（无机化学专业论文）槲皮素金属配合物的合成、生物活性及其量子化学研究.pdf

日川大掌掌m * 槲皮素金属配合物的合成、生物活性及其 量子化学研究 无机化学专业 研究生蒋柳云指导教师刘玉明教授 络合作用在天然药物中也是普遍存在的，研究发现，根据协同效应，、某些 天然药物中有效成分的金属配合物的生物活性明显强于单一有效成分。槲皮素 ( q u e r c e t i n ，3 ，5 ，7 ，3 ，4 五羟基黄酮) 有抗炎、抗病毒、抗氧化等多种药理作用，但 其抗氧化活性较弱。为了寻找高效、低毒的抗氧化性槲皮素配合物，本文系统 地综述了槲皮素金属配合物的抗氧化生物活性的研究现状：在前人对槲皮素的 金属配合物合成及抗氧化活性研究的基础上，以槲皮素为配体，分别与c u 、z n 、 n i 金属离子以槲皮素与金属离子摩尔比为l ：2 和2 ：l 的比例合成了六种槲皮素 眦合物，又以槲皮素与铝离子摩尔比为3 ：l 的比例合成了槲皮素- - i l l 配合物， 接着以槲皮素和1 一苯基一3 一甲基4 苯甲酰基吡唑酮一5 ( p m b p ) 为配体， 凶酰基吡唑啉酮( p m b p ) 是一类二酮类螯合剂，与c u 、z n 、n i 金属离子络合反 应，合成了三种三元混配合物，通过元素分析、红外光谱、核磁共振、热差分 析，确定了这十种配合物的组成；然后对上述十种配合物采用改良的邻苯三酚 自氧化法进行了抗氧化活性的测试，得出其配合物较槲皮素配体的抗氧化活性 大人增强；最后对部分配合物采用g a u s s i a n 9 8 程序进行了量子化学计算研究， 从理论上证明了配合物结构能稳定存在，且具有接受超氧阴离子自由基( 0 2 ) 的进攻的能力，即具有较强的抗氧化活性，从而对实验结果给予了理论解释。 本文通过对榭皮素金属配合物的合成、生物活性及其量子化学的较深入地 研究，为进一步寻找高效、低毒的抗氧化性槲皮素配合物提供了一定的参考价 值，同时为槲皮素可作为体内过多金属离子的解毒剂提供了依据。 关键词：槲皮素，配合物，生物活性，量化计算 一i 一 日川 # 掌位* 式擅要 s t u d y o ns y n t h e s i s , a c t i v i t y ，a n de l e c t r o n i c s t r u c t u r eo fm e t a l l i cc o m p l e xo fq u e r c e t i n m a j o r p o s t g r a d u a t ej i a n gl i u y u n i n o r g a n i cc h e m i s t r y a d v i s e rp r o f e s s o rl i uy u m i n g c o m p l e x i n ga c t i o ni s u n i v e r s a li nn a t u r a ld r u g g e r y ，a n di ti sr e p o r t e dt h a tt h e b i o l o g i c a la c t i v i t i e so fm e t a l l i cc o m p l e xi so b v i o u ss t r o n g e rt h a ns i n g l ec o m p o n e n t d u et ot h ec o n c o r d a n c ee f f e c t i o n q u e r c e t i n ( 3 ，5 ，7 ，3 ，4 - p e n t a h y d r o x y f l a v o n e ) i sa k i n do fe f f e c t i v e c o m p o n e n t f r o mn a t u r a l d r u g g e r y , w h i c h h a s m a n y p h a r m a c o l o g i c a l a c t i o n ss u c ha s a n t i - f l a m m a t o r y , a n t i v i r a la n da n t i o x i d a t i o n h o w e v e r , i t sa n t i o x i d a t i o ni sw e a k t oe x p l o i ts o m en e wt y p ea n t i o x i d a n t so f m e t a l l i cc o m p l e xo fq u e r c e t i nw i t hh i g h e ra c t i v i t y ，r e s e a r c hi nt h i sp a p e rm a i n l y i n v o l v e sa sf o l l o w s f i r s t l y , t h ep r e s e n ts t a t u so ft h es t u d yo nt h em e t a l l i cc o m p l e x