二对甲基苄基锡芳甲酰腙配合物的合成、晶体结构及生物活性

莫天姿 余浩田 谭宇星 刘梦琴 张复兴 邝代治 蒋伍玖

引用本文: 莫天姿, 余浩田, 谭宇星, 刘梦琴, 张复兴, 邝代治, 蒋伍玖. 二对甲基苄基锡芳甲酰腙配合物的合成、晶体结构及生物活性[J]. 化学通报, 2019, 82(11): 1001-1007, 994. shu
Citation:  Mo Tianzi, Yu Haotian, Tan Yuxing, Liu Mengqin, Zhang Fuxing, Kuang Daizhi, Jiang Wujiu. Syntheses, Crystal Structures and Biological Activities of Arylformylhydrazone Di-p-methylbenzyltin Complexes[J]. Chemistry, 2019, 82(11): 1001-1007, 994. shu

二对甲基苄基锡芳甲酰腙配合物的合成、晶体结构及生物活性

    通讯作者: 蒋伍玖, 男, 实验师。E-mail:jwj_china@163.com
  • 基金项目:

    湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目(cx1813)、衡阳师范学院大学生创新创业训练计划项目(cxcy1944)、功能金属有机材料湖南省高校重点实验室开放基金项目(GN19K07)、衡阳师范学院学科群项目(18XKQ01)、衡阳师范学院横向项目(HXKJ201907,HXKJ201908,HXKJ201911)资助

摘要: 将二对甲基苄基二氯化锡分别与2-[(4-硝基-苯甲酰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸或2-[(噻吩-2-羰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸反应,合成了2个以Sn2O2四元环为中心对称的二对甲基苄基锡配合物(C1C2),通过元素分析、IR、1H NMR、13C NMR、119Sn NMR、HRMS以及X-射线单晶衍射等表征了配合物的结构。测试了配合物C1C2对癌细胞NCI-H460、HepG2、MCF7的体外抑制活性,结果表明,配合物C1C2对3种癌细胞都有较好的抑制作用,C1略优于C2。通过紫外光谱、荧光光谱、粘度法测试配合物C1与小牛胸腺DNA的相互作用方式,结果均显示配合物C1与小牛胸腺DNA的作用是插入结合,并且作用效果较强;凝胶电泳研究表明,配合物C1能够有效地将超螺旋DNA pBR322切割成缺刻型DNA。

English

  • 顺铂(Ⅱ)作为一种抗癌药物的发现和临床应用,为研究金属配合物的抗癌作用开辟了一条道路[1]。但是顺铂在临床使用过程中表现出的毒副作用[2, 3]影响了其适用范围与使用效果;为了寻求合理的替代方案,Ga、Ru、Sn等金属元素的配合物相继被用于抗肿瘤方面的研究[4~6]。自1980年Crowe等[7]首次报道二烃基锡化合物具有抑制癌细胞增殖作用以来,二烃基锡化合物在抗癌药物领域就受到了人们的广泛关注。研究表明,连接在锡原子上的有机基团及与锡原子配位的配体决定着有机锡化合物的生物活性,改变其有机基团或者配体的种类可以获得具有不同活性的抗癌配合物。近年来,酰腙类化合物由于其良好的生物兼容性及复杂多变的配位模式而受到广泛关注[8, 9]。本文设计合成了具有肽键结构,且同时含有O、N等多配位点的2-羰基-3-苯基丙酸芳甲酰腙配体,将其与二对甲基苄基二氯化锡反应,合成了2个未见文献报道的二对甲基苄基锡配合物,初步考察了含有不同配体的二对甲基苄基锡配合物对癌细胞的抑制效果以及与小牛胸腺DNA的相互作用机制,为筛选具有高抗癌活性的新型有机金属配合物提供参考。

