（应用化学专业论文）新型功能三脚架配合物的合成及性能研究.pdf

摘要 在发现配合物c i s - 【p t ( n h 3 ) 2 c 1 2 】具有抗癌作用以后，金属配合物与生命体系相互作用 的研究成为功能配位化学的主要研究热点之一。金属配合物与生物大分子，特别是与 d n a 相互作用的方式和机理的研究，对探索配合物在抗肿瘤药物、分子生物学、生物 工程技术及其它相关领域的应用具有非常重要的作用。由于三脚架化合物是一种半刚性 的化合物，它通过三条侧链的自由翻转形成大小合适的空腔与不同的金属离子结合，加 之侧链取代基的多样性，使其具有丰富多变的立体配位结构，在电化学，生物化学，功 能材料等领域有着重要作用。因此选择三脚架化合物为配体设计合成配合物，研究配合 物与d n a 的作用具有重要意义。并通过改变三脚架配体上的侧链取代基，及取代基的 位置对d n a 的研究对药物的设计起指导作用。本文选择性合成并表征了三种席夫碱型 配体与它的稀土配合物，并且采用紫外光谱法、溴化乙锭荧光分析法、研究了配合物与 d n a 的相互作用。 1 介绍了三脚架配合物的研究进展，及金属配合物与d n a 的作用方式和影响因素。 并总结了目前较为常用的研究配合物与d n a 相互作用的方法，和金属配合物在生物方 面的应用领域和前景。 2 以l ，1 ，1 三( 2 、氨基乙基) 胺( 仃e n ) 为骨架引入3 ，4 二羟基苯甲醛、2 ，4 。二羟基苯 甲醛、香草醛为末端基，合成，并表征三个席夫碱型三脚架配体l 1 、l 2 、l 3 及其与l a 3 + 、 s m ”、e u ”、g d ”、y b ”形成的稀土配合物。通过结构表征发现l 1 采用了两个相邻的 酚羟基和稀土离子参与配位，而l 2 ，l 3 采用席夫碱c h - n 中的氮原子和苯环上邻近的氧 原子和稀土离子参与配位。l 1 的配合物的稀土离子配位数为8 ，l 2 ，l 3 的配合物的配位 数为9 ，配体和稀土离子的配比均是l ：1 ( l n l ) 。 3 采用紫外可见光谱、溴化乙锭荧光分析法研究了在p h = 7 0 8 的“s h c l 缓冲溶 液中上述各个配体的稀土配合物与小牛胸腺d n a 的作用机制，探讨了其相互作用的模 式。结果发现，当加入一定量的配合物时，d n a 的紫外光谱的最大吸收峰产生增色效 应。同时配合物也能较大程度地猝灭d n a e b 体系的荧光强度。所有这些研究都表明配 合物可能与d n a 发生了相互作用，而且主要是以插入方式相结合。并且求出了配合物 对d n a e b 的猝灭方式和猝灭常数。以及配体对配合物与d n a 结合力大小的影响。 关键词：三脚架配合物合成d n a相互作用 a b s t r a c t s i n c et h ea 1 1 t i n e o p l a s t i ca c t i 讥t yo fc i s 一 p t ( n h 3 ) 2 c 1 2 】c o m p l e xw a s d i s c o v e r e d ，m es t u d i e s o nm ei n t e r a c t i o no fm e t a lc o m p l e x e sw i ld n a h a v eb e e na t 仃a c t i n g 留e a ti n t e r e s ti nt 1 1 e f i e l do fc o o r d i n a t i o nc h e m i s t 阱t h es t u d i e so ni n t e r a c t i o nm o d e l sa 1 1 dm e c h a l l i s mo fm e t a l c o m p l e x e sw i md n a a r eo f 孕e a ti m p o n a n c ei nt 1 1 ef i e l d so fa n t i n e o p l a s t i cp h a m a c e u t i c a l s ， m o l e c u l a rb i o c h 锄i s t r ) ra n db i o e l l 百n e 舐n gt e c l l n 0 1 0 9 y m p o d a lc o m p o u n di sa u n i q u ec l a s s o fc o m p l e xa g e n t s ，w h i c hc a n 州v i d eh o s t so f 印p r o p r i a t es i z eb ym ec h a i n sr o t a t i n g6 e e l yt 0 e n c a p s u l a t et h em e t a li o n s a n db e c a u s eo ft h ed i a 研e 1 1 tt e m l i n a l 伊o u p si nc h a i n s ，i tc a l l f o m sd i 虢! r 饥ts t u r c t l l r e ，w h i c hc 锄百v eb i m lt ot 