w i t h q u e r c e t i nw a ss y s t e m i c a l l yp r e s e n t e di nt h i sp a p e r s c o n d l y , s e v e nm e t a l l i c c o m p l e x e sw i t hq u e r c e t i nw e r es y n t h e s i z e d ，w h i c hw e r er e a c t e da c o o r d i n gt o d i f f e r e n tm o l a rr a t i oo fr e a c t a n t ，a n dt h e nt h r e em i x e dm e t a l l i cc o m p l e x e sw i t h q u e r c e t i na n dp m b e ，w h i c hi sak i n do fc h e l a t o r , w e r es y n t h e s i z e d ，t o o t h e yw e r e c h a r a c t e r i z e d b ye l e m e n t a ia n a l y s i s ，i r ，h n m ra n dt h e r m a la n a l y s i s ，t h i r d l y , b i o l o g i c a la c t i v i t i e s o ft h et e nm e t a l l i cc o m p l e x e sw e r em e a s u r e db ym e a n so f p y r o g a l l o la u t o x i d a t i o n ，t h er e s u l ts h o w st h a t t h ea n t i o x i d a t i v e a c t i v i t y o ft h e c o m p l e x e sa r es t r o n g e rt h a nt h o s eo fq u e r c e t i n f i n a l l y , q u a n t u mc h e m i s t r y c o m p u t a t i o nw e r ep e r f o r m e dt oi n v e s t i g a t et h ec o m p o u n d sb yu s i n gg u a s s i a n 9 8 p r o g r a m ，w h i c hs l m w st h a tt h ec o m p l e x e sh a v eg o o ds t a b i l i t y , a n dt h e yh a v e r e l a t i v e l ys t r o n ga n t i o x i d a t i v ea c t i v i t yb e c a u s et h e ya r ef a v o r a b l ya t t a c k e db y0 2 一 t h eq u a n t u mc h e m i s t r yc o m p u t a t i o n a lr e s u l t sa r ec o n s i s t e n tw i t ht h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t s w h i c ho f f e rr e a s o n a b l et h e o r e t i e a le x p l a n a t i o n t i l es t u d yi s p o s s i b l e f o re x p e r i m e n t e r st oo f f e rt 1 1 e o r e t i cd i r e c t i o nw h i l e d e v e l o p i n gn e wt y p eq u e r c e t i nm e t a lc o m p l e xw i t hh i g h e ra c t i v i t ya n t i o x i d a n t s a t t h es a m et i m e ，t h es t u d yo f f e rt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nt h a tq u e r c e t i nc a r lb eu s e da sa k i n do f a n t i d o t ef o rs u p e r f l u o u sm e a t a li o ni nb o d y k e y w o r d sq u e r c e t i n ，c o m p l e x ，b i o l o g i c a la c t i v i t y , q u a n t u m c h e m i s t r y c o m p u t a t i o n 日川 掌$ t 论i 第一章前言 1 1 槲皮素金属配合物的研究的意义 自由基是一类具有高度活性的物质，能引起细胞和细胞器膜的脂类过氧 化的损伤，进一步导致细胞膜功能的丧失【“。