[Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH的合成、晶體結(jié)構(gòu)和超氧化物歧化酶模擬活性

張 勇，張若璇，陳世明，王 強,李 偉，馬志剛，陳雪梅

(1湖北理工學院 化學與材料工程學院，湖北 黃石 435003;2黃石市中心醫(yī)院，湖北 黃石 435000)

[Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH的合成、晶體結(jié)構(gòu)和超氧化物歧化酶模擬活性

張 勇1，張若璇1，陳世明2，王 強1,李 偉1，馬志剛1，陳雪梅1

(1湖北理工學院 化學與材料工程學院，湖北 黃石 435003;2黃石市中心醫(yī)院，湖北 黃石 435000)

超氧化物歧化酶；晶體結(jié)構(gòu)；NBT光照還原法；模擬活性

超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)廣泛存在于各類動物、植物和微生物中，它能夠清除超氧化物，保護細胞免受氧化損傷，是一種體內(nèi)免除自由基損傷的主要防御酶。研究表明，SOD與某些癌癥或糖尿病等疾病有關，能延緩人和動物衰老，具有提高植物的抗寒、抗旱和抗病害能力[1-3]。天然SOD具有分子量大、易透過細胞膜、保存期短和價格昂貴等缺點，難以在工農(nóng)業(yè)等方面推廣應用，因此，用化學方法來合成小分子量的SOD模擬物成為當前研究的熱點之一[4-7]。SOD以多種常見形式存在， 根據(jù)金屬輔基的不同可將超氧化物歧化酶分為Cu-Zn-SOD, Mn-Fe-SOD, Fe-SOD 和Ni-SOD等。鈷是人體必需的一種微量元素，在生物體內(nèi)均以配合物的形式存在。它可作為一種優(yōu)良的探針離子取代金屬蛋白和金屬酶中Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)等離子而具有載氧、氧化還原、水解等作用，這使得鈷配合物的研究在藥理學、配位化學以及生物無機化學方面具有重要意義[8-10]。本文選用含有苯并咪唑的配體(2-苯并咪唑亞甲基)胺(C24H21N7,NTB) 來模擬SOD活性中心的組氨酸殘基，合成和表征了一種沒有報道過的以鈷(Ⅱ)為中心的SOD模型化合物，并用NBT光照還原法對它進行了SOD的活性檢測。

1 實驗部分

1.1儀器與試劑

除鄰苯二胺和氨三乙酸為化學純以外，實驗所用試劑均為市售分析純。所用儀器為PHS- 3C酸度計，Perkin-Elmer 2400元素分析儀, Perkin-Elmer 1700 紅外光譜儀(KBr 壓片法),HP 8453 UV-Vis紫外光譜儀, 722型分光光度計，晶體結(jié)構(gòu)測定使用Brucker Smart-2000 CCD 單晶衍射儀。

1.2配合物的合成

配體NTB參照文獻[11]的方法合成。稱取0.26 g (1.1 mmol) CoCl2·6H2O和0.41 g (1 mmol)配體NTB，將它們一起加入到40 mL甲醇溶液中，然后在攪拌條件下于60 ℃加熱反應3 h，冷卻至室溫后，過濾，靜置數(shù)天后得到了適合X射線單晶衍射測試的紅色塊狀晶體，產(chǎn)率：45%. mp 142～143 ℃.UV-Vis spectra [λmax,nm (ε,L mol-1cm-1)]：(MeOH solution)282(22750). IR (KBr, cm-1)：3325,1668,1465,1386,748 cm-1.Anal.Calcd for C52H58Cl6N14O4Co3：C,46.85;H,4.35;N,14.71；Found：C,46.55;H,4.58;N,15.02。

1.3晶體的測定

選取大小為0.23 mm × 0.12 mm × 0.10 mm 的紅色塊狀標題化合物單晶置于Brucker Smart-2000 CCD單晶衍射儀上, 采用石墨單色化的Mo Kα射線(λ=0.071 073 nm),于298(2) K, 以ω/2θ方式掃描, 在1.93°<θ<25.00°范圍內(nèi)共收集到衍射點37 578個, 其中獨立衍射點10 967個(Rint=0.048 5),I>2σ(I)的可觀測的衍射點9 446個。全部衍射數(shù)據(jù)經(jīng)Lp因子和經(jīng)驗吸收校正。晶體結(jié)構(gòu)由直接法解出,非氫原子坐標在以后的數(shù)輪差值Fourier合成中陸續(xù)確定。對全部氫原子的坐標及各向異性參數(shù)用SHELXS-97程序，以最小二乘法對結(jié)構(gòu)進行精修。標題化合物的劍橋晶體數(shù)據(jù)庫編號：CCDC 933484。

