《武汉工程大学学报》 2015年01期
6-10
出版日期：2015-01-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
大环与多吡啶混配稀土三元配合物的合成与性质
０ 引 言 Ｒｏｂｓｏｎ大环希夫碱配合物尤其是其稀土配合物在许多方面有特殊性能， 它可以通过金属离子模板法一步合成，因其合成工艺路线简单而获得了详尽的发展和广泛应用［１－２］．本课题组得到的大环配合物的合成、晶体结构、荧光性质及相关的生物活性方面做了大量工作［３－１５］．本研究报道最近合成的一个新型的大环与三联吡啶混配单核稀土铽配合物，它是在高氯酸铽为模板剂的条件下，用２－羟基－１，３－丙二胺与２，６－二甲酰基－４－甲苯酚通过［２＋２］缩合反应并直接加入４′－（３－吡啶基）－三联吡啶一步合成得到，并通过元素分析、红外光谱、紫外光谱和电喷雾质谱对其进行了表征，该配合物对ＤＮＡ有较明显的切割活性和对大肠杆菌均有一定的抑制作用． １ 实验部分 １．１ 试剂与仪器 活性二氧化锰用分析纯ＭｎＣＯ３热分解制得； ２， ６－二甲酰基－４－甲基苯酚和４′－（３－吡啶基）－三联吡啶参照文献［７－８］合成，物理参数与文献值一致；其它试剂均为分析纯．目标配合物的紫外－可见光谱在ＳｈｉｍａｄｚｕＵＶ－２４５０ＰＣ紫外分光光度计上测定；红外光谱在Ｐｅｒｋ－ＥｌｍｅｒＦＴ－ＩＲ光度计上测量（ＫＢｒ压片）；电喷雾质谱（ＥＳ－ＭＳ）在Ｆｉｎｉｇａｎ ＬＣＱ质谱仪测定，样品浓度约为１．０×１０－３ ｍｍｏｌ/ｄｍ－３，样品稀溶液在针电压＋４．５ ｋＶ下以５×１０－６ ｄｍ３ ｍｉｎ－１喷雾，流动相为甲醇，收集正离子处理． １．２ 配合物［ＴｂＬ（３－ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ的合成 回流条件下，向９０ ｍｇ （０．５ ｍｍｏｌ）２，６－二甲Ｔｂ（ＣｌＯ４）３·６Ｈ２Ｏ的２０ ｍＬ甲醇溶液中缓慢滴加含有４６ ｍｇ （０．５ ｍｍｏｌ） ２－羟基－１，３－丙二胺的２０ ｍＬ的无水甲醇溶液，滴加完毕后，继续回流反应４ ｈ后向其中加入０．５ ｍｍｏｌ的４′－（３－吡啶基）－三联吡啶，继续回流３ ｈ后停止反应，冷却后过滤，用乙醚扩散得目标配合物的黄色结晶１２２．８５ ｍｇ，收率：３８％． 元素分析（分子式Ｃ４４Ｈ５２Ｃｌ３Ｎ８Ｏ２１Ｔｂ）实测值（计算值/％）：Ｃ， ４０．０３（４０．８３）； Ｈ， ４．０２（４．０５）； Ｎ， ８．１２（８．６６）． 紫外可见光谱（?姿ｍａｘ/ｎｍ）（?姿/ｄｍ３）： ２７７（６７ ７００）， ４０５（２６ ０００）； 红外光谱 （ｃｍ－１）： ３ ４２１（－ＯＨ），１ ６５５（Ｃ＝Ｎ），１ ６１８（３－ｐｙｔｐｙ）， １ ０９４（ＣｌＯ４－）． １．３ 与ＤＮＡ的相互作用 将一系列浓度的配合物的ＤＭＦ溶液与超螺旋质粒ＤＮＡ ｐＢＲ３２２按体积比１∶１的量混合，在３７ ℃环境下作用一段时间后用溴酚蓝终止反应. 溶液样品点样于琼脂糖凝胶板孔中（琼脂糖凝胶质量浓度为１％），在电泳槽中进行电泳实验（电泳液为ｐＨ＝８．０的Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ－ＥＤＴＡ缓冲液），电泳结束后，用ＥＢ溶液染色后在凝胶成像系统上照像. １．４ 抑菌活性 实验菌株为大肠杆菌，固体培养基为琼脂培养基. 将培养基分装，液体分装高度为试管高度的１／４，固体分装体积为三角瓶的１／２. 