超氧阴离子自由基( o ：”) 不仅具 有重要的生物功能和与多种疾病有着密切的关系，而且它还是所有氧自由基中 的第一个自由基，可经过一系列反应生成其它氧自由基，而氧自由基产生的过 多或消除受阻时就会在生物体内聚积，进而引起多种疾病，如缺铁性损伤，炎 症，衰老以及肿瘤等，因此具有特别重要的意义【2 】。它不仅与衰老有关，而且 几乎与人类的大部分几种常见的主要疾病都有关系。在神经系统，老年性痴呆 症等疾病都有氧自出基的参与：在循环系统，动脉粥样硬化血栓的形成，心肌 缺血再灌注损伤的发病过程中氧自由基起着重要的作用；致癌、促癌和癌的形 成的每一步都有氧自由基的产生和参与；在免疫反应的炎症中，巨噬细胞呼吸 爆发释放大量氧自由基【3 j 。所以为提高人的抗病能力和延缓衰老，通过高效抗 氧化剂以对抗、净化自由基的产生是一条有效的途径。抗氧化剂通过阻断自由 基链反应的启动与延伸，终止自由基反应来起作用。近年来，对超氧阴离子自 由基( 0 ，“) 的研究日益受到人们的重视，尤其是对超氧阴离子自由基( 0 1 “) 的 清除剂的研究已成为当今生物医学、化学、药剂学等领域的重要课题之- - 州。 槲皮素对超氧阴离子自由基( 0 ：“) 有清除作用，但效果不很显著【5 j 。微量金 属离子对人体有很大的作用f 6 j ，根据协同效应，药物中加入金属离子不仅可以 改进药物的理化性质，使药物容易吸收，更重要的是还可增强药物的效果。微 髓金属元素在中药和人体内主要存在形式是和有机物形成络合物发挥其抗病、 j 疗病作用【7j 。络台物的形成对微量金属元素的吸收、转运和代谢都起重要作用 瞵j 。金属配合物对人体产生作用主要是通过有机药物分子进入人体后，与人体 的微量元素、细菌、病毒或者癌细胞中的金属蛋白、金属酶与核酸间相互作用， 促进机体正常代谢的恢复或破坏病原体的正常代谢，所以有人说生命现象的基 础是金属配合物。如矿物药治病，其原理也是利用协同效应，在我国已有悠久 的历史。明代的李时珍的本草纲目中收载的药物1 8 9 2 种，其中矿物药就 日j$qe掌m*，口t 有3 5 5 种【9 i 。金属配合物在医学和药学研究中已经得到广泛应用，如配体化学 疗法利用配位体j 金属离予间的络合作用排除体内h g 、p b 等有毒元素；一些 金属配合物已用作l f 右床药物或诊断试纸，如根据癌变相关的早期因子可随尿液 排出体外，并且可与某些离子发生络合反应，形成有色配合物这一原理，已经 jr 发成早期肿瘤检测试纸。中药的某些有效成分对超氧阴离子自由基( o ：“) 有 明显的清除作用，这可能是某些中药具有抗炎、抗衰老等药理作用的根本，以 中药有效成分为配体合成配合物，就可使之对超氧阴离子自由基( o ：“) 的清除 率明显增强【l 。故对于抗氧化活性不是很强，难溶于水的槲皮素，若把它制成 槲皮素金属配合物，那么槲皮素的抗氧化活性就会得到提高。而且槲皮素结构 具有较高的超离域度，完整的大n 键共轭体系，强配位氧原子与合适的空间孝句 ，鬯故可作为金属离子的良好的螯合配体】，表现为以金属离子作为l e 淅s 酸， 而槲皮素为l e w j s 碱进行的酸碱加合的螯合反应通常很容易。况且c u 、z n 、 f e 、n i 、m n 等过渡金属都是超氧化物歧化酶的活性中心【l ”，文献报道槲皮素 。im n 会属形成的配合物有超氧化物歧化酶的活性i l ，而超氧化物歧化酶( 简 称s o d ) 是一种靠槭酶，在耐氧和好氧生物体中广泛存在，即将超氧阴离子自 由基( o ：一) 催化歧化为氧气和过氧化氢 1 4 ，”】，这种酶在保护生物细胞免受超氧 阴离子和形成的活性氧类( 例如h 2 0 2 ，o h ，o ) 的毒害方面起着重要作用 1 “。 它被广泛应用于食品、医药及化妆品等方面( ”之。j 。目前寻找超氧化物歧化酶的 功能模拟物具有很大的前景【2 ”。因此研究槲皮素与金属形成的配合物有很大的 意义。 1 2 槲皮素金属配合物的研究现状 生物体内金属离子是金属酶的活性中心，它是进行电子转移、键合外来分 厂合进行催化反应的部位，它的成键方式，配位环境和空间结构与配位化合物 极为类似，因此配位化学成键理论、热力学和动力学原理及研究配合物的观点 和方法都可以用来对金属酶进行研究。大量新型化合物的不断涌现，新反应的 层出不穷，必将大大促进配位化学的发展。8 0 年代末，l i p p a r d 和k i m u r a 等相 继以大环多胺铜用于s o d 的模拟研究 2 2 , 2 3 1 。近年来，以大环超分子体系用于 日川 拳掌位* s o d 模拟研究引起注意f 2 4 】。国内罗勤慧及唐雯霞等人自8 0 年代末9 0 年代初 致力于超氧化物悭拟物的研究【2 5 】。