Cu(II)联咪唑硝基衍生物配合物的合成表征及其与CT-DNA相互作用研究*

王航天，范倩倩，李 焱，杨莉宁

(西安医学院药学院，陕西 西安 710021)

人类在长期与恶性肿瘤斗争过程中，持续不断地进行高效低毒的抗癌药物的研发。咪唑类生物配体能与生物酶和受体等形成氢键、发生疏水作用和π-π相互作用，且具有抗癌、抗微生物和抗氧化的药用特性，因而被人们广泛关注[1]。作为人体的内源性金属，铜的有机配体配合物能够与DNA相互作用，它们具有较好的生物氧化还原活性和较强的核碱亲和力[2-3]。探究金属配合物与DNA之间的相互作用方式，对识别DNA特异结构、设计和筛选抗癌金属药物，以及研究DNA的水解断裂等都有着重要意义[4-6]。我们设计合成了联咪唑硝基衍生物—N,N’-二甲基-5-硝基-2,2’-联咪唑(NO2Me2biim, L) (图1)，并以它为配体，得到了其过渡金属铜(Ⅱ)配合物，采用紫外-可见光谱(Uv-vis)、荧光光谱、相对黏度等分析方法初步研究了配体及其配合物与小牛胸腺DNA(CT-DNA)的相互作用。

图1 —N,N’-二甲基-5-硝基-2,2’-联咪唑结构式

1 材料与方法

1.1 仪器试剂

德国EA 元素分析系统公司VARI-EL型元素分析仪，上海大谱仪器有限公司DDS-307型电导仪，德国 Brucker 公司EQUINOX55 型红外光谱仪，日本岛津公司UV-1800紫外分光光度计，日本日立公司F-4500荧光分光光光度计，上海申玻玻璃仪器厂乌氏黏度计。

小牛胸腺DNA(CT-DNA)，三羟甲基氨基甲烷(Tris)均购自美国Sigma公司，Cu(ClO4)2结晶水合物自制，按文献方法合成配体NO2Me2biim[7]，其余试剂均为国产分析纯试剂，蒸馏水为二次蒸馏水。

1.2 配合物的合成

称取 0.5 mmol 自制的Cu(ClO4)2结晶水合物溶于甲醇中，加入 15 mL 0.5 mmol 配体NO2Me2biim的甲醇溶液，室温下搅拌反应 1 h，过滤，滤液静置 14 d，析出绿色球状晶体。

1.3 配体及配合物与CT-DNA相互作用实验

配体及配合物与CT-DNA相互作用的紫外光谱、荧光光谱及黏度法实验均采用文献已报道的经典方法进行[8]。

2 结果与讨论

2.1 配合物的组成与结构表征

配合物的化学式、元素分析及摩尔电导率(Λm)列于表1。

表1 配合物的元素分析及摩尔电导率

室温条件下，配合物乙醇溶液的摩尔电导率值表明配合物在乙醇中是非电解质[9]，即铜离子与配体和高氯酸根离子配位形成中性配合物。

表2 配体及配合物的主要红外吸收频率(cm-1)及归属

由图2紫外-可见吸收光谱可见，配体中咪唑环共轭体系的π→π*跃迁使其在 240 nm 和 336 nm 处表现出两个主要吸收峰。配体与金属离子发生配位形成配合物后，相应的紫外吸收峰的强度发生了明显变化。

图2 配体和配合物的紫外吸收光谱

综合上述IR、摩尔电导率、UV-Vis和元素分析结果，推测配合物组成为[Cu(NO2Me2biim)2(ClO4)2]，高氯酸根和配体都与金属进行单齿配位形成四配位的铜配合物[12]，结构如图3所示。

图3 [Cu(NO2Me2biim)2(ClO4)2]结构式

2.2 配体及Cu(Ⅱ)配合物与DNA相互作用紫外吸收光谱

图4表明，当配体和配合物溶液的浓度一定时，二者的最大紫外特征吸收峰随着CT-DNA加入量的增加均表现为减色效应，而Cu(Ⅱ)配合物在 240 nm 附近的吸收峰却又表现为增色效应，与配体不同的是位移和强度都发生了一定的变化。此现象发生的原因可能是当配合物与DNA相互作用时，破坏了配合物聚集体及配合物分子之间的氢键[13-14]，同时配合物的紫外吸收还出现1个等吸收点，等吸收点的产生代表了配合物与DNA形成了复合物[15]。吸收减弱及出现等吸收点是静电作用或嵌插作用的特征。

图4 配体L及Cu(Ⅱ)配合物与DNA作用的紫外吸收光谱

2.3 配体及Cu(Ⅱ)配合物与DNA相互作用的荧光光谱

配体的荧光强度随着DNA浓度的增大而减小，荧光发射峰发生了较大的红移，而Cu(Ⅱ)配合物的荧光光谱强度则增大，如图5所示。研究表明，当小分子与DNA相互作用，其荧光光谱减弱甚至发生猝灭，可能是二者在水溶液中互相碰撞发生能量交换所致。

图5 配体L及Cu(Ⅱ)配合物与DNA作用的荧光发射光谱

2.4 配体及其配合物与 DNA 相互作用的黏度

DNA相对黏度随配合物浓度的增加而逐渐减小，随配体浓度的增加而逐渐增大，如图6所示。小分子以插入模式与DNA作用，使DNA双螺旋链增长，黏度增大；以部分插入方式与DNA作用，DNA双螺旋发生扭曲，黏度减小[16]。

图6 DNA的相对黏度随配体及Cu(Ⅱ)配合物加入量的变化

3 结论

合成了N,N’-二甲基-5-硝基-2,2’-联咪唑的铜(Ⅱ)配合物并对其进行了性质表征，确定了配合物的可能结构。与DNA相互作用的研究结果表明，配体及其Cu(Ⅱ)配合物与DNA相互作用模式分别为典型插入和部分插入模式，配体结构的平面性比配合物更好，所以其与DNA的相互作用力较强。