1 1 ee 髓c ti ne l e c 仃d c h e m i s t b i o c h e m i s 缸m a n df h n c t i o n a lm a t 商a 1 s oi ti ss i 印i f i c a l l tt os y n t h e s i z e 如n c t i o n a lt r i p o d a lc 0 m p l e x ，a i l d s t u d yt h ei n t e r a c t i o no fc o m p l e xw i t hd n a a n db yc h a i l 百n gm eg r o u p si nc h a i n s ，o rt h e s i t u a t i o no f g r o u p s ，s t u d y i n gt l l ee 仃e c to n l ei n t e r a c t i o no fc o m p l e xw i md n am a yg u i d et l l e d e s i 印o fn e wm e d i c i n e s ow es ”t h e s i z e da n dc h a r a c t 舐z e dt h r e es c h i 昏b a s et y p et r i p o d a l l i g a n d sa n df i v es 甜e so fr a r ee a n hc o m p l e x e s ，a 1 1 ds t u d i e dm ei n t e r a c t i o no fc o m p l e x e sw i l d n a b ys p e c t r a la 1 1 a l y s e 1ab r i e fr e v i e wo fm er e s e a r c ho ft h e 砸p o d a lc o m p l e x e s ，a n dt h ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s m s o fc o m p l e x e sw i t hd n ah a db e e nd e s c r i b e d a tt h es a m e t i m e ，t l l em e t l l o d su s e dt os t u d vt h e i n t e r a c t l o nb e 研e e i l c o m p l e x e sa n dd n ah a db e e ns l 姗m 撕z e d a l s ot h ed e v e l o p m e i l t p r o s p e c t so fc o m p l e x e si nb i o c h e m i s n yh a db e e ne x p a t i a t e d 2u s i n gt r e na s 6 锄e w o r k ，3 ，4 一d i h y d r o x y b e n z a l d e h y d e ，2 ，4 d i h y d r o x y b e n z a l d e h y d ea n d4 - h y d r o x y - 3 。m e m o x y b e n z a l d e h y d e嬲t e m i n a lg r o u p s ， r e s p e c t i v e l y ，w e s y i l t l l e s i z e dt l l i 。e es c h i 昏b a s et ) r p et r i p o d a ll i g a i l d sl 1 ，l 2 ，l 3 ，a n dt 1 1 e i rl a 3 + ，s m 3 + ，e u 3 + ， g d ”锄dy ”c o m p l e x e s b yc h a r a c t e r i z i n gm e s ec o m p l e x e s ，w er e v e a lt h a tm el i g a n dl 1 c o o r d i n a t et ol n ”b ym e 帆oh y d r o x y ，b u tm el i g a i l dl 2 ，l 3 u s i n gt 1 1 en i t n d g e na t o ma n dt l l e h y d r o x yi nm en e i 曲b o r h o o dt oc o o r d i n a t ew i ml n 3 + t h er a t i o no fl n 3 + li s1 ：1 柚dt h e c o o r d i n a t en u m b e ro f l n ”一l 1i s8 ，b u tt h en u m b e ro f l n 3 + t ol 2a i l dl 3i s9 3t h em e c h a l l i s mo ft h ei n t e r a c t i o nb e 