并合成出一系列咪唑为桥的异双核化合物 2 6 1 ，同双核及以j | j | l l 啶，菲罗啉，乙二胺等不同配体的c u ( i i ) 、f e ( i i ) 、m n ( i i ) 等小分子s o d 模拟物，从而使s o d 的模拟物研究也有了新的进展【2 ”。槲皮素 是重要的自由基清除剂，在临床上已用来防治脑溢血和高血压，缓解脂肪肝的 脂肪沉积和离体抑制肿瘤细胞的生长【2 8 】，同时它还能起金属螯合剂的作用，从 m m 怫0f e i l t o n 反应及脂质的过氧化 ”1 。槲皮素与金属形成配合物的研究，大 多采用光谱数据在溶液中对其配合物的稳定性进行过研究，如张淑敏等人以紫 外分光光度法【3 0 , 3 1 1 分别对槲皮素与钼( v i ) 、铁( 1 1 1 ) 形成配合物的条件、配位比和 配位常数进行了研究，后来又用单扫描极谱法【32 】研究了槲皮素与钼形成配合物 的最佳实验条件及反应机理。余琳等人采用荧光光度法p 副研究了槲皮素与锡 ( i v ) 的荧光反应条件及其在分析上的应用。对槲皮素及其它配体与金属离子形 成的混配合物也采用过荧光分析法研究过，如潘湛昌等人4 1 对槲皮素锆( i v ) 一柠檬酸一十二烷基磺酸钠体系进行过研究。国外学者1 3 5 , 3 6 对槲皮素和金属离 子螫合的研究也采用过光谱和荧光分析法，j e c o r n a r d 等人1 3 7 i 通过考查不同 p h 值下a i c l 3 与例皮紊紫外光谱，借助于溶液体系的谱学数据，对配合物的组 成与结构进行了推测。近年来对于同系列的过渡金属离子以槲皮素与金属离 子按不同摩尔比反应相继从溶液中合成制得固体槲皮素金属配合物1 3 8 - 4 2 1 ，并且 也采取了元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振、热差分析等手段对配合 物进行了表征，确定其配位组成。对于槲皮素及其它配体与稀土金属离子形成 的混配合物的研究也进行过报道1 4 3 j 。但这些研究仅限于槲度素金属配合物的合 成及同一系列的金属离子所形成的槲皮素金属配合物对超氧阴离子自由基 ( o ：。) 的清除率的比较得出槲皮素金属配合物的抗氧化活性比槲皮素本身要 强，但对于配体与同种金属离子以不同比例合成的配合物的抗氧化活性比较还 未见报道过，对于一些槲皮素与其它配体的过渡金属离子形成的混配合物更未 见报道，尤其对于浚类配合物的量子化学计算的理论研究更未见报道，故对于 槲皮素配合物比配体抗氧化性增强的原因还不很清楚。为了更深入地研究槲皮 豢金属配合物，很何必要对其化合物的内部电子结构进行研究，以便寻找高效、 日川 掌$ m * l 低毒的抗氧化性槲皮素金属配合物 分子功能模拟物有一定的指引作用 子的解毒剂提供一定的理论依据。 同时为开发超氧化物歧化酶( s o d ) 的小 也为槲皮素可作为体内某些过量的金属离 1 3 论文内容安排 7 本论文首先系统地综述了槲皮素金属配合物的研究意义及现状；然后在前 人对槲皮素食属配合物合成及抗氧化活性研究的基础上，以槲皮素为配体，分 圳与c u 、z n 、n i 金埘离子以槲皮素与金属离子摩尔比为1 ：2 和2 ：i 的比例合成 了六种槲皮豢配合物，又以槲皮素与铝离子摩尔比为3 ：1 的比例合成了槲皮素 一a l 配合物，接着以槲皮素和l 苯基一3 一甲基一4 苯甲酰基吡唑酮一5 ( r m b e ) 为配体，该配体是一类0 二酮类螯合萃取剂，根据协同效应，与 c u 、z n 、n i 金属离子络合反应，合成了三种三元混配合物，通过元素分析、 红外光谱、核磁共振、热差分析，确定了这十种配合物的组成：接着对上述十 种配合物采用改良的邻苯三酚自氧化法进行了抗氧化活性的测试，得出其配合 物较槲皮素配体的抗氧化活性大大增强，推测某些配合物可以作为超氧化物歧 化酶( s o d ) 的小分子功能模拟物：最后重点对部分配合物采用g a u s s i a n 9 8 程 序进行了量子化学计算研究，从理论上证明了配合物结构能稳定存在，且具有 接受超氧阴离子自出基( o ：“) 的进攻的能力，即具有较强的抗氧化活性，从 j f i 对实验结果给予了理论解释。本文通过对槲皮素金属配合物的合成、生物活 性及其量子化学的较深入地研究，为进一步寻找高效、低毒的抗氧化性槲皮素 配合物提供了一定的参考价值，同时为槲皮索可作为体内过多金属离子的解毒 剂提供了依据。 其具体安排如下： 第一章前言：概述槲皮素金属配合物研究的意义、研究的现状及本 论文的内容安排。 第二章槲皮素金属配合物的合成及表征：以不同比例合成了七种 z n 、c u 、n i 、a 1 为活性中心的槲皮素配合物，又以擗 4 日1 1 l 大掌# m * j r 皮素和吡唑啉酮为配体，合成了三种以c u 、z n 、n i 为活性 中心的混配合物：然后对这十种配合物进行各种表征，确定 其配位组成。 第三章槲皮素金属配合物的生物活性测试：介绍了化合物抗氧化活 性的测试方法、邻苯三酚自氧化法测试的原理及对各化合物 的抗氧化活性进行了测试。 第四章槲皮素金属配合物的量子化学计算：对合成的两种槲皮素一 z n 化合物进行了量子化学比较研究及对槲皮素一铝配合物进行 了量子化学研究，使实验结果与理论结果相统一；对还未合成的 槲皮素一银配合物进行了量子化学计算，从理论上对其合成的可 能性及抗氧化性进行了理论预测。 