基于萘環(huán)仲胺類過渡金屬配合物的制備及與DNA相互作用的光譜學(xué)研究

賈春滿，胡 琴，陳 達，張春燕，郭 肖，張 岐

（海南大學(xué) 材料與化工學(xué)院，海南 海口 570228；海南省精細化工重點實驗室（海南大學(xué)））

基于萘環(huán)仲胺類過渡金屬配合物的制備及與DNA相互作用的光譜學(xué)研究

賈春滿，胡 琴，陳 達，張春燕，郭 肖，張 岐

（海南大學(xué) 材料與化工學(xué)院，海南 海口 570228；海南省精細化工重點實驗室（海南大學(xué)））

合成了新型仲胺類配體L(N,N'-二萘基-1,2-乙二胺)及其四種過渡金屬的硝酸鹽配合物，利用紅外、元素分析、摩爾電導(dǎo)、1H NMR等對其結(jié)構(gòu)進行了表征，其結(jié)構(gòu)式為[ML2NO3]NO3(M=CuII，CoII，NiII，ZnII)，通過紫外、熒光光譜研究了該四種金屬配合物與小牛胸腺DNA的相互作用，Cu-L，Co-L，Ni-L，Zn-L與 DNA的結(jié)合常數(shù)分別為：3.77×104,1.41×104,2.14×104和 1.30×104M-1，表明配合物與DNA的作用方式插入結(jié)合.

DNA；相互作用；配合物；過渡金屬

過渡金屬配合物因其具備性能優(yōu)良的抗腫瘤藥物的潛力，近年來作為DNA靶向化合物得到了較廣泛研究[1-2].其中，希夫堿類過渡金屬配合物在此領(lǐng)域研究最為深入[3-4].然而希夫堿在酸或堿性條件時穩(wěn)定性較差，為了克服此類化合物的自身缺點，我們報道了將席夫堿還原為仲胺類并合成相應(yīng)過渡金屬配合物的方法，并研究其與DNA之間的相互作用及機理.此類配合物C-N之間單鍵可自由旋轉(zhuǎn)，分子柔性得到提高，并且所形成的配合物在弱酸堿性條件下均比較穩(wěn)定.

我們仲胺類過渡金屬配合物的相關(guān)研究表明，此類配合物與DNA存在明顯相互作用.例如我們前期制備的N,N’-二苯基-1,2-乙二胺配體[5]及其配合物，發(fā)現(xiàn)此類配體具備苯環(huán)的剛性平面的重要性，為了更進一步研究該剛性平面結(jié)構(gòu)的配體及其配合物對DNA相互作用的影響，我們嘗試增大該配體的剛性平面，制備配體(N,N′-二萘基-1,2-乙二胺)及它的過渡金屬配合物，并初步研究這些配合物與DNA的相互作用.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

RF—540熒光分光光度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)，UV—3400紫外分光光度計 (上海精密科學(xué)儀器有限公司)，320-S pH計（梅特勒儀器有限公司），DDS-307精密型電導(dǎo)率儀（貴陽學(xué)通儀器儀表有限公司）.小牛胸腺DNA（上海華美生物工程公司），三（羥甲基）氨基甲烷（Tris）（上海華美生物工程公司），溴化乙錠EB（上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司）

1.2 N,N′-二萘基-1,2-二胺(L)的合成及其配合物制備

向10mmol 1-萘甲醛甲醛的甲醇溶液中滴加10mmol乙二胺溶于10mL無水甲醇，室溫條件下攪拌4小時，TLC監(jiān)測反應(yīng)完全后，硼氫化鉀（40mmol）分多次加入到反應(yīng)液中，60°C回流反應(yīng)3小時，得到黃色液體.加蒸餾水洗滌2次，氯仿萃取3次，無水NaSO4干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑后，最終得到白色粉末（N,N′-二萘基-1,2-乙二胺）(L)，δH(CDCl3):8.09-7.24(14H,m,Ar-H),4.26(4H,s,Ar-CH2),2.90(4H,s,N-CH2),1.71(2H,s,NH-)，見圖 1.Cu(II),Co(II),Ni(II)和 Zn(II)硝酸鹽 (0.2mmol)溶于10mL甲醇，逐滴加入到N,N′-二萘基-1,2-乙二胺(0.1mmol)的甲醇(20mL)溶液中，室溫下混合攪拌3小時.旋蒸出溶劑后得到固體，分別用無水乙醇抽濾洗滌三次，真空干燥過夜，產(chǎn)率:78—83%.

