双核铜配体合成研究进展.doc

双核铜()配体合成的研究进展XXX摘要： 通过大量有代表性的文献，对双核铜()配体合成方面的进展进行了综述 关键词：综述 双核铜()配体 合成 一 前 言双核铜()配合物的研究自从六十年代就开始了，它的配合物的成键性质，金属间超相互作用，催化性质以及金属酶和金属蛋白化学模拟中的应用引起了人们广泛的兴趣1。其中在所有酶的总数中，非金属酶占大约2/3，金属酶占大约1/3。双核铜酶属氧化还原酶，和铁酶的功能很相似，能起载氧、氧化以及其它催化作用。铁酶（蛋白）传递，贮存和活化氧的作用是凭借血红素铁完成的，铜酶（蛋白）则是依赖偶合的双核铜中心完成，后者广泛存在于可载氧酶（蛋白）中，如血蓝蛋白，酪氨酸酶等。七十年代初期，Robson 等开始了关于原子簇类化合物的合成研究2。在研究进行过程中，他引入了大环双核配体的概念，即：“能将两个金属离子束缚在一起的配体。”这个定义可延伸到具有相似性质的开链化合物。近年来，随着无机，有机，生物各个学科之间的进一步交叉渗透双核铜酶的模拟进展十分迅速。尽管双核铜酶的结构和作用机理除血蓝蛋白和酪氨酸酶较为清楚外，其他都还不清楚，但目前双核铜酶的模拟在氧的键合、活化、基质的氧化、芳烃的烃化以及烯烃的环氧化等方面已见成效3。双核铜()配合物可作为某些金属蛋白质的合成模型。在生物体方面，血蓝蛋白、酪氨酸酶在每个氧连接处都含有两个铜离子。如果在双核铜配体中的铜离子处于恰当的位置，则可连接一分子氧而形成氧加成物。在双核铜配合物中的两个金属中心还有可能连接和活化某些小的基质分子。如各种结构类型含氮大环多醚（冠醚及穴醚）的合成及配合物的研究工作在近十年来发展迅速，其原因在与大环多醚所得到的稳定配合物中，金属离子的间距可通过对配体的分子设计来控制4。另外，随着医药化学的发展，铜配合物的药用价值也正引起人们的重视。可利用金属-金属交换反应治疗某些重金属中毒5。杨鲁勤等对N-羟乙基-N,N,N-三苯异咪唑甲基乙二胺双铜配合物的反铁磁相互作用，儿童酚酶活性，体外抗癌活性及农药活性测定结果表明配合物具有一定的催化活性和生物活性6。此外，双核铜配体还可作为均相催化剂。 二 双核铜()配合物类型及合成方法1 类型双核金属配合物按所配合的金属-金属离子来分，可分为以下四类7：（1） 同双核金属配合物（如Cu ()- Cu ()）；（2） 混合自旋双核配合物（如Ni ()(S=0)-Ni ()(S=1)）；（3） 混合价态双核配合物（如Cu(I)-Cu(II)）；（4） 异双核金属配合物（如Cu(II)-Ni(II)）。在这些配合物中，研究的最广泛的是同双核配合物，主要是因为它们易于制备，早在60年代初期就开始了对这些配合物的研究。而异双核配合物直到1975年才开始系统的进行探讨8，9。对于混合自旋配合物的研究最早是在1973年由Tamaka等开始的10。从八十年代开始，人们致力于发展显示铁磁性行为的物质，研究连金属中心的磁交换作用，氧化还原性质，电子转移能力，催化性能及生物模拟等11。2合成方法合成同双核金属配合物的主要方法有12：（1）以母体酮衍生物，二胺和金属的盐为原料进行“模版合成”；（2）开链Schiff碱与金属盐进行定量反应；（3）纯的单核金属配合物与对应的金属盐反应。合成异双核及混合价态金属配合物的主要方法是一种金属（或价态）的单核配合物与另一种金属（或价态）进行反应而得。混合价态配合物是由于配体中各配位原子所形成的配位体强度不同而形成的。 三 双核铜()配体合成研究进展与现状1 核铜(II)配体类型双核铜（II）配体大致可分为以下几类：（1） 潜在的三齿Schiff碱；（2） 5-位取代的2-羟基-1，3-苯二甲醛及其Schiff碱；（3） 三酮和四酮及其Schiff碱；（4） 酮酚或酚酸及其Schiff碱；（5） 大环多齿配体；（6） 基于酰胺及其衍生物的配体2.潜在的三齿Schiff碱配体含有-C=N-基团的化合物能与铜（II）形成稳定的配合物，尤其当-C=N-附近含有第二个官能团以便形成五员或六员环状螯合物时上述稳定配合物的形成更易。在1966年以前，双核Shiff碱型螯合物研究较少，这方面的研究在70年代才活跃起来。许多双核配合物都是由含有ONO或者ONS配位原子的三齿Schiff碱制得。它们分别是由水杨醛或乙酰丙酮与邻氨基酚，氨基醇，a-氨基酸，邻氨基硫酚和氨基硫醇缩合而成。如以下几种化合物13：一旦这些配体与Cu（II）进行反应，它们的三齿特性可使多聚合物生成，从而得到具有各种不同磁特性的多核配合物。早在1946年，Calvin等就开始研究5-取代水杨醛与取代或未取代的邻氨基酚缩合而成的Schiff碱与Cu(II)的相互作用14，1966年，Zelentser进一步研究了这类配体与Cu(II)的二聚物，有三种异构体15如下，异构体中桥氧原子分别来自氨基酚；氨基酚，水杨醛；水杨醛。虽然已鉴定三种异构体的存在，但无法分离。1967年，Kato等人制备了一系列水杨醛和氨基醇所形成，以Schiff碱为配体的Cu(II)配合物，并研究了配合物的各种异构体以及优势构象16，17。