第五章论文总结：总结本论文所作的工作及意义。 参考文献 川赵保路编著氧自由基和天然抗氧化剂，科学出版社，1 9 9 9 【2 】郑荣粱主编自由基生物学，高教出版社，1 9 9 2 3 b a o - l u ，z h a o ，e ta 1 a c t ab i o p h y ss i n i c a ，1 9 9 4 ，1 0 ：1 7 l 一1 7 3 4 卢火刚，陈恩鸿生物学朵志，1 9 9 9 ，1 6 ( 3 ) ：2 7 2 8 【5 】周晶，王进义，唐0 。兰州大学学报( 自然科学版) 2 0 0 1 ，3 7 ( 1 ) ：1 2 3 1 2 5 【6 】苗健，高琦，许思米，微量元素与相关疾病郑州：河南医科大学出版社，1 9 9 7 ：2 1 7 】陈清华微量元素与健康， ：i 匕京：北京大学出版社，1 9 8 9 ，1 2 8 】吴炳辅膝杏i 叶汤中元素含量变化的研究，微量元素，1 9 8 6 ，( 4 ) ：2 3 【9 迟锡增主编微嚣元素与人体健康，化学工业出版社，1 9 9 7 ：1 8 6 1 9 3 【】0 曹治权，孙作【t 孙爱贞微量元素与中医药【m 】北京：中国中医药出版社，1 9 9 3 ： 3 9 5 3 9 7 ii 】部子原，等分子科学与化学研究，1 9 8 5 ，2 ，1 7 7 【1 2 岳俊杰，刘晓红，刘小兰，等天津师范大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 2 ，2 2 ( 1 ) ：1 4 1 6 13 o p av a j r a g u p t a ，p r e e c h ab o o n e h o o n g ，e ta 1 b i o o r g a n i c & m e d i c i n a lc h e m i s t r y c 口川 掌m 女掌* 前t ( 2 0 0 3 ) 2 3 2 9 2 3 3 7 【i4 】m e c o r d h m ：厂i i d o v i c h ijb i o lc h e m i9 6 9 ，2 4 4 ：6 0 4 9 6 0 5 6 【l5 】m e c o r d h m ：k e e ej rb b p r o c n a t l a c a ds c i u s a ，1 9 7 1 ，6 8 ：1 0 2 4 1 0 2 7 【1 6 】f r i d o v i c h ，i a n n ur e vb i o e h e m 1 9 7 5 ，4 4 ：1 4 7 - 1 4 9 【i7 】g r a y , b b ；s o l o m o n ，e l c o p p e r p r o t e i n s i n t g s p i r o ( e d ) ，w i l e y ，n e w y o r k ，1 9 8 1 。p 1 2 6 【l8 1m a s o n ，b s ：y a s u n o b u , k 下：m o w e rh t ，h a y a i s h io ( e d s ) i r o na n dc o p p e rp m t e i n s ， p l e n u m ，n e wy o r k ，l9 7 0 ，p 2 31 【1 9 】k a r l i n ，k d z u b i e t aj ( e d s ) ，c o p p e rc o o r d i n a t i o nc h e m i s t r y ：b i o c h e m i c a la n di n o r g a n i c p e r s p e c t i o n s a d e n i n e ，n e w y o r k ，1 9 8 3 ，p l1 4 【2 0 s a n d e r s ，l o c h r , i l o c h r , t m p h y s i c a lb i o i n o r g a n i cc h e m i s t r y , v c hp u b l i s h e r s n e w y o r k ，19 8 9 ，p 8 9 f 2 i 】杨鲁勤，闫世平，廖代正南开大学学报，1 9 9 5 ，2 8 ( i ) ：3 9 2 2 jc o u g h l i n ，j ) kl i p p a r ds j 1 n o r g c b e m 2 3 ：1 4 4 6 19 8 4 【2 3 】k i m u r aei y a r dl t n a n l i ，a ：w a t a n a b ea e ta 1 b i o c h e m b i o p h y s a c t a7 5 4 ：3 7 0 1 9 8 3 ( 2 4 】d u r a c l o v a ，z ：l a b n d a ，j j 1 n o r g b i o c h e m ，5 8 ：2 9 7 ，1 9 9 5 2 5 】l