    2-芳甲酰亚肼基-3-苯基-丙酸[10~12]和二对甲基苄基二氯化锡参考文献[13]方法合成;溴化乙锭(EB)、小牛胸腺DNA、三羟甲基氨基甲烷(Tris)为Sigma-Aldrich公司产品;卡铂购自百灵威科技有限公司;人肺癌细胞(NCI-H460)、人肝癌细胞(HepG2)和人乳腺癌细胞(MCF7)细胞株取自美国组织培养库(ATCC);含10%胎牛血清的RPMI 1640培养基购自美国GIBICO公司;质粒pBR322 DNA定制于上海生工生物工程公司;其他试剂均为分析纯级。小牛胸腺DNA的纯度通过比较260和280 nm处的吸光度来确定(A260/A280=(1.8~1.9)/1),用所需pH条件下缓冲溶液配制,浓度通过测定260nm处的吸光度计算而得(ε260=6600L·mol-1·cm-1),其储备液置于4℃保存;溴化乙锭溶液通过称取适量溴化乙锭固体,用pH=7.40的Tris-HCl(0.01 mol·L-1)缓冲溶液配制。

    Prestige-21红外光谱仪(日本岛津公司);Bruker AVANCE-500核磁共振谱仪(德国布鲁克公司);Bruker SMART APEX Ⅱ CCD单晶衍射仪(德国布鲁克公司);Thermo Scientific LTQ Orbitrap XL高分辨质谱(美国赛默飞世尔);NETZSCH TG 209 F3热重分析仪(德国耐驰公司);F-7000荧光光谱仪(日本日立公司);UV-2550紫外分光光度计(日本岛津公司);DYY-6C型电泳仪(北京六一仪器厂);X-4双目体视显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司)。

    于50mL圆底烧瓶中,加入1mmol 2-[(4-硝基-苯甲酰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸或2-[(噻吩-2-羰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸、1mmol二对甲基苄基二氯化锡和20mL无水甲醇,搅拌回流3h。冷却,过滤,旋蒸除去溶剂,用甲醇重结晶,得晶体C1C2

    C1:黄色晶体,产率:68%。熔点102~104℃;1H NMR (500MHz,CDCl3)δ:8.30(d,J=8.7Hz,2H),8.09(d,J=8.7Hz,2H),7.38(d,J=7.4Hz,2H),7.33(t,J=7.4Hz,2H),7.27~7.29(m,1H),6.67(d,J=8.0Hz,4H),6.61(d,J=8.0Hz,4H),3.91(s,2H),3.18(d,J=11.8Hz,2H),3.12(d,J=11.8Hz,2H),2.08(s,6H);13C NMR (126MHz,CDCl3)δ:172.94,168.64,153.45,149.85,139.11,134.94,134.81,132.94,129.91,129.66,128.88,128.56,128.12,126.99,123.20,50.86,26.66,32.39,20.87;FT-IR (KBr,cm-1):3566,3115,3082,3022,2918,2859,1638,1618,1597,1578,1526,1508,1491,1420,1387,1339,1315,1292,1227,1171,1161,1134,1105,1074,1013,895,866,858,816,758,710,698,590,561,503,459,419;119Sn NMR (Me4Sn,187MHz,CDCl3)δ:-636.91;HRMS(ESI)m/z:C32H30N3O5Sn+ (M-CH3OH+H)+,理论值656.1202,实测值656.1200。元素分析/%:C33H33N3O6Sn,理论值:C 57.75,H 4.85,N 6.12;实测值:C 57.71,H 4.89,N 6.07。

    C2:黄色晶体,产率71%。熔点201~203℃;1H NMR (500MHz,CDCl3)δ:7.78(dd,J=3.8、1.2 Hz,1H),7.56(dd,J=4.9、1.2Hz,1H),7.41 (d,J=7.4Hz,2H),7.28(t,J=7.4Hz,2H),7.21~7.23(m,1H),7.15(dd,J=4.9、3.8 Hz,1H),6.71(d,J=7.9Hz,4H),6.62(d,J=7.9Hz,4H),3.81(s,2H),3.17(d,J=11.7Hz,2H),3.12(d,J=11.7Hz,2H),2.09(s,6H);13C NMR (126 MHz,CDCl3)δ:170.90,168.70,150.73,137.49,135.18,134.71,132.88,131.57,131.54,130.14,128.87,128.35,128.09,127.53,126.62,50.84,35.17,32.15,20.89;119Sn NMR (Me4Sn,187MHz,CDCl3)δ:-637.14;HRMS (ESI) m/z:C30H29N2O3SSn+ [M-CH3OH+H]+,理论值617.0915,实测值617.0909;FT-IR (KBr,cm-1):3422,3102,3021,2918,2857,1597,1572,1530,1510,1483,1431,1385,1358,1315,1225,1163,1125,1074,1032,1020,883,858,814,752,739,714,696,664,577,540,503,459;元素分析/%:C31H32N2O4SSn,理论值:C 57.52,H 4.98,N 4.33;实测值:C 57.51,H 4.99,N 4.37。