水杨醛与-氨基酸形成Schiff碱的研究与1924年就开始了，它的二价阴离子可作为三齿配体ONO。1962年，合成了这类Schiff碱的双核Cu(II)配合物，其结构18，19如下：1970年，Bertrand等人合成了-二酮与氨基醇所形成的Schiff碱与Cu(II)形成的双核配合物1220，尽管HLA和HLB只相差一个亚甲基，但在室温表现出的磁距却很不相同（分别为1.87和0.41BM）。1973年，Ali等合成了一系列二硫配体13及与其Cu(II)形成的单核，双核，三核配合物22，并测定了各类配合物的晶体结构。1988年，Mandal等报道了3，6-二（2-吡啶硫代）哒嗪（PTP）14的Cu-Cu、Cu-Co、Cu-Zn双核配合物，其中双核铜配合物清楚的显示出强的反铁磁交换，铜-钴配合物的磁性随温度而变化，表明S=1/2和S=3/2的偶合相互作用（-4J=29+3cm-1）,并且测定了Cu2(PTP)2CL(ClO4)3Ch3CN和CuZn(PTP)2ClClO43CH3CNH2O的晶体结构。Santokh等，在1994年报道了一系列的四齿（N4）二呀嗪配体的u2-1,1-叠氮桥铜（II）配合物15-19的合成、晶体结构、光谱性质及磁化学研究23。其中配体分别为DMPTD、DBITD、DIP,由它们形成的双核铜配合物在各种不同温度下显示出中等到强的顺铁磁交换，而由PAP,PPD形成的却显示出反铁磁交换。1998年尹业高等合成了3 个分别以C2O 2-4 (Cu2 (L 1) 2 (ox) , 1), A cO-(Cu2(A cO) (L2)2BF4, 2) 和 酚氧(Cu2(L3)2(ClO 4)2, 3) 为桥基的双核铜配合物, 并测定了1的复配合物 Cu2(L1)2(ox) Fe(OH) 2(H2O) 4ClO 4H2O (1) 及 2和3 的晶体结构。 Okawa 等曾以4-甲基-2, 6-二甲酰基苯酚为基本骨架的Schiff 碱为配体合成了一些双核铜配合物, 并对它们的性质作了系统的研究。 为了进一步探讨不同类型的桥基对配合物的结构及性质的影响。 尹业高等从水杨醛和甲基水杨醛出发, 合成了3 个简单的三齿Schiff 碱配体。从这些配体出发，得到了3个具有不同类型桥基的双核铜配合物：铜()配合物对于模拟铜蛋白酶活性中心30，31及研究分子磁学3235具有非常重要的意义, 其2,6-二羧酸吡啶配合物因2,6-二羧酸吡啶具有生物活性和独特的配位构型引起了广泛的研究兴趣。2004年，宋丽华等以氧化铜、2,6-二羧酸吡啶、异烟酸为原料, 通过水热法合成得到了1 个新的双核铜( )配合物 Cu2(pydca)2(Hinic)2(H2O)23H2O 并解析了它的晶体结构。配合物的分子结构 配合物的晶胞堆积图1998年，魏俊发，俞贤达，金道森等设计合成了5 种新型双核铜配合物, 用EA、IR、UV2Vis、XPS、EPR 等进行了结构表征, 并研究了这些Cu2 配合物模拟双核铜单加氧酶多巴胺-2羟化酶催化苯乙烯环氧化反应的活性. 结果表明, 这些配合物具有两种类型的结构: 脱质子型Cu2LOH和非脱质子型 (Cu2H2L X) Y Y ( X = Y =Cl - 、Br - ; X = OH, Y = O2ClO-2 ) , 两类配合物可相互转化. 非脱质子型配合物催化PhIO 对苯乙烯环氧化反应的活性高于脱质子型, 高价碘金属配合物PhIO2CuCu 可能是反应活性物种. 自从在血青蛋白、酪氨酸酶和多巴胺-2羟化酶(DH) 等物质中发现结合和活化分子氧的双核铜活性中心以来, 对具有双核铜结构的模型配合物的设计合成和性质研究一直很活跃, 人们通过精心设计, 合成了许多在结构和性质上都很独特的双核化配体(binucleating igand) 及其Cu2 配合物, 尤其是Karlin 和Sorrell 两个实验室, 在模拟血青蛋白方面的出色工作。 但迄今有关双核铜酶如酪氨酸酶和多巴胺-2羟化酶模拟研究尚不多见, 而且已有的工作主要是模型配合物对自身配体中苯环的羟基化。 作为系统研究双金属单加氧酶模拟化学的一部分,设计合成了两种新的双酰胺西佛碱配体及其Cu2 配合物, 并研究了这些配合物模拟多巴胺-2羟化酶催化苯乙烯的环氧化反应。1999年沈昊宇等报道了双核铜(II)配合物Cu2(Salen)2(Salen 为N ,N 2二水杨醛乙二胺席夫碱)的合成,表征和晶体结构分析.研究表明该化合物是由两个氧桥桥联的双核铜(II)配合物,铜(II)离子处于五配位的畸变四方锥配位环境中。配合物的晶体结构表明, Cu(II)处于五配位四方锥的环境中, 每个铜原子与一个Salen 的两个N、两个O和相邻的另一个Salen的一个O配位。相邻的两个铜原子由两个Salen上的两个O原子桥联而构成双聚物.