1.4 SOD模擬活性實驗

NBT光照還原法測定配合物的SOD模擬活性參照文獻[12]的方法。 用0.05 mol·L-1磷酸緩沖溶液(pH 7.8)配制含6.80×10-6mol·L-1的核黃素，1.0×10-4mol·L-1的四甲基乙二胺，9.32×10-5mol·L-1的NBT和系列濃度(0～1.0×10-4mol ·L-1)的標題配合物溶液。室溫下，用恒定光強(50 500±500 lx)的冷光燈照射, 固定測定波長560 nm,用722型分光光度計測定混合溶液每光照一分鐘的吸光度。實驗溫度用水浴鍋控制為25 ℃，每個樣品平行測定3個數(shù)據(jù)，然后取平均值，每種濃度測定10個點，以不加配合物的作為空白對照實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1配合物的結(jié)構(gòu)

配合物紫外光譜圖中282 nm處的吸收歸屬為苯并咪唑環(huán)π-π*躍遷。配合物的紅外光譜圖中，3 325 cm-1歸屬為溶劑分子甲醇的υ(O-H),1 668,1 465歸屬為苯環(huán)骨架振動,1 386 cm-1為溶劑分子甲基的C-H彎曲振動，748 cm-1為苯環(huán)面外伸縮振動。標題配合物的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 1，其晶體參數(shù)列于表 1，重要鍵長和鍵角列于表 2。在標題配合物的晶體結(jié)構(gòu)中(圖 2)，中心離子Co2+的配位構(gòu)型有2種：一種是在[CoCl4]2-中，Co2+與4個Cl-形成近似于正四面體的構(gòu)型(Cl(3)-Co(3)-Cl(4)，Cl(3)-Co(3)-Cl(6)，Cl(3)-Co(3)-Cl(5)，Cl(6)-Co(3)-Cl(5)，Cl(4)-Co(3)-Cl(5)，Cl(4)-Co(3)-Cl(6)的鍵角分別為111.8(3)°，110.2(2)°，109.97(19)°，107.5(3)°，109.30(18)°，107.94(19)°)；另一種是在[Co(NTB)Cl]-中，中心離子Co2+的配位構(gòu)型為變形的三角雙錐結(jié)構(gòu)，其中苯并咪唑N2,N4,N6(或N9,N11,N3)形成三角平面，烷氨氮N1(或N8)和氯原子Cl1(或Cl2)處于三角雙錐的2個頂點，其中Cl(1)-Co(1)-N(1)和Cl(2)-Co(2)-N(8)的鍵角分別為176.4(2)°和176.3(2)°，稍微偏離了理想的180°鍵角。在分子中有2個[Co(NTB)Cl]-，這是由于它們不對稱導致的。配合物中心離子Co2+與烷胺氮之間的距離[Co(1)-N(1),Co(2)-N(8)]明顯長于其與苯并咪唑氮的距離[Co(1)-N(4),Co(1)-N(2),Co(2)-N(11),Co(2)-N(9)]。此外，配合物的陰離子[CoCl4]-的4個Co-Cl鍵長分別為2.272(4)，2.294(4)，2.236(6)，2.252(5)，這也從鍵長的角度表明它為不規(guī)則的四面體構(gòu)型。從化合物的晶胞堆積圖(圖3)可以看出，相鄰分子間苯并咪唑環(huán)存在π-π堆積作用；此外，溶劑甲醇的氧原子、氯離子和苯并咪唑的氮原子相互作用形成O-H…Cl，C-H…Cl，N-H…O，N-H…Cl等多種氫鍵，這使得化合物彼此形成三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)(表 3)。

圖1 標題配合物的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 標題配合物的晶體結(jié)構(gòu)

表1 標題配合物的晶體學數(shù)據(jù)和精修參數(shù)

表2 標題配合物的部分鍵長和鍵角(°)數(shù)據(jù)

