過渡金屬配合物的合成、性質及生物活性研究

高夏南

（沈陽科技學院，遼寧沈陽 110167）

1 概述

作為當前的重要疾病之一，惡性腫瘤是人類健康的嚴重威脅，其治療和預防受到廣大關注。隨著20世紀40年代生物烷化劑的代表氮芥抗癌物質的發現，研究者們在此基礎上合成了更多不同結構的藥物。吡啶鈷配合物在化學、生物學、醫學等許多領域都有潛在的應用。經過國內外無數科研者們的研究已經發現鈷元素對于刺激紅細胞的再生過程上發揮著非凡的作用。鈷作為非常重要的微量元素，在人體內具有普遍的主要生理性能。如抗氧化功能、促成免疫功能、調理基因表達、促成基礎代謝、減輕微量元素的毒性等。因而，鈷配合物在人類健康中起著重要作用并逐步開始被人們所注重。

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。研究遺傳物質DNA和藥物分子之間是如何相互作用的，對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設計合成新型具有專一性和選擇性的抗癌藥物具備重要的指導意義。由于含氮雜環類配體種類繁多，結構多樣，在金屬配位化合物研究中應用最多，根據文獻報道，在所有使用的含氮雜環類配體中，剛性雙齒橋聯配體4，4′-聯吡啶是使用最多的橋聯配體。在合成的立體結構中，包含一維到三維的多種骨架結構。通過已經報道的關于吡唑金屬配合物的抗腫瘤機理，吡唑配體主要通過非共價鍵與DNA相互作用。因為配合物的配體中含有苯環，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，過渡金屬鈷的配合物在藥物學、配位化學和生物無機化學學科具有重要的作用。現如今，隨著科研人員們的研究發現，鈷配合物在醫療領域，比如抗腫瘤、殺菌、抗氧化等方面具有潛在應用前景[3]。

2 實驗部分

2.1 配合物的制備與表征

稱取0.029g（10mmol）Co（NO3）2·6H2O、0.024g（10mmol）聯苯2，4-二羧酸、0.016g（10mmol）2，2′-bipy（聯吡啶）混合放于反應釜中，加10mL水溶解，用0.1mmol/L KOH溶液調pH至6.5。置于160℃烘箱中恒溫反應3h，后每1h降溫10°C反應，至室溫。取出，發現灰色晶體。配合物的結構如圖1所示。元素分析見表1，產率為53%.紅外分析數據為（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 配合物的分子結構圖

表1 元素分析結果表

如圖1所示，該配位化合物是以聯苯2，4-二羧酸為橋聯配體的雙核金屬鈷的配合物。兩個鈷（II）原子的配位模式相同，鈷（Ⅱ）原子都是與來自不同聯苯2，4-二羧酸配體的四個O原子、2，2′-bipy上的兩個N原子配位。兩個鈷（Ⅱ）原子由兩個相同的橋聯配體聯苯2，4-二羧酸配體連接，形成一個橋聯配體與金屬循環的封閉的小環，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，這距離近乎對稱，具體數值如下：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，可以看到一個一維鏈狀結構，它就是通過H鍵弱作用形成的。

圖2 配合物的一維鏈結構

2.2 配合物與DNA作用紫外光譜

紫外光譜法是很多種檢測配合物與DNA作用的方法之一。可以通過DNA滴定過程中配合物電子吸收光譜吸收峰的減色或增色、紅移或藍移等現象初步判斷配合物與DNA的結合模式。配合物與DNA作用的紫外光譜圖見圖3。如圖3所示：配合物在波長為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沒有明顯變化，但吸收強度減弱，由此推測配合物對DNA具有插入作用，說明配合物與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堿基對中，沒有熒光性質的EB這時會產生熒光。通過將配合物溶液滴加到DNA與EB體系之后，測定體系熒光強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，體系中熒光強度隨之減弱，表明堿基對被配合物分子進入后將EB擠出來并取代了它的位置。

圖4 配合物與DNA作用的熒光圖

3 結束語

采用水熱法合成了[Co2（L）2（bipy）2]n配合物（L 為聯苯2，4-二羧酸，bipy為2，2′-聯吡啶）。通過紅外光譜、元素分析手段對配合物進行了表征，研究了配合物的晶體結構并且對配合物的結構進行了詳細的描述。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，歸結為分子內π-π電子越遷。加入DNA后，配合物的紫外光譜發生減色效應，說明配合物與DNA發生了嵌入作用。配合物與DNA作用的熒光光譜研究表明：DNA/EtBr復合物中加入配合物后，發生了熒光猝滅現象，表明配合物可以與溴化乙錠競爭插入DNA堿基對中。