專利名稱：一種平面芳香銅配合物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種平面芳香銅配合物及其制備方法和應用，具體是具有光核酸酶活性和抗癌活性的一種平面芳香銅的配合物及其制備方法和應用。
背景技術：
腫瘤是以細胞無控制異常為增長為特征的疾病。惡性腫瘤是一種嚴重威脅人類健康的常見病和多發(fā)病，人類因惡性腫瘤而引起的死亡率在所有疾病中排第二位，因此與心腦血管疾病。隨著人類對腫瘤認識的不斷加深以及科學技術的迅速發(fā)展，促進了腫瘤治療技術的發(fā)展。傳統(tǒng)的癌癥治療是通過外科手術切除局部腫瘤，放射線療法和藥物療法(化學療法)。而外科手術治療或者放射療法治療都僅適用于早期發(fā)現(xiàn)的局部性癌癥，當癌細胞轉(zhuǎn)移時，就只能依靠化學療法。化學療法由于藥物(順鉬、卡鉬等)毒性高，容易產(chǎn)生抗藥性和對其他周圍正常組織損傷等限制了其應用。1903的諾貝爾醫(yī)學獎得主Finsen是現(xiàn)代光學治療起源人，光化學療法由于毒性小、收效快、靶向性強，在殺傷癌細胞的同時不危機正常組織而得到了眾多科學家的關注。光化學療法是指在光敏劑(內(nèi)源或外源)參與下，經(jīng)光激發(fā)使有機體、細胞或生物分子發(fā)生機能及形態(tài)變化，嚴重·的可致受傷或壞死，而這個作用過程一般都有活性氧參與，因此又稱光敏氧化作用，化學上稱光敏化作用，生物學及醫(yī)學上稱光動力作用。光動力反應的基本過程:生物組織中的內(nèi)源性或外源性光敏物質(zhì)受到相應波長(可見光、近紅外光或紫外光)光照時，吸收光子能量，由基態(tài)變成激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的光敏物質(zhì)很不穩(wěn)定，迅速經(jīng)過物理退激或化學退激過程釋放出能量而返回基態(tài)，其物理退激過程可以通過輻射途徑產(chǎn)生熒光或磷光，通過分析光譜能進行疾病的診斷；或者通過非輻射途徑迅速加熱組織，可用于疾病熱力學治療，其化學退激過程可以生成大量活性氧，活性氧能與多種生物大分子相互作用，損傷細胞結(jié)構(gòu)或影響細胞功能，因而產(chǎn)生治療作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種平面芳香銅配合物及其制備方法和應用。本發(fā)明是新型金屬配合物型抗癌藥物。目標配合物對DNA具有較強的鍵合和切割效果，并且其對MCF-7細胞、SMMC細胞、Eca-109細胞、MDA-MB-231細胞具有良好的抗癌活性。本發(fā)明制備方法簡
單，可靠。本發(fā)明提供的平面芳香銅配合物的化學式分別為[Cu(dpq) (tfnb)SO4].CH3OH(I)、[Cu (dppz) (tfnb) NO3] (2)，其中 dpq 為吡唑并[2，3_f] [1，10]鄰菲羅啉，dppz為二吡啶[3，2-a:2，，3，_c] 二苯并吡嗪，tfnb為苯甲酰三氟丙酮。銅配合物I晶體屬于三斜晶系，空間群為P-1,晶胞參數(shù)為:a=8.9576(18)A,b=13.024(3) A, c= 13.107(3) A, a = 60.60(3)° , β = 73.14(3) ° , y = 76.23(3)° Z=2，單胞體積V=1266.5(5) A3。銅配合物2晶體屬于正交晶系，空間群為Pbca,晶胞參數(shù)為:a=7.5554 (15) A，b=17.519(3) A, c= 37.616(7) A, a = 90.00(3) °，β = 90.00(3)。，γ = 90.00(3)。Z=2，單胞體積V=4979.0(16) A3。本發(fā)明提供的銅配合物I的制備方法包括如下步驟:將等摩爾配體dpq和苯甲酰三氟丙酮(tfnb)溶于等體積的甲醇和乙醇混合溶液中，加入三乙胺調(diào)節(jié)酸度，常溫攪拌下加入等摩爾CuSO4.5Η20的甲醇溶液，回流攪拌6-8小時。過濾，濾液為澄清的藍綠色溶液，緩慢揮發(fā)溶劑，2-3周后，析出適合X-射線分析的藍綠色晶體，收集檢測。