    选取大小合适的配合物C1C2的晶体,在Bruker SMART APEX Ⅱ CCD单晶衍射仪上,采用经石墨单色化的Mo射线(λ=0.071073nm),以φ~ω扫描方式收集衍射数据。可观察衍射点[I>2σ(I)]用于结构分析和精修。全部数据经Lp因子和经验吸收校正。晶体结构由直接法解出,全部非氢原子坐标在差值Fourier合成中陆续确定,理论加氢法及差值Fourier合成给出氢原子在晶胞中的位置坐标。对氢原子和非氢原子分别采用各向同性和各向异性热参数进行全矩阵最小二乘法修正,全部结构分析计算工作采用SHELX-97程序系统完成[14]。晶体学数据见表 1C1:CCDC 1909966;C2:CCDC 1909967。

    表 1

    表 1  配合物的晶体学参数
    Table 1.  The Crystal parameters of complexes
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    Complex C1 C2
    Empirical formula C33H33N3O6Sn C124H128N8O16S4Sn4
    Formula weight 686.31 2589.34
    T/K 296(2) 296(2)
    Wavelength/nm 0.71073 0.71073
    Crystal system Monoclinic Triclinic
    Space group P21/n P1
    a/nm 1.6255(2) 0.96768(5)
    b/nm 1.20419(17) 1.60781(9)
    c/nm 1.7800(2) 2.02919(11)
    α/(°) 90 74.2000(10)
    β/(°) 112.560(4) 81.0610(10)
    γ/(°) 90 84.5270(10)
    Volume/nm3 3.2175(8) 2.9962(3)
    Z 4 1
    Dc/(g·cm-3) 1.417 1.435
    Absorption coefficient/mm-1 0.841 0.960
    F(000) 1400 1320
    Crystal size/mm 0.20×0.20×0.19 0.21×0.20×0.20
    θ range/(°) 1.44~25.10 2.45~25.10
    Limiting indices -19≤h≤19,
    -14≤k≤12,
    -21≤l≤20
    -11≤h≤11,
    -19≤k≤19,
    -24≤l≤24
    Reflections collected/unique 20553/5722
    [Rint=0.0361]
    31039/10635
    [Rint=0.0202]
    Completeness 99.7 % 99.6 %
    Max. and min. transmission 0.8566 and 0.8498 0.8313 and 0.8239
    Data/restraints/parameters 5722/0/395 10635/29/736
    Goodness-of-fit on F2 1.027 1.039
    Final R indices [I>2σ(I)] R1=0.0306,
    wR2=0.0652
    R1=0.0330,
    wR2=0.0844
    R indices (all data) R1=0.0457,
    wR2=0.0693
    R1=0.0478,
    wR2=0.0908
    ρ)max/(e·nm-3) 299 674
    ρ)min/(e·nm-3) -467 -598

    在空气氛围、加热速度为20℃·min-1、气体流速为20mL·min-1的条件下,采用NETZSCH TG 209 F3热重分析仪对配合物C1C2在40~800℃范围内进行了热重测试。

    将配合物C1C2溶于少量DMSO,用水稀释至所需浓度,保持最终DMSO浓度 < 0.1%。NCI-H460、HepG2和MCF7细胞用含10%胎牛血清的RPMI 1640 (GIBICO公司)培养基在5%(体积分数)CO2、37℃饱和湿度培养箱内进行体外培养。体外抗癌药敏试验是通过MTT法测定。数据处理使用Graph Pad Prism version 7.0程序进行,化合物半抑制浓度(IC50)通过程序中具有S形剂量响应的非线性回归模型进行拟合得到。

