联咪唑类配体配合物的合成、表征及其切割DNA活性研究报告

1、.联咪唑类配体配合物的合成、表征及其切割DNA活性研究【摘要】：2，2-联咪唑具有非常丰富的配位能力，它是多质子给予体双齿配位。它可以中性H_2biim(H_biim=2，2-biimidazole)分子、Hbiim(-1)和Biim(-2)离子三种形式与过渡金属配位。在生物体内，许多金属蛋白酶都含有组氨酸残基的咪唑氮与金属的配位。如，大部分的水解酶中都含有锌与咪唑氮的配位，各种铜蛋白中含有铜与咪唑氮的配位，特别是在牛超氧化歧化酶中His-61残基侧链的咪唑基是铜离子和锌离子共用的桥连配体。而且这种配位对金属蛋白的功能起关键性的作用。氨基酸残基经常被用在各种调控蛋白中，通过与DNA中的碱基形成

2、氢键而识别DNA的特殊序列。近二十年来，选择性识别和断裂DNA的化学核酸酶的研究一直是生物化学和分子生物学中最为活跃的前沿领域之一。迄今为止，人们仅发现了为数不多的能够水解断裂DNA的磷酸二酯键的金属配合物。在本文中，我们以研究联咪唑类配合物的配位化学、结构特性及寻找新的DNA切割基团为目的，查阅大量文献后，主要做了以下几方面的工作：1本文中我们总结了联咪唑配合物的研究现状，虽然合成了不少金属离子与联咪唑的固体配合物，但研究其生物活性的还很少，仅仅锌配合物在结构上与生物分子作了比较，而真正研究它们的生物活性还没有。而且研究联咪唑类配合物的结构特性、配位化学还有很大的空间。2我们以联咪唑为配体合

3、成了钒配合物VO(H_2biim)(H_2O)_3SO_42H_2O(1)，并得到了单晶，晶体属单斜晶系，P2_1/n空间群，所得晶体学参数为a=8.796(2)()，b=16.337(5)()，c=11.058(3)()，=106.994(3)，V=1519.7(7)()3，Z=4，D_x=1.693gcm(-3)。从结构上，其为扭曲八面体结构，V()与钒酰氧、配体H_2biim的N及H_2O的O原子配位。3因联咪唑配体的溶解性特别差，为了改善其溶解性，我们合成了其单甲基衍生物1-甲基-2，2-联咪唑(Mbiim=1-methyl-2,2-biimidazole)，同时研究它是否与联咪唑有不

4、同的配位化学性质。以它为配体合成了钒配合物VO(Mbiim)(H_2O)_3SO_4(2)和锌配合物Zn(Mbiim)_2SO_44H_2O(3)，并得到了3的单晶。晶体属单斜晶系，C2/c空间群，所得晶体学参数为a=25.713(5)()，b=12.652(2)()，c=14.389(3)()，中文摘要户一xs.ol4(2)o，v叫242.x(15)A，于s，Dx=l.434gcm3。从结构上，其为扭曲的三角双锥结构，中心zn(11)与硫酸根的一个O原子和配体Mbiim的N配位。其中五配位的锌配合物3在结构上是某些锌酶活性中心的模拟物。4.我们合成了其二甲基衍生物一，1一二甲基一2，2一联咪

5、哇(Dmbiim=l，l一dimethyl-2，2七iimidazole)，以它为配体合成了锌配合物【ZnZ(林Dmbiim)3(504)2:.23H20(4)、铬配合物【C几印一ombiim)s(OH)Zel(Clo4)2(s)和铜配合物Cu(Dmbiim)2(HZO)(CIO众(6)，并得到了它们的单晶。4晶体属三斜晶系，P一l空间群，所得晶体学参数为a二10.195(3)A，b=ZI.o42(s)A，c=22.104(6)A，a“103.354(3)。，户xo2.65o(3)o，了=一03.97x(3)。，v叫253.2(19)A，2=2，Dx=z.54lgcm一3。从结构上，配体omb

