（无机化学专业论文）含氮二羧酸铜配合物的合成、结构及sod活性研究.pdf

摘要 合成了两种新的含氮二羧酸：m ，二( 3 ，4 亚甲二氧基苄基) 乙二胺“，二乙酸 ( h 2 l 1 ) 和m a ，- 二( 2 ，4 二氯苄基) 乙二胺抛，二乙酸( h 2 l 3 ) 。本文利用四种含氮二羧 酸h 2 l 1 、h 2 l 2 ( h 2 l 2 = m ，- 二苄基乙二胺“，二乙酸) 、h 2 l 3 和h 2 l 4 ( h 2 l 4 = 苯 乙胺m - 二乙酸) 以及辅助配体咪唑( i m ) ，4 ，4 ，联吡啶( b p y ) ，1 ，4 一苯二甲基咪唑( b i x ) 合成了7 个新的c u ( i i ) 配合物。 对所合成的配合物c u l l i m ( c 1 ) 、( c u l l ) 2 b i x ( c 2 ) 、( c u l l ) 2 b p y ( c 3 ) 、( c u l 2 ) 2 b i x ( c 4 ) 、( c u l 3 ) 2 b i x ( c 5 ) 、( c u l 4 ) 2 b i x ( c 6 ) 和( c u l 4 ) 2 b p y ( c 7 ) 的晶体结构进行了表征， 配合物均为四方锥构型，其中c l 为单核配合物，c 2 c 5 为双核配合物，c 6 和c 7 为配位多聚物。 研究了四种配合物的电化学性质：c 2 、c 3 、c 6 和c 7 分别有一对氧化还原峰， 是不可逆氧化还原过程；c 2 的还原电位比c 3 的还原电位低，c 6 的还原电位比c 7 的 低。用n b t 光照法对5 种配合物( c l 、c 2 、c 3 、c 4 、和c 5 ) 进行了s o d 生物活性的 研究，结果表明5 种配合物均具有s o d 生物活性。 关键词：铜配合物；晶体结构；循环伏安；s o d 活性 a b s t r a c t t h et h e s i sr e p o r t st 、) l ，on e w 锄i n o d i c a r b o x y l i ca c i d s ：m - b i s ( 3 ，4 一m e t h y l e n e d i o x y b e n z y l ) e t h y l d i a m i n e 以- d i a c e t i ca d d ( h 2 l 1 ) 缸dm b i s ( 2 ，4 - d i c h l o r o b e l l z y l ) e t h y l d i a m i n e “一d i a c e t i ca c i d ( h 2 l 3 ) w bs ) ，i l t h e s i ss e v e nk i n d so fc u ( 1 i ) c 0 m p l e x e sb y u s i n gh 2 l 1 ，h 2 l 2 ，h 2 l 3 ，h 2 l 4 ，i i n ，b p ya l l d b i x ( h 2 l 2 = m - b i s ( b e n z y l ) e t h y l d i a m i n e - m 一d i a c e t i ca c i d ，h 2 l 4 = 2 p h e n y l e t h y l 锄i n e “- d i a c e t i ca c i d ，l i n = i m i d a z o l e ，b p y = 4 ，4 ，- b i p y r i d y la n db i x = 1 ，4 一b i s ( i m i d a z o l e 1 一y l m e t h y l ) b e n z e n e ) 舢lo ft h ec o m p l e x e s ( c u l l i i n ( c 1 ) ，( c u l l ) 2 b i x ( c 2 ) ，( c u l l ) 2 b p y ( c 3 ) ，( c u l 2 ) 2 b i x ( c 4 ) ，( c u l 3 ) 2 b i x ( c 5 ) ，( c l l l 4 ) 2 b 政( c 6 ) ，( c u l 4 ) 2 b p y ( c 7 ) ) h a v eb e e nc h a r a c t e r i z e d b yx - r a yd i f f r a c t i o n t 1 l ec c m e rc u ( ii ) o fc o m p l e x e s a r eb o n d e dt of i v ea t o m s ，t of 0 肌a t e t r a g o n a lp y r a m i d c 1i sam o n u d e 缸c o m p o u n d ，c 6a n dc 7a r ec o o r d i n a t e dp o l y m e r 卸do t h e r sa r ed i n u c l e a rc o m p 0 吼d s t h ee l e c t r o c h e mo “h ec o m p l