本發(fā)明提供的銅配合物2的制備方法包括如下步驟:將等摩爾配體dppz和苯甲酰三氟丙酮(tfnb)溶于等體積的甲醇和乙醇混合溶液中，加入三乙胺調(diào)節(jié)酸度，攪拌下加入等摩爾CuNO3.3Η20的甲醇溶液，回流攪拌6-8小時。過濾，濾液為澄清的綠色溶液，緩慢揮發(fā)溶劑，2-3周后，析出藍綠色系條狀產(chǎn)物，收集檢測。所述三乙胺與配體dpq或dppz的摩爾比為1:1。所述銅配合物I的結(jié)構(gòu)為:目標配合物的非對稱基本單元由一個游離的甲醇分子和一個中心原子銅配合物組成。一個Cu原子與一個dpq配體的2個N原子和一個，苯甲酰三氟丙酮配體的2個O原子，以及一個硫酸根基團的O原子形成的五配位配合物構(gòu)型。根據(jù)addison-reedi jk幾何學標準，Cu離子的配位構(gòu)型為四方錐O = 0.02)。其赤道平面由dpq的兩個N原子和苯甲酰三氟丙酮的兩個O原子構(gòu)成,硫酸根的O原子占據(jù)軸向位置。鍵長和鍵角見表2。配合物2的結(jié)構(gòu)為:目標配合物的一個Cu原子與一個dppz配體的2個N原子和一個苯甲酰三氟丙酮配體的2個O原子，以及一個硝酸根基團的O原子形成的五配位配合物構(gòu)型。根據(jù)addison-reedi jk幾何學標準，Cu離子的配位構(gòu)型為四方錐(τ =0.04)。其赤道平面由dppz的兩個N原子和苯 甲酰三氟丙酮的兩個O原子構(gòu)成,硝酸根的O原子占據(jù)軸向位置。本發(fā)明平面芳香配體銅配合物在抗癌藥物制備中的應用。本發(fā)明是以主配體dpq和dppz為大平面芳香配體，含有豐富的電子和N配位點，以不同的二酮作為輔助配體，可與銅離子螯合配位。使用常規(guī)的溶液合成法，可得到兩個目標配合物。本發(fā)明的平面芳香配體銅配合物對DNA均具有良好的鍵合和切割效果，并且對MCF-7細胞、SMMC細胞、Eca-109細胞、MDA-MB-231細胞均具有較好的抗癌活性，因此是一種潛在應用價值的抗癌藥物。本發(fā)明制備方法簡單，可靠。


圖1:銅配合物I的配合物單元結(jié)構(gòu)圖。圖2:加入不同量的CT-DNA后，銅配合物I的電子吸收光譜變化示意圖。圖3:加入不同量的CT-DNA后，銅配合物2的電子吸收光譜變化示意圖。圖4:銅配合物I與EB競爭的熒光淬滅實驗。圖5:銅配合物2與EB競爭的熒光淬滅實驗。圖6:紫外光照下，銅配合物I對pBR322 DNA的濃度依賴切割實驗。圖7:紫外光照下，銅配合物2對pBR322 DNA的濃度依賴切割實驗。
具體實施方式
本發(fā)明參照實施例詳細說明如下:實施例銅配合物I的合成:將0.2mmol 配體 dpq 和 0.2mmol 苯甲酰三氟丙酮(tfnb 溶于 IOmL CH3OH/1OmLC2H5OH的混合溶液中，加入適量的三乙胺(0.2mmol)，攪拌下加入0.2mmol CuSO4.5H20的IOmL甲醇溶液，回流攪拌6小時。過濾，濾液為澄清的藍綠色溶液，緩慢揮發(fā)溶劑，數(shù)周后，析出適合X-射線分析的藍綠色晶體，產(chǎn)率:大約60%。元素分析結(jié)果(％ )，實驗值:C，47.25 ;Η，2.35 ;Ν，9.01 ;理論值(C25H17N4F3SCuO7):C,47.06 ；H, 2.68 ;Ν，8.78，結(jié)果與理論值基本一致。晶體數(shù)據(jù)的主要參數(shù)見表1，鍵長和鍵角見表2。銅配合物2的合成:將0.2mmol 配體 dppz 和 0.2mmol 苯甲酸三氟丙酮(tfnb)溶于 10mT, CH3OH/1OmLC2H5OH的混合溶液中，加入適量的三乙胺(0.2mmol)，攪拌下加入0.2mmol CuNO3.3H20的IOmL甲醇溶液，回流攪拌6小時。過濾，濾液為澄清的綠色溶液，緩慢揮發(fā)溶劑，數(shù)周后，析出藍綠色系條狀產(chǎn)物，產(chǎn)率:大約90%。元素分析結(jié)果(％ )，實驗值:C，54.03 ;H，2.65 ;N，