铆e e i lc o m p i e x e sa i l dc a l ft h y m u s ( c td n a ) i n t r i s b u f f e i ( p h = 7 0 8 ) h a db e e ns t u d i e db ye l e c t r o n i ca b s o r p t i o n 锄de t h i d i 啪b r o m i d e ( e b ) 士1 u o r e s c e n c es p e c t r l o s c o p y t h er e s u l t ss h o wt h a tt l l e a b s o r p t i v i 西o ft l l ed n as 0 1 u t i o n l n c r e a s e sc o n s i d e r a b l y ，w i t ht h ea d d i t i o no fc o m p l e x e s ，a n dt h ea d d i t i o no fc o m p l e x e sc a u s e d t l l eq u e n c h i n gn u o r e s c e n c eo ft h ed n a e bs y s t e n l ，w h i c hr e v e a lt 1 1 a ta l lt h ec o m p l e x e sc 卸 b i n dt o d n a ，a n dh a v es t r o n gb i n d i n ga 佑n i t yw i t l ld n a a 1 s ob ys t u d y i n ge m i d i 啪 b r o m i d e ( e b ) n u o r e s c e n c es p e c t r o s c o p y ，w eo b t a i n e dt h em o d e lo fc o m p l e x e st 0d n a ，觚d t h eb i n d i n gc o n s t a n to ft h er e a c t i o n t h ee f f e c to f l i g a n dt ot l l eb i n d i n ga m n n yh a da l s ob e e i l l i s t l 】d i e d k e yw 6 r d s ：t r i p o d a lc o m p l e x e ss y n t h e s i s d n ai n t e r a c t i o n i i i 海南大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究- 丁作所取得的成果。 除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人 承担。 论文作者签名： 割如 日期：弘尹年月，日 学位论文版权使用授权说明 本人完全了解海南大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权海南大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属海南大学。 保密论文在解密后遵守此规定。 论文作者签名：参1 7 扣 日期：弘艇年6 月f 瑁 导l j 币答名夏。l导师签名：，& - 本人已经认真阅读c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学位论文提交 “c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中规定享受相关权益。回童途塞埕銮 卮进丘；旦圭生；旦二生i 丝生筮鱼。 论文作者签名：乒f 枷 日期：伊r 年白月，y 日 ， 导师签名： f 乙工 日期：么一p 年6 月l 。日 第一章绪论弟一早 三百v 匕 1 1 引言 功能配合物的合成、结构及相关性能的研究处于物理学、化学、生物学和材料学的 交汇点，是近代配位化学研究的前沿课题【l 】。目前，功能配合物的研究热点主要集中在 以揭示金属配合物和生命体系相互作用为主要研究内容的生物无机化学【2 】和以开发具有 光学、电学、磁性和超导和信息储存等特殊功能材料为主要目的的功能配位化学f 3 - 7 1 。 配合物由于其配体的结构不同，所产生的性质也不一样。如具有三脚架结构的配体 e n t e r o b a c t i n 和f e 而c h r o m e ，它们通过其三条具有配位能力的支链和三价铁离子配位， 以实现铁在生物体内的传输，对生物体的代谢过程起着非常重要的作用。以e n t e r o b a c t i n 和f e m c h r o m e 为模型，一系列具有三脚架结构的化合物和配合物被合成出来。它们在 电化学、荧光材料、医药、生物化学，以及催化等领域具有重要的应用，引起人们的浓 厚兴趣和广泛关注瞵j 。 金属配合物和生命体系相互作用的研究主要是对金属配合物与生物大分子d n a 的 相互作用。