这种由两个L2O 桥联的双核Cu (II)配合物的结构未见文献报道. L2氧桥联的双核铜(II ) 配合物Cu2 (Salen) 2 的结构见图1, 其晶胞图见图2：由图1 可见, L2氧桥联双核铜(II) 配合物Cu2 (Salen) 2 的Cu (II) 处于五配位四方锥的环境中, 每个铜原子与一个Salen 的两个N 原子, 两个O 原子和相邻的另一个Salen 的一个O原子配位. Cu1 原子偏离由O 1, O 2, N 1, N 2 构成的锥底平面(1) 0. 015 4 nm , 而轴向Cu1O 2a 键与平面(1) 几乎是垂直的. C11 所在的苯环平面(2) 与平面(1) 之间的二面角为215, 而C21 所在的苯环平面(3) 与平面(1) 之间的二面角为23. 9, 可见平面(1) 和(2) 几乎是共面的, 而平面(3) 与(1) 之间存在一定的扭曲, 这种扭曲显然是有利于苯环平面(3) 上的羟基氧(O 2) 进一步成桥而参与相邻的铜(II ) (Cu1a) 的配位. O 1 则由于平面(1) 与(3) 良好的共面性而无法进一步成桥. 相邻的两个铜原子由两个Salen 上的两个O 原子桥联, 构成双聚物. CuO Cu之间的夹角为93. 9, 说明由氧桥联的两个Cu_ O 键是相互接近正交的. 相邻的两个铜(II) 离子间的距离为0. 311 7 nm。 8-羟基喹啉及其替代品和类似化学物质被广泛应用于过渡金属的萃取及第三主族元素的荧光分析。其过渡金属的配合物具有广泛的用途, 与镍的配合物常用于润滑油的生产、橡胶工业的添加剂、烯烃聚合物的抗聚剂以及皮革制品的杀菌剂。8-羟基喹啉合铝在有机场致发光设备中作为一种极好的放射性原料被广泛使用。而二甲基羟基喹啉合镓能够发出强烈的蓝绿色荧光, 它被用作电子传输材料。2003 年郑国侠, 薛静波以8-羟基喹啉合成8-羟基喹啉合铜配合物, 该配合物可以作为催化剂, 例如在胆红素氧化过程中起到的催化作用。并对其光电学性质进行了研究, 期望利用该配合物的光学性质合成发光材料, 并通过膜技术直接制备发光层。这在大面积平板显示及多色显示方面呈现诱人前景。同时通过X射线衍射对其结构进行了表征。配合物分子单晶结构包含中心对称两分子的8-羟基喹啉与一个铜( II) , 以铜( II) 为中心分别与两个8-羟基喹啉的氮原子及氧原子形成五元环。铜原子在五元环的作用下扭曲成八面体构型。它的结构与二甲基羟基喹啉合锰及8-羟基喹啉合铬基本一致。2004年报道了利用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮和水杨酰胺制备了PMP缩水杨酰胺席夫碱及其铜(II)配合物,根据红外和紫外光谱数据表征了它的结构. 利用X射线衍射方法研究了配合物的晶体结构,结果表明配合物为桥联双核铜结构,铜原子为五配位的四方锥构型,每个铜原子与一个配体中吡唑啉酮上的氧原子、席夫碱上的N 原子、水杨酰的酚氧原子和溶剂DMF 中的氧原子配位,而相邻配体中水杨酰的酚氧原子也参加配位并将两个铜原子连接起来形成桥联双核铜配合物,两个Cu ( II) 原子间的距离为0. 3268 nm. 芳环堆积作用和分子内及分子间氢键的存在增强了配合物分子的稳定性。 配体合成的反应路线见图式1：35位取代的2-羟基-1，3-苯二甲醛及其Schiff碱Robson最早开始对这类化合物的研究1。5-甲基-3甲酰基水杨酸20本身及它分别与脂肪酸胺，氨基酚，a-氨基酸，邻氨基硫酚，邻氨基硫醚等形成的Schiff碱都可形成双核铜（II）配合物，如25，26，27，28，29：Robson从22出发提出了三种固氮模型：其中（I）和（II）由氧化还原过程产生：其中A为正常氧化态，为强还原剂。(III)是由N2的 键和 键与两个 联合而成， 保持正常氧化态。由于从1和它的类似物出发可以制备许多特殊的大环和非环的不饱和双核配合物，这些配合物可以作为几种有趣的金属蛋白模型，特别是在模拟血蓝蛋白的尝试中。理想的血蓝蛋白模型所满足的一个重要标准是CuCu间距为3-5 时显示出强的反铁磁相互作用。最早的可逆键合氧的血蓝蛋白模型是1977年报道的双核铜配合物，在这以后，用单，双核铜配合物对血蓝蛋白进行了一系列模拟。1984年,Charles等报道了化合物26的合成及磁性质，1986年又详细研究了桥配体B对磁交换的大小和信号的主要因素，只有当桥配体的化学性质相似时，单纯的结构影响才变的重要。胡宏纹等由5-位取代的2-甲氧基-1，3-苯二甲醛与邻氨基苯酚作用合成了一系列双Schiff碱及双核铜（II）配合物，其配合物若用稀盐酸分解则得到5-位取代的2-羟基-1，3苯二甲醛，配体中的甲氧基在配合过程中发生了去甲基反应。1990年Gelling报道了26的类似物（R=OH）形成的双核铜配合物Cu2L(OH)ClO42的合成及晶体结构，这个化合物另人感兴趣之处是因为它易氧化。随后，又研究了这种配体当2，5-位为甲氧基的情况，发现若向溶液中通氧则发生了2-位去甲基化反应，并认为是亲电性反应机理。生成的去甲基化物在氧存在下，催化氧化氢醌为醌，-羟基酮为二酮。这类配体还是好的酪氨酸模型，既有单酚酶活性，又有多酚酶活性。还曾合成了一系列磺酰胺多齿配体28，它们也可形成双核Cu(II)配合物。