e x e s ( c 2 ，c 3 ，c 6 姐d ( 刀h a v eb e 髓i l e s t i g a t e d c y c l i cv o l t 锄m o 肿m sf o rt h ec 2t o 凹a r es i i i l i l a r 觚di n v o l v ea ni 玎c v e r s i b l er c d o x p r o c e s s ；c 2h a v eal o w e rc a t h o d i cp e a kp o t e n t i a lt h a nc 3 ，a n dc 6 h a v ea1 0 w e rc a t h o d i c p e a kp o t e n t i a lt h a i l 凹1 1 1 es o d 拟i v i t i e so ft h ec o m p l e x e s ( c 1 ，c 2 ，c 3 ，c 4a n dc 5 ) h a v ea l s ob e e nd e t e m i n e di nd m fs o l u t i o nb yn b t i l l u m i n a t i o nm e t h o d ，a n dt h er e s u l t s i n d i c a t et h a ta ut h ec o m p l e x e s p o s s e s ss o da c t i v i t y k e yw o r d s ：p p e rc o m p l e x ；c r ) ，s t a ls t n l c t u r c ；c y d i cv 0 l t 锄m e t r y ；s o d l l 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 华中师范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，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，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。 作者签名： 欲锻 日期：口譬年歹月多日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、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。本人授权华中师范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。同时授权 中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：跟敏 日期：年月日 导师签名：兹每漫满 日期：x 醒年多月多日 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”中的 规定享受相关权益。回意诠塞握童后进盾；旦坐生i 旦二生；壁垒生发查! 作者签名：职锻 日期： 口呕年多月 日 导师签名：镎望满 日期：川年月日 本论文主要创新点 1 合成了两种新的含氮二羧酸h 2 l l 和h 2 l 3 ，利用h 2 l 1 ，h 2 l 2 ，h 2 l 3 ，h 2 l 4 ， 咪唑，4 ，4 ，联吡啶及l ，4 苯二甲基咪唑合成了7 个新的铜配合物，对其晶体结 构进行了表征和分析。 2 测定了配合物c 1 ，c 2 ，c 3 ，c 4 和c 5 的s o d 活性，分析了配体对配合物s o d 活性的影响。实验表明，该类配合物中金属离子配位构型的畸变程度越大， s o d 活性越好。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第一章文献综述 生命最基本、最重要的活动就是新陈代谢。新陈代谢过程是由一系列连续的， 按一定次序进行的化学反应组成的。生物体内的这些反应在常温、常压和接近酸、 碱中性的环境中，以极快的速率进行。生物体在温和条件下进行这些反应就是因为 体内存在许多具有高度催化活性和专一性的催化剂一酶。超氧化物歧化酶 ( s u p e m x i d ed i s m u t a s c ，s o d ) 是生物体内重要酶之一。超氧化物歧化酶是生物体内存 在的一种非常重要和有效的自由基清除剂，其作用是能够清除机体中过量存在的超 氧阴离子自由基0 2 。近年来涉及s o d 酶水平低，以至0 2 积累引发的临床疾病被 不断发现【1 3 】，因此对防治药物的研究日益受到人们的重视。 1 1 超氧化物歧化酶的分类和功能 1 9 6 8 年m c c o r d 和蹦d o v i c h 从牛红血细胞中分离出一种酶，它能催化超氧阴 离子自由基歧化：20 2 。斗2 h + _ h 2 0 2 + 0 2 根据它催化的的反应定名为超氧化物歧化酶( s u p e r o x i d ed i s m m 弱e ，s o d ) 。