钌多吡啶配合物与DNA作用及抗肿瘤活性

2004年第62卷第7期,692～696化学学报ACT A CHIMICA SINICAV ol.62,2004N o.7,692～696新型不对称三齿多吡啶配体及其混配钌(II)配合物的合成、表征及与DNA相互作用研究蒋才武Ξ(广西中医学院药学院　南宁530001)摘要　合成了两个新型不对称三齿多吡啶配体,32(1,102菲咯啉基22)21,2,42三唑(PHT),32(1,102菲咯啉基22)252甲基21,2, 42三唑(PH MT),及其混配配合物[Ru(tpy)(PHT)]2+(Ru1)和[Ru(tpy)(PH MT)]2+(Ru2),通过元素分析、FAB2MS,ES2MS,1H NMR,IR,UV2vis,发射光谱和电化学对它们进行了表征.运用电子吸收光谱、竞争性结合实验和粘度测试等方法研究了配合物与DNA的作用机理,结果显示它们均是通过静电作用与DNA结合,且Ru2与DNA的作用比Ru1与DNA的作用更强.关键词　钌(II)配合物,三齿多吡啶配体,DNA结合模式Syntheses,Characterization and DNA2binding Studies of N ovelAsymmetric Tridentate Polypyridine Ligands and TheirH eteroleptic Ruthenium(II)ComplexesJ IANG,Cai2Wu(School o f Pharmacy,Guangxi Traditional Chinese Medical Univer sity,Nanning530001)Abstract　T w o novel asymmetric tridentate polypyridine ligands with as2triazole,32(1,102phenanthrolin222yl)21,2, 42triazole(PHT)and32(1,102phenanthrolin222yl)252methyl21,2,42triazole(PH MT)have been designed, synthesized,and characterized by microanalyses,FAB2MS,NMR,FT2IR,and UV2vis.Their heteroleptic com plexes [Ru(tpy)(PHT)](ClO4)2·H2O(Ru1)and[Ru(tpy)(PH MT)](ClO4)2·2H2O(Ru2)were synthesized and investigated with microanalyses,ES2MS,NMR and cyclic v oltammetry.DNA binding mechanisms of the com plexes were studied by electronic abs orption spectra,com petitive binding,and viscosity measurements.The results indicated that the m odes of these tw o com plexes interacting with DNA were electrostatic interaction,and the DNA2binding of Ru2was stronger than that of Ru1.K eyw ords　ruthenium(II)com plex,tridentate polypyridine ligand,DNA binding 核酸是生物体的重要组成物质.它包含了遗传信息并参与这些信息在细胞内的表达,从而促成代谢过程并控制这一过程.由于核酸介入了生物的生长、发育和繁殖等正常生命活动,并与致癌等生命的异常情况也密切相关.人们为了从基因水平上理解某些疾病的发病机理,并通过分子设计来寻找有效的治疗药物,核酸往往是药物设计时重要的作用靶之一.金属配合物可望作为DNA光谱探针和结构探针,因此引起了人们对配合物与DNA作用机理的广泛研究[1～6].目前,多吡啶钌配合物与DNA的相互作用的报道,多集中在双齿多吡啶钌配合物与DNA的作用方面,对三齿多吡啶钌配合物与DNA的相互作用的报道并不多[7～9].我们在邻菲咯啉的2位引入三唑环,而形成了不对称的三齿配体,它和2,2′∶6′,2″2三联吡啶(tpy)与钌(II)形成的混配配合物因含有不对称配体而被重新引入了手性,从而增加配合物与DNA作用的手性识别作用.本文报道两个新型不对称三齿配体及其与tpy的混配配合物的合成(图式1)、表征及与DNA相互作用的研究.ΞE2mail:cwjiang@;Fax:0771********Received August12,2003;revised October19,2003;accepted December20,2003.广西中医学院高学历科研启动基金(N o.G00217)和国家自然科学基金(N o.30070188)资助项目.图式1　三齿配体及其混配合物的合成Scheme1　Synthetic route of the tridentate ligands and their heteroleptic complexes1　实验部分1.1　试剂与仪器所用试剂均为分析纯试剂.Perkin2Elmer240元素分析仪.VG Z AB2HS型快原子轰击质谱(FAB2MS)仪,32硝基苄醇作辅助基质.电喷雾质谱(ES2MS)用LCQ系统(Finnigan M AT,USA)记录,甲醇作流动相.Shimadzu UV23101PC紫外可见近红处光谱仪.Nicolet170SX FTIR红外光谱仪(K Br压片).Varian Unit500MH z共振波谱仪.Shimadzu RF25000荧光光谱仪.