11.34 ;理論值(C28H16N5F3CuO5):C,53.98 ;Η，2.59 ；Ν, 11.24。晶體數(shù)據(jù)的主要參數(shù)見表 I。實施加入不同量的CT-DNA，觀察銅配合物I和2的電子吸收光譜變化試驗:銅配合物I在260nm處，銅配合物2在275nm處有強紫外吸收，隨著CT-DNA的逐漸等量加入，配合物的最大吸收峰強度逐漸降低，即表現(xiàn)出明顯的“減色”效應，表明銅配合物I和2均與CT-DNA發(fā)生了插入作用。為了定量比較配合物與DNA結(jié)合的強弱，根據(jù)加入DNA前后配合物吸收光譜變化(圖2和圖3中的嵌入圖)，按方程式(ε b- ε f)/( ε b- ε f)=(b-(b2-2Kb2C[DNA] /S1/2)/2KbC ⑴和 b = l+KbC+Kb[DNA]]/2S ⑵計算了配合物與 DNA 的結(jié)合常數(shù)Kb和插入配合物之間堿基對數(shù)量S值，式中[DNA]表示DNA的濃度，C為配合物濃度，而ea，^和ef分別表示表示當前配合物濃度下的摩爾吸光系數(shù)，完全結(jié)合后的配合物的摩爾吸光系數(shù)和自由配合物的摩爾吸光系數(shù)。以(ε a- ε f)/( ε b- ε f)對[DNA]作圖，擬合得到結(jié)合常數(shù)Kb值和鍵合數(shù)大小S。其值為2.4X ΙΟΙ1、〗.92和3.2 X IO6M'1.2，表明該銅配合物I和2與DNA的鍵合作用為中等鍵合強度。加入不同量的銅配合物I和2，觀察EB-DNA的熒光淬滅變化試驗:兩個配合物本身不產(chǎn)生熒光，所以不能采用直接熒光光譜法研究配合物與DNA的相互作用。故我們采用配合物淬滅DNA與EB結(jié)合物的熒光，通過研究EB-DNA結(jié)合物熒光強度的變化來間接測定配合物與DNA的結(jié)合程度。配合物I和配合物2淬滅EB-DNA的熒光光譜如圖3和4所示，在加入配合物I和2后，EB-DNA的熒光強度降低，并且隨著配合物濃度的增加，其熒光強度逐漸降低，表明配合物1、2與CT-DNA的競爭結(jié)合取代了 EB。根據(jù)經(jīng)典的熒光淬滅理論Stern-Volmer方程式，10/I = 1+K[Q]，以加入配合物前后EB-DNA的熒光強度比值(1。/1)為縱坐標，配合物的濃度為橫坐標，做出了 Stern-Volmer圖(圖3、4中的嵌入圖)，對測試數(shù)據(jù)進行擬合，得到較好的線性關系。根據(jù)方程Keb[EB] =Kapp [complex],Keb = 1.0X ΙΟΙ1 ([EB] = 2.38 μ Μ),計算出配合物的表觀鍵合常數(shù)Kapp為3.0X IO5M4和S-OxiO5M^10都小于經(jīng)典鍵合常數(shù)IO7M-1,說明配合物與DNA之間為中等鍵合作用。紫外照射條件下，銅配合物1、2對pBR322 DNA的濃度依賴切割實驗:為了檢測檢測銅配合物1、2的光核酸酶活性，我們采用瓊脂糖凝膠電泳法對配合物進行DNA切割實驗研究，如圖5和6所示，銅配合物I和2在近生理條件下(pH = 7.2，37°C )，將梯度濃度銅配合物I和2與200ng PBR 322 DNA在黑暗條件下混合，實驗組置于8W365nm紫外光下，對照組中配合物濃度為實驗組中所加入最高濃度配合物，并置于黑暗條件下，30min后加loading buffer在黑暗條件下進行電泳實驗，實驗表明在黑暗條件下都無明顯DNA切割活性，均能在紫外光照下有效切割質(zhì)粒DNA，其中dppz配合物(配合物2)切割DNA效果優(yōu)于dpq配合物(配合物I)。銅配合物I和2對幾種癌細胞的選擇性:該配合物分別作用乳腺癌MCF-7、肝癌SMMC細胞、食管癌Eca-109和和人乳腺癌MDA-MB-231細胞48小時后，發(fā)現(xiàn)對上述癌細胞均有明顯的抑制作用(表3)，其半數(shù)抑制率(IC50)值列于表3中，表明配合物I和2均可作為潛在的廣譜抗癌藥物?？傊?，電子吸收光譜實驗和熒光淬滅實驗證實所述配合物與CT-DNA之間有中等鍵合的插入作用。瓊脂糖電泳實驗證明，在黑暗條件下，所述兩個配合物均對質(zhì)粒DNA無明顯切割活性，但均能在紫外光照下有效切割PBR322 DNA,且dppz配合物切割DNA效果優(yōu)于dpq配合物。MTT實驗表明所述兩個配合物對MCF-7細胞、SMMC細胞、Eca-109細胞、MDA-MB-231細胞均具有較好的抗癌活性，可作為潛在的廣譜抗癌藥物。(實驗結(jié)果一半數(shù)抑制率見表3)表I銅配合物I和2的晶體結(jié)構(gòu)的主要數(shù)據(jù)