从此 统一了各种不同来源的这种酶的名称，诸如血铜蛋白、肝铜蛋白、脑铜蛋白等。 常见的天然的s o d 有三种：c u z n s o d ，f e - s o d 和m n s o d ，它们广泛存在于 人、动物、植物、藻类及原核生物体内。不同来源的酶，除个别性质差异较大外， 一般都具有类似性质( 其理化性质列于表1 1 ) ；但蛋白链部分因种属来源不同，氨基 酸次序和组成略有差异，而使酶的性质不完全相同。在常见的三种天然的s o d 中， 研究的比较深入的是c u z n s o d 。 超氧化物歧化酶是一切需氧生物体内重要的抗活性氧( 0 2 和0 h ) 毒害的酶，由 于歧化了0 2 。而能防止0 2 积累和通过h a b * w e i s s 反应产生活性更强的羟自由基 ( o h 。) ：0 2 + h 2 0 2 o h + o h 一+ 0 2 过量的活性氧积累引起膜损害和核酸( 主要是d n a ) 、多糖、蛋白质、脂质等生 物大分子降解破坏，导致各种炎症、溃疡、癫痫、糖尿病、心血管病等。在动物模 型实验中证明s o d 及其模拟化合物有防治上述慢性病的作用。植物体内的s o d 是 植物抗性系统酶，可增强植物抗寒、抗旱、抗早衰和抗化学药害的能力。存留在植 物收获物中的s o d 有抗氧化、保持色、香、味的保质和保鲜作用【4 】。 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s i s 1 2 超氧化物歧化酶的活性部位结构及催化机理 由牛红细胞纯化而得到的洲z n s o d 是蓝绿色的，其活性部位的结构见图l n o 豳l天然e q z l r s 0 1 ) 灞性中心结构 在c z n s o d 中，每个分子由两个亚基通过疏水作用和氢键力缔合成二聚体， 肽链内部由半胱氨酸c 5 5 和c 1 4 4 的巯基构成的二硫桥对亚基缔合起重要作用【5 】。 r i d l a r d s o n 用o 2n i r l x 射线衍射晶体结构分析得到c 毗乙n s o d 三维结构，指出s o d 的活性部位是以c u ( i i ) 为中心的一个“疏水口袋”，c h ( i i ) 和z n ( i i ) 处在疏水口袋底 部，相距约0 6 3i l i i l 【6 】。c u ( i i ) 在平面上直接与4 个组氨酸( h i s 4 4 ，4 6 ，11 8 和6 1 ) 的咪 唑氮配位，轴向有一个h 2 0 分子配位，其配位几何环境是一个畸变四方锥；z n ( i i ) 由3 个组氨酸( h i s6 1 ，6 5 和7 8 ) 的咪唑氮和一个天门冬氨酸( a s p8 1 ) 的羧基氧呈畸变 四面体配位。z n ( i d 以咪唑桥( h i s6 1 h n ) 和c u ( i i ) 相连，当抽取或以其它金属离子取 代s o d 活性中心结构中的z n ( 1 i ) 离子时，s o d 仍然保持着较高的活性，但是当c u ( i i ) 2 离子被抽取或被其它金属离子取代时，则酶活性几乎全部丧失，表明c u ( i i ) 离子是 s o d 具有活性不可缺的因素，而z n ( i i ) 则起稳定结构的作用【7 9 】。 m n - s o d 由2 0 3 个氨基酸残基构成。中心m n ( i i ) 离子具有五配位的三角双锥结 构，其中3 个配位基位于赤道平面，两个轴向位置上分别为一个水分子和一个为 h i s 2 8 的咪唑基。酶的活性部位在一个主要由疏水残基构成的环境里，两个亚基链 组成一个通道，构成了底物或其它内晃配体接近m n ( i i ) 离子的必经之路。 f e - s o d 的结构比较简单且与m n s o d 类似，活性中心中f e ( i i ) 离子与3 个h i s 、 1 个a s p 和1 个h 2 0 配位，形成交形四方锥【1 0 】。 s o d 作用的机理尚不十分清楚，一般认为c u z n - s o d 活性酶催化超氧化物歧化 的反应机理如下： 0 2 + c u l l 0 2 + c u 。( 1 ) 0 2 + c u l + 2 h + h 2 0 2 + c u l l( 2 ) 1 3 超氧化物歧化酶的活性测定方法1 1 1 l 1 3 1 碱性二甲基亚砜法 原理：s o d 活性测试用碱性二甲亚砜( d m s o ) 作为氧自由基给体，硝基四氮唑 蓝( n b t ) 作为清除剂，测定5 4 0n m 处的吸收峰的变化，从而测得s o d 活性。 测定方法：4 0 0 此样品加入到含2 1m l 的0 2m 的磷酸缓冲溶液( p h = 8 6 ) 和 l m o l5 6 皿的n b t 混合液中。冰中静置1 5m i n 然后将1 5m l 的碱性d m s o 边搅 拌边加入，监测5 4 0l l l l l 处的吸收峰。标准样不加氢氧化钠，其余配制条件相同。 此法的优点是在高p h 和低温条件下测试可显著减小s o d 自发歧化生成0 2 。对反应 的影响 1 2 ，1 3 】。 