u oq i n h u i ，s h e nm e n g - c h a n g ，p e n gq i n g y u n ，e ta 1 c h e m j c h i n e s eu n i v e r s i t i e s 、1 0 ： 3 3 5 ，1 9 8 9 2 6 】刘之俊，陈安，唐雯霞无机化学学报，1 9 9 0 ，6 ( 2 ) ：1 9 8 2 0 3 2 7 j 【2 8 】 f 2 9 】 【3 0 【3 i 】 3 2 【3 3 】 罗慧勤高等化学学报，1 9 9 7 ，1 8 ：1 0 1 2 r a m a n a t h a n ，re ta 1 u n e s c o c o s t a mw o r k s h o po n l i p i ds o l u b l ea n t i o x i d a n t s i n b i o c h e m i s t r yo fn u t r i t i o na n de n v i r o n m e n t a lh e a l t h a b s t r a c t ，1 9 9 t ，p 2 8 ，p e n a n g ， m a l a y s i a y u t i n g ce ta 1 f r e er a db i 0 1 m e a l ，19 9 0 ，9 ：19 张淑敏：赫春香光谱实验室，2 0 0 0 ，1 7 ( 3 ) ：3 3 3 - - 3 3 6 张淑敏，赫春香光谱实验室，2 0 0 1 ，1 8 ( 3 ) ：3 2 8 - - 3 3 i 张淑敏赫寿香，李杰兰，等分析实验室，2 0 0 3 ，2 2 ( 5 ) ：3 5 3 7 余琳，陈梅分析实验宝2 0 0 0 ，1 9 ( 4 ) ：5 3 - - 5 5 6 ! ! ! 查竺竺兰竺竺竺圭 苎! ： 1 3 4 】潘湛吕黄j ! 。 刘千钧，笛化学世界，2 0 0 1 ，1 0 ，5 1 7 - - 5 1 9 3 5 】p s z o n i c k i ，l ；7 r k a c s ，w a n a l c h i m a c t a 1e 7 6 ，8 7 ，1 7 7 1 8 4 【3 6 】w a n g ，z p ；s 1 1 i l l ：c h e n ，gs ：c h e n g ，k l i t a l a n t a 2 0 0 0 ，5 l ，3 1 5 - - 3 2 6 3 7 1 c o r n a r d ，jp f ：m e r l i n ，j c j o u r n a lo f i n o r g a n i cb i o c h e m i s t r y ，2 0 0 2 ，9 2 ， 1 9 2 7 38 z h o u ，j ：w a n g ，lf ：w a n g ，j y ；t a n g ，n t r a n s i t i o nm e t a lc h e m i s t r y 2 0 0 1 ，2 6 5 7 6 3 3 9 1 z h o u ，j ：w a n g ，l f ：w a n g ，j y ；t a n g ，n j o u r n a lo fi n o r g a n i cb i o c h e m i s t r y 2 0 0 1 8 3 4 l 一4 8 4 0 】复玉明，朴患 t i 7 妍姬! 等延边大学学报( 自然科学版) ，1 9 9 9 ，2 5 ，3 7 3 9 4 】复玉明，朴惠薄，许妍姬，等延边大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 0 ，2 67 2 7 5 1 4 2 周品t 千进义，_ l 鼾j ! 兰州大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 1 ，3 7 ( 1 ) ：1 2 3 1 2 5 【4 3 】于文锦，李锦州，李刚哈尔滨师范火学自然科学学报，2 0 0 1 1 7 ( 1 ) ：7 7 8 0 7 日j 掌# * i 槲& t # | 己 r * - g - 成与裹 第二章槲皮素金属配合物的合成与表征 槲皮索( 3 ，5 ，7 3 ，47 五羟基黄酮，q u e r c e t i n ) 是一种具有抗炎、抗病毒及 抗氧化等作用的黄酮类化合物。它具有较高的超离域度，完整的大n 键共轭体 系，强配位氧原予与合适的空间构型，故可作为金属离子的良好的螯合配体， 表现为以金属离子作为l e w i s 酸，而槲皮素为l e w i s 碱进行的酸碱加合的螯合 反应通常很容易。目前资料上报道的合成方法大多数采取先将槲皮素碱化成钠 盐，后将这一内络盐进行配体取代，从而获得槲皮素的金属络合物【1 “。本章参 考此法合成了七种槲皮素金属配合物。而对于槲皮素与其它配体与金属形成的 配合物的合成，由于酰基毗唑啉酮，如1 一苯基一3 甲基一4 苯甲酰基吡唑啉酮 一5 ( p m b p ) ，是一类b 二酮类螫合萃取剂【4 j ，敌可先将p m b p 与盐类络合， 再与槲皮素溶液络合成混配合物。