陈沛玲等，1998年通过酰氯与胺的作用合成了配体N ,N ,N ,N 2四2-(2-吡啶基) 乙基(o,m , p ) 苯二甲酰胺。 该配体和铜(II ) 配合, 合成了三种新配合物, 并以红外光谱、电子光谱、摩尔电导率、元素分析及核磁共振谱进行了表征。配位原子为吡啶氮原子，考虑到生物体中肽键上的酰胺氮原子配位的可能性,故用酰胺氮原子代替一般常用的叔胺氮原子。 顺磁中心间长距离的双核配合物的设计、合成、磁性及生物活性的研究,不仅对阐明生物体中的电子转移和金属酶活性中心的本质有重要意义,而且还可为建立磁性与结构间的关系以及新型分子磁性材料的设计提供理论依据44，45。均苯四甲酸根四价阴离子( PMTA) ,由于和金属离子键合模式的多变性以及它们的特殊结构(所含的羧基与苯环不是共平面的) 使它们成为研究长程磁交换作用的理想桥基46。基于桥联双核铜( II)偶合体系在生物电子传递链以及新型分子磁性材料研究中的重要性,选择PMTA 作为桥联配体,以乙二胺(en) ;1 ,2-丙二胺(ap) 和1 ,3-丙二胺(pn)为端基配体, 胡春霞,景志红,李延团等人在2000报道了三种均苯四甲酸根桥联的新型双核铜( II) 配合物Cu2 ( PMTA) (en) 2 (1) ,Cu2 ( PMTA) (pn) 2 (2) 和 Cu2 ( PMTA) (ap ) 2 (3) 的合成和表征 ，并研究了这些配合物的磁交换作用和抗菌活性。配合物的配位环境如下图：4三酮和四酮及其Schiff碱配体 ，8-三羰基化合物在溶液中发生铜=烯醇互变，存在着三酮，单烯醇式多种形式因而它们是潜在的二价，三价阴离子配体，而且由于存在共轭体系，所以形成的配合物为平面构形。1970年murtha合成了一系列三酮配合物30并研究了其晶体结构、铁磁交换性质。从对称和不对称三酮可制备开链Schiff碱及大环化合物，如31，32。31在HOAC存在下可开环成32。与三酮类似，四酮也可形成双核配合物。1973年Andrelczyk报道了1，7-二苯基-1，3，5，7-庚烷四酮形成的Cu(II) 、Co(II)、Ni(II)多核配合物。若为三核则为平面型，若为二核，则有三种异构体33，34，35。1986年，Bailey等报道了36的合成及其氧化还原性质。大多数有关键活化的催化过程中,氧化加成反应往往是关键步骤,双取代过氧化物分解时,铜( II) 配合物常被用作催化剂,该研究为探索相应催化剂的电子结构和成键特征提供新的选择途径,铜( II) 配合物的合成方法及性能研究比较多,目前,大部分关于双核铜( II)配合物的合成都是从两价铜化合物开始的,因此,建立一种直接采用氧化加成反应合成铜( II) 配合物的新方法并研究其反应机理将有助于探索相应催化剂的结构特征。高连周等经过多方面实验,1999年以吡啶氮氧化物,4 - 甲基吡啶,2 ,6 - 二甲基吡啶及双二苯基膦乙烷为辅助配体,通过金属铜粉和过氧化苯甲酰的氧化加成反应合成了双核铜( II) 配合物Cu- (C6H5COO) 2 (L) 2 , L = C5H5NO (1) , 4 - methylpyridine (2) , 2 ,6 - t rimethylpyridine(3) , Cu2 (C6H5COO) 4 (dppe) (4) , dppe = 双二苯基膦乙烷) ,并以元素分析、电导、热重-差热分析、红外光谱、磁圆二色光谱等对配合物进行了表征,同时经X - 射线单晶结构分析了配合物1 的分子结构,建立了一种合成铜( II) 配合物的“氧化加成”配位反应,初步研究表明,以上方法在合成具有特殊结构铜( II) 配合物时简单而有效,值得深入研究其适用范围。以元素分析、电导、热重- 差热分析、红外光谱、磁圆二色性等对配合物进行了表征,并经X - 射线单晶结构分析,确定了配合物(1) 的结构,晶体属于三斜晶系。 1999年，杨瑞娜，孙雨安，胡晓院，薛宝玉，金斗满等人报道了在室温下, 且在吡啶-2-甲酸存在下, 过氧化苯甲酰和金属铜粉经过氧化加成反应生成双核铜(II)配合物, Cu (C6H5NO 2) (C6H5COO ) 2 2， X-射线单晶结构分析确定了配合物的分子和晶体结构。2001年合成了两种新型草酰胺桥联双核铜配合物,并以元素分析、红外光谱、电子光谱、摩尔电导、热重分析和室温磁矩对所合成铜配合物进行表征,推定新合成的双核铜配合物具有草酰胺桥联结构. 采用循环伏安法测定了双核配合物的氧化还原电位,表明两种配合物均显示一个单电子还原过程。从图2 中可看到,配合物() 的电子光谱仅从18. 1815. 38 kK观察到一个宽带,这可能是因为2 个铜离子处在平面性很接近的配位环境,致使2 个d - d 跃迁带发生重叠。 配合物() 可观察到两个吸收峰,其中17. 54kK处为内部铜离子在四方配位环境中的d - d 跃迁,较单核(17. 24 kK) 已明显蓝移,可见内部铜离子配位环境中的平面度增高。14. 92 kK处的吸收为八面体场中Cu2 + 的2T2g-2Eg 跃迁。电子光谱图如图1。 斑蝥素系从鞘翅类地胆属斑蝥科的一种甲虫斑蝥中提取,民间使用各种斑蝥制剂治疗肿瘤流传较广,沿用已久。