1 3 2 核黄素一n b t 光照法 原理：在光照下，核黄素( v b 2 ) 与四甲基乙二胺产生0 2 ，0 2 可以使氯化硝基 四氮唑蓝q 旧t ) 还原为蓝紫色的甲艚，s o d 活性酶会与n b t 竞争0 2 ，从而抑制 n b t 还原为蓝紫色化合物的速度。甲艚在5 6 0n m 处有最大吸收，测定体系在5 6 0n m 的吸光度即可得s o d 活性。 测定方法：用p h = 7 8 的磷酸盐缓冲溶液配制含约1 0 弓i n o n 。n b t ，1 旷m o 儿 v 酏，1 0 。4m o l l 四甲基乙二胺的混合溶液作为代测液。取不含s o d 酶的溶液作为 空白反应液，并用其配制一系列含不同浓度s o d 酶的反应液，不参加光照的做为 标准液，监测不同光照时间下5 6 0n m 处的吸收值。此法操作简便，可重复性强， 所需药品便宜，降低了实验成本，但易受温度和光照的影响【1 4 ，1 5 】。 1 3 3 邻苯三酚自氧化法 原理：在碱性条件下，邻苯三酚发生自氧化反应，产生0 2 。，在s o d 存在下， 自氧化反应受到抑制。 邻苯三酚发生自氧化法的测定方法 16 】：5 0l n m 的s - h c l ( p h = 8 2 ) 缓冲液3 m l ，预热至2 5 ，加入1 0p l5 0m m 的邻苯三酚，充分摇匀，以缓冲液做空白对 照，每隔半分钟测一次吸光度。同样条件，加入1 0 肛l 待测s o d ，读取其吸光度。 该法所用试剂和仪器比较普遍，测试方便，灵敏度高，是目前应用最广泛的一种测 试方法，但对温度、p h 、邻苯三酚浓度、s o d 待测液存放时间等诸因素比较敏感【1 7 ， 因此测定时要严格控制这些因素。 1 3 4 羟胺发色法 原理：邻苯三酚自氧化产生的0 2 与羟胺反应生成亚硝酸盐，在酸性条件下， 亚硝酸盐与氨基苯磺酸和n 甲萘基二氨基乙烯反应生成红色化合物，而s o d 抑制 此反应，根据抑制率高低计算活性 18 】。 测定方法：将1 0m m 邻苯三酚，1 0 i i l 】me d t a - n a 2 ，4 01 蝴盐酸羟胺和重蒸水 按1 ：1 ：4 ：4 配制反应液，将9 0m 鲥l 氨基苯磺酸和1 5m d l n 一甲萘基二氨基乙烯 按1 ：l 配成显色液，取o 9 5m l0 1m 的t r i s h c l 和o 0 5m l s o d 待测液，再加o 1 m l 反应液，室温反应1 5 幽，再加2 0 m l 显色液，5 5 0 i m 比色。 1 3 5 黄嘌呤氧化酶细胞色素c 法 原理：在有氧的条件下，黄嘌呤氧化酶催化黄嘌呤发生氧化反应生成尿酸，与 此同时产生0 2 ，0 2 氧化细胞色素c 还原为还原型细胞色素c ，后者在5 5 0 衄处 有最大吸收。存在s o d 时，0 2 被催化而歧化，细胞色素c 还原反应速率则降低。 根据细胞色素c 在加入s o d 前后被0 2 。还原的速率变化测定s o d 活性。 测定方法【1 0 】：p h = 7 8 ，o 3m 磷酸钾缓冲液o 5m l ( 含o 6 m l e d t a ) 6 x 1 旷m 氧化型细胞色素c 液0 5m l ，o 3n l m 黄嘌呤液o 5m l ，1 3m l 重蒸水，在预保温 1 0 分钟，最后加入1 7 1 0 。3p m 的黄嘌呤氧化酶o 2m l ，并立即计时，速率变化在 2 分钟内有效，控制黄嘌呤氧化酶浓度，使其在5 5 0 姗的吸光度为o 2 5n 心1 ，测 定s o d 活性时，加入o 3m ls o d 被测液，重蒸水相应减少到1 om l ，根据抑制程 度，计算活性。 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 1 3 6 化学发光法【1 9 ，2 0 1 原理：黄嘌呤氧化酶在有氧的条件下，催化黄嘌呤或次黄嘌呤生成尿酸0 2 。，进 步与化学发光剂鲁米诺( l 啪i n 0 1 ) 或海莹荧光素诱导剂( c l a ) 反应，使发光剂受到 激发成为激发态，当它返回基态时就向外发光即化学发光，根据抑制程度可测得 s o d 的活性。 测定方法【2 1 】：在2 5 ，各管中先加入p h = 5 6 磷酸盐缓冲液0 6m l ，1m m e d l a - n a 2 溶液o 1m l ，1n l m 黄嘌呤溶液o 1m l ，5 岬l 的c l a 测试管中再加l op l 代测样本( 对照管中加入l o 此生理盐水，放入发光仪测试室) ，最后加入1 0 0 “l 黄 嘌呤氧化酶应用液，启动反应。化学发光法用于测定c 以n s o d 灵敏度最高，用 于m n s o d 活性测定灵敏度较低。该法具有时间响应快、分析精确、灵敏度高、专 一性强、样品用量少等优点，但需要高灵敏度的精密发光测量仪器。 此外，s o d 活性的测定方法还有极谱氧化电极法，碱性连二亚硫酸钠法、化学 发光免疫测定法等。目前，在研究s o d 超氧化物歧化酶及其模型化合物活性中， 碱性二甲基亚砜法、核黄素一n b t 光照法及邻苯三酚自氧化法三种方法应用较为普 遍。 