本文采用此法，参照文献合成了z n 、c u 、 n i 盐的三种混配合物。然后对以上十种金属配合物进行表征。 2 1槲皮素金属配合物的合成 2 1 1试剂与仪器 试剂：芦丁( s i g m a 产品) ，浓h 2 s o 一，乙醇钠，无水碳酸钠，无水乙醇， z n ( c h 3 c o o ) 2 2 h 2 0 ，c u ( c h 3 c o o ) 2 h 2 0 ，n i ( n 0 3 ) 2 6 h 2 0 ，酰 基吡i 唑啉酮( p m b p ) ，p h 试纸( 8 1o ) ，等。以上试剂均为分析 纯。 仪器：c 、h 元素分析用p e r k i n e l m e r2 4 0 0 元素分析仪，红外光谱用萌本 岛津f t i r 一8 7 0 0 红外光谱仪( 4 0 0 0 4 0 0 c m ，k b r 压片) ，差热分析 用杜邦1 0 9 0 b 差热分析仪，核磁共振用f t - 8 0 a 核磁共振仪。 2 1 2 槲皮素的制各与纯化 由于分析纯的槲皮素价格昂贵，故本论文所需的槲皮素参照文献【5 】从芦丁 ( s i g m a 产品) 中提取。其具体步骤如下：取l g 芦丁于2 5 0 m t 三口瓶中，加入 1 0 0 m l 释硫酸溶液( 体积比为1 ：1 0 0 ) ，然后加热回流8 小时( 温度控制在1 0 0 。c 左 一r 一 目j 掌掌 i柑t 2 1 1 0 合物的音成与l n 右) ，直至上层为无色溶液，用薄层分析法检验无芦丁存在，即确定水解完全。 冷却抽虑，用蒸馏水沈涤数次，然后把晶体真空干燥至恒重，即得槲皮素。再 取l g 槲皮索于1 0 0 m l 三口瓶中水浴加热逐滴加入无水乙醇1 5 m l ，至刚好溶解， 再加5 m l 无水乙醇，冷却后加入活性炭0 0 1 9 ，煮沸5 分钟，趁热过滤，滤液静 置冷却后，抽虑得晶体，用蒸馏水洗涤数次，真空干燥至恒重，即得精制的槲 皮素。产率可达9 5 。与标准红外光谱图对照，纯度可达分析纯。其槲皮素和 芦丁的结构式如图2 一l l ，2 一l 一2 所示。 h o 图2 1 1 槲皮素结构图 图2 - 1 - 2 芦丁结构图 c g - $ 图2 - 1 3 精制槲皮素红外光谱图 9 槲m 7 , - a t 台袖成与裹 图2 - 1 4 槲皮素红外光谱标准图谱 通过红外光谱实验，与标准图谱对照。分别如图2 1 3 ，2 一l 一4 所示。 从以上两图谱对照可知，在精制的槲皮素图谱上标出的某些特征峰，如v ( o h ) 在3 4 0 6 3l4 4 c m ，“c = 0 ) 在1 6 6 4c m ，v ( c = c ) 在1 6 6 2c m 。，v ( c o h ) 在1 3 8 2 c m ， v ( c - - o - - c ) 在1 2 6 2 c m 。有特征峰，这些与槲皮素标准的红外图谱都能对应，故此 精制的槲皮素基本上可以达到分析纯，可作合成用。 2 1 3 配合物的合成 2 1 3 1 单核槲皮索金属配合物的合成 参照文献【6 】，进行了适当改进，进行如下步骤：在带有搅拌器、干燥管、 冷凝管的三口瓶中加入槲皮素和无水乙醇，加热搅拌使槲皮素溶解，再加入适 量乙醇钠溶液，反应一段时问后，逐滴加入醋酸盐溶液( 槲皮素与金属离子摩尔 比为2 ：1 或3 ：1 ) ，然后加热回流搅拌1 6 小时，产生浅黄色絮状沉淀，冷却，加 入适量水立即有沉淀生成，静置4 8 小时，抽虑，用乙醇一水( 体积比为i ：互) 洗涤，再用水洗多次，固体产物在真空中干燥。用此法合成槲皮素- - z n ( 2 ：1 ) 槲 皮素一c u ( 2 ：1 ) 槲皮素- - n i ( 2 ：1 ) 槲皮素- - a i ( 3 ：i ) 配合物。 以上单核槲皮素金属配合物不溶于水，可溶于无水乙醇、甲醇、d m s o 等。 2 1 3 2 双核槲皮素金属配合物的合成 参照文献【9 j ，进行了适当改进，进行如下步骤：在带有搅拌器、干燥管、 冷凝管的三口瓶中加入槲皮素和无水乙醇，加热搅拌使槲皮素溶解，再加入适 一1 0 目川 掌掌m - f e - r槲皮t 盘属| 己自的成与l 量无水碳酸钠溶液，反应一段时间后，逐滴加入醋酸盐溶液( 槲皮素与金属离子 摩尔比为1 ：2 ) ，然后加热回流搅拌1 6 小时，产生淡棕色沉淀，冷却、抽虑，用 乙醇一水沈涤，弭用水洗多次，固体产物在真空中干燥。用此法合成槲皮素 z n ( 1 ：2 ) 、槲歧嚣- - c u ( i ：2 ) 、槲皮素一n i ( 1 ：2 ) 配合物。以上双核槲皮素金属配合 物微溶于水，难溶f 无水乙醇，可溶于甲醇、甲酸等。 2 1 3 3 槲皮素、p m b p ，与金属离子的混配合物的合成 参照文献】，进行了适当改进，进行如下步骤：在带有搅拌器、干燥器、 冷凝管的t 5 0 r o t 的三口瓶中加入醋酸盐，用9 5 乙醇溶解，将毗唑啉酮 ( p f b p ) 溶于热9 5 乙醇中( 吡唑啉酮与金属离子比为2 ：i ) ，缓慢加入三口瓶 中，然后加热回流搅拌1 0 h ，冷却到室温，抽虑、洗涤、烘干得粉末状物质， 溶于热乙醇中，以1 ：l 摩尔比加到槲皮素乙醇溶液中，用乙醇钠调p h 值为8 ， 加热搅拌回流i o h ，得深稼色沉淀，过滤，用无水乙醇洗涤，3 0 ( 2 真空烘干。 