通过科学的整理提高,肯定了斑蝥中的斑蝥素为抗癌有效药物,用于治疗原发性肝癌。 去甲基斑蝥酸钠(见图1) 为斑蝥素的衍生物,其在成功地治疗原发性肝癌的同时,可以降低斑蝥素的泌尿道和消化道刺激作用等不良反应,为一种低毒性、高疗效的抗癌萤。 铜作为人体必需的微量元素,以铜蛋白的形式存在于动物体内。 因铜配合物的较强生物活性以及丰富多彩的结构引起了人们的极大关注,近年来相继合成了许多具有较强抗癌活性、杀菌活性、抗增殖作用以及抗有丝分裂的铜配合物。 但有关去甲基斑蝥酸根铜的混配配合物的合成及活性均未见报道。2003年尹富玲等利用二水氯化铜、2 ,22联吡啶和去甲基斑蝥酸钠合成了桥联配体双核铜配合物 (bipy)-(DCA) Cu-(DCA)-Cu (bipy)-(H2O) 3H2O(式中bipy 为2 ,2-联吡啶,DCA 为去甲基斑蝥酸根) . 通过元素分析、红外光谱、紫外- 可见光谱和电导对其结构进行了表征. 用X射线单晶衍射测定了该配合物的晶体结构. 配合物经验分子式为Cu2C36H40N4O14 ,属三斜晶系。并研究了有关的结构和抗肿瘤生物活性。5酮酚或酚酸及其Schiff碱将配体和Cu(II)进行定量反应，可得37。1978年Fenton报道了38的生成。1979年vigato报道了39的生成。首次报道酚酸及其Schiff碱与铜（II）形成的双核配合物是在1974年。后者， Vigato,okawa等对这类化合物的红外，紫外，园二色谱，晶体结构及磁距等性质进行了一系列研究。过渡金属配合物是一类重要的E(F 靶向化合物 通过研究金属离子、药物和其它配体（或DNA等）的相互作用，对探索和研究药物分子抗菌、抗肿瘤的作用机制具有重要意义。氟喹诺酮类药物是一类重要的抗菌药物，金属离子对该类药物在体内的活性有重要影响，许多金属离子可与喹诺酮分子中的3位羧基和4位酮基配位形成配合物，对喹诺酮与金属离子配合物的合成和结构性质研究已有不少文献，并有文献报道了部分配合物的抗菌活性，但未见文献报道该类配合物的抗肿瘤活性。环丙沙星ciprofloxacin,Hcpf,(1-环丙基-6-氟-7(哌嗪基)-1,4-二氢-4- 氧喹啉-3-羧酸) 是目前临床应用最广泛的喹诺酮药物之一。目前,已有不少学者对环丙沙星与金属离子的配位化学进行了研究.我们在研究金属离子与环丙沙星和配体的配位行为时,发现了一些新的变化,即Hcpf中哌嗪基(pip)在配位过程中脱离了环丙沙星母环,我们将其称为Hcfc。其中,Hcpf原料经过红外光谱、元素分析、核磁共振( ) 以及质谱确证。本文报道了Hcfc、铜(II)与2,2-联吡啶形成配合物的合成、晶体结构与抗菌、抗肿瘤活性。配合物合成的可能途径：6.大环多齿配体大环多齿配体的发现和研究是从本世纪初开始的，因为它可以用做相转移催化剂，金属离子萃取剂，模版合成，仿酶模型而在近四十年得到了很大的发展。大环多齿配体是指含有九员或九员以上的环状物，并且有三个或三个以上的配位原子。双核铜（II）大环配合物根据其结构可分为两大类型：一类是大环配体在外源的桥或内源的桥x的帮助下将两个铜（II）束缚在一起，另一类是在桥x的帮助下将两个单核配合物连接在一起。1973年,Comingham等合成了含有两个相连的四齿大环双环配体47，每一个环可络合一个金属离子49。近年来，人们致力与这类化合物的仿酶研究。随着生物无机化学和材料化学的发展, 人们对多核配合物的合成、金属间磁交换作用、配合物分子结构及它们之间的相互关系的研究日趋重视。 冉酸根是连接两金属离子的有效桥基, 对冉酸根桥联双核配合物的金属间磁交换作用的研究将为分子磁体的设计提供科学依据。作为冉酸根桥联双核配合物研究工作的继续, 1997年，孟祥军等合成并表征了3 种少见文献报道的碘冉酸根为桥联配体的双核铜(II) 配合物, 磁性分析表明, 配合物中两金属离子间存在反铁磁相互作用。分子氧是一种极好的温和而廉价的氧化剂，单加氧酶如细胞色素P-450、酪氨酸酶、木质酶素、-羟化酶等在生物体内能够催化双氧化分子中的一个氧原子与底物作用，同时将另一个氧原子还原成水，R-H+O2+2H+-2eR-OH+H2O。单加酶活化中心可视为过渡金属配合物，通过对模型配合物的研究，人们对天然单加氧酶的作用机制有更多的了解，在仿生学上有重要意义。在单加酶模拟中；，Karlin等人对血蓝蛋白和酪氨酸酶的模拟作出了富有成效的工作，他们第一次发表了开链体系中含脂肪酸和吡啶的双核铜的模拟物，该模型物模拟了酪氨酸的功能，实现了氧原子在底物中C-H间的插入。Martell也曾用间苯二甲醛与二乙烯三胺缩合得到的大环配体对酪氨酸酶进行了模拟。此外如木质素酶，-羟化酶和细胞色素P-450,在与分子氧的作用过程中往往涉及到中心金属的被氧化和蛋白链上甲基的离去。但是迄今为止对木质素酶和-羟化酶的氧化酶的氧化去甲基作用则仅见与我们的工作。胡明飞等以5-溴-2-甲氧基-1，3-苯二甲醛与二乙烯三胺（dien）通过2+2非模版缩合得到了一个新的廿四元六氮杂大环配体。该反应成功模拟了木质素酶的氧化去甲基作用。