1 4 超氧化物歧化酶模型化合物的研究现状 天然s o d 自身存在一定的缺点，比如分子量大、不易透过细胞膜、口服时易 受胃蛋白酶分解在生物体内半衰期短及在生物体内的特异性等因素的限制【2 2 2 4 】， 因此合成和寻找一些既能避免天然s o d 酶自身不足，同时又具有清除超氧阴离子 自由基活性地小分子化合物，即s o d 模拟物的研究成为当代化学工作者的重要研 究课题 2 5 3 2 】。由于本论文主要研究的是铜s o d 模型化合物的生物活性，文中仅 介绍铜s o d 模型化合物的研究现状。 1 9 8 2 年l i p p a r d 等率先进行s o d 模型化合物研究，合成了一系列咪唑桥连的 s c l l i f f 碱双核铜配合物。但试图合成咪唑桥连的c ：1 1 _ z n 异双核配合物未能如愿。2 0 世纪9 0 年代，南京大学配位化学研究所罗勤慧、唐雯霞教授等成功地合成了咪唑 桥连地异双核配合物【c h ( 仃e n ) ( h 1 1 ) z n ( 昀1 ) 】( c 1 0 4 ) 3 m e o h ( 仃铋：二乙三胺) 和 ( d n n a ) c i u ( h 1 1 ) z n ( d 吼a ) 】( c 1 0 4 ) 2 5 h 2 0 ( d 仃n a 代表二乙三胺4 单乙酸) 。此后s o d 模 拟酶的研究有了很大发展【3 3 】。 p a t e l 等【3 4 4 7 】主要研究了以多吡啶类配体( 1 ，1 0 - p h c n a i l m r 0 1 i i l e ，2 ，2 ，6 ，2 一t e 叩y r d i n eo r2 ，2 - b i p y r i d i n e ) 和二乙三胺、n n n n ” n 五甲基二乙三胺、水杨醛丙氨酸 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 席夫碱、甘氨酸等混配的二元铜配合物，以及以咪唑桥连的铜一铜，铜一锌，铜一 镍的同、异双核配合物s o d 的活性。该课题小组合成了一系列的铜的混配配合物， 并把相同系列配合物的s o d 活性大小做了对比，得以下结论：当配合物为四方锥 形时( 如 c u ( d i e n ) ( p h e l l ) 】( c 1 0 4 ) 2 ，结构见图1 2 ) ，与天然铜s o d 酶几何构型一致， 表现为较好的s o d 活性，铜配合物轴向和赤道平面被联毗啶或邻菲咯啉的氮原子 占据，增强了配合物的s o d 活性。这可做如下解释：一方面，q 乙二胺配体( 联吡 啶或邻菲咯啉) 和c u ( i i ) 混配的配合物与0 2 - 的作用随轴向的键的增强而增强，同时 配合物的催化活性也随之增加【2 l 】。另一方面，0 c 一乙二胺配体能够稳定反应的中间 产物一还原态的一价铜的配合物，这可促使超氧阴离子生成h 2 0 2 和0 2 【3 6 】。此外， 铜配合物的变形的几何构型有利于几何构型间的相互转化，氧化还原反应容易进 行，因此s o d 活性较好f 2 1 1 。 图1 2 c u ( d i 锄) ( p h e l l ) 】( c 1 0 4 ) 2 分子结构图 乐学义课题组则在相同的实验条件( 温度、溶剂、溶液p h ) 研究了具有类似配位 结构的铜配合物的s o d 活性，实验表明：影响铜s o d 模拟酶的活性大小的主要因 素是氨基酸配体侧链的电子及立体效应。当氨基酸侧链上有芳环时，有可能形成类 似于固态下的分子内芳环堆积结构，这种结构具有较大的立体位阻效应，不利于 0 2 接近配合物中心铜离子，配合物的s o d 活性较小；除侧链的大小外，氨基酸侧 链取代基团电子结构也能影响配合物s o d 活性的大小：当侧链上连有一个具有孤对 电子的羟基时，羟基在水溶液中有可能参与配位，导致0 2 - 与铜离子结合困难，其 s o d 活性反而会小于侧链稍大的氨基酸配合物。反之，若侧链稍大的氨基酸上有带 6 正电荷的基团时，有助于负电荷的0 2 接近配合物分子，使该配合物有相对较高的 活性 4 8 - 5 0 】。 鲁统部等人研究了具有与c 以n s o d 酶活性中心类似结构地模型化合物，深 入地讨论了不同的咪唑桥连方式和不同配位构型对模型化合物催化0 2 活性的影 响。结果表明，眯唑桥n 原子沿四方锥配位底面位置与c u ( ) ) 配位的模型物活性大 大高于咪唑桥n 原子沿四方锥轴向与c u ( i i ) 配位的模拟物，活性差异的原因很可能 与生成c u ( i ) 中间体的稳定性有关【5 l 。5 2 】。 在多核配合物方面，廖展如等根据天然s o d 活性部位结构合成了多种含苯并 咪唑的c u ( i i ) 、f e ( 1 i ) 、c o ( i i ) 、n i ( i i ) 、z n ( i i ) 的配合物，指出配合物活性与模拟天然 s o d 结构微环境程度的大小有关【5 3 】。 谢英等人合成了以二肽为配体的铜一( n 一正十二碳酰双甘肽) 配合物，这是一个 带功能基的长链c u ( i i ) 氨基酸配合物，同时用脉冲辐解法测定了其s o d 活性，较好 地模拟了s o d 【5 4 】。 通过以上化学工作者的研究，我们可以做如下总结： 1 影响s o d 模型化合物生物活性大小的因素有： ( 1 ) 配合物的分子结构( 电子效应、立体效应，排除测试条件的因素) ：立体位阻小， 带正电性的配合物的s o d 活性好。 ( 2 ) 配和物的构型模式：这可能与配合物能否稳定c u ( i ) ，从而促进反应的一步 进行有关。 ( 3 ) 配体的类型：含类吡啶配体能够增加模型化合物的生物活性；有利于形成四 方锥构型的配体能增加模型化合物的s o d 活性。 2 当铜配合物的配位环境与天然酶的配位环境不同时，也具有s o d 活性，这就打破 了在应用现有氨基酸与铜配位，从中寻找具有良好s o d 活性的模型化合物的局 限性。 1 5 课题的选择及其意义 含氮羧酸配体由于具有较多的配位原子、形成的配合物稳定且配合物具有性质 广泛的特点，在化学领域中占有非常重要的地位，迄今已有大量的此类配体的配合 物被合成和表征，而且人们对这类配合物的研究仍保持着浓厚的兴趣；咪唑和多吡 啶类配体( 如邻菲咯啉、联吡啶等) 是合成s o d 模型化合物的常用配体。 在此基础上，本文设计合成了两种新的含氮二羧酸h 2 l 1 和h 2 l 3 。利用h 2 l l 、 h 2 l 2 、h 2 ”和h 2 l 4 及辅助配体咪唑、4 ，4 ，- 联吡啶和1 ，4 - 苯二甲基咪唑与c u ( i i ) 混 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 配，对所合成的配合物晶体进行了结构解析，测定它们的s o d 生物活性，试图从 配位模式及结构上分析不同配体对配合物s o d 生物活性的影响，为以后寻找新型 的具有良好s o d 生物活性的配合物提供有用信息。 2 1 试剂及仪器 第二章配体及其铜配合物的合成 3 ，4 亚甲二氧基苯甲醛( a r ) 、苯甲醛( a r ) 、2 ，4 二氯苯甲醛( a r ) 、苯乙胺 ( a r ) 、溴代乙酸乙酯( a r ) 、9 9 乙二胺( a r ) 、无水碳酸钠( a r ) 、氢氧化钠( a r ) 、 盐酸( a r ) 、醋酸铜( a r ) ，4 ，4 联吡啶( a r ) ，实验用水为二次水，其它试剂均为分 析纯；旋转蒸发仪、p e r k i n e 1 m e r2 4 0 0 型元素分析仪( 美) 、p e r k i n e 1 m e r9 8 3 红外光 谱分析仪( 美) 2 2 配体的合成 2 2 1h 2 l 1 = w ，- 二( 3 4 _ 亚甲二氧基苄基) 乙二胺小州，- 二乙酸的合成 1 将3 冉亚甲二氧基苯甲醛( 7 2 2g ，o 0 4m o d 溶于4 0m l 乙醇中，边搅拌边加 入乙二胺( 1 3 4m l ，0 0 2m 0 1 ) ，约一分钟后生成白色沉淀。继续反应o 5 小时，过滤， 乙醇洗涤三次，干燥备用。 毋一 2 取1 中产品4g ，溶于无水乙醇( 6 0m l ) 中，边搅拌边缓慢加入n a b h 4 ( 1 4 6g ， 0 0 3 7m 0 1 ) ，然后升温至8 0 ，反应6 小时后冷却，过滤，保留滤液。 八厂一 一套一铲一穹 公墨辟宙 o 户6d 与 3 向2 中虑液中加入溴乙酸乙酯( 2 2 3m l ，o 0 2m 0 1 ) ，无水碳酸钠( 2 1 2g ，o 0 2 m 0 1 ) ，反应液约6 0i i 儿，在8 0 反应2 4 小时，然后过滤除去固体，旋转蒸发除去 溶剂，剩余约3 0m l 的反应液，加入氢氧化钠( 0 8 3g ，0 0 2m 0 1 ) 和3 0m l 的水，在 回流状态下反应6 小时后。除去溶剂，所得固体用3 0m l 水溶解，用浓盐酸调p h 9 一b 咿 n n 为2 3 ，生成白色沉淀，过滤，用水洗至中性，用乙醇洗，乙醚洗，干燥。( 产品7 3 g ，收率8 2 2 ) 厂一 n n - 、 b ) = ( o v o h 2 2 2h 2 l 2 = m ，- 二苄基乙二胺小i ，- 二乙酸的合成 占n 瑚：一莎n n b0 一z n 一囝 。 厂_ g 。、 b r c h ，c o o c ，h 5 - - - = - - - - - = - ：- - - i 1 n a o h 2 h c l q 妒 2 2 3h 2 l 3 = m ，- 二( 2 ，4 - 二氯苄基) 乙二胺小w ，_ 二乙酸的合成 1 将2 ，4 二氯苯甲醛( 7 8 0g ，0 0 4m 0 1 ) 溶于4 0m l 乙醇中，边搅拌边加入乙二 胺( 1 3 4m l ，o 0 2m 0 1 ) ，约一分钟后生成白色沉淀。继续反应0 5 小时，过滤，乙 醇洗涤三次，干燥备用。 h 2 n _ c i 厂一、 nn c l 2 取1 中产品4g ，溶于无水乙醇( 6 0m l ) 中，边搅拌边缓慢加入n a b h 4 ( 1 4 6g ， 0 0 3 7m 0 1 ) ，然后升温至8 0 ，反应6 小时后冷却，过滤，保留滤液。 