圖1 N,N′-二萘基-1,2-乙二胺(L1)合成

2 結(jié)果與討論

2.1 配合物的結(jié)構(gòu)表征

四種配合物的IR峰相似，表明其可能有相似的結(jié)構(gòu).對于配合物的而言，NO3-分別出現(xiàn)特征吸收 峰 1510cm-1(ν1),1050cm-1(ν2)和 1310cm-1(ν4)，最大吸收峰之差(|ν1-ν4|)大約為 190-210cm-1，表明硝酸根可能以雙齒方式配位[6].另外，在1380cm-1(ν0)存在的游離硝酸根的特征吸收，與摩爾電導(dǎo)的測定結(jié)果相一致.Cu-L,Co-L,Ni-L,Zn-L四種配合物的FT-IR主要峰 (cm-1):3443,3424,3433,3434(νN-H);1511,1511,1494,1515(δN-H);1625,1625,1624,1628(νC-N);1131,1130,1130,1131(νC-N);1510,1508,1509,1510(ν1NO3);1301,1308,1302,1317(ν4NO3).Cu-L,Co-L,Ni-L,Zn-L元素分析，C%測定值：66.70,66.48,67.01,66.31；H%測定值：5.48,5.49,5.60,5.49；N%測定值9.62,9.68,9.60,9.64.

在298℃下，在DMSO中測得配合物Cu-L,Co-L,Ni-L,Zn-L摩爾電導(dǎo)數(shù)據(jù)為：92.3,86.2,88.5,83.6(Scm2mol-1)，均在 83-92·S?cm2·mol-1范圍內(nèi)，表明四種金屬配合物均為1：1電荷比[7]，一個硝酸根參與配位在分子內(nèi)界，另一硝酸根在配合物分子外界，與上述紅外數(shù)據(jù)相一致.通過以上紅外、核磁、元素分析可知，其分子式為[ML2NO3]NO3，該配合物的可能結(jié)構(gòu)式如圖2所示.

圖2 配合物結(jié)構(gòu)式（M為金屬離子）

2.2 配合物與DNA相互作用的紫外光譜分析

如果配合物插入方式與DNA相互作用，則主要通過插入基團與堿基之間強烈的π-π堆積作用，因而可能使配合物在其吸收峰出現(xiàn)明顯的減色效應(yīng)[8].由圖3可以看出，隨著DNA濃度的增加，231nm左右的吸光度值呈現(xiàn)減色效應(yīng)，對應(yīng)CuL,CoL,NiL和ZnL分別減小23.3%,12.8%,12.2%,14.9%，對應(yīng)282nm左右的吸光度值也呈現(xiàn)減小的趨勢，分別減小32.3%,21.5%,22.2%,19.3%，這是因為可能這些配合物影響了DNA構(gòu)象與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，并與DNA采取插入的方式.

圖3 DNA對配合物紫外光譜吸收影響(CDNA:a,0; b,2; c,4;d,6;e,8;f,10×10-6mol/L)

2.3 配合物與DNA相互作用的熒光光譜分析

利用熒光光譜法對金屬配合物與EB進行了競爭性結(jié)合實驗[9]，從而更進一步明確配合物與DNA的結(jié)合模式.圖4為配合物對DNA-EB體系熒光光譜的影響.隨著金屬配合物的加入，DNA-EB體系的相對熒光強度 (λex=540nm,λem=600nm)降低，這是因為配合物使EB從DNA中游離出來從而取代了DNA-EB體系中EB分子.根據(jù)經(jīng)典Stern-Volmer方程，F(xiàn)0/F=1+K[M]，[M]為猝滅劑的濃度，F(xiàn)0/F為(不存在猝滅劑)/(存在猝滅劑)時EB-DNA體系的熒光強度，由F0/F對[M]作圖得到四條線性回歸直線（見圖4），表明配合物對DNA猝滅有只有一種方式，配合物的鍵合常數(shù)K值(Cu-L，Co-L，Ni-L和Zn-L)分別為3.77×104,1.41×104,2.14×104和1.30×104M-1.該類配合物的鍵合常數(shù)高于我們前期報道相似配合物的論文數(shù)據(jù)[5]，表明萘環(huán)的插入作用能力可能比苯環(huán)更強.

3 結(jié)論

通過合成且表征了N,N'-二萘基-1,2-乙二胺(L)和它的 Cu(II)，Ni(II)，Zn(II)，Co(II)配合物.利用紫外、熒光光譜研究配合物與DNA的相互作用，結(jié)果表明金屬配合物與DNA結(jié)合且可以淬滅DNA-EB系統(tǒng)的熒光強度，與DNA相互作用方式為插入模式.萘環(huán)的插入作用能力比苯環(huán)更強，其原因可能是由于配合物插入平面的面積與插入強度成正比，并且萘環(huán)相對于苯環(huán)的增大的面積仍在同一平面內(nèi)而使配合物與DNA的作用得到增強.

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〔2〕MARUYAMA K,MISHIMA Y,MINAGAWA K,et al.DNA sensor with a dipyridophenazine complex of osmium(lI)as an electrochemical probe[J].Anal Chem,2002,74(15):3698-703.

〔3〕BARTON J K,BASILE L A,DANISHEFSKY A,et al.Chiral Probes for the Handedness of DNA Helices-Enantiomers of Tris(4,7-Diphenylphenanthroline)Ruthenium(Ii)[J].P Natl Acad Sci-Biol,1984,81(7):1961-5.

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O64；Q523

A

1673-260X（2012）02-0015-03