    1.6.1   紫外光谱法

    在5mL容量瓶中分别加入配合物C1溶液(50μmol/L)及不同浓度的ct-DNA (0~80 μmol/L),用Tris-HCl缓冲溶液定容,混匀,25℃下放置3.0h,以不同浓度的ct-DNA溶液为参比,分别扫描230~600 nm范围内的紫外吸收。

    小分子化合物与DNA相互作用的结合常数与其紫外吸收间符合以下公式[15]

    $c_{\mathrm{DNA}} /\left(\varepsilon_{\mathrm{A}}-\varepsilon_{\mathrm{F}}\right)=c_{\mathrm{DNA}} /\left(\varepsilon_{\mathrm{B}}-\varepsilon_{\mathrm{F}}\right)+1 / K_{\mathrm{b}}\left(\varepsilon_{\mathrm{B}}-\varepsilon_{\mathrm{F}}\right) $

    (1)

    式(1)中,εA为任意DNA浓度下溶液的摩尔消光系数;εF为自由配合物的摩尔消光系数;εB是配合物被DNA完全键合时的摩尔消光系数。由cDNA/(εA-εF)对cDNA作图,得出斜率和截距,斜率和截距之比即结合常数(Kb)。

    1.6.2   荧光光谱法

    在5mL容量瓶中分别加入ct-DNA(30μmol/L)、EB (30μmol/L)及不同浓度的配合物C1溶液(0~80 μmol/L),用Tris-HCl缓冲溶液定容,混匀,25℃下放置3.0h,在激发波长为258nm下,分别扫描荧光光谱、激发和发射光谱,扫描狭缝宽度均为5.0nm。

    1.6.3   粘度法

    使用乌氏粘度计进行粘度测量,整个测量实验在温度恒定为25.00±0.02℃的超级恒温水浴槽中进行。向乌氏粘度计中加入ct-DNA(50μmol/L)及不同浓度的配合物C1溶液(0~50μmol/L),用Tris-HCl缓冲溶液定容,混合均匀后分别测定该溶液流经毛细管所需的时间,每次加液后平均测量时间3次,取平均值。

    按照公式η=(t-t0)/t0计算相对粘度[16]。式中,t0为Tris-HCl缓冲溶液流经毛细管所需时间;t为ct-DNA和配合物的混合溶液流经毛细管所需时间;η0为没有加入配合物时ct-DNA溶液的相对粘度。以(η/η0)1/3对(ccomplex/cDNA)作图,得到不同浓度配合物对ct-DNA粘度的影响。

    在凝胶电泳实验中,使用TAE (pH=8.0)缓冲液和1%琼脂糖制备凝胶,用Goldview染色。将不同浓度配合物C1溶液(0~120μmol/L)与质粒pBR322 (0.5μg/μL)混合均匀,并在25℃孵育1h,然后将其加入凝胶中,在150V的电泳槽中电泳45min,电泳结束后在紫外光下进行拍照。

    配合物C1C2分别在1578、1572 cm-1处的吸收峰归属为酰腙(C=N—N=C)键的特征吸收[9],分子中羧基的反对称伸缩振动峰和对称伸缩振动峰分别在1597、1387和1597、1384 cm-1处,两者频率之差为210、213 cm-1,表明两个配合物中的羧酸根都是以单齿形式与Sn发生配位[17, 18];配合物C1的中心锡原子的配位键的特征峰ν(Sn-O-Sn)、ν(Sn-O)、ν(Sn-N)和ν(Sn-C)分别位于698、561、503和459 cm-1[19],配合物C2相应特征峰分别位于696、540、503、459 cm-1处,初步表明C1C2有着相似的结构。