将琼脂培养基在微波炉中加热至熔化后，冷却至５０ ℃左右，将２０ ｍＬ培养基均匀的铺在表面皿的表层，冷却凝固. 将在液体培养基中扩大培养复苏的菌种接种到上述培养基中. 把直径６ ｍｍ经高压蒸汽灭菌的滤纸片，分别投入已经配好的不同浓度的配合物溶液和对照样及ＤＭＳＯ溶液中，浸泡２ ｍｉｎ后备用. 取２０ μＬ单位浓度为１０５ ｃｆｕ／ｍＬ的菌液，均匀的倒入上述铺有培养基的表面皿中. 把抑菌片置于该培养基中，在３７ ℃的电热恒温箱中培养２４ ｈ，测量每个抑菌片上产生的透明抑菌圈直径. ２ 结果与讨论 ２．１ 合成与表征 目标配合物（ＤＭＦ溶液）的紫外可见光谱位于２７７ ｎｍ的吸收峰归属为苯环上π－π*电子跃迁；４０５ ｎｍ处的吸收峰为大环配体上与苯环共轭的Ｃ＝Ｎ基团的π－π*电子跃迁，表明２，６?蛳二甲酰基?蛳４?蛳甲苯酚的羰基与２?蛳羟基?蛳１，３?蛳丙二胺中的氨基发生缩合形成Ｃ＝Ｎ双键. 当配合物红外光谱在１ ６８０ ｃｍ－１附近时没有出现原料２，６?蛳二甲酰基?蛳４?蛳甲基苯酚的Ｃ＝Ｏ的吸收峰，而在１ ６５５ ｃｍ－１处有很强的Ｃ＝Ｎ吸收峰，同样证实了生成了Ｃ＝Ｎ双键；在１ ６１８ ｃｍ－１处的吸收峰则为多吡啶共轭体系的特征吸收峰；而在１ ０９４ ｃｍ－１处出现的很强的吸收为游离的高氯酸根的特征吸收峰，表明配合物为离子型配合物. ２．２ 电喷雾质谱 配合物［ＴｂＬ（３?鄄ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ的阳离子电喷雾质谱如图１所示，表１是其质谱裂解峰的归属. 质谱峰质荷比为ｍ／ｚ ＝９６６．３５，为配合物的分子离子峰［Ｔｂ（Ｌ?鄄２Ｈ）（３?鄄ｐｙｔｐｙ）（ＣＨ３ＯＨ）２］＋，由配合物阳离子失去两个酚羟基氢离子和一个配位水分子，再缔合两个甲醇分子形成；该离子碎片进一步失去中性的４′－（３－吡啶基）－三联吡啶后的碎片形成的分子离子峰位于基峰ｍ/ｚ＝６５６．５７处. 质荷比为ｍ/ｚ＝６２５．１９处的碎片归属为［Ｔｂ（Ｌ－２Ｈ）（ＣＨ３ＯＨ）］＋ 基峰碎片进一步失去一个甲醇分子形成；而在ｍ／ｚ＝３１１．３４处的碎片，是由配合物阳离子失去大环配体后再结合一个高氯酸根和三个水分子形成. 结合Ｔｂ３＋离子八配位稳定构型的要求、大体积的三齿配体４′－（３－吡啶基）－三联吡啶的空间障碍等因素和元素分析结果，确定配合物结构为图２所示. 表1 配合物[TbL(3-pytpy)](ClO4)3·5H2O的电喷雾质谱数据 Table 1 The ES-MS spectroscopic data and assignments for the title complex [TbL(3-pytpy)](ClO4)3·5H2O 图１ 配合物ＴｂＬ（３－ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ在 甲醇溶液中的电喷雾质谱 Ｆｉｇ．１ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ－ｉｏｎ ＥＳ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ＴｂＬ（３－ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ ｉｎ ｍｅｔｈａｎｏｌ 图２ 配合物［ＴｂＬ（３－ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ的化学结构 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｘ ［［ＴｂＬ（３－ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ ２．