乌氏粘度计.电极电位用循环伏安法测定,使用EG&G PAR273型电化学分析仪.三电极系统,工作电极和辅助电极均为铂电极,参比电极为饱和甘汞电极(SCE).溶剂为乙腈,使用前用P2O5重蒸2次.支持电解质为高氯酸四丁基铵(T BAP,011 m ol·dm-3).测试前通氮除氧.1.2　方法透析膜为纤维素膜,Union Carbide公司产品,截留分子量为8000～10000.使用前分别用3%NaHCO3溶液,1% EDT A溶液煮沸10min,然后用双蒸水洗净,晾干备用.缓冲溶液:5mm ol·L-1T ris2HCl,50mm ol·L-1NaCl,pH =712.1.2.1　DNA、溴化乙锭(E B)及配合物配制称取适量的小牛胸腺DNA溶于缓冲溶液中,抽滤,滤液按需要稀释至一定浓度,测量260nm和280nm处吸光值,发现A260/A280=118～119,说明基本上不含蛋白质[10],不需要进一步处理.DNA浓度以碱基对的摩尔浓度计,测量DNA在260nm处的吸光度,然后根据260nm处的摩尔吸光系数6600L·m ol-1·cm-1计算DNA的浓度[11].测量DNA吸光度时,如DNA浓度过高,可导致测量不准,一般应稀释到A在015～110之间较为合适.配制好的DNA溶液置于冰箱备用.溴化乙锭(E B)和配合物浓度由称量法确定.溴化乙锭具有平面芳环结构,能强烈插入DNA,是一种强致癌物质[12].由于插入后溴化乙锭的荧光急剧增加,所以这个分子现已被广泛应用于DNA发光标记技术.1.2.2　吸光滴定在紫外可见光谱仪中,参比池中放210m L缓冲液,样品池放置同样体积的5μm ol·L-1的配合物溶液.用微量加样器每次往参比池和样品池中加入相同体积的DNA储备液,使DNA与配合物浓度比值不断增加,直至饱和,吸收峰不再减色.1.2.3　竞争性结合试验分别配制110mm ol·L-1的E B,110mm ol·L-1DNA和012 mm ol·L-1左右的配合物溶液,在10m L比色皿中加入1m L 的DNA用tris缓冲溶液释稀至9m L左右,再用微量注射器加入5μL的E B混合均匀后放置2h,再加入适量的配合物溶液并释稀至10m L,使配合物的浓度依次为0,2,4,6μm ol·L-1,10min后进行荧光光谱测试.1.2.4　粘度测定[13,14]根据文献,用乌氏粘度计测量粘度,温度恒定在(28±011)℃.粘度测试中,配合物用缓冲液配制.测试液按固定DNA的浓度,逐渐增加钌配合物浓度的方法配制.相对粘度396N o.7蒋才武:新型不对称三齿多吡啶配体及其混配钌(II)配合物的合成、表征及与DNA相互作用研究 按下式η=(t-t0)/t0计算.t0为缓冲液流经毛细管所需的时间,t为DNA溶液(含浓度不等的钌配合物)流经毛细管所需的时间.以(η/η0)1/3对结合比率r(r=[Ru]/[DNA])作图.η0为未加钌配合物的DNA溶液的相对粘度.1.3　配体及配合物的合成22邻菲咯啉咪啶[15]和Ru(tpy)Cl3[16]按文献方法合成. 1.3.1　32(1,102菲咯啉基22)21,2,42三唑(PHT)[17]0148g22邻菲咯啉咪腚,加入10m L甲酸,130℃下,搅拌反应3h.用旋转蒸发仪蒸去大部分溶剂后,用饱和的碳酸钠溶液中和,产生大量白色沉淀.粗产品用乙醇重结晶,得淡黄色固体0167g,产率65%.UV2vis(CHCl3)λmax:291,224 nm;1H NMR(DMSO2d6,500MH z)δ:14160(br,NH,5H), 9115(dd,J1=115H z,J2=415H z,1H,a2H),8164(d,J= 815H z,1H,g2H),8153(dd,J1=115H z,J2=8H z,1H,f2 H),8142(d,J=815H z,1H,c2H),8105(s,2H,d2H,e2 H),7182(dd,J1=4H z,J2=8H z,1H,b2H),7149(s,1H, h2H);IR(K Br)ν:3330,1619,1589,1570,1512,1466, 1411,1270,1134,1110,1092,977,856,726,673cm-1; FAB2MS m/z:248(M+1),270(M+Na).Anal.calcd for C142 H8N5:C68.2,H317,N2816;found C6810,H317,N2813.1.3.2　32(1,102菲咯啉基22)252甲基21,2,42三唑(PH MT)以10m L V(乙酸)∶V(乙酸酐)=1∶116混合溶剂代替甲酸,产物为淡黄色固体0178g,其余操作同上.产率71%, UV2vis(CHCl3)λmax:349,288,232nm;1H NMR(DMSO2d6, 500MH z)δ:9114(s,1H,a2H),8157(s,1H,g2H),8151 (d,J=5H z,1H,f2H),8141(d,J=5H z,1H,c2H),8102 (s,2H,d2H,e2H),7180(s,1H,b2H),13190(br,2H, NH),14160(br,3H,NH),2149(s,3H,CH3);IR(K Br)ν: 3380,1672,1580,1574,1514,1434,1397,1307,858,729 cm-1;FAB2MS m/z:262(M+1).Anal.calcd for C15H10N5:C 6912,H319,N2619;found C6818,H411,N2619.1.3.3　[Ru(tpy)(PHT)](ClO4)2·H2O(Ru1)0112g(015mm ol)PHT,01209g(015mm ol)Ru(tpy)Cl3,溶于80m L V(乙醇)∶V(水)=1∶1的混合溶剂中,再加入1 m L三乙胺,氩气保护下,120℃加热回流10h.