合成路线如：三-(2-吡啶甲基)胺(TPA)是一个含有吡啶基的三足四齿配体,它可以与许多过渡金属离子配位,生成单核、双核配位化合物,用以模拟生物体系中金属离子的配位情况。在许多金属蛋白和金属酶中含有多个金属活性中心,如目前研究较多的血蓝蛋白(Hemocyanin) 含有双核铜( ) 偶合单元,蚯蚓血红蛋白(Hemerythrin) 含有双核铁( ) 偶合单元,细胞色素C 氧化酶(Cytochrome C Oxidase) 含有Cu( )-Fe ( ) 偶合单元等。金属蛋白和金属酶所具有的载氧、催化等生物功能主要是通过金属活性中心协同作用来实现的。为了深入了解金属活性中心的作用机制,人们常常通过合成模型配合物,探讨结构与生理活性的相关性。2001年，徐靖源，刘宣文等合成了一种新型的氯桥联三-(2-吡啶甲基)胺(TPA)双核铜配合物(TPA)Cu(-Cl)2(ClO4)2H2O ,并通过X-射线衍射测得其晶体结构。三-(2-吡啶甲基)胺(TPA)是一个含有吡啶基的三足四齿配体,它可以与许多过渡金属离子配位,生成单核、双核配位化合物,用以模拟生物体系中金属离子的配位情况。 近几年, 小分子过渡金属配合物与DNA 的相互作用的研究已经成为生物无机化学领域十分活跃的研究课题36。有文献报道, 大环多胺铜配合物能不同程度地断裂DNA37 。刘捷、周惠、许软成、屈良鹄、计亮年等在2001年，合成了一个二十六元大环双核铜配合物Cu2LCl43H2O , 通过元素分析和红外光谱表征了该化合物,利用紫外-可见光谱、荧光光谱研究了该配合物与小牛胸腺DNA 的相互作用, 光谱结果表明配合物以插入方式与DNA 结合, 琼脂糖凝胶电泳实验显示此配合物在H2O2 的存在下, 对pUC18 DNA具有较高的断裂效率, 初步证实了该配合物作为化学核酸酶的可能性，进一步的研究工作正在进行之中。同时这将为大环铜配合物作为药物的研究和应用提供有益的参考。生物体内的许多金属酶,如铜锌超氧化物歧化酶(Cu、Zn-SOD) 、单加氧酶(MMO) 、尿素酶、氨酞酶及磷酸酯酶等,其活性中心均由双金属离子组成,它们在生命活动中起着重要作用,是人体不可缺少的组成部分。合成大环双核金属配合物并对其结构和功能进行研究,将有助于人们深入认识金属酶的催化机理。1980 年Lehn 等人首次报道了大环穴醚配体(cryptating ligand) 的合成方法38 。二十多年的时间里,大环穴醚配体及其金属配合物的合成和性质研究取得了较大的发展,合成了大量的穴醚配体及其金属配合物,用来作为生物体内金属酶的模拟物。晶体结构数据表明,在已合成的双核金属配合物中,两个金属离子之间的距离一般在0. 240. 7 nm 之间39 - 43 ,完全有可能插入一些单原子、双原子或三原子的桥联配体。2004年，李炎武等设计并合成了一个含N 大环穴醚配体,得到了它的双核铜配合物,通过X2衍射结构分析发现,配合物中两个铜原子之间是通过氰基桥联的。合成的新型大环核铜配合物Cu2 (CN)L (ClO4)- 34H2O2CH3CN 作为Cu、Zn 超氧化物歧化酶的模型化合。采用IR、UV2Vis、MS 及X2射线单晶结构衍射对配合物进行结构表征。二烃基二硫代磷酸酯及其过渡金属配合物能阻止烃类自动氧化，是一种很重要的抗氧、抗磨和防腐蚀的添加剂。在生物上也具有十分重要的地位，具有杀虫、抗菌、抗癌和抑制酶水解等特性。也广泛用于钴镍、钴锰等金属的萃取分离。对该领域的研究也十分活跃。2001年，张文莉等利用二乙基二硫代磷酸酯合铜与2，2-联吡啶的合成反应，得到Cu-S_2P(C_2H_50)_2(C_(10)H_8H_2)_2,并测定了它的结构。超氧离子是人体内的氧代谢产物,它在体内过量积累会引起多种疾病。超氧化物歧化酶对超氧离子起催化作用,以维持机体正常运行,近年来发现许多低分子量的配合物,如氨基酸、水杨酸、肽等铜配合物有较强的歧化超氧离子的能力,曾用它们作为超氧化物歧化酶的模拟物进行研究,但这类配合物的动力学和热力学性质尚不理想。故近年来致力于稳定的大环铜的配合物研究, 梅光泉等以希夫碱型大环作为目标分子,用模板反应合成了以2 ,6 - 二乙酰基吡啶缩3 - 氧杂戊烷1 ,5 - 二胺大环为配体,H2O、im- 、N -3 、SCN - 为桥基的二十四员环双核铜() 配合物,并通过元素分析、电导、磁化率、红外光谱、电子光谱等物理方法对配合物进行详尽的表征,推断了模拟物的配位环境和可能结构,为超氧化物歧化酶的模拟研究提供了有力的佐证。1998年，肖晓银等合成了三个咪唑类配体桥连双核铜配合物，并用元素分析，红外光谱进行了表征，测定了配合物的ESR谱和电化学伏安特性，用核黄素光照法测定了25度是配合物催化超氧离子歧化反应的速度常数，所有配合物均有SOD活性。7基与草酰胺及其衍生物的配体 近年来,随着人们对生命科学和材料科学研究的深入,发现桥联多核配合物不仅广存在于生物体内金属蛋白和金属酶的活性部位,且对生物体系起着微妙的生物活性催化作用,而该类配合物在设计和合成新型分子基铁磁材料领域具有重要作用。 