1 0 一 砚削 僦 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s a 篮_ n 3 向2 中虑液中加入溴乙酸乙酯( 2 2 3m l ，o 0 2m 0 1 ) ，无水碳酸钠( 2 1 2g ，0 0 2 m 0 1 ) ，反应液约6 0m l ，在8 0 反应3 0 小时，然后过滤除去固体，除去溶剂，剩余 约3 0m l 的反应液，加入氢氧化钠( o 8 3g ，o 0 2m 0 1 ) 和3 0m l 的水，在回流状态下 反应6 小时。除去溶剂，所得固体用3 0m l 水溶解，用浓盐酸调p h 为2 3 ，生成 白色沉淀，过滤，用水洗至中性，用乙醇洗，乙醚洗，干燥。( 产品6 5g ，收率6 5 8 ) n b r c h 2 c o o c 2 h 5 - - - - - - - - - - - - - - - - i - - 1 n a o h 2 h c l c i c l 2 2 4h 2 l 4 = 苯乙胺m - 二乙酸的合成 合成方法同上 呲一旷n 嚣等g 桥连配体l ，4 - 苯二甲基咪唑制各方法参见文献【5 6 】。 2 3 配合物的合成 1 取h 2 l 1 ( 3g ) 悬浮于1 0m l 水中，用氢氧化钠溶液调p h 约为1 0 ，配体完全溶解， 加入一水醋酸铜( 2g ，o 0 1m 0 1 ) 的水溶液，混合后立即生成蓝色沉淀，反应半小 时后，调p h 为3 4 ，以除去可能生成的氢氧化铜沉淀，过滤，干燥得c u l l h 2 0 。 2 将( 1 ) 中制得的配合物与咪唑以1 ：l 的物质的量之比溶于甲醇中，静置，两周后 得蓝色块状配合物( c u l l h 1 1 ，编号为c 1 ) 晶体。 m b 一 一 百q n 一 蜒 3 将1 中制得的配合物与桥连配体( 4 ，4 联吡啶，1 ，4 苯二甲基咪唑) 以2 ：l 的摩尔 比溶于甲醇溶液中，溶液颜色加深，静置数天缓慢挥发溶剂得相应的双核配合 物( ( c u l l ) 2 b i x 和( c u l l ) 2 b p y ，编号分别为c 2 、c 3 ) 晶体。 配合物( c u l 2 沙i x 、( c u l 3 ) 2 b i x 、( c u l 4 ) 2 b i x 和( c u l 4 ) 2 b p y ( 编号分别为c 4 、c 5 、 c 6 和c 7 ) 的制备方法同上。 2 4 化合物的表征 元素分析用p e r k i n e 1 m e r 2 4 0 0 元素分析仪测定化合物h 2 l 1 和h 2 l 3 的c ，h ， n 含量，测定结果见表2 1 表2 1 化合物元素分析( 括号内为理论值) 红外光谱用p e r k i n e l m e r 9 8 3 型红外光谱仪对所合成的化合物h 2 l l 、h 2 l 2 和h 2 l 3 采用k b r 压片法，在4 0 0 4 0 0 0 啪1 范围内扫描，红外光谱谱图见附录图 2 1 2 3 ，主要的红外吸收峰如下： h 2 l 1 ：3 4 4 7 s ，3 0 8 5 m ，3 0 2 6 m ，2 9 7 3 m ，1 6 3 6 s ，1 5 1 8 w ，1 3 9 9 s ，1 3 4 8 m ，1 3 0 7 w ，1 2 7 8 w ， 1 2 2 3 w ，1 0 8 5 w 1 0 4 8 w ，1 0 1 7 w ，9 4 9 w ，8 9 0 w ，8 4 3 w ，7 8 6 w ，6 8 8 w ，6 1 5 w ，5 “w h 2 l 2 ：3 4 1 9 s ，1 6 3 0 i n ，1 5 6 6 s ，1 4 5 9 m ，1 4 4 8 m ，1 3 9 8 m ，1 3 6 2 w ，1 3 1 9 w ，1 2 2 1w 1 0 7 6 w 9 7 6 9 2 9 w 7 9 5 w ，7 4 4 m ，6 9 8 i i l 5 5 3 s h 2 l 3 ：3 4 2 2 s ，2 8 9 6 w 2 8 3 4 w ，1 7 0 2 m ，1 6 3 0 m ，1 5 8 6 s ，1 4 7 4 m ，1 4 0 6 m ，1 2 7 8 m ，1 2 2 3 m ， 1 1 0 1w 1 0 4 5 w 1 0 0 7 w ，9 2 3 w 8 6 3 w 8 3 2 w 8 1 3 w 7 5 4 w ，6 8 5 w ，6 5 4 w 以h 2 l 1 为例，一些主要的峰归属如下： 3 4 4 7 锄- 1 附近的峰可归属为水分子及氢键o h 伸缩振动的吸收峰，1 6 3 6 锄，1 3 9 9 锄。处的峰归为c o o 的反对称伸缩振动和对称伸缩振动峰，1 2 5 0 9 5 0 锄d 处峰为 苯指区【5 7 5 8 】。 1 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 2 5 小结 1 合成了两种新的含氮二羧酸( h 2 l l 和h 2 l 3 ) ，以四种含氮二羧酸( h 2 l l 、h 2 l 2 、 h 2 l 3 和h 2 l 4 ) 为大配体，以咪唑，4 ，4 联吡啶和1 ，4 苯二甲基咪唑为辅助配体， 合成了7 个新的c u ( i i ) 配合物。 2 采用溶剂缓慢挥发法培养了7 个c u ( i i ) 配合物的晶体。