    1H NMR谱中,其各组峰的积分面积之比与预期结构的各组质子数相吻合[20]。配合物C1C2中芳环上氢的峰分别在δ 8.80~6.61和δ 7.78~6.62;两个配合物中的对甲基苄基上亚甲基氢分别在δ 3.12~3.18和3.12~3.17出峰,呈现一组双重峰,推测可能是由于与锡相连的对甲基苄基空间位阻较大,导致其不能自由取向,使得亚甲基的2个质子发生同碳耦合,最终呈现双重峰;2-[(4-硝基-苯甲酰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸和2-[(噻吩-2-羰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸配体部分的亚甲基氢质子分别在δ 3.91和3.81处呈现单峰,两个配合物的所有氢质子出峰基本保持一致,说明了两个配合物具有相似的不对称结构单元。

    13C NMR谱中,配合物C1C2的羧基碳、酰肼碳以及亚氨基碳的出峰位置均保持一致,其余各组峰与理论推测结构碳原子数相吻合。从两个配合物的氢以及碳的出峰位置可以推测两个配合物结构类似,与X-射线单晶衍射结果一致。

    119Sn NMR谱中,配合物C1C2的Sn核出峰在δ -636.91及-637.14,且均呈现一个单峰,表明两个配合物中均仅存在一种单一的有机锡化合物,并且由两个配合物的锡谱出峰位置相近,进一步说明两个配合物中心锡原子的化学环境相似,两个配合物的结构类似。

    在高分辨质谱中,配合物C1C2分别在m/z 656.1200和m/z 617.0909处有质谱峰,均归属为[M-CH3OH+H]+的吸收峰,说明两个配合物在溶液状态下,Sn-O键弱作用会发生断裂,呈现单体结构。

    配合物C1C2的不对称结构单元见图 1图 2。配合物C1中只存在1个以Sn2O2平面中心四元环对称的分子,而C2中存在两种不同键参数的不对称分子,其配位模式相似,只是键长键角略微不同。所以,从图中可以看出,两个配合物均为双锡核分子,每个独立分子中均存在1个Sn2O2平面中心四元环,环的中心就是该独立分子的对称中心,四元环由羧基氧原子以μ3-桥联配位Sn原子,且羧基氧原子与2个锡原子的键长不等,其中C1中Sn1-O2:0.23179(18) nm,C2中Sn1-O2:0.2312(2) nm;Sn2-O6:0.2381(2) nm,均属于正常Sn-O共价键长;而C1中Sn1-O2:0.27534(21) nm,C2中Sn1-O2:0.27774(22) nm;Sn2-O6:0.26160(24) nm,大于Sn-O共价键长,但是小于锡原子与氧原子范氏半径之和,与文献[21, 22]报道的类似配合物的Sn-O键长相似。

    图 1

    图 1.  配合物C1的分子结构图
    Figure 1.  Molecular structure of complex C1

    Symmetry code for complex C1:i-x, -y, 2-z

    图 2

    图 2.  配合物C2的分子结构图
    Figure 2.  Molecular structure of complex C2

    Symmetry code for complex C2: 1-x, 2-y, 1-z; 1-x, -y, -z

    在配合物C1结构中,{[p-NO2-C6H4(O) C=N-N=C(CH2Ph)COO](p-Me-C6H4CH2)2Sn(CH3OH)}2结构单元由2个去质子化的2-[(4-硝基-苯甲酰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸和2个二对甲基苄基锡以及2分子甲醇构成。中心锡原子Sn1与来自配体中的2个氧原子O1和O2、1个亚氨基氮原子N1、1个配位甲醇的氧原子O4、来自2个对甲基苄基中的亚甲基碳原子C17和C25以及来自另1个配体分子中的O2配位,形成七配位五角双锥构型。占据了赤道平面的5个配位原子O1、O2、O4、N1、O2与中心锡原子Sn1形成的键角参数为:O2-Sn1-O2 (65.608°)、N1-Sn1-O2 (70.09°)、O1-Sn1-N1 (70.41°)、O4-Sn1-O1 (78.02°)、O2 -Sn1-O4 (75.916°),围角为360.04°,接近理想的360°,证明由配位原子O1、O2、O4、N1、O2组成的赤道平面共面性好,但是赤道平面的5个原子与中心锡原子的键长不等,并且占据了该平面两侧的轴向位置的2个亚甲基碳原子C17和C25的轴向键角C17-Sn1-C25为164.13(10)°,与180°偏离了16.87°,因此该配合物中心锡原子为畸变七配位五角双锥构型。