ComplexComplex IComplex 2
Chemical formulaC25H17C10C11F3N4O7S C28H15C11F3N5O5
Formula Mass638.05621.99
Crystal systemXriclinicOrthorhombic
a/A8.9576(18)7.5554(2)
b/A13.024(3)17.5193(5)
c/A13.107(3)37.6160(9)
a/°60.60(3)90.00
β/°73.14(3)90.00
γ/°76.23(3)90.00
Unit cell volume/A31266.5(5)4979.1(2)
Temperature/K293(2)293 (2)
權利要求
1.一種銅配合物，其特征在于它的化學式分別為[Cu(dpq) (tfnb)S04] ^CH3OH⑴、[Cu (dppz) (tfnb)N03] (2),其中 dpq 為卩比唑并[2,3_f] [1,10]鄰菲羅啉,dppz 為二卩比唳[3,2-a:2，，3，-c] 二苯并吡嗪，tfnb為苯甲酰三氟丙酮。
2.根據(jù)權利要求1所述的銅配合物，其特征在于所述的銅配合物(I)晶體屬于三斜晶系，空間群為 P-1，晶胞參數(shù)為:a=8.9576(18)A，b=13.024(3) Lc= 13.107(3) A, α =60.60(3)。，β =73.14(3)。，y = 76.23(3)。Z = 2，單胞體積V=1266.5(5) A3。
3.根據(jù)權利要求1所述的銅配合物，其特征在于所述的銅配合物(2)晶體屬于正交晶系，空間群為 Pbca，晶胞參數(shù)為:a=7.5554(15)A，b=17.519(3) A，c= 37.616(7) A, α =90.00(3)。，β = 90.00(3)。，y = 90.00(3)。Z = 2，單胞體積V=4979.0(16) A3。
4.權利要求1所述的銅配合物(I)的制備方法，其特征在于它包括如下步驟:將等摩爾配體dpq和苯甲酰三氟丙酮(tfnb)溶于等體積的甲醇和乙醇混合溶液中，加入三乙胺調(diào)節(jié)酸度，常溫攪拌下加入等摩爾CuSO4.5H20的甲醇溶液，回流攪拌6-8小時；過濾，濾液為澄清的藍綠色溶液，緩慢揮發(fā)溶劑，2-3周后，析出適合X-射線分析的藍綠色晶體，收集檢測。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述三乙胺與配體dpq的摩爾比為1:1。
6.權利要求1所述的銅配合物(2)的制備方法，其特征在于它包括如下步驟:將等摩爾配體dppz和苯甲酰三氟丙酮(tfnb)溶于等體積的甲醇和乙醇混合溶液中，加入三乙胺，攪拌下加入等摩爾CuNO3.3Η20的甲醇溶液，回流攪拌6-8小時；過濾，濾液為澄清的綠色溶液，緩慢揮發(fā)溶劑，2-3周后，析出藍綠色系條狀產(chǎn)物，收集檢測。
7.權利要求1所 述的銅配合物(I)或銅配合物(2)的應用，其特征在于是用于制備抗癌藥物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種平面芳香銅配合物及其制備方法和應用，具體是具有光核酸酶活性和抗癌活性的一種平面芳香銅的配合物及其制備方法和應用?；瘜W式分別為[Cu(dpq)(tfnb)SO4]·CH3OH(1)、[Cu(dppz)(tfnb)NO3(2)，其中dpq為吡唑并[2，3-f][1，10]鄰菲羅啉，dppz為二吡啶[3，2-a2′，3′-c]二苯并吡嗪，tfnb為苯甲酰三氟丙酮。本發(fā)明的平面芳香配體銅配合物對DNA均具有良好的鍵合和切割效果，并且對MCF-7細胞、SMMC細胞、Eca-109細胞、MDA-MB-231細胞均具有較好的抗癌活性，因此是一種潛在應用價值的抗癌藥物。本發(fā)明制備方法簡單，可靠。
文檔編號C07F1/08GK103224507SQ20131015979
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權日2013年5月3日
發(fā)明者盧靜, 劉欣, 田金磊, 閻世平 申請人:南開大學