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 3 1 仪器和方法 第三章铜配合物晶体的结构分析 铜配合物的晶体结构采用b m k e rs m a nc c d 衍射仪，在2 9 4 ( 2 ) k 下采用石 墨单色化得m o k a 射线( 九= o 0 7 1 0 7 3 a ) 作为衍射光源，以北口方式扫描。分别应 用s h e l x s 9 7 和s h e l x s 9 7 程序包解结构和全矩阵最小二乘法( f u l l - m a t r i x l e a s t s q u a r e so n 产) 精修 5 9 】。非氢原子坐标由直接法解出，氢原子坐标由差值f o 谢e r 合成。所有非氢原子都做各向异性精修。 3 2 铜配合物的晶体结构 3 2 1c u l l i m 的晶体结构 c 1 的晶体属三斜晶系p 1 空间群，晶胞参数a = 7 7 6 7 3 ( 5 ) a ，b = 1 0 9 3 1 8 ( 7 ) a ， c = 1 5 1 3 7 5 ( 8 ) a ，a = 8 4 9 8 2 0 ( 1 0 ) 。，b = 8 5 3 4 0 0 ( 1 0 ) o ，丫= 7 1 4 0 1 0 ( 1 0 ) o 。其晶体数据 及结构精修数据见表3 1 ，分子结构见图3 1 ，分子堆积图见图3 2 ，主要键长和键 角见表3 2 。 c 1 的分子为一个单核配合物，中心c u ( i i ) 离子采取五配位的形式，与来自配 体l 1 的两个亚胺氮原子n 1 、n 2 ，两个羧基氧原子0 3 ，0 7 和咪唑上的n 3 配位。 根据a d d i s o n 规则【6 0 】，t = p a 6 0 0 ( a 和b 为任意两个配位原子与金属所成角中最 大的两个角) 。对于理想的四方锥型，最大的两个角为四方锥底面上位于对角线位置 的两个配位原子与金属所成的角，p = a = 1 8 0 0 ，f = 0 。对于理想的三角双锥型，最 大角为轴向位置的两个配位原子与金属所成的角，p = 1 8 0 0 ；次大角为三角面上两 个配位原子与金属所成的角，a = 1 2 0 0 ，百= 1 。实际的五配位配合物的构型介于四 方锥和三角双锥之间：当o 耋t 0 5 时，为四方锥构型；当0 5 2 们】 r i l l d i c 鹤( a l ld a t a ) c 2 5 h 2 6 c u n 4 0 8 5 7 4 0 4 2 9 4 ( 2 ) k 0 7 1 0 7 3a t r i c l i m c p 一1 a = 7 7 6 7 3 ( 5 ) a 0 【= 8 4 9 8 2 0 ( 1o ) 。 b = 1 0 9 3 1 8 ( 7 ) ap = 8 5 3 4 0 0 ( 1 0 ) 。 c = 1 5 1 3 7 5 ( 8 ) a丫= 7 1 4 0 1 0 ( 1 0 ) 。 1 2 1 1 6 0 ( 1 3 ) a 3 2 1 5 7 3m 卧n 3 o 9 6 1m m l 5 9 4 0 3 5x 0 2 3x o 1 2m m 3 1 9 7t o2 6 o o o 一9 | l 9 ，一1 3 j j 1 2 ，一1 8 ，1 8 1 2 6 3 8 4 7 1 4 陴( i r l t ) = o 1 1 1 1 】 9 8 8 n o n e o 8 9 3 4a n do 7 2 9 7 f u l l m a t r i x1 e a s t s 删p 4 7 1 4 o 3 4 6 1 0 9 5 r l = o 0 4 7 5 ，w 足2 = 0 1 2 1 0 r i = o 0 5 5 0 ，w 恐= 0 1 3 2 3 1 5 硕士擘位论文 m a s t e r st h e s i s 图3 1c 1 分子结构图 图3 2c 1 分子堆积图 表3 2c l 的键长( a ) 键角( 。) c u ( 1 ) o ( 3 ) 1 9 5 0 9 ( 19 )c u ( 1 ) - o ( 7 ) 1 9 5 3 ( 2 ) c u ( 1 ) n ( 3 ) 1 9 6 9 ( 2 )c u ( 1p j ( 2 ) 2 0 7 8 ( 2 ) c u ( 1 ) - n ( 1 ) 2 2 7 0 ( 2 ) o ( 3 ) c u ( 1 ) - o ( 7 ) o ( 7 ) 一c u ( 1 ) _ n ( 3 ) o ( 7 ) 一c u ( 1 ) 一n ( 2 ) o ( 3 ) 一c u ( 1 ) 一n ( 1 ) n ( 3 ) 一c u ( 1 ) - n ( 1 ) 1 7 7 1 6 ( 7 ) 9 1 0 0 ( 9 ) 8 4 6 7 ( 8 ) 8 2 1 6 ( 8 ) 1 12 7 0 ( 9 ) o ( 3 ) - c u ( 1 ) - n ( 3 ) o ( 3 ) - c u ( 1 ) - n ( 2 ) n ( 3 ) 一c u ( 1 ) 一n ( 2 ) 0 ( 7 ) 一c u ( 1 ) n ( 1 ) n ( 2 ) 一c u ( 1 ) - n