d n a 是临床上使用的许多药物的主要靶点，小分子与d n a 键合常会诱发许 多生物效应，如阿霉素和柔红霉素分子的芳基部分嵌入d n a 碱基对之间，水合顺铂和 d n a 链上鸟嘌呤碱基配位而使它们具有抗癌作用。溴化乙锭和二氨基吖啶因能嵌入 d n a 分子成为研究d n a 结构以及药物与d n a 结合的探针【9 ，1 0 】。目前，金属配合物现 已广泛地被研究用于d n a 的结构探针【l l 1 2 1 ，d n a 的分子光开判13 1 ，d n a 足迹试剂【1 4 】 以及d n a 断裂试剂【l5 。1 。”。研究表明，含杂环的药物与d n a 作用时，平面芳香配体部 分嵌入到d n a 相邻碱基对之间。这一插入作用是药物与d n a 结合的一个重要模式， 而且有实验证明金属插入试剂是这种结合模式及其有用的探针。对插入剂本身而言，由 于金属、配体可以改变，因此对试剂的结构设计具有广泛的灵活性。这一系列的研究工 作引起了科学界的广泛重视，推动了金属配合物与d n a 的作用机理研究的进一步深入。 1 2 三脚架配合物的的研究进展 三脚架化合物是通过一个顶端原子( a p i c a la t o m ) 或基团( a p i c a lg r o u p ) 连接三条至少 各有一个配位点侧链的化合物【1 8 】。此类化合物的三条侧链均有配位能力，它们通过三条 侧链与金属离子配位，其配位性能、电子结构、生物活性等均表现出特殊的复杂性。正 是由于三脚架结构化合物的特殊结构和性质，其化合物的合成成为合成化学的研究热点 之一。并且它们在电化学、荧光材料、医药、生物化学，及催化等领域具有重要的应用， 引起人们的浓厚兴趣和广泛关注。 1 2 1 三脚架配体的介绍 三脚架配体是一种半刚性结构的化合物，三条侧链可自由翻转形成大小合适的空腔 以便与不同的客体分子或离子结合，加之侧链取代基的多样性，使其具有丰富多变的立 体配位结构( 如图l - 1 ) 。 c h c h c h m x r 1 n y r 2 p z r 3 图1 1 三脚架化合物结构示意图a = c ，n ，b ，p 或大环；x 、y 、z ：杂原子( n ，o ，s ，p 等) ；末端基r 1 ，r 2 ，r 3 ：氢、烷基、芳香基或其他。 f i g 1 - 1t h e s 臼m c t l h eo f t r i p o d a lc o n l p o u n d 1 2 2 三脚架化合物的种类 根据顶端原子或基团的不同，三脚架结构化合物可分为以下几类：以氮原子为中心 的三脚架结构化合物，以碳原子为中心的三脚架结构化合物，以硼原子为中心的三脚架 结构化合物，以磷原子为中心的三脚架结构化合物，以环为中心的三脚架结构化合物。 1 2 2 1 以氮原子为中心的三脚架结构化合物 以氮原子为中心，在氮原子上引入三条带有特殊配位能力的侧链构成一类新的三脚 架结构化合物。该类化合物的研究报道较多，其侧链一般由席夫碱、芳香杂环、脂肪族 胺、酰胺以及开链穴醚等构成( 见图1 2 ) 。这些化合物与金属离子配位生成结构和性能 不同的配合物。通常配体中配位链的柔韧性对配合物的构型有较大影响。如结构刚性较 大的化合物1 与m n 2 + 形成的配合物为七配位的单帽反三棱柱结构【1 9 】，若其c _ n 双 键还原后，则成为结构不具有刚性的化合物2 ，其与m n 2 + 形成的配合物为六配位的八 面体结构【2 0 1 。 吴世康等【2 l 】以萘酚基取代的三脚架胺化合物1 1 为荧光探针，通过观测它与d n a 结合后引起的荧光变化来研究两者的作用机理。结果表明主体分子与d n a 结合后，其 自身荧光发生猝灭。d n a 分子与探针分子萘酚基间的光诱导电子转移作用，引起了主 体分子荧光猝灭，同时还存在着与萘酚基的质子转移有关的问题。三脚架萘酚基取代的 多胺开链化合物与d n a 分了间表现出较强的结合作用，通过d n a 分子诱导化合物分 子内萘酚基的质子解离平衡的变化，为研究d n a 分子与有机小分子的相互作用，提供 了一种新手段。 r b n 二舀一r ) 3 非= 箩姝2 币 c = 融 n 卜) 3 一g 2 2 n 卜 ) 3 3 么 n 卜n 2 鬟一c o 。) 3 n k 囝) 3 h 4 5 州八个n h 2 ) 2 7 ( 州0 n 入夕 a ：r = b r b ：r - - n 0 2 9 n 村一 r h 2 n v 入n 小广n h 2 ) 8 h 2 n _ n 飞妁 n 畸心) 31 i 磊恭k 1 11 2 和1 3 图1 2 以n 为中心三脚架化合物( 化合物1 1 3 ) n 中心三脚架结构化合物在作为离子载体、生物模拟以及与d n a 作用等方面的应 用一直是人们感兴趣的研究课题。如化合物1 2 在多种碱金属与碱土金属离子共存的体 系中能有效地选择识别c a 2 + 离子，而化合物1 3 表现不出选择性，说明离子载体结构 将影响电极的选择性能【2 2 1 。 嘲n 个。p r ) 3 吲n n = 1 2 r = h 。_ s m l 1 e u l 1 g d l 1 y b l 1 。