３ 配合物ＴｂＬ（３?鄄ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ对ＤＮＡ的切割作用 图３是在反应温度和时间分别为３７．５ ℃和６ ｈ、ｐＨ＝７．２的条件下，浓度不同配合物溶液对质粒ＤＮＡ ｐＢＲ３２２切割作用凝胶电泳图．实验表明配合物能将质粒ＤＮＡ ｐＢＲ３２２切割成环形缺刻（Ｆｏｒｍ ＩＩ），随着配合物浓度的增大，切割的活性变化不明显．因此配合物对质粒ＤＮＡ ｐＢＲ３２２只具有一定的切割活性． 图３ 不同浓度配合物切割ＤＮＡ ｐＢＲ３２２的凝胶电泳图 Ｆｉｇ．３ Ａｇａｒｏｓｅ ｇｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｌｅａｖａｇｅ ｏｆ ＰＢＲ３２２ ＤＮＡ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ 注：Ｌａｎｅ１为ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｌａｎｅ２为２００ μmol/L 配合物＋ＤＮＡ，６．０ｈ；Ｌａｎｅ３为４００ μmol/L 配合物＋ＤＮＡ，６．０ ｈ；Ｌａｎｅ４为６００ μmol/L配合物＋ＤＮＡ，６．０ ｈ；Ｌａｎｅ５为８００ μmol/L配合物＋ＤＮＡ，６．０ ｈ ２．４ 配合物ＴｂＬ（３－ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ的抑菌活性 配合物ＴｂＬ（３－ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ对大肠杆菌的抑制作用的效果见图４． 图４ 配合物对大肠杆菌的抑制作用 Ｆｉｇ．４ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｂａｃｔｅｒｉｏｓｔａｓｉｓ ｏｆ Ｅ．ｃｏｌｉ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ 注：（１）空白样；（２）为对照硝酸铒溶液；浓度为２ ｍｇ／ｍＬ；（３）、（４）、（５）分别为不同浓度０．５，１，２ ｍｇ／ｍＬ的配合物溶液；大肠杆菌浓度为１０５ ｃｆｕ／ｍＬ 图中（１）、（２）分别为空白溶剂和对照稀土盐溶液，（３）、（４）、（５）分别为浸泡不同浓度时０．５，１，２ ｍｇ／ｍＬ的配合物溶液的菌样抑菌圈，浸泡配合物菌样滤片周围产生了明显比浸泡对照稀土盐较大的抑菌圈，表明配合物对大肠杆菌的生长具有抑制作用，并且配合物的抑菌效果比相对的稀土盐好，但浓度对配合物的抑菌效果没有明显的影响. ３ 结 语 本研究所报道的稀土配合物ＴｂＬ（３?蛳ｐｙｔｐｙ）］（ＣｌＯ４）３·５Ｈ２Ｏ是迄今为止合成的第一个Ｒｏｂｓｏｎ大环配体和小分子三齿多吡啶配体混配的稀土三元配合物，采用稀土离子模板法并直接加入小分子三齿多吡啶配体（４′－（３－吡啶基））通过酚基二醛和相应的二胺［２＋２］缩合反应一步法直接合成，合成工艺简单，条件温和．通过元素分析、红外光谱、紫外可见光谱和电喷雾质谱对配合物表征了配合物结构．该配合物ＤＮＡ ｐＢＲ３２２具有一定的切割活性和对大肠杆菌也有一定的抑制作用． 致 谢 感谢湖北省科技厅的资助！