用此法合成槲皮索一p m b p z n 、槲皮素一p m b p c u 、槲皮素一p m b p n i 二种混配合物。 以上三种混配合物易溶于水，c h c l 3 ，甲酸，难溶于无水乙醇，甲醇等。 日i l l # 掌* i槲皮 1 1 1 1 i t r 轴的女成与衷 2 2 槲皮素金属配合物的表征 2 2 1 元素分析 一、c 、h 元素分析： c 、h 元素分析用p e r k i n e l m e r 2 4 0 0 元素分析仪，其结果如表2 2 1 。 表2 - 2 1 ：c 、h 元素分析结果( ) 理论值实验值 化合物 chch 槲土索- z n ( i ：2 ) 3 0 7 1 43 0 ，51 6 槲歧索- z n ( 2 ：1 】 4 7 53 74 7 33 6 3 0 81 4 3 0 61 7 槲应素- c u ( 1 ：2 ) 槲皮鬃- c u ( 2 ：1 1 4 8 ：8 3 54 8 63 6 扮 皮素一n i ( 1 ：2 ) 3 1 21 5 3 1 5 1 3 槲虚索一n i f 2 ：l 】 4 7 9 3 7 4 7 7 3 9 5 3 93 55 3 73 7 槲应毒一a 】f 3 ：1 ) 槲皮素一p m b p z 1 1 5 6 83 65 6 6 3 5 槲歧素一 m b p c u 5 6 93 65 6 7 3 8 槲皮豢一p m b p n i 5 7 23 65 7 43 4 二、金属元素含量的测定“。”； ( 一)配合物中z n 含量的测定 ( 以铬黑t 为指示剂，e d t a 直接滴定，溶液由紫色变为纯蓝色。) l 、一些试剂的准备： ( 1 ) p h = 1 0 的n h 3 一n h 4 c i 缓冲溶液的配制：取5 4 9 n h 4 c 1 溶于2 0 m l 水 中，加3 5 m l 浓氨水，用水稀释至1 0 0 m 1 ( 2 ) 5 9 l 的铬黑t 指示剂的配制：取o 5 9 铬黑t 和2 0 9 盐酸羟胺溶于乙 醇，用乙醇稀释至1 0 0 m 1 ( 3 ) o 0 0 1 m o l i 的e d t a 的配制： a ) 配制：墩o 4 9 e d t a ，加热溶于1 0 0 0 m l 水中，冷却，摇匀。 一1 2 日j 掌日e 掌m * 文槲皮素金l r 古成与l 证 b ) 标定：取o 0 2 9 于8 0 0 。c 烧至恒重的基准z n o ，准确称至o 0 0 0 1g ， 用少许水润湿，加2 0 h c i 至样品溶解，移入2 5 0 m 】容量瓶中，用 水稀释至刻度，摇匀，取3 0 0 0 5 0 0 0 m l 加入7 0 m l 水，用1 0 氨 水中和至p h 为7 8 ，加p h = 1 0 的n h 3 n h 4 c l 缓冲溶液1 0 m l ， 加5 滴5 l 的铬黑t 指示剂，用配好的e d t a 滴定至溶液由紫色变 为纯蓝色，同时作空白实验。 c ) 计算公式： c = 而j 丽丽 m z n o 的质量，v 为所取锌 溶液体积，z n o 分子量为8 13 8 v 2 与v 1 分别为消耗e d t a 的体积。 2 、取配合物1m g ，用甲醇溶解，加入2 0 m l 水，加p h = 1 0 的n h 3 - n h 4 c 1 缓冲溶液5m l ，加3 滴5 9 1 的铬黑t 指示剂，用标定好的e d t a 滴定至溶 液由紫色变为纯蓝色，同时作空白实验。 z n = 竺半! = 坌三m e d t a 浓度。v 2 与v 1 分别为消耗 e d t a 的体积。m 为所取的配合物质量。 ( 二) 配合物中c u 含量的测定( 碘量法) l 、 n a , s 2 0 3 5 h 2 0 溶液的配制与标定： ( 1 ) n a 2 s 2 0 3 5 h 2 0 溶液的配制：称取2 4 8 9 n a 2 s 2 0 3 5 h 2 0 ，溶于1 0 0 0 m l 沸 水中，加少量n a 2 c 0 3 固体，即约为0 0 1 m o l l l 。 ( 2 ) n a 2 9 2 0 3 5 h z o 溶液的标定：称取k 2 c r o t 0 0 4 4 9 ，溶于1 0 0 m l 水中，每 次取1 0 m l ，加入过量的k i 固体( 约4 0 m g ) ，再加冰醋酸在暗处反应。 ( 3 ) 反应半小时左右，用n a 2 s 2 0 3 滴定，接近终点时，加淀粉试剂变兰，继 续滴加，蓝笆消失，此时记下终点读数。同时作空白实验。 有关反应的方程式： c r 2 0 7 6 + 6 1 - + 1 4 h + = 2 c r 3 + 十3 1 2 + 7 h 2 0 1 2 + 2 s z 0 3 = 2 1 + $ 4 0 6 。 由以上方程可得：c r 2 0 7 2 - 3 1 2 6 2 s 2 0 3 2 。 称取3 个样品，每个重复三次实验，根据以上对应式，最后计