利用动态猝灭公式处理，可以得出k 比动态猝灭的最大扩散控制的碰 撞常数高1 个数量级，因此可以得出金属配合物l n l l 对d n a e b 的猝灭作用为静态猝 灭。 3 3 2 以l 2 为配体的稀土配合物与d n a 的作用研究 3 3 2 1 紫外吸收光谱 d n a 分子含有碱基和磷酸生色团，使其电子吸收光谱在左右有一强吸收峰。d n a 的碱基是许多药物与之结合的位点，结合药物后会导致上述特征吸收峰的位移，因而在 的溶液中加入少量的配合物，观察d n a 的特征吸收峰是否位移可了解配合物是否与发 生了作用。 3 7 图3 5 配合物l n l 2 ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) 对d n a 紫外光谱的影响 f 培3 5a b s o 叩t i o ns p e c t r ao f t h ed n as o l u t i o ni nt h ea b s e n c ea n dp r e s e n c eo f l n ( l n _ l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) c o m p l e x c d n a ：2 1 1 0 _ 4m o l l c i j l ，：a ，o ；b ，1 4 7 ；c ，4 4 0 ； d ，7 3 3 ；e ，1 0 3 ；e1 4 7 ；g ，2 2 o ；h ，2 9 4 1 0 - 5m o l l 图3 5 是在存在和不存在l n l 2 配合物时，d n a 的紫外吸收峰。从图中可以看出，随 着l n l 2 配合物的增加，d n a 的所以吸收峰都发生一定程度的变化，都发生明显的增色 效应，并具有一定的蓝移。这说明配合物可能与其腺嘌呤碱基嵌入到d n a 双螺旋碱基 对间，引起构成碱基堆积力的疏水作用力和范德华力的相应改变，影响了d n a 构象与 结构的稳定，导致d n a 双螺旋结构的破坏，产生增色效应。其作用后的相关数据如表 3 2 。从表中可以看出l n l 2 配合物加入后，d n a 的吸收峰均发生了6 n m 的蓝移，其最 大吸收峰的增色率均有大幅增加。这种吸收光谱的变化证明稀土配合物与d n a 作用后， d n a 的吸收峰均发生了不同的变化，l a - l 2 加入后，d n a 的变化最大，增色率达到了 4 7 ，相同条件下，e u l 2 加入后，d n a 的增色率却小的多，为2 9 5 。这些变化特征 表明配合物可能是以插入方式与d n a 键合，形成的配合物受金属离子的影响，其与d n a 的作用强度不同。 表3 2d n a 与配合物l n l 2 作用后，dn a 紫外吸收光谱的变化特征 t a b l e3 2c h a r a c t e r i s t i co ft h ea b s o 印t i o ns p e c t r ao fd n ai nt h ea b s e n c ea n dp r e s e n c eo f l n l 2 ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) c o m p l e x 3 3 2 2 溴化乙锭( e b ) 和稀土配合物( l n l 2 ) 对d n a 的竞争结合实验 荧光光谱法作为一种研究具有荧光特性靶向化合物的理想方法，配合物与d n a 的键 合方式也直接影响其稳态荧光光谱，可以根据相互作用前后荧光强度的变化，对二者相 互作用的模式进行判断。由于d n a 无荧光，可借助荧光探针溴化乙锭( e b ) 、亚啶橙 等对药物与d n a 的作用模式进行判断。其中，e b 是应用最早的荧光探针，被广泛应用 于小分子与d n a 作用的研究。如果在d n a e b 体系中加入的有机小分子( q ) 也能与d n a 发生类似于e b 的插入作用，这个小分子就会与e b 竞争同d n a 的结合位点，使d n a e b 体 3 8 系的荧光强度减弱。为了确定配合物l n l 2 ( l n - l a 、s m 、e u 、g d 、n ) 与d n a 间的键合 模式，我们考察了配合物对d n a e b 体系荧光强度的影响。 图3 6 是配合物l n l 2 对d n a e b 复合物荧光发射光谱的影响。从图中可以看出，随着 r ( r 表示l n l 2 配合物与d n a 浓度的比值) 值的增大，l n l 2 配合物均使d n a e b 荧光猝 灭程度增大，这是因为有更多的配合物与d n a 反应，影响了e b 与d n a 的作用，取代了 d n a e b 体系中相当数量的e b 分子，使e b 从d n a 分子中游离出来。从图中可以看出， 随着配合物l a - l 2 的加入，d n a e b 荧光猝灭程度最大，而在相同的条件下，配合物y b l 2 的加入，d n a e b 的荧光猝灭最小。由次推测，l n l 2 配合物与d n a 作用可能有插入作用 和静电结合两种。