    配合物C2中的两个独立分子均与C1分子相类似,键参数差异不大,中心锡原子也为畸变七配位五角双锥构型。

    配合物C1C2的热稳定曲线如图 3图 4所示,随温度的升高,配合物C1C2发生失重,且失重曲线较为相似,均可观察到3个失重阶段。在初始阶段40~200℃,配合物C1失重为4.73%,C2失重4.94%,分别对应配合物失去2个配位甲醇分子;配合物C1C2的第二阶段与第三阶段界限均相对模糊,在200~800℃范围内失重,分别对应配合物分子失去芳甲酰腙配体基团和对甲基苄基基团,最终稳定在21.80% (C1)和23.42% (C2),残余物与被假设的SnO2量21.85% (C1)及23.17% (C2)的计算值吻合;上述热分析结果表明配合物C1C2结构的基本骨架均可在150℃以下稳定存在。

    图 3

    图 3.  配合物C1的热重分析
    Figure 3.  Thermogravimetric analysis curve of the complex C1

    图 4

    图 4.  配合物C2的热重分析
    Figure 4.  Thermogravimetric analysis curve of the complex C2

    表 2列出了配合物C1C2及卡铂对体外培养癌细胞NCI-H460(人肺癌细胞)、HepG2(人肝癌细胞)以及MCF-7(人乳腺癌细胞)的IC50值。从表中数据可知,配合物C1C2对三种癌细胞都有明显的抑制作用,对比发现,C1对三种癌细胞的抑制活性高于C2,且对HepG2以及MCF-7的作用优于对照组卡铂,对NCI-H460的作用与对照组卡铂相当。因此,相比C2,配合物C1更有望进一步化学优化后作为金属抗癌药物的候选化合物。

    表 2

    表 2  配合物对癌细胞的体外抑制活性
    Table 2.  Inhibition action of complexes to cancer cell in vitro
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    IC50/(μmol/L)
    NCI-H460 HepG2 MCF7
    C1 7.29±0.14 4.64±0.16 5.00±0.15
    C2 9.61±0.36 7.64±0.22 7.38±0.11
    卡铂(Carboplatin) 7.26 ± 0.32 7.70±0.25 8.22±0.41

    结合配合物C1C2的结构表征数据可以发现,配合物C1C2结构非常相似,中心锡原子的配位模式和配位数也是相同的,仅在酰腙配体部分的芳环有所不同,配合物C1中的芳环为对硝基苯基,配合物C2中的为噻吩环,由此说明配体芳环上的基团能够调控配合物的抗癌活性,但是效果不显著。因而推测,有机锡配合物表现出的抗癌活性,可能与配体和烃基有机锡的协同作用有关。

    2.5.1   紫外光谱法

    根据方程式线性拟合,通过计算得出配合物C1与DNA的结合常数Kb为3.0×103L·mol-1,该结合常数值与文献[23, 24]报道的类似配合物与DNA作用的结合常数相近。

    图 5可以看出,当配合物C1与DNA发生作用时,紫外吸收峰表现出了减色和红移现象,减色率为21.8%,红移5nm,减色越明显表明配合物与DNA相互作用越强[25]。出现这种现象的原因可能是配合物通过嵌入作用与DNA结合后与碱基对发生π电子堆积,配体的π*空轨道与DNA碱基对的π轨道发生偶合导致能级下降,偶合后的π*轨道部分填充电子,使其π-π*跃迁几率减小,从而产生减色效应。上述结果表明配合物C1可能通过嵌入作用与双链ct-DNA结合。

    图 5

    图 5.  配合物C1与DNA相互作用的紫外谱图

    ccomplex=50μmol/L; a~i的浓度分别为cDNA=0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80μmol/L; 插入图为cDNA/(εA-εF) vs ccomplex

