是與來(lái)自不同聯(lián)苯2，4-二羧酸配體的四個(gè)O原子、2，2′-bipy上的兩個(gè)N原子配位。兩個(gè)鈷（Ⅱ）原子由兩個(gè)相同的橋聯(lián)配體聯(lián)苯2，4-二羧酸配體連接，形成一個(gè)橋聯(lián)配體與金屬循環(huán)的封閉的小環(huán)，金屬配體的比例為1∶1。從鈷（Ⅱ）原子與氧原子的距離可以看出，這距離近乎對(duì)稱，具體數(shù)值如下：Co（1）-O（1）2.175 6（20）?，Co（1）-O（4）2.178 7（2）?，Co（1）-O（2）2.143 2（20）?，Co（1）-O（3）2.152 2（20）?。如圖2所示，可以看到一個(gè)一維鏈狀結(jié)構(gòu)，它就是通過(guò)H鍵弱作用形成的。

圖2 配合物的一維鏈結(jié)構(gòu)

2.2 配合物與DNA作用紫外光譜

紫外光譜法是很多種檢測(cè)配合物與DNA作用的方法之一?？梢酝ㄟ^(guò)DNA滴定過(guò)程中配合物電子吸收光譜吸收峰的減色或增色、紅移或藍(lán)移等現(xiàn)象初步判斷配合物與DNA的結(jié)合模式。配合物與DNA作用的紫外光譜圖見(jiàn)圖3。如圖3所示：配合物在波長(zhǎng)為260nm處有明顯的特征吸收峰。隨著DNA的加入，配合物的最大吸收波長(zhǎng)沒(méi)有明顯變化，但吸收強(qiáng)度減弱，由此推測(cè)配合物對(duì)DNA具有插入作用，說(shuō)明配合物與DNA之間建立了新的平衡，生成了新的化合物。

圖3 配合物與DNA作用的紫外光譜圖

2.3 配合物與DNA作用熒光光譜

將EB插入到DNA堿基對(duì)中，沒(méi)有熒光性質(zhì)的EB這時(shí)會(huì)產(chǎn)生熒光。通過(guò)將配合物溶液滴加到DNA與EB體系之后，測(cè)定體系熒光強(qiáng)度的變化可以分析配合物與DNA的作用模式。配合物與EB-DNA作用的熒光淬滅圖如圖4所示。配合物的濃度為，0，0.5×10-5mol/L，1.0×10-5mol/L，1.5×10-5mol/L，2.0×10-5mol/L，2.5×10-5mol/L，3.0×10-5mol/L，3.5×10-5mol/L，可以看出隨著配合物濃度增加，體系中熒光強(qiáng)度隨之減弱，表明堿基對(duì)被配合物分子進(jìn)入后將EB擠出來(lái)并取代了它的位置。

圖4 配合物與DNA作用的熒光圖

3 結(jié)束語(yǔ)

采用水熱法合成了[Co2（L）2（bipy）2]n配合物（L 為聯(lián)苯2，4-二羧酸，bipy為2，2′-聯(lián)吡啶）。通過(guò)紅外光譜、元素分析手段對(duì)配合物進(jìn)行了表征，研究了配合物的晶體結(jié)構(gòu)并且對(duì)配合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。配合物與,DNA作用的紫外光譜研究表明：配合物在260nm處有明顯的特征吸收峰，歸結(jié)為分子內(nèi)π-π電子越遷。加入DNA后，配合物的紫外光譜發(fā)生減色效應(yīng)，說(shuō)明配合物與DNA發(fā)生了嵌入作用。配合物與DNA作用的熒光光譜研究表明：DNA/EtBr復(fù)合物中加入配合物后，發(fā)生了熒光猝滅現(xiàn)象，表明配合物可以與溴化乙錠競(jìng)爭(zhēng)插入DNA堿基對(duì)中。