圖3 標題配合物的晶胞堆積圖

表3 標題配合物的氫鍵數(shù)據(jù)

注：#1 -x,-y,-z+1;#2 -x+1,-y+1,-z+1;#3x,y-1,z;#4 -x+1,-y+1,-z。

2.2 SOD模擬活性

圖4 標題配合物在不同濃度時溶液的吸光度隨時間變化([complex]a-e=0,6.0×10-5,8.0×10-5,1.0×10-4,1.2×10-4 mol ·L-1)

3 結(jié)論

用X射線單晶衍射等方法表征了單核鈷配合物[Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH，它具有一定的SOD模擬活性，IC50為0.884 μmol·L-1，而且催化O2歧化分解速度隨著其濃度增加而增加。

[1] 廖展如,陳戰(zhàn)芬,孟祥高,等.金屬擬酶抗逆劑的設計與合成[J].華中師范大學學報(自然科學版),2003,37(3):336-342.

[2] 魏文樹,曾昭全,劉錫鈞.超氧化物歧化酶模擬物研究進展[J].藥物生物技術,2003,10(4):256-260.

[3] Lin L,Jiang D,Alex M,et al.Copper Redox Cycling in the Prion Protein Depends Critically on Binding Mode[J].J.Am.Chem.Soc.,2011,133(31):12229-12237.

[4] 孫薇,楊曉虹,周小平.錳超氧化物歧化酶模擬物的研究進展[J].中國藥物化學雜志,2005,15(1):55-59.

[5] 李晨,楊征,厙夢堯,等.超氧化物歧化酶化學模擬的新進展[J].高等學?；瘜W學報,2011,32(9):2046-2061.

[6] 趙繪,高鵬,慕向賓,等.不同離子型超氧化物歧化酶模擬物(SODM)對水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].安徽農(nóng)學通報,2012,18(1):54-55.

[7] 呂靜,韓莉梅,張所有.超氧化物歧化酶模擬物(SODM)對大豆保護酶系統(tǒng)的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學,2013(1):23-26.

[8] Kaushik G,Varun M,Pramod K,et al.DNA binding, nuclease and superoxide scavenging activity studies on mononuclear cobalt complexes derived from tridentate ligands[J].Polyhedron,2013,49(1):167-176.

[9] 朱莉,廖展如.鈷配合物的合成表征及超氧化物歧化酶活性的研究[J].湘潭大學自然科學學報,2001,23(4):63-66.

[10] Zhang Y,Meng X G,Liao Z R,et al.Synthesis,structures and polyphenol oxidase activities of dicopper and dicobalt Complexes[J].J.Coord.Chem.,2009,62:876-885.

[11] 郭洪聲,王敏,王瑾玲.三(2-苯并咪唑亞甲基)胺的合成及其晶體結(jié)構(gòu)的測定[J].武警醫(yī)學院學報,1997,6(1):23-24.

[12] 古琴，林慶斌，樂學義.TATP-銅(Ⅱ)-L-氨基酸配合物的合成、表征及其SOD活性[J].化學通報,2007,70(6):450-455.

[13] 丁楊，鄧劍生，樂學義.(甘氨酰-β-丙氨酸)(二吡啶[3,2-d:2',3'-f]喹喔啉)銅(II)配合物合成、結(jié)構(gòu)及其超氧化物歧化酶活性[J].有機化學,2011,31(7):1081-1086.

(責任編輯吳鴻霞)

Synthesis，Crystal Structure of [Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH and Its Superoxide Dismutase Mimic Activity

ZhangYong1,ZhangRuoxuan1,ChenShiming2,WangQiang1,LiWei1,MaZhigang1,ChenXuemei1

(1School of Chemical and Materials Engineering,Hubei Polytechnic University,Huangshi Hubei 435003;2Huangshi Central Hospital,Huangshi Hubei 435000)

superoxide dismutase;crystal structure;NBT photoreduction method;mimic activity

2013-09-05

國家自然科學基金項目(項目編號51173060)。

張勇(1978— )，男,講師，博士，研究方向：金屬模擬酶, 小分子螯合藥物和熒光探針的設計、合成和應用。

10.3969/j.issn.2095-4565.2014.01.012

O614.81+2

A

2095-4565(2014)01-0048-05