    Figure 5.  Electronic spectra of C1 upon addition of ct-DNA
    2.5.2   荧光光谱法

    图 6显示,配合物与EB-DNA体系在596nm波长下有荧光吸收,随着配合物浓度的增加,配合物和EB-DNA体系的荧光强度明显减弱。由此说明配合物C1和EB竞争与DNA结合,使体系中的EB游离出来,从而导致体系荧光强度减弱,其作用方式可能为嵌插作用。根据经典Stern-Volmer方程[25]I0/I=1+KSVccomplex,由曲线拟合计算出配合物C1与DNA作用的猝灭常数KSV为4.7×104L·mol-1,比文献[26, 27]报道的结合常数略大,表明配合物与DNA存在较强的插入作用,与紫外光谱所得结论保持一致。

    图 6

    图 6.  配合物C1与EB-DNA体系相互作用的荧光光谱图

    cDNA=30 μmol/L; cEB=3 μmol/L; a~i的浓度分别为c=0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80μmol/L; 插入图为I0/I vs ccomplex; λem=258nm

    Figure 6.  Effects of complex C1 on the fluorescent spectra of EB-DNA system
    2.5.3   粘度法

    配合物与ct-DNA以嵌入方式相互作用时,DNA双螺旋链增长,粘度增大;以部分插入的方式作用时,DNA溶液的粘度降低;以静电或沟面方式作用时,DNA溶液的粘度不发生明显变化[28]。EB是典型的DNA嵌入剂,与DNA发生作用时会使其粘度增加。图 7为DNA在不同浓度配合物C1和EB溶液存在下粘度的变化趋势,从图中可以看出,加入配合物后,DNA的相对粘度总体上都是随着配合物浓度的增大呈现上升的趋势,类似于EB,并且上升趋势比EB还为明显,说明配合物以嵌入的方式与DNA结合,并且其作用强度为大于EB,表明DNA与配合物C1的作用力更强,该结论与其他光谱数据所得结论一致。

    图 7

    图 7.  不同浓度配合物C1和EB对ct-DNA粘度的影响
    Figure 7.  Effect of concentrations of of the complex C1 and EB on the relative viscosity

    通过凝胶电泳法研究了不同浓度的配合物C1切割超螺旋pBR322 DNA的能力,结果如图 8所示。从图中可以看出,配合物C1可以有效地切割双链DNA,并且其切割活性与配合物浓度有关。当配合物浓度逐渐增加时,可观察到Form Ⅰ逐渐减少,而Form Ⅱ逐渐增加。即DNA的双螺旋结构慢慢解体为缺刻开环型[29],并且随着配合物浓度的增加,切割效果越明显。但是,当浓度达到120μmol·L-1时,仍然没有出现线性(Form Ⅲ)。由此表明,配合物C1能将超螺旋DNA切割成缺刻型DNA。

    图 8

    图 8.  配合物C1切割质粒DNA pBR322的凝胶电泳图

    a~g的浓度分别为c=0, 20, 40, 60, 80, 100, 120μmol/L

    Figure 8.  Agarose gel electrophoresis of pBR322 treated with different concentrations C1

    二对甲基苄基二氯化锡分别与2-[(4-硝基-苯甲酰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸或2-[(噻吩-2-羰基)-亚肼基]-3-苯基-丙酸反应,合成了2个二对甲基苄基锡配合物(C1C2);结构分析表明,C2中含有两个配位模式类似但键参数不同的独立分子,C1C2中的每个独立分子均为双锡核分子,以Sn2O2四元环为中心对称,中心锡原子与配位原子均形成七配位畸变五角双锥构型。热分析结果表明,在空气氛下,配合物C1C2结构的基本骨架均可在150℃以下稳定存在。抗癌活性结果表明,相比C2,配合物C1更有望进一步化学优化后作为金属抗癌药物的候选化合物。利用紫外光谱法、荧光光谱法以及粘度法均证明了配合物C1与ct-DNA是插入结合作用所致;并且用凝胶电泳法研究了配合物C1切割质粒DNA pBR322的能力,结果表明配合物C1能有效地将超螺旋DNA pBR322切割成缺刻型DNA。