冷却,过滤,浓缩,加入高氯酸钠,产生大量紫红色沉淀.抽滤,干燥.粗产品用中性氧化铝分离(2×20cm),甲苯装柱,V(乙腈)∶V(乙醇)=5∶1的混合溶剂洗脱.得棕色微晶0127g.产率70%, UV2vis(CHCl3)λmax:479,313,224nm;1H NMR(DMSO2d6, 500MH z)δ:9107(d,J=815H z,2H,3′2H),8183(d,J= 9H z,1H,f2H),8174(d,J=9H z,3H,g2H,32H),8160(d, J=815H z,1H,e2H),8145(d,J=715H z,1H,c2H),8141 (t,J=8H z,1H,4′2H),8120(d,J=9H z,1H,d2H),7191 (t,J=715H z,2H,42H),7143(dd,J1=515H z,J2=815 H z,1H,b2H),7122(d,J=515H z,2H,62H),7112(t,J= 6H z,2H,52H);IR(K Br)ν:3380,1602,1418,1365,1096, 854,776,623cm-1;ES2MS m/z:581[M-2ClO4-H]+,291[M-2ClO4]2+.Anal.calcd for C29H21N8Cl2O9Ru:C4317,H 217,N1411;found C4313,H216,N1319.1.3.4　[Ru(tpy)(PH MT)](ClO4)2·2H2O(Ru2)用0113g(015mm ol)PH MT代替PHT,其余操作同上.得棕色微晶013g.产率72%,UV2vis(CHCl3)λmax:486,351, 313,250nm;1H NMR(DMSO2d6,500MH z)δ:9103(d,J= 8H z,2H,3′2H),8187(d,J=815H z,1H,f2H),8176(d,J =815H z,2H,32H),8167(d,J=815H z,1H,g2H),8147 (d,J=8H z,2H,e2H,c2H),8141(t,J=815H z,1H,4′2 H),8120(d,J=815H z,1H,d2H),7194(t,J=715H z, 2H,42H),7175(d,J=515H z,1H,a2H),7144(dd,J1=5 H z,J2=8H z,1H,b2H),7124(d,J=715H z,2H,62H), 7116(t,J=715H z,2H,52H);IR(K Br)ν:3380,1602, 1525,1448,1366,1261,1098,854,776,623cm-1;ES2MS m/z:595[M-2ClO4-H]+,298[M-2ClO4]2+.Anal.calcd for C30H25N8Cl2O10Ru:C43.4,H310,N1315;found C4317, H219,N1312.2　结果与讨论含三唑的三齿不对称配体是采用文献[18～20]合成三唑的方法将22邻菲咯啉咪腚与甲酸或乙酸直接缩合反应得到.混配配合物的合成,为了防止歧化反应的发生,采用Ru2 (tpy)Cl3与不对称三齿配体按1∶1的摩尔比在V(乙醇)∶V(水)=1∶1的混合溶剂中加热回流,可得到较高的产率,若加入过量的不对称三齿配体,则可能得到含两个不对称三齿配体的配合物.2.1　发射光谱本文合成的含不对称三齿配体的钌(II)多吡啶配合物,由于配体导致配合物八面体结构畸变,配体场强度减弱,激发态3M LCT和3MC之间的能级差缩小,发生快速的M LCT激发态d2d淬灭,从而在室温下难以观察到这些配合物的发光.为此,我们测定配合物在V(乙醇)∶V(甲醇)=4∶1的混合溶剂中低温(77K)发射光谱.配合物Ru1和Ru2的发射波长依次为616和629nm,Ru1与Ru2比较发射波长随配合物共轭体系的增大而发生红移[21].2.2　电化学性质我们用循环伏安法对不对称三齿多吡啶配合物的电化学性质进行了测试.Ru1与Ru2的氧化电位依次为11265和11275V,还原电位依次为-1435,-11673V和-11410, -11725V.在-1190～1180的测试范围内,所有这些配合物都出现了典型的钌配合物的氧化还原峰[22].由于配体PHT 和PH MT的三唑基是一个强的π电子给体[18],它们相对tpy 都具有更大的给电子能力[21],使配合物更易失去电子,所以它们的氧化峰值[21]相对于[Ru(tpy)2]2+[23,24]而言,均有所降低.由于配合物第一还原电位值基本不变且与[Ru(tpy)2]2+的还原电位基本相等,可以判断第一还原峰是tpy得到电子,其次才是不对称三齿配体得到电子.Ru2的氧化电位比496 化学学报V ol.62,2004Ru1的氧化电位高,由于π电子共轭体系的增大,配体接受π电子能力增强,氧化电位变大.结果显示这两个新型不对称三齿配体具有比tpy 强的给电子能力.2.3　配合物与DNA 的相互作用研究2.3.1　配合物与DNA 作用的电子吸收光谱研究[25]电子吸收光谱是研究小分子化合物与DNA 相互作用的常用方法.由于多吡啶钌配合物具有丰富的与金属-配体荷移跃迁(M LCT )有关的电子吸收性质,使得用吸收光谱检测配合物与DNA 的相互作用非常方便.通常配合物与DNA 结合后会导致其配体所处环境发生改变,结合强弱可通过光谱扰动的变化反映出来.