雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物的合成及抗腫瘤活性*

張冬英，韓 瀟

(長江職業(yè)學院，湖北 武漢 430074)

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雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物的合成及抗腫瘤活性*

張冬英，韓 瀟

(長江職業(yè)學院，湖北 武漢 430074)

通過銅(Ⅱ)離子誘導N-亞水楊基-4-氨基-3,5-二溴苯磺酰胺Schiff堿水解合成了雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物。結構測試表明，雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物是一個以Cu(Ⅱ)離子為對稱中心的四配位平面四邊形，晶體屬于單斜晶系，空間群為P2(1)/n，a=0.8646(3) nm，b=1.1231(2) nm，c=1.1146(4) nm；=74.294(8)°，β=88.6715(6)°，=86.9573(7)°，Z=2，最終偏差因子R1= 0.0592，R2= 0.1770，并通過分子間的作用力形成三維網(wǎng)狀空間結構；抗腫瘤活性檢測表明，雙水楊醛合銅配合物對MCF-7、HepG2、Hela、PC-3和KB腫瘤細胞均有的抑制活性，并強于配體水楊醛。

雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物；晶體結構；抗腫瘤活性

銅配合物是金屬配合物家族中的重要的一員，其多樣的結構與獨特的性能使之成為近年來國內(nèi)外的研究熱點[1-3]。在生物體內(nèi)，多種生物酶都需要依賴銅元素的反應來激活其活性并進一步完成其在生物體內(nèi)參與新陳代謝過程的催化反應[4-6]。因此，有望將銅配合物開發(fā)成各種藥物來治療相應的疾病。事實上，一些具有優(yōu)秀抗癌，抗菌等活性的銅配合物已經(jīng)被報道了[7-9]。目前制備銅配合物基本上是用Schiff堿與銅進行螯合來制得相應的銅配合物，尤其是采用水楊醛Schiff堿制備銅配體已經(jīng)成為銅配體的經(jīng)典合成法[10-11]。但是，本課題組在研究銅配合物時，卻發(fā)現(xiàn)在通過乙酸銅水解水楊醛縮3,5-二溴對氨基苯磺酰胺Schiff堿后能與其水解產(chǎn)物水楊醛反應形成雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物(圖1)，并得到其晶體結構。隨后，通過MTT法來測定雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物對抗乳腺癌MCF-7、肝癌HepG2、宮頸癌Hela、前列腺癌PC-3和口腔表皮樣癌KB細胞的抑制活性。結果表明，配合物對五種腫瘤細胞均較強的抑制活性，并強于配體水楊酸。

圖1 銅配合物的合成路線

1 儀器與試劑

1.1 儀器

BrukerAM-400Hz型核磁共振儀，TMS內(nèi)標；X-射線晶體結構測定采用Bruker CDD Area Detector衍射儀，德國Bruker公司；PE2400II型元素分析儀，美國PE公司；UV-3600型紫外光譜儀，日本島津公司；LS-55型熒光光譜儀，美國PE公司；納米傅里葉紅外光譜，美國Neaspec公司；FA1104N型電子天平，上海民橋精密科學儀器有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，河南鞏義市予華儀器有限責任公司；XR4顯微熔點測定儀，上海光學儀器廠；BB16/BB5060儀器CO2培養(yǎng)箱，上海力創(chuàng)科學儀器有限公司；CKX31型倒置顯微鏡，奧林巴斯公司；ELx800通用酶標儀，美國BioTek公司。

1.2 試劑

水楊醛 (質量分數(shù)≥99%，Aladdin，貨號：S103742)；3,5-二溴對氨基苯磺酰胺(質量分數(shù)≥95%)，北京伊諾凱科技有限公司，貨號：BD82463；氫氧化鈉(質量分數(shù)≥95%)，Aladdin，貨號：S111498；乙酸銅(質量分數(shù)≥95%)，Aladdin，貨號：C106651；DMEM培養(yǎng)基、胎牛血清，購自Hyclone公司；二甲基亞砜等其他試劑均為分析純；MCF-7、HepG2、Hela、PC-3和KB細胞株，購自上海細胞典藏中心，本實驗室凍存使用。