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  • 图 1  配合物C1的分子结构图

    Figure 1  Molecular structure of complex C1

    Symmetry code for complex C1:i-x, -y, 2-z

    图 2  配合物C2的分子结构图

    Figure 2  Molecular structure of complex C2

    Symmetry code for complex C2: 1-x, 2-y, 1-z; 1-x, -y, -z

    图 3  配合物C1的热重分析

    Figure 3  Thermogravimetric analysis curve of the complex C1

    图 4  配合物C2的热重分析

    Figure 4  Thermogravimetric analysis curve of the complex C2

    图 5  配合物C1与DNA相互作用的紫外谱图

    Figure 5  Electronic spectra of C1 upon addition of ct-DNA

    ccomplex=50μmol/L; a~i的浓度分别为cDNA=0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80μmol/L; 插入图为cDNA/(εA-εF) vs ccomplex

    图 6  配合物C1与EB-DNA体系相互作用的荧光光谱图

    Figure 6  Effects of complex C1 on the fluorescent spectra of EB-DNA system

    cDNA=30 μmol/L; cEB=3 μmol/L; a~i的浓度分别为c=0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80μmol/L; 插入图为I0/I vs ccomplex; λem=258nm

    图 7  不同浓度配合物C1和EB对ct-DNA粘度的影响

    Figure 7  Effect of concentrations of of the complex C1 and EB on the relative viscosity

    图 8  配合物C1切割质粒DNA pBR322的凝胶电泳图

    Figure 8  Agarose gel electrophoresis of pBR322 treated with different concentrations C1

    a~g的浓度分别为c=0, 20, 40, 60, 80, 100, 120μmol/L

    表 1  配合物的晶体学参数

    Table 1.  The Crystal parameters of complexes

    Complex C1 C2
    Empirical formula C33H33N3O6Sn C124H128N8O16S4Sn4
    Formula weight 686.31 2589.34
    T/K 296(2) 296(2)
    Wavelength/nm 0.71073 0.71073
    Crystal system Monoclinic Triclinic
    Space group P21/n P1
    a/nm 1.6255(2) 0.96768(5)
    b/nm 1.20419(17) 1.60781(9)
    c/nm 1.7800(2) 2.02919(11)
    α/(°) 90 74.2000(10)
    β/(°) 112.560(4) 81.0610(10)
    γ/(°) 90 84.5270(10)
    Volume/nm3 3.2175(8) 2.9962(3)
    Z 4 1
    Dc/(g·cm-3) 1.417 1.435
    Absorption coefficient/mm-1 0.841 0.960
    F(000) 1400 1320
    Crystal size/mm 0.20×0.20×0.19 0.21×0.20×0.20
    θ range/(°) 1.44~25.10 2.45~25.10
    Limiting indices -19≤h≤19,
    -14≤k≤12,
    -21≤l≤20
    -11≤h≤11,
    -19≤k≤19,
    -24≤l≤24
    Reflections collected/unique 20553/5722
    [Rint=0.0361]
    31039/10635
    [Rint=0.0202]
    Completeness 99.7 % 99.6 %
    Max. and min. transmission 0.8566 and 0.8498 0.8313 and 0.8239
    Data/restraints/parameters 5722/0/395 10635/29/736
    Goodness-of-fit on F2 1.027 1.039
    Final R indices [I>2σ(I)] R1=0.0306,
    wR2=0.0652
    R1=0.0330,
    wR2=0.0844
    R indices (all data) R1=0.0457,
    wR2=0.0693
    R1=0.0478,
    wR2=0.0908
    ρ)max/(e·nm-3) 299 674
    ρ)min/(e·nm-3) -467 -598
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    表 2  配合物对癌细胞的体外抑制活性

    Table 2.  Inhibition action of complexes to cancer cell in vitro

    IC50/(μmol/L)
    NCI-H460 HepG2 MCF7
    C1 7.29±0.14 4.64±0.16 5.00±0.15
    C2 9.61±0.36 7.64±0.22 7.38±0.11
    卡铂(Carboplatin) 7.26 ± 0.32 7.70±0.25 8.22±0.41
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  • 收稿日期:  2019-04-21
  • 接受日期:  2019-08-03
  • 网络出版日期:  2019-11-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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