因而对该类配合物的研究不仅有助于了解探索生命奥妙, 而且对于研制分子基铁磁材料具有重要的理论和现实意义。有关草酰胺类桥联多核配合物的磁性研究虽有一定数量的文献报道,但该配合物的动力学性质却未见报导,1999年，王大庆等合成了以N ,N-双(N-乙基-N-乙基胺) 为桥联配体的双核铜( ) 配合物,对其进行了一般性表征及热分解机理的研究,并运用Achar法和Coat s-Redfern法,推断出该配合物第一步分解的非等温动力学方程。配合物具有如下结构：多核配合物中的磁相互作用一直是功能配合物研究中的一个热点,七十年代,O.Kahn提出了磁交换作用机理模型用于初步的分子磁体的设计,他认为两磁中心的磁轨道之间的重叠方式是磁相互作用的关键,而其重叠方式受多种因素的控制,除了可以通过选择合适的金属离子和桥联配体外,还可以通过端基配体甚至晶格中电荷平衡离子来调节化合物的空间构型,从而达到预计的磁轨道重叠的化合物。1999年曾有人报道了以双乙酰丙酮化合物1 , 1 , 2 , 22四乙酰基乙烷阴离子(TAE2 - ) 作为桥联基团的双核配合物,并研究了磁中心间的相互作用,均为弱的反铁磁相互作用。沈小平等试图通过改变端基的空间构型以及平衡阴离子的大小来改变金属离子的配位环境,从而达到调节两磁中心之间的相互作用的目的。合成了2 个以1 , 1 , 2 , 22四乙酰基乙烷阴离子(TAE2 - ) 为桥联的双核铜配合物 (bipyCu) (bipy2CuH2O) TAE (ClO4 ) 2 2H2O () 和(bipyCu) 2TAE( PF6 ) 2 3H2O () 及1 个多核铜配合物 CuTAE2H2On ( ) ,并进行了表征。对配合物()进行了X2射线晶体结构分析,该配合物属于单斜晶系。 合铜( ) 的桥联多核配合物是研究磁性多属分子工程的一个重要模拟化合物. 目前已发现许多金属酶和金属蛋白酶的活性部位均含有双核铜( ) 结构单元,如血兰蛋白、酷氨酸酶、细胞色素氧化酶等。 它们由于电子传递而产生的磁相互作用对生物体的生理和催化作用有着至关重要的影响,因而双核铜( ) 配合物的设计、合成及相关性质的研究引起了人们的极大兴趣。 草酰胺衍生物桥联的双核铜配合物的研究已有许多论文发表。为给该类桥基提供新的实例2001年，景志红等以二环己酮草酰二腙(BCO) 为桥基,分别以1 ,10-邻菲啉(phen) 和5-硝基-1 邻菲咯啉(NO2phen) 为端基配体,合成和表征了两种新的草酰胺类双核铜( )配合物Cu2 (BCO) (ClO4) 2 (phen) 2 (ClO4) 2 (1) 和Cu2 (BCO) (ClO4 ) 2 (NO2phen) 2 (ClO4 ) 2 (2) ,并用循环伏安法研究了配合物 Cu2 (BCO) (ClO4 ) 2(phen) 2 (ClO4) 2 (1) 的电化学性质。 铜在生命体中起着重要的作用. 已发现许多金属酶和金属蛋白的活性部位均含有双核铜(II) 结构单元, 如血蓝蛋白、酪氨酸酶、细胞色素C 氧化酶等。 它们由于电子传递而产生的磁相互作用对生物体的生理和催化作用有着至关重要的影响, 因而双核铜(II) 配合物的设计、合成及酶的模拟研究引起了人们的极大兴趣。2003年边贺东以2-氨基吡啶为端基配体, 以草酰胺为桥联配体, 合成了一个新的双核铜配合物Cu2(A P) 2 (L22oxpn) (ClO 4) 2H2O , 得到了它的晶体结构, 并对其进行了性质测定及DNA 的切割研究。 桥联多核配合物的研究对阐明生物体中的电子转移过程以及金属酶的活性中心本质有重要意义,因此人们对桥联双核配合物的兴趣日益增加。基于草酰胺具有多原子成桥功能,陶偌偈设计合成了N ,N2二(2-氨乙基)-草酰胺与邻氨基苯甲醛缩合而成的Schiff 碱配体,以及Cu (),Ni()均双核配合物。并对其组成和结构进行了表征。 四 结束语综上所述，双核铜（II）配合物的研究开始于六十年代，自七十年代以来进展迅速，氧桥桥联的双核铜(II) 配合物的研究不断引起各国科学家的兴趣。模拟酶研究的重点是对天然过氧化物酶活性中心和酶催化微环境的模拟。它们能作为血红蛋白(Hc) 和酪氨酸酶(Tyr) 的活性部位的的模型化合物,但生物酶、固氮、载氧、超氧化物歧化酶的模拟物等方面的模拟，在目前来说还多属于局部的模拟，并且对这些金属蛋白配位的环境情况了解不够详尽。随着人们对生命科学和材料科学研究的深入,发现桥联多核配合物不仅广存在于生物体内金属蛋白和金属酶的活性部位,且对生物体系起着微妙的生物活性催化作用,而该类配合物在设计和合成新型分子基铁磁材料领域具有重要作用。多核配合物中的磁相互作用一直是功能配合物研究中的一个热点,七十年代,O.Kahn提出了磁交换作用机理模型用于初步的分子磁体的设计因而对该类配合物的研究不仅有助于了解探索生命奥妙, 而且对于研制分子基铁磁材料具有重要的理论和现实意义。当今世界科学技术日新月异，随着无机，有机，生物各个学科之间的进一步交叉渗透，完整、精巧、理想的双核铜配合物的模型设计，合成以及性能研究，必将得到更快、更完善发展。