插入作用可以将e b 挤出；静电作用使d n a 磷酸根上所带负电荷被中和， 导致d n a 分子收缩，也同样可将e b 分子挤出，两种作用均可以使e b 与d n a 的结合减少， 从而导致荧光猝灭。 3 9 图3 6 配合物l n l 2 ( l n _ l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) 对d n a e b 荧光光谱的影响 f i g 3 6e m i s s i o ns p e c 的o ft h ee b _ d n as y s t e mi nt h ea b s e n c ea n dp r e s e n c eo f l n l 2 ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) ，c e b ：6 3 4 1o 6m o l l c d n a ：2 2 5 1o _ 4m o l l e x c i t e da t 5 4 0 衄，c l n l 2 ：a ，o ；b ，1 4 7 ；c ，2 9 4 ；d ，4 4 l ；e ，5 8 8 ；7 3 5 ；g ，1 1 o ；h ，1 4 7 1 0 - 5m o l l 3 3 2 3l n l 2 配合物与d n a e b 荧光猝灭方式的判断 由于猝灭剂对荧光物质的猝灭过程符合经典的斯特恩沃尔默( s t e m v o l m e r ) 猝灭 公式【1 2 6 1 即 r 伊= 1 + 墨v 【q 】 其中凡和f 分别为不存在和存在猝灭剂时的荧光强度，凰v 为s t e m v 0 1 m e r 猝灭常数， 也可表示为猝灭剂与d n a 的键合常数； q 表示猝灭荆浓度。动态猝灭常数随温度升高 而增大，而静态猝灭常数则随温度升高而减小，借此可以区分动态猝灭和静态猝灭。无 论是动态猝灭还是静态猝灭，由r 伊对 q 作图均应得到一条直线。若有多种猝灭过程 同时存在，则由凡伊对 q 】作图得不到直线。并将所得的墨v 按照动态猝灭公式计算， 得出配合物对d n a e b 为何种猝灭机理。 如果在e b d n a 体系中加入的有机小分子( q ) 也能与d n a 发生类似于e b 的插入作 用，这个小分子就会与e b 竞争同d n a 的结合位点，使d n a e b 体系的荧光强度减弱。 【q 1 ，( 10 5 m o i ，l ) 图3 7 金属配合物l n l 2 ( l n = e u 、g d ) 对d n a e b 体系的荧光猝灭关系曲线 f i g 3 7t 1 1 en u o r e s c e n c eq u e n c h i n gc u r v eo f t h ec o m p l e x e sl n l 2 ( l n = e u 、g d ) t od n a e b 图3 8 金属配合物l n l 2 ( l n - l a 、s m 、y b ) 对d n a e b 体系的荧光猝灭关系曲线 f i g 3 8t h ef l u o r e s c e n c eq u e n c h i n gc u r v eo ft h ec o m p l e x e sl n ( l n _ l a 、s m 、y b ) t o d n a e b 从图中可以看出，配合物e u l 2 和g d l 2 对d n a e b 体系的猝灭是非直线的， 而l a l 2 ，s m l 2 ，y b l 2 对d n a e b 体系的猝灭是直线的。根据经典的荧光猝灭理论【1 2 0 1 ， 无论静态猝灭或动态猝灭，r 伊对猝灭剂浓度作图均应得到一条直线。由此得出金属配 合物l a l 2 ，s m l 2 ，y b l 2 对d n a e b 体系的荧光猝灭只存在一种猝灭过程，而e u l 2 和 g d l 2 对d n a e b 体系的荧光猝灭既不是单纯的静态猝灭也不是单纯的动态猝灭，这一 结果说明金属配合l a l 2 ，s m l 2 ，y b l 2 与d n a 之间只存在一种重要的作用方式，而e u l 2 和g d l 2 与d n a 的作用方式不只一种，而可能是两种猝灭方式共同作用的结果。这有 两种可能性：( 1 ) 药物分子与d n a 的非嵌插作用使得d n a 的骨架靠拢，e b 从d n a 双螺旋中挤出；( 2 ) 药物分子与d n a 发生嵌插作用，将e b 分子从d n a e b 体系中置 换出来【1 2 3 1 。 从金属配合物l a l 2 ，s m l 2 ，y b l 2 对d n a e b 体系的荧光猝灭过程中可以得出它们 对d n a 的猝灭常数，分别为5 0 3 l0 3 l m o l 一，2 8 8 l 0 3 l m o l 一，2 6 9 10 3 l m o l 一。这表 明l a l 2 对d n a e b 的猝灭作用最大。而且金属配合物l a l 2 ，s m l 2 ，y b l 2 对d n a e b 体系的荧光猝灭过程为静态猝灭。 3 3 3 以l 3 为配体的稀土配合物与d n a 的作用研究 3 3 3 1 紫外吸收光谱 配合物与d n a 作用的电子吸收光谱结果见图3 9 。