配合物与DNA 作用的吸收光谱滴定如图1所示.结果显示Ru1和Ru2与DNA 作用后均无红移现象,M LCT 峰的减色率依次为715%和1316%.由于配合物与CT 2DNA 进行了静电结合,因此,无红移现象.此外,从M LCT 峰的减色率可知,Ru2与DNA 的作用比Ru1与其的作用更强.图1　三齿多吡啶钌(II )配合物的紫外可见光谱及其与DNA 作用后的变化Figure 1　Abs orption spectra of Ru1and Ru2in T ris 2HCl bu ffer in the absence and upon addition of calf thymus DNAArrow shows the abs orbance change upon increasing DNA concentrations2.3.2　配合物与E B 的竞争性结合研究[25]为了明确配合物对DNA 的结合模型,我们对上述三齿单核配合物和溴化乙锭(E B )进行了DNA 竞争性结合实验,其E B 的荧光强度与加入钌配合物后荧光强度的比值对加入钌配合物的浓度拟合直线的斜率和R 因子(括号内R 表示拟合直线的线性程度)依次为:[Ru (tpy )(PHT )]2+01011(0195);[Ru (tpy )(PH MT )]2+01012(0198);[Ru (tpy )2]2+010064(0194).从不对称三齿配合物与E B 对DNA 竞争性结合实验结果可知,它们的淬灭曲线能很好地进行线性拟合,说明都能取代已插入CT 2DNA 的E B ,它们与DNA 的大沟存在较强的静电作用,其中Ru2的静电作用比Ru1强,结果与前面的紫外可见光谱滴定实验一致.而其母体配合物[Ru 2(tpy )2]2+线性拟合较差(R 值较小)及拟合直线的斜率比Ru1和Ru2都要小一倍左右,说明合成的混配配合物与DNA的作用要比其母体配合物与DNA 的作用强得多.2.3.3　配合物与DNA 作用的粘度法研究[25]粘度法对于区分配合物与DNA 的键合模式是最有效的方法之一[26,27].如果配合物能够插入DNA ,那么DNA 的碱基会张开并容纳外来的分子,因此,DNA 长度将增长,结果其粘度也会增加.比如,溴化乙锭是一种被广泛用来对DNA 染色的荧光标记探针,它能强烈插入DNA ,使DNA 粘度增加,而与DNA 部分插入的分子,使DNA 粘度减小[26,28].与DNA 静电结合的分子,使DNA 粘度变化较小[12].图2为配合物对DNA 溶液粘度的影响.图2　三齿配合物[Ru (tpy )(PHT )]2+(●),[Ru (tpy )2(PH MT )]2+(■)和[Ru (tpy )2]2+(◇)对DNA 溶液粘度的影响Figure 2　E ffect of increasing am ounts of [Ru (tpy )(PHT )]2+(●),[Ru (tpy )(PH MT )]2+(■)and [Ru (tpy )2]2+(◇)on the relative viscosities of CT 2DNA at (28.0±0.1)℃,[DNA ]=0.5mm ol ·L -1从实验结果可知,配合物[Ru (tpy )L ]2+(L =PH MT ,PHT )浓度增加引起的CT 2DNA 粘度增加比其母体配合物[Ru (bpy )3]2+引起CD 2DNA 的粘度增加幅度更加大一些.结合UV 2vis 滴定和配合物与E B 和DNA 的竞争性结合实验结果,可以判断[Ru (tpy )(L )]2+(L =PHT ,PH MT )与CT 2DNA 发生了静电结合,其中,[Ru (tpy )(PH MT )]2+作用较强.596N o.7蒋才武:新型不对称三齿多吡啶配体及其混配钌(II )配合物的合成、表征及与DNA 相互作用研究 2.3.4　结合机理初探不对称三齿多吡啶配体均含有一个中等大小的平面芳环———邻菲咯啉基团,理论上都有可能与CT2DNA以插入结合.从实验结果可知,[Ru(tpy)(L)]2+(L=PHT,PH MT)与CT2DNA的作用是以静电作用结合方式结合.它们与CT2DNA 作用的强弱顺序与配体侧面的大小顺序一致,配体侧面越大,其配合物疏水性越强,与CT2DNA疏水性的大沟作用越强.它们不能与DNA以经典的插入方式结合,推测可能是在邻菲咯啉的2位上引入三唑环和吡啶环后,配体的平面过大,妨碍了配体插入DNA的碱基对中[29].3　结论本文合成了两个新型三齿混配配合物[Ru(tpy)2 (PHT)]2+和[Ru(tpy)(PH MT)]2+并对其结构进行了表征,用光学实验和粘度测试研究了它们与DNA的互相作用,结果显示[Ru(tpy)(L)]2+(L=PHT,PH MT)与CT2DNA之间均以静电作用方式结合,它们与DNA的作用比其母体配合物[Ru(tpy)2]2+与DNA的作用强得多,其中,[Ru(tpy)2 (PH MT)]2+与CT2DNA的作用比[Ru(tpy)(PHT)]2+的更强.R eferences1Erikss on,M.;Leijon,M.;Hiort,C.;N orden,B.;G raslund,A.Biochemistry1994,33,5031.2C oggan,D.Z.M.;Haw orth,I.S.;Bates,P.J.;R obins on,A.;R odger,A.Inorg.Chem.1999,38,4486.3H olmlin,R. 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抗肿瘤钌配合物摘要：钌配合物作为抗癌药物的研究已受到国内外的广泛关注，是无机药物化学的重要研究内容之一。