参考文献1Bcrtini,I.,Messori,L.and Viezzoli,M.S.,Coor.Chem.Rev.1992,120,163.2Robson,R.,Austral.J.Chem.,1970,23,2217.3鄢家明，谢如刚，赵华明，化学研究与应用，1992，4（3），3.4金祥林，童友之，刘延秋，唐有祺，无机化学学报，1991，7（1），69.5Cook,D.H.,Fenton,D.E,J.Chem.soc.Dulton,1979,2,414.6杨鲁勤，阎世平，白令君，廖代正，姜宋慧，王耕霖，申泮文，化学研究与应用.1995,7(1)27.7Torihara,N.,Okawa,H.Kida,S.,Bull.Chem.soc.J pn,1978,51,3236.8Vidali,M.Vigato,P.A,Casellato,V.,Tondeelo,E.,Traners,O.,J.Inorg.Nucl.Chem.,1975,37,1715.9Fenton,D.E,Gayla,S.E.,Inorg.Chem.Acta.,1975,14,L11.10Tanaka,M.,Kitaoka,M.,Kida,S.,Bull.Chem.Soc.J pn.,1973.46,2464.11Murpliy,B.P.,Coord.Chem.Rev.,1993,124,63.12Casellato,U.,Vigato,P.A.,Fenton,D.E.,Vidali,M.,Chem.Soc.Rev.,1979,8(2),199.13Alyea,E.C.,Malek,A.,Can.J.Chem.,1975,53,939.14Calvin,S.M.,Barkohew,C.M.,J.Amer.Chem.Soc.,1946,68,2267.15Zelentrov,V.V.,J.Struct.Chem.,1966,7,513.16Miners,J.O.,Sinn,E.,Bull.Chem.Soc.J pn.,1973,46,1457.17Tokiii,T.,Muto,Y.,Kato,M.,Imai,K.,Jonorsson,H.B.,J.Inorg.Nucl.Chem.1972,34,3377.18Kishita,M.,Nokaharv,A.,Kubo,M.,Aust,J.Chem.,1964,17,810.19Carlisle,G.O.,Syanal,A.,Ganguli,K.K,Theroit,I.J.,Inorg.Nucl,Chem.,1972,34,2761.20Bertrandl,J.A.,Inorg.Chem.Acata.,1970,4,303.21Ali,M.A.,Livingstone,S.E.,Phihlips,D.J.,Inorg,Chim.Acta.,1973,7,1797.22Mandal,S.K.,Thompson,L.K.,Gabe,E.J.,Charland,J.P.,Lee,F.L.,Inorg.Chem.,1988,27(5),855.23Tandon,S.S., Thompson,L.K.,Manuel,M.E.,Bridson,J.N.,Inorg,Chem.,1994,33(24),5555.24Kulkarni,N.D.,Jacob,M.,Patel,K.V.,Bhattacharya,P.K.,Synth,React.Inorg.Met-Org.1990,3556.25Orawa,H.,Bull.Chem.Soc.Jpn.,1970,43,3019.26Robson,R.,Aust.J.Chem.,1970,23,2217.27Hoskins,B.F.,Robson,R.,Vince,D.,J.Chem.Soc.,Chem.Commton.,1973,392.28Mefadyn,W.D.,Robson,R.,J.Coord.Chem.,1976,5,49.29Dickron,I.E.,Robson,R.,Inorg.Chem.,1974,13,1301.30Kaim,W.;Rall,J.Angew Chem.Int.ED.Engl.1996,35,43-60.31Liang,H;Yu,Q.;Hu,R.X;Zhou,Z.Y.;Zhou,X.G.Transition Met.Chem.2002,27,454-457.32Wang,W.Z.;Liu,X.;Liao,D.Z.;Jiang,Z.H.;Yan,S.P.;Wang,G.L.Inorg,G.L.Inorg.Chem.Commum.2001,4,327-331.33Min,D.;Yoon,S.S.;Jung,D.Y;Lee,C,Y.;Kim,Y.;Han,W.S.;Lee,S.W.Inorg.Chim.Acta 2002,324,293-299.34Zhang,C.X.;Liu,Z.L.;Liao,D.Z.;Jiang,Z.H.;Yan,S.P.J.Mo.Struct.2003,650,21-26.35Escuer,A.;