从中我们可以看出：在未加入 l n l 3 配合物之前，d n a 的特征吸收峰在2 5 8 岫。当加入化合物后，体系的吸收光谱呈 现明显的增色效应，且最大吸收峰出现蓝移。根据l o n g 的理论，增色效应现象是小分 子与d n a 发生嵌插作用的标志，说明l n l 3 配合物与d n a 之间存在强烈的嵌插作用， 4 1 导致d n a 双螺旋结构的破坏，产生增色效应。 图3 9 配合物l n l 3 ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、1 n ) ) 对d n a 紫外光谱的影响 f i g 3 9a b s o 叩t i o ns p e c t r ao ft h ed n a s 0 1 u t i o ni nm ea b s e n c ea i l dp r e s e i l c eo f l n l 3 ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) c o m p l e x c d n a ：2 1 l0 - 4m o l l c i j l l 3 ：钆0 ；b ，1 4 7 ；c ，4 4 0 ； d ，7 3 3 ；e ，1 0 3 ；1 4 7 ；g ，2 2 o ；h ，2 9 4 1 0 _ 5m o l l 从表中可以看出配合物与d n a 作用后，d n a 的吸收峰均发生了不同的变化，最大 吸收峰明显增加，并发生了轻微的蓝移。l a l 3 加入后，d n a 的变化最大，增色率达到 了3 3 o ，相同条件下，y b l 3 加入后，d n a 的增色率却小的多，为2 1 。这些变化特 征表明配合物可能是以插入方式与d n a 键合，不同的配合物与d n a 作用后，增色率 4 2 也有所不同，这可能与稀土离子的作用有关。 表3 3d n a 与配合物作用后，紫外吸收光谱的变化特征 t a b l e3 3c h a r a c t 舐s t i co fm ea b s o 印t i o ns p e c t r ao fd n ai i lt l l ea b s e n c ea 1 1 dp r e s e n c eo f l n l 3 ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) c o m p l e x 3 3 3 2 溴化乙锭( e b ) 和金属配合物( l n l 3 ) 对d n a 的竞争结合实验 利用溴化乙锭( e b ) 和金属配合物( l n l 3 ) 对d n a 的竞争结合实验，考察了配合物 l n l 3 对e b d n a 体系荧光强度的影响，是进一步证明l n l 3 稀土配合物与d n a 之间的作 用方式是否为插入作用，或两者之间是否只有一种作用方式，还是有几种共同作用的有 效方法。e b 本身的荧光很弱，插入d n a 双螺旋结构后荧光强度显著增强。该现象常用于 研究小分子物质与d n a 作用机制的研究。如果在e b d n a 体系中加入的有机小分子( q ) 也能与d n a 发生类似于e b 的插入作用，这个小分子就会与e b 竞争同d n a 的结合位点，使 d n a e b 体系的荧光强度减弱。 4 3 图3 9 配合物l n l 3 ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、) ) 对d n a e b 荧光光谱的影响 f i g 3 9 e m i s s i o n s p e c t r ao fm ee b d n as y s t e m i nt 1 1 ea b s e n c ea n dp r e s e n c eo f l n r ( l n = l a 、s m 、e u 、g d 、y b ) ，c e b ：6 3 4 1 0 - om o l l c d n a ：2 2 5 10 - 耳m o l l e x c i t e da t 5 4 0 埘 i l ，c l n l 3 ：a ，0 ；b ，1 4 7 ；c ，2 9 4 ；d ，4 4 l ；e ，5 8 8 ；e7 3 5 ；吕1 1 o ；h ，1 4 7 1 0 m 0 1 l 图3 9 是稀土配合物l n l 3 对d n a e b 复合物荧光发射光谱的影响。 从图中可以 看出，随着r ( r 表示配合物l n l 3 与d n a 浓度的比值) 值的增大，配合物l n l 3 均使 d n a e b 荧光猝灭程度增大，这是因为有更多的配合物l n l 3 与d n a 反应，影响了e b 与d n a 的作用，取代了d n a e b 体系中相当数量的e b 分子，使e b 从d n a 分子中 游离出来。从图中可以看出，随着配合物l a - l 3 的加入，d n a e b 荧光猝灭程度最大， 而在相同的条件下，配合物n l 3 的加入，d n a e b 的荧光猝灭最小。由次推测，配合 物l n l 3 与d n a 作用可能有插入作用和静电结合两种。