氨基酸希夫堿氧釩配合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)分析及其與DNA的相互作用.pdf

1、自從20世紀(jì)80年代人們發(fā)現(xiàn)釩化合物具有“類胰島素樣”活性，經(jīng)過口服實(shí)驗(yàn)表明良好的療效后，釩化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物活性研究成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一。釩作為第VB族過渡金屬，在生理?xiàng)l件下主要以+5、+4價(jià)存在。它通常以釩氧鍵的形式存在，幾乎可以與所有類型的配體形成穩(wěn)定的配合物，氧、氮、硫均可穩(wěn)定配位。它具有多樣的立體化學(xué)配位結(jié)構(gòu)，從四面體和八面體到三角雙錐、五角雙錐等。氨基酸是形成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元，基于氨基酸的抗癌藥物設(shè)計(jì)是一個(gè)重

2、要的方向。氨基酸希夫堿具有多種配位原子和生物、化學(xué)活性的配體，其過渡金屬配合物具有抗炎、抗菌、抗癌等生物活性和催化作用，對(duì)醫(yī)藥具有重要意義。結(jié)合它們的優(yōu)點(diǎn)，我們合成出一系列氨基酸希夫堿的氧釩配合物，通過紅外、元素分析、熱重等手段進(jìn)行表征，利用X-射線衍射分析對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)定。核酸是生物體的重要組成物質(zhì)，與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育等正常生命活動(dòng)以及癌變、突變等異常生命活動(dòng)相關(guān)。研究金屬配合物與DNA的相互作用有助于人們從分子水平上了解金屬配合物

3、生物學(xué)效應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)，在生命科學(xué)上具有重要的理論意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)其中幾個(gè)配合物用熒光、CD光譜、電化學(xué)等實(shí)驗(yàn)方法研究了它們與DNA的相互作用。本論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1.氨基酸水楊醛希夫堿氧釩配合物的合成和X-射線結(jié)構(gòu)分析 L-型氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸)與水楊醛作用得到三齒希夫堿配體，再與硫酸氧釩反應(yīng)，用1，10-鄰菲咯啉作第二配體，合成了9

4、種不同的氧釩配合物。在這些配合物中，中心原子釩(Ⅳ)形成了六配位的變形八面體結(jié)構(gòu)。其中赤道平面均由希夫堿配體的兩個(gè)氧原子和一個(gè)氮原子以及1，10-鄰菲咯啉的一個(gè)氮原子占據(jù)，軸向位置被釩酰氧原子1，10-鄰菲咯啉的另一個(gè)氮原子占據(jù)。由于分子間的氫鍵和1，10-鄰菲咯啉配體環(huán)的π-π堆積作用，使得晶體形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 2.氨基酸鄰香草醛希夫堿氧釩配合物的合成和X-射線結(jié)構(gòu)分析 L-型氨基酸(絲氨酸、蛋氨酸、纈氨酸、苯丙氨

5、酸、酪氨酸)與鄰香草醛作用得到三齒希夫堿配體，和1，10-鄰菲咯啉一起與硫酸氧釩反應(yīng)，得到5種不同的配合物。在這些配合物中，中心原子釩(Ⅳ)形成了六配位的變形八面體結(jié)構(gòu)。其中赤道平面均由希夫堿配體的兩個(gè)氧原子和一個(gè)氮原子以及1，10-鄰菲咯啉的一個(gè)氮原子占據(jù)，軸向位置被釩酰氧原子1，10-鄰菲咯啉的另一個(gè)氮原子占據(jù)。 3.其它氧釩配合物的合成和X-射線結(jié)構(gòu)分析 2，2'-聯(lián)吡啶作第二配體與酪氨酸和鄰香草醛形成的希夫堿與硫

6、酸氧釩發(fā)生反應(yīng)得到的配合物，是一個(gè)變形的八面體結(jié)構(gòu)。在分子間的氫鍵和2,2'-聯(lián)吡啶配體環(huán)的π-π堆積的共同作用，使晶體構(gòu)成了一個(gè)三維結(jié)構(gòu)。 水楊醛與1，10-鄰菲咯啉直接和硫酸氧釩反應(yīng)得到了一個(gè)三元混配合物。在此配合物中，中心原子釩(Ⅴ)的配位結(jié)構(gòu)為八面體構(gòu)型。在空氣中，中心原子V(Ⅳ)被氧化為V(Ⅴ)，配合物中存在兩個(gè)V=O雙鍵。 乙二胺與鄰香草醛作用得到四齒希夫堿配體，再與硫酸氧釩作用得到配合物VO(o-Van-E

7、n)(H2O)·H2O。該配合物是變形八面體結(jié)構(gòu)，其中釩酰氧和配位水占據(jù)軸向位置，希夫堿配體的四個(gè)配位原子處于赤道平面。 4.配合物與DNA之間的相互作用 利用熒光光譜、CD光譜、粘度測(cè)定、熱變性實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)和瓊脂糖凝膠電泳等實(shí)驗(yàn)方法研究了幾種配合物與小牛胸腺DNA或pBR322質(zhì)粒DNA間的相互作用。研究結(jié)果表明，這些配合物中的配體芳環(huán)能夠插入DNA中，且與DNA堿基對(duì)之間發(fā)生π-π堆積；某些配合物除了與DNA發(fā)生插入

8、作用外，還存在著靜電相互作用。瓊脂糖凝膠電泳實(shí)驗(yàn)表明，在3-巰基丙酸存在下，配合物[VO(Sal-Tyr)(Phen)]·0.5CH3OH和[VO(o-Van-Tyr)(Phen)]·CH3OH·2H2O可使pBR322質(zhì)粒DNA發(fā)生斷裂作用。 總之，我們共合成了17個(gè)氧釩配合物，其中有四價(jià)的也有五價(jià)的，配位數(shù)都是六，都為變形的八面體結(jié)構(gòu)，并研究了其中一些配合物與DNA之間的相互作用。這些研究對(duì)于完善釩化學(xué)、研究釩配合物結(jié)構(gòu)-性