本文主要介绍了抗肿瘤钌配合物的分类以及其作用机理。

关键词：钌配合物抗肿瘤机理前言恶性肿瘤具有高致死率，是危害人类健康最主要的疾病之一。

就目前而言，癌症的治疗主要有三种手段，即手术、放疗和化疗，其它的如基因治疗及免疫治疗尚不够成熟。

现在，随着对肿瘤分子生物学研究的逐步深入，化疗的作用显得日益重要。

长期以来，用于肿瘤治疗的药物主要是有机化合物。

1969年美国人Rosenberg 发现顺铂(顺式二氯二氨合铂)具有抗肿瘤活性，这一事件引起了各国科学家对金属药物的极大兴趣。

随后经过许多科学家大量的工作，终于合成出抗肿瘤的铂配合物，如卡铂[顺式二氨基( 1，1-环丁烷二羧酸)合铂]，奥沙利铂[( 1R，2R) -1，2-二氨基环己烷草酸根合铂]等。

顺铂已成为临床上治疗睾丸癌、卵巢癌、头颈肿瘤和膀胱癌等最广泛使用的药物之一。

但它的毒副作用，如肾毒性、骨髓毒性、耳毒性、外周神经毒性、催吐性及长期使用产生的耐药性等，也是十分明显的。

而且许多患者先天或后天对铂类抗癌药物产生耐药性，严重降低了药物的疗效及其抗癌谱。

除此之外不少肿瘤铂类药物并不起作用，因而使其应用受到限制[1]。

这促使一部分研究者将眼光转向开发非铂类金属抗癌药物。

钌类配合物具有与铂类化合物不同的生物活性和毒性，可能具有更高的抵抗人类恶性疾病的作用，其可能成为一类活性强的新型药物。

钌是继铂之后最有希望成为活性高、毒性低的金属之一，将在抗肿瘤领域发挥巨大的作用。

本文将对钌配合物在抗肿瘤及相关方面的研究现状等进行简要评述。

一、钌配合物钌的抗肿瘤活性最早由意大利化学家Giovanni Mestroni发现，之后Olga Nova kova合成了芳烃基配体的二价钌配合物，这种配合物性质稳定并且发现与DNA的键合速度要高于顺铂。

在抗肿瘤活性方面，目前涉及的钌配合物主要有四大类，分别为氨与亚胺类、多吡啶类、乙二胺四乙酸类、二甲亚砜( DMSO)类[2]。

钌、铜吡啶类配合物的制备及与DNA相互作用的研究吴莎莎;雷苗;雷春蕾;王小波【摘要】目的研究钌、铜金属配合物对DNA的作用方式和效果,为进一步研究开发新型金属抗癌药物提供基础.方法以钌、铜两种金属分别与2,2-联吡啶及含吡啶四氮环作用,制备了含吡啶的金属配合物[Ru(bpy)3] Cl2及(CuL) (NO3)2{ bpy=2,2'-联吡啶,L=3,6,9,15-四氮杂[9.3.1]十五元双环-1(15),11,13-三烯},通过红外、紫外及质谱等对该两种配合物进行了表征.运用紫外光谱与凝胶电泳手段研究了上述配合物与pBR322 DNA的相互作用.结果表明配合物[Ru(bpy)3]Cl2与DNA主要以静电结合的方式作用,而(CuL) (N03)2则是以嵌插的方式作用,且后者对DNA的切割效果更为显著.结论本论文合成的两种钌、铜配合物与pBR322DNA结合方式不同,这可能与其结构有关系,而切割活性可能与配合物对其结合方式有关.【期刊名称】《湖北科技学院学报（医学版）》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】6页(P369-372,375,封2)【关键词】钌配合物;铜配合物;凝胶电泳;DNA切割【作者】吴莎莎;雷苗;雷春蕾;王小波【作者单位】湖北科技学院药学院,湖北咸宁437100;湖北科技学院药学院,湖北咸宁437100;湖北科技学院药学院,湖北咸宁437100;湖北科技学院药学院,湖北咸宁437100【正文语种】中文【中图分类】R943随着生活水平的提高，癌症成为仅次于心血管疾病威胁人类健康的第二大杀手，癌症的发病率和死亡率逐年上升[1]。