插入作用可以将e b 挤出；静电 作用使d n a 磷酸根上所带负电荷被中和，导致d n a 分子收缩，也同样可将e b 分子挤 出，两种作用均可以使e b 与d n a 的结合减少，从而导致荧光猝灭。 3 3 3 3 配合物l n l 3 与d n a e b 荧光猝灭方式的判断 由于猝灭剂对荧光物质的猝灭过程符合经典的斯特恩沃尔默( s t e n l 一v o l m e r ) 猝灭 公式【1 2 6 1 即 凡伊= l + 愿v q 其中凡和f 分别为不存在和存在猝灭剂时的荧光强度，为s t e m v 0 1 m e r 猝灭常 数，也可表示为猝灭剂与d n a 的键合常数；【q 】表示猝灭剂浓度。动态猝灭常数随温度 升高而增大，而静态猝灭常数则随温度升高而减小，借此可以区分动态猝灭和静态猝灭。 无论是动态猝灭还是静态猝灭，由r 伊对【q 】作图均应得到一条直线。若有多种猝灭过 程同时存在，则由r 伊对【q 】作图得不到直线。 图3 8 金属配合物l n l 3 ( l n = e u ，g d ，l a ，s m ，y b ) 对d n a e b 体系的荧光猝灭关系曲线 f 培3 87 n l en u o r e s c e n c eq u e i l c h i n gc u r v eo fm ec 0 m p l e x e sl n - l j ( l n = e u ，g d ，l a ，s m ，y b ) t o d n a e b 从图中可以看出配合物对d n a e b 体系的荧光猝灭均是直线的。根据经典的荧光猝 灭理论，无论是动态猝灭还是静态猝灭，由r 伊对 q 作图均应得到一条直线。由此得 出配合物对d n a e b 体系的荧光猝灭只存在一种重要的作用方式，即配合物以插入方式 与d n a 键合。根据公式可以算出配合物与d n a e b 之间的猝灭常数，猝灭常数越大， 表明与d n a 作用越强。金属配合物s m l 3 、g d l 3 、l a l 3 、e u l 3 、y b l 3 的猝灭常数 愿v 分别为3 1 6 1 0 3 l m o l 一，2 9 7 1 0 3 l m o l ，3 7 1 1 0 3 l m o l ，2 4 6 1 0 3 l m o l ， 1 4 5 1 0 3 l m o l 。这表明l a l 3 对d n a e b 的猝灭作用最大，y b l 3 的最小，且它们的 顺序为l a l 3 s m l 3 g d l 3 e u l 3 y b l 3 。由此判断可得出配合物l n l 3 对d n a 的 猝灭方式为静态猝灭。 3 4 结论 配合物l a l 1 ，s m l 1 ，e u l 1 ，g d l 1 ，y b l 1 均能与d n a 发生插入作用，且配合物对 d n a e b 的猝灭方式为静态猝灭，猝灭常数分别为l a l 1 、s m l 1 、g d l 1 一e u l 1 、y b l 1 的猝灭常数凰v 分别为3 5 5 1 0 3 l m o l ，2 7 2 1 0 3 l m o l ，2 5 8 1 0 3 l m o l 一， 2 4 0 10 3 l m o l ，5 7 4 10 2 l m o l 一。这表明l a l 1 对d n a e b 的猝灭作用最大，y b l 1 的最小，且它们的顺序为l a l 1 s m l 1 e u l 1 g d l 1 y b l 1 。 配合物l a - l 2 ，s m l 2 ，e u l 2 ，g d l 2 ，y b l 2 均能与d n a 发生插入作用。其中e u l 2 ，g d l 2 4 5 对d n a e b 的猝灭方式为混合形式，表明配合物e u l 2 ，g d l 2 对d n a 具有插入作用和 静电作用。配合物l a l 2 ，s m l 2 ，y b l 2 对d n a e b 的猝灭方式为静态猝灭，猝灭常数分 别为5 0 3 1 0 3 l m o l ，2 8 8 1 0 3 l m 0 1 ，2 6 9 x 1 0 3 l m o l ，这表明l a - l 2 对d n a e b 的 猝灭作用最大。 配合物l a - l 3 ，s m l 3 ，e u l 3 ，g d l 3 ，y b l 3 均能与d n a 发生插入作用，且配合物对 d n a e b 的猝灭方式为静态猝灭，猝灭常数分别为3 7 l 1 0 3 l m o l ，3 1 6 1 0 3 l m o l ， 2 4 6 1 0 3 l m o l ，2 9 7 1 0 3 l m o l ，1 4 8 1 0 2 l m o l 一。这表明l a l 3 对d n a e b 的猝灭 作用最大，y b l 3 的最小，且它们的顺序为l a - l 3 s m l 3 g d l 3 e u l 3 y b l 3 。 第四章总结与展望 本文选择性的合成了三种含有多羟基的席夫碱三脚架配体和它的稀土配合物l n l ( l n = e u 、g d 、l a 、s m 、y b ) ，并通过电子吸收光谱和溴化乙锭荧光分析法研