过渡金属配合物的合成、性质及生物活性研究

高夏南

（沈阳科技学院，辽宁沈阳 110167）

1 概述

作为当前的重要疾病之一，恶性肿瘤是人类健康的严重威胁，其治疗和预防受到广大关注。随着20世纪40年代生物烷化剂的代表氮芥抗癌物质的发现，研究者们在此基础上合成了更多不同结构的药物。吡啶钴配合物在化学、生物学、医学等许多领域都有潜在的应用。经过国内外无数科研者们的研究已经发现钴元素对于刺激红细胞的再生过程上发挥着非凡的作用。钴作为非常重要的微量元素，在人体内具有普遍的主要生理性能。如抗氧化功能、促成免疫功能、调理基因表达、促成基础代谢、减轻微量元素的毒性等。因而，钴配合物在人类健康中起着重要作用并逐步开始被人们所注重。

DNA作为生命遗传信息的载体和传递者，是许多抗癌药物的主要靶点。研究遗传物质DNA和药物分子之间是如何相互作用的，对探讨抗癌药物的致癌原因、抑癌药物的药理作用及毒性研究和对设计合成新型具有专一性和选择性的抗癌药物具备重要的指导意义。由于含氮杂环类配体种类繁多，结构多样，在金属配位化合物研究中应用最多，根据文献报道，在所有使用的含氮杂环类配体中，刚性双齿桥联配体4，4′-联吡啶是使用最多的桥联配体。在合成的立体结构中，包含一维到三维的多种骨架结构。通过已经报道的关于吡唑金属配合物的抗肿瘤机理，吡唑配体主要通过非共价键与DNA相互作用。因为配合物的配体中含有苯环，可以得出该配合物可能插入DNA中，这可能是其具有抗肿瘤活性的理由。新型金属配合物药物在疾病中的治疗上起着重要的作用，过渡金属钴的配合物在药物学、配位化学和生物无机化学学科具有重要的作用。现如今，随着科研人员们的研究发现，钴配合物在医疗领域，比如抗肿瘤、杀菌、抗氧化等方面具有潜在应用前景[3]。

2 实验部分

2.1 配合物的制备与表征

称取0.029g（10mmol）Co（NO3）2·6H2O、0.024g（10mmol）联苯2，4-二羧酸、0.016g（10mmol）2，2′-bipy（联吡啶）混合放于反应釜中，加10mL水溶解，用0.1mmol/L KOH溶液调pH至6.5。置于160℃烘箱中恒温反应3h，后每1h降温10°C反应，至室温。取出，发现灰色晶体。配合物的结构如图1所示。元素分析见表1，产率为53%.红外分析数据为（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）。

图1 配合物的分子结构图

表1 元素分析结果表

如图1所示，该配位化合物是以联苯2，4-二羧酸为桥联配体的双核金属钴的配合物。两个钴（II）原子的配位模式相同，钴（Ⅱ）原子都是与来自不同联苯2，4-二羧酸配体的四个O原子、2，2′-bipy上的两个N原子配位。两个钴（Ⅱ）原子由两个相同的桥联配体联苯2，4-二羧酸配体连接，形成一个桥联配体与金属循环的封闭的小环，金属配体的比例为1∶1。从钴（Ⅱ）原子与氧原子的距离可以看出，这距离近乎对称，具体数值如下：Co（1）-O（1）2.175 6（20）Å，Co（1）-O（4）2.178 7（2）Å，Co（1）-O（2）2.143 2（20）Å，Co（1）-O（3）2.152 2（20）Å。如图2所示，可以看到一个一维链状结构，它就是通过H键弱作用形成的。

图2 配合物的一维链结构

2.2 配合物与DNA作用紫外光谱

紫外光谱法是很多种检测配合物与DNA作用的方法之一。可以通过DNA滴定过程中配合物电子吸收光谱吸收峰的减色或增色、红移或蓝移等现象初步判断配合物与DNA的结合模式。配合物与DNA作用的紫外光谱图见图3。如图3所示：配合物在波长为260nm处有明显的特征吸收峰。随着DNA的加入，配合物的最大吸收波长没有明显变化，但吸收强度减弱，由此推测配合物对DNA具有插入作用，说明配合物与DNA之间建立了新的平衡，生成了新的化合物。

图3 配合物与DNA作用的紫外光谱图

2.3 配合物与DNA作用荧光光谱

将EB插入到DNA碱基对中，没有荧光性质的EB这时会产生荧光。通过将配合物溶液滴加到DNA与EB体系之后，测定体系荧光强度的变化可以分析配合物与DNA的作用模式。配合物与EB-DNA作用的荧光淬灭图如图4所示。配合物的浓度为，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，可以看出随着配合物浓度增加，体系中荧光强度随之减弱，表明碱基对被配合物分子进入后将EB挤出来并取代了它的位置。

图4 配合物与DNA作用的荧光图

3 结束语

采用水热法合成了[Co2（L）2（bipy）2]n配合物（L 为联苯2，4-二羧酸，bipy为2，2′-联吡啶）。通过红外光谱、元素分析手段对配合物进行了表征，研究了配合物的晶体结构并且对配合物的结构进行了详细的描述。配合物与,DNA作用的紫外光谱研究表明：配合物在260nm处有明显的特征吸收峰，归结为分子内π-π电子越迁。加入DNA后，配合物的紫外光谱发生减色效应，说明配合物与DNA发生了嵌入作用。配合物与DNA作用的荧光光谱研究表明：DNA/EtBr复合物中加入配合物后，发生了荧光猝灭现象，表明配合物可以与溴化乙锭竞争插入DNA碱基对中。