当前癌症的三大治疗手段为手术、放疗与化疗。

就化疗而言，目前已经取得实际临床应用并极具潜力的化疗药物当属金属配合物。

其作为药物的研究可追溯到1969年，顺铂首次被报道具有抗肿瘤活性，随之被应用于临床实验，开创了小分子金属配合物药物作为抗癌药研究的新领域[2-3]。

多羧酸杂氮钌(Ⅱ)配合物的研究摘要：氮杂环及其衍生物的过渡金属配合物具有丰富的拓扑结构和多种类型的电荷跃迁，展现出丰富的光物理性能，正日益成为当前功能分子材料中备受瞩目且发展最快的研究课题之一。

过渡金属配合物光物理性能与中心金属原子及有机配体有密切关系，金属配合物中心金属离子的改变、配体共轭体系的大小、配体上取代基的种类及取代基所在位置等都能影响金属配合光物理性能。

关键词：钌配合物，吡唑吡啶，多羧酸杂氮配体ABSTRACT : The chemistry of transition metal complexes including azohetrocyclic ligand and its derivatives has attracted great attention and become one of the most active topics owing to their rich structural topologies and intriguing photophysical properties with manifold emissive origins. The photophysical properties of these complexes related significantly to central metals, the organic ligands, can be improved by the central metal, the size of π-conjugated system, the effect of the substituents of the ligands and its position.Key words: Ruthenium Complex, 3-(2-pyridyl) pyrazole, multi-aza-carboxylic acid ligand1.1引言近年来，围绕具有一定器件功能的体系、光合作用模拟等方面的研究已取得了长足进展[1]，其中过渡金属配合物作为电致发光材料在电致发光器件上的应用使有机电致发光的效率得到巨大的突破[2]，说明过渡金属发光配合物的研究在具有重要基础理论意义的同时也具有巨大的实用价值。