6、iim作为桥基配位，它的两个咪哇环的两个N分别与两个锌原子配位，同时每个Zn(ll)与硫酸根的一个O原子和三个配体Ombiim中的各一个N配位形成四配位的扭曲的四面体结构，分子结构为笼状，其中硫酸根的一个O(l)、O(5)原子处于笼的外围，向外伸展。5晶体属正交晶系，Pn一3n空间群，所得晶体学参数为a=b=e=24.1869(16)A，a=刀=:钓。“，v=14149.5(16)A，z=一2，Dx=l.s76gcm”。从结构上，分子为两个串联的灯笼状。H-0一Cr、Crwe毛1一Cr和C卜-0一H组成了灯笼的轴。配体Ombiim作为桥基配位是灯笼的骨架，它的两个咪哇环的两个N分别与两个铬原子

7、配位。一个氯原子和两个内铬原子配位，把两个灯笼串联起来。3.基于许多天然金属酶中金属活性中心是铜和锌的配合物，我们通过电泳技术研究了锌和铜配合物的DNA切割活性。研究发现:锌配合物3和4不能在生理条件下有效切割质粒pBR322DNA;而铜配合物6在抗坏血酸存在的情况下能够在生理pH值及37条件下有效切割质粒pBR322DNA，其反应符合准一级动力学反应，速率常数kobs为1.oo98h-l(37，对线型增加而言)。通过采用在体系中加入自由基捕捉剂研究，说明反应过程不产生轻基自由基(或不以自由基机理为主)。详尽机理的研究仍在进行中。本工作的意义在于:(l)本文中合成的几个联咪哇类的配合物，目前文

8、献中均没有报导，特别是3、4和5具有特殊的结构;(2)发现了一种有效切割质粒DNA的化合物铜配合物6(目前还没有发现关于联咪哇类配合物的化学核酸酶活性);(3)对发展、延伸联咪哇类配合物的生物无机化学、配位化学具有重要意义。【关键词】：【学位授予单位】：XX大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2003【分类号】：O641.4【目录】：中文摘要4-6英文摘要6-11第一章综述11-241.1研究背景11-121.2研究现状12-201.3本文的设计思路20-21参考文献21-24第二章联咪唑及其配合物的合成及表征24-362.1实验仪器及试剂242.22，2-联咪唑配体的合成24-262.2

9、.1合成路线及方法24-252.2.22，2-联咪唑的表征25-262.3钒配合物26-342.3.1钒配合物VO(H_2biim)(H_2O)_3SO_4.2H_2O()的合成262.3.2VO(H_2biim)(H_2O)_3SO_4.2H_2O的表征26-322.3.3VO(H_2biim)(H_2O)_3SO_4.2H_2O量子化学从头算32-34参考文献34-36第三章单甲基联咪唑及其配合物的合成及表征36-503.1实验仪器及试剂363.21-甲基-2，2-联咪唑配体36-383.2.11-甲基-2，2-联咪唑(Mbiim)配体的合成36-373.2.2配体的表征37-383.31

10、-甲基-2，2-联咪唑配合物38-473.3.1钒配合物38-393.3.2锌配合物39-47参考文献47-50第四章二甲基联咪唑及其配合物的合成及表征50-734.1实验所用仪器及试剂504.21，1-二甲基-2，2-联咪唑配体50-524.2.11，1-二甲基-2，2-联咪唑(Dmbiim)的合成50-514.2.2配体的表征51-524.31，1-二甲基-2，2-联咪唑配合物52-704.3.1锌配合物52-644.3.2铬配合物64-694.3.3铜配合物69-70参考文献70-73第五章配合物切割DNA活性研究73-835.1DNA的结构性能特点735.2实验原理73-745.3实验所用仪器及试剂74-755.4实验设计及具体步骤75-825.4.1铜配合物6对双链DNA的切割反应条件的研究