2021钌配合物诱导DNA 断裂以及作用机理的研究综述范文 1、引言 DNA是染色体的主要化学成分, 是储存、复制和传递遗传信息的物质基础, 在生物体的生长、发育和繁殖等生命活动中发挥着重要的作用. DNA 的双链结构对于维持遗传物质的稳定性和复制的准确性极为重要, 其拓扑结构的变化与细胞凋亡和肿瘤发生密切相关. 近年来, 深入研究 DNA 的结构和功能以及金属配合物与 DNA 之间的相互作用成为生物无机化学的研究热点, 尤其是钌配合物与DNA之间的相互作用引起了广泛关注[1~4]. 钌配合物具有良好的热力学稳定性, 丰富的光化学、光物理和氧化还原特性, 以及低毒性、易吸收并可很快排泄的特点, 使其成为继铂类药物之后最有前途的抗癌药物之一. 已有研究发现, 抗癌药物由于能阻滞 DNA前体的合成, 或阻止 DNA 复制, 或直接破坏癌细胞DNA, 致使癌细胞的生长繁殖受到抑制, 促使癌细胞凋亡, 因此, 钌配合物断裂 DNA 的研究对于钌类抗癌药物的研发具有重要的意义. 本文列举了近年来一些代表性的研究工作, 简要综述钌配合物诱导DNA 断裂以及作用机理的研究进展. 2、钌配合物的 DNA 断裂机理 根据文献报道,许多钌配合物包括单核、双核和杂核等不同组成与结构的钌配合物均具有断裂 DNA的作用. 钌配合物对 DNA 的断裂可采用凝胶电泳技术进行研究. 质粒DNA 有三种构型: (1) 两条主链均完整的闭合环状 DNA 分子, 以超螺旋形式存在, 称为超螺旋质粒(Form I); (2) 仅一条主链保持完整的开环质粒 DNA 分子, 具有游离末端, 称为开环质粒(FormII); (3) 两条主链均已断裂的线性质粒 DNA 分子, 称为线性质粒(Form III). 三种构型的质粒 DNA 在琼脂糖凝胶中的迁移速率为: 超螺旋质粒 > 线性质粒 >开环质粒. 通常情况下, 质粒 DNA 主要以超螺旋构型存在, 当与钌配合物作用时会断裂为开环质粒或(和)线性质粒. 由于它们在凝胶中具有不同的泳动速率,经溴化乙啶(EB)染色后进行紫外观察即可看到不同的DNA 条带(图 1). 虽然钌配合物断裂DNA 后均产生开环质粒或(和)线性质粒, 但其断裂机理却不相同. 根据文献报道, 钌配合物断裂 DNA 的机理包括水解机理、活性氧机理、氧化还原机理及碳类自由基机理等. 2.1水解机理 水解机理是指钌配合物通过促使DNA 结构中的磷酸二酯键水解而造成断裂, 水解断裂的产物在DNA 连接酶的作用下重新连接. 在钌配合物断裂DNA 的研究中, 水解机理并不常见. Barton等发现，在金属离子 Cu(II)、Co(II)、Zn(II)、Cd(II)和 Pb(II)催化下, Ru(DIP)2Macron+(1, 图2)能够使 pBR322 DNA 以水解方式断裂, 断裂效率为Cu(II) > Co(II) > Zn(II) ≈ Cd(II) ≈ Pb(II). Macro 是螯合配体, 可以与金属离子配位结合, 当 Ru(DIP)2Macron+与 DNA 键合时，金属离子作为亲核试剂进攻DNA 的磷酸骨架, 造成 DNA 磷酸二酯键水解而断裂. 在 T4 DNA 连接酶作用下, 非氧化还原活性离子Zn(II)、Cd(II)和 Pb(II)催化得到的 DNA 断裂产物可以大部分连接起来, 这证明了断裂机理属于水解机理; 而氧化还原活性离子 Cu(II)和 Co(II)催化得到的DNA 断裂产物只有少部分连接起来, 推断可能是水解机理和其他氧化还原反应共同作用的结果. Deshpande等发现，[Ru(N-N)2(BPG)]2+(2~5,图 3)、[Ru(N-N)(BPG)2]2+(6~9, 图3)和[Ru(BPG)3]2+(10, 图 3)系列配合物可以水解断裂 pBR322 DNA,其中[Ru(dppz)2(BPG)]2+(5)和[Ru(bpy)(BPG)2]2+(6)的断裂效率最高, 其在37℃保温 18 h 后几乎将 DNA 完全断裂. 因此推断, 辅助配体 BPG 中的 N–H 与 DNA磷酸骨架中的氧原子形成氢键与该系列配合物以水解途径断裂 DNA 有关. 2.2活性氧机理活性氧机理是指在氧气存在的条件下, 钌物经一定波长的光照射后通过能量转移至3O2产生1O2, 以及通过电子转移产生2O·-和 OH·,1O2、2O·-和OH·活性氧物种, 可以从脱氧核糖骨架中脱氢，即氧化脱氧核糖骨架而造成 DNA 断裂. 在钌配合物断裂DNA 的机理中, 活性氧机理最常见. 表 1 总结了文献中报道的涉及活性氧机理断裂 DNA 的钌配合物. 在这些钌配合物中, 有些主要通过1O2断裂 DNA, 有些主要通过1O2和 OH·断裂 DNA, 有些主要通过1O2和2O·-断裂 DNA, 个别配合物主要通过 OH·断裂DNA, 还有些配合物虽然没有明确的结论, 但根据实验推断其为活性氧机理. 从这些机理中可以看出,1O2是钌配合物断裂 DNA 最关键的活性氧物种. 钌配合物的1O2产生量子效率可通过1,3-二苯基异苯并呋喃(DPBF)法来测定. 当用405 nm 波长的单色光对DPBF进行激发时, DPBF会发射荧光, 在479 nm 处出现一个发射峰. 若将一定浓度的 DPBF与光敏试剂—钌配合物混合在一起, 并用 480 nm的单色光进行照射, 则钌配合物产生的1O2会与DPBF 反应, 使 DPBF 浓度减小, 如图 4 所示. 因此,随着 DPBF 与单线态氧的反应, DPBF 的荧光强度逐渐降低. DPBF 浓度的减小、DPBF 荧光强度的降低和光照时间符合下述关系式: -D[DPBF]/t= (I0– It)/t = IinFabFDFr(1)k/ks= FabFD/FabsFΔs (2) 式中Iin为照射的单色光强度, I0和 It分别为未经单色光照射之前和照射 t 时间后 DPBF 的荧光强度, Fab为光敏试剂即钌配合物的吸收光效率, FD为钌配合物的1O2产生的量子效率, Fr为与 DPBF 反应的单线态氧的量子效率, 角标 s 代表参比物[Ru(bpy)3]2+. 用(I0- It)或(I0- It)/I0对 t 作图, 得到一条直线, 斜率为 k.当这种钌配合物是参比物[Ru(bpy)3]2+时, 直线的斜率为ks. 样品钌配合物与参比物[Ru(bpy)3]2+的吸收光效率Fab和Fabs可通过相同浓度下它们在480 nm处的吸光度得到. [Ru(bpy)3]2+的1O2产生量子效率FDs已知,在甲醇溶液中为 0.81, 在乙腈溶液中为 0.57, 因此,根据式(2)即可求得样品钌配合物的FD值. 文献中报道的一些钌配合物FD值见表 2, 其中 Ru-2An (11, 图5) 最高 , 为 0.96; [Ru(bpy)2(dppz)]2+最低 , 仅0.09. 据研究发现,钌配合物的1O2产生量子效率与其3MLCT 激发态的寿命相关,3MLCT 激发态的寿命越长,1O2的产生量子效率越高. 例如, [Ru(bpy)2-(mitatp)]2+(12, 图 5)和[Ru(bpy)2(nitatp)]2+(13, 图 5)的3MLCT 激发态寿命分别为 427 和 355 ns, 其1O2产生量子效率分别为 0.43 和 0.36; [Ru(bpy)2(dpb)]2+ (14,图 5) 、 [Ru(bpy)(dpb)(dppn)]2+(15, 图 5) 和[Ru(bpy)2(dppn)]2+(16，图 5)的3MLCT 激发态寿命为66、229 和 13000 ns, 其1O2产生量子效率为 0.22、0.43和 0.79. 钌配合物的1O2产生量子效率与其断裂DNA 的能力相关, 一般地, 钌配合物的1O2产生量子效率越高, 其断裂 DNA 的能力越强, 表 2 中许多钌配合物的实验结果证明了这一点. 本课题组在研究中发现, 配合物[Ru(bpy)2(fip)]2+(17, 图 5)、[Ru(bpy)2(Happip)]2+(18，图 5)、[Ru(bpy)2(pip)]2+(19, 图 5)、[Ru(bpy)2(Htip)]2+(20, 图 5)和[Ru2(bpy)4(H2bipt)]4+(21,图 5)均能以活性氧机理断裂 pUC18 DNA, 而且通过DPBF 法测得它们的1O2产生量子效率分别为 0.50、0.33、0.37、0.42 和 0.46, 其中结构相似的配合物 17、18、19 和 20 的 DNA 断裂效率顺序为 17 > 20 > 19 > 18,同样含有噻吩结构的双核配合物 21 与单核配合物20的 DNA 断裂效率顺序为 21 > 20, 这与其1O2产生量子效率的高低一致. 除1O2的产生量子效率外,钌配合物与 DNA 的键合强度也被认为是其断裂 DNA 的影响因素. 在具有相似结构的钌配合物中, 与 DNA 键合强度越大的配合物断裂 DNA 的能力越强, 表 3 中钌配合物的实验结果支持此结论. 此外, 钌配合物中取代基的给电子能力也被认为与其断裂 DNA 的能力有关. 取代基的给电子能力越强, 配合物断裂DNA 的效率越高, 如 N(CH3)2、NH2、OCH3、H 和 NO2的给电子能力为 N(CH3)2>NH2>OCH3H 或者 NO2, 相应钌配合物断裂 DNA 的能力为[Ru(tpy)(dppz)(py-N(CH3)2)]2+> [Ru(tpy)(dppz)(py-NH2)]2+> [Ru(tpy)(dppz)(py-OCH3))]2+[Ru(tpy)(dppz)(py)]2+或[Ru(tpy)(dppz)(py-NO2)]2+. 此外, 本课题组还发现, 有些配合物在高浓度时会使 DNA 产生沉淀现象, 因而只能在低浓度条件下测定该配合物的 DNA 断裂情况, 如配合物 21 只能在 2 μmol/L以下研究其 DNA 断裂能力, 因此, 配合物对 DNA 的沉淀作用也是影响其断裂 DNA 的因素。

不对称钌(Ⅱ)配合物的合成及其与DNA作用方式研究（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）作者：管小艳，刘云军，何丽新，陆家政，梅文杰【摘要】目的与方法合成一个新的钌（Ⅱ）多吡啶配合物［Ru(4,7dmp)2(PYNI)］(ClO4)2 ［4,7dmp=4,7二甲基1,10菲咯啉，PYNI=2（2′吡啶）萘基咪唑］，用元素分析、电喷雾质谱、核磁共振谱对该配合物进行表征；用电子吸收光谱、荧光光谱、黏度测试和DNA熔点测定研究配合物与DNA的作用。

结果与结论配合物［Ru(4,7dmp)2(PYNI)］(ClO4)2与DNA之间通过插入模式结合。

【关键词】钌（Ⅱ）配合物；DNA；光谱性质；黏度测试Abstract:Objectiveand Methods A new Ruthenium(Ⅱ) polypyridyl complex ［Ru(4,7dmp)2(PYNI)］(ClO4)2 ［4,7dmp=4,7dimethyl1,10phenanthroline, PYNI=2(2′pyridyl)naphthoimidazo imidazole)］has been synthesized and characterized by elemental analysis, ES MS and 1H NMR. The DNA binding behaviors were investigated byelectronic absorption spectroscopy, fluorescent spectroscopy, viscosity measurement and DNA melting experiment. Results and Conclusion The results showed the complex ［Ru(4,7dmp)2(PYNI)］2+binding to DNA through intercalation mode.Key words:ruthenium (Ru) complex; DNA; spectral properties; viscosity measurement近年来，人们对小分子过渡金属多吡啶配合物与大分子DNA相互作用的研究逐步深入，这一研究已经成为生物无机化学领域十分活跃的研究课题。