2 方法與結果

2.1 合成部分

2.1.1N-亞水楊基-4-氨基-3,5-二溴苯磺酰胺Schiff 堿(3)的合成

氬氣保護下，將水楊醛(30.0 mmol)、3,5-二溴對氨基苯磺酰胺 (30.0 mmol) 和KOH加入到無水乙醇(25 mL)中，加熱至60 ℃反應3 h，析出黃色的沉淀，過濾、真空干燥得到黃色的粉末，產(chǎn)率為78%。1H NMR (400 MHz, CDCl3):δ8.52 (s, 1H), 8.17 (s, 2H), 7.76 (d,J= 8.4 Hz, 1H), 7.61 (m, 1H), 7.23 (t,J= 8.8 Hz, 1H), 7.17 (d,J= 8.4 Hz, 1H)。

2.1.2 雙水楊醛合銅(Ⅱ)的合成

將Schiff 堿3溶解到乙醇 (20 mL)中，加熱至60 ℃后加入乙酸銅攪拌反應24 h，過濾，濾液，室溫放置，緩慢揮發(fā)，50天后，析出棕褐色菱形的單晶。

2.2 晶體結構測定

選取尺寸大小為0.21 mm×0.14 mm×0.09 mm的配合物單晶置于Bruker Smart APEX單晶儀上，采用CDD面探測器，用石墨單色化的MoK射線 (λ=0.71073 ?)，應用Crystalclear 程序在溫度296(2) K，2.16°≤θ≤27.44°范圍內(nèi)，以w/2θ掃描方式收集晶體結構數(shù)據(jù)，共收集到衍射點4468個，其中獨立衍射點1337個(Rint=0.0264)。全部衍射資料經(jīng)Lp因子和經(jīng)驗吸收校正。晶體結構由直接法和差值 Fourier 合成法解出，并進行全矩陣最小二乘法修正，對全部非氫原子的坐標和各向異性溫度因子進行了修正，氫原子則通過理論計算加入。晶體結構計算和修正均由 SHELXL-97程序完成，相關數(shù)據(jù)見表1。配合物的主要鍵長和鍵角列于表2中，分子的結構圖、晶胞堆積圖分別見圖2和圖3。

表1 配合物的晶體數(shù)據(jù)和結構精修參數(shù)

續(xù)表1

Wavelength/?0 71073qrangefordatacollection/°2 16to27 44CrystalsystemtriclinicLimitingindices-9≤h≤11，-8≤k≤8，-14≤l≤12SpacegroupP2(I)/nReflectionscollected4468a/nm0 8646(3)Completenesstoθ=27 4499 8%b/nm1 1231(2)AbsorptioncorrectionEmpiricalc/nm1 1146(4)Max andmin transmission0 6268and0 5378a/°74 294(8)Data/restraints/parameters1337/0/88b/°88 6715(6)Goodness-of-fitonF21 117g/°86 9573(7)FinalRindices[I>2θ(I)]R1=0 0592，wR2=0 1770V/nm30 9768(5)Rindices(alldata)R1=0 0725，wR2=0 1189Z2Largestdiffpeakandhole/(e·nm-3)379and-401

圖2 銅(Ⅱ)配合物的晶體結構

圖3 由氫鍵及-堆積作用形成的配合物結構

由晶體結構圖 (圖2)可以看出，該配合物的分子式為：[Cu(C14H10O4)]，配合物晶體為中心對稱的單核銅單元，其水楊醛配體采取雙齒配位方式，中心金屬銅離子采取常見的四配位平面四邊形構型，配位原子來自兩個水楊醛的4個氧原子[O(1), O(2), O(1A), O(2A)]。O(1)-Cu(1)-O(1A)、O(2A)-Cu(1)-O(2)的鍵角均為180°，∠O(1)-Cu(1)-O(2A)鍵角是86.59(6)°，∠O(1A)-Cu(1)-O(2A)鍵角是93.42(6)°，∠O(1)-Cu(1)-O(2) 鍵角是93.41(6)°，∠O(1A)-Cu(1)-O(2)鍵角是86.58(6)°，這些鍵角總和360°，說明O(1)，O(2)，O(1A)，O(2A)共面性好；Cu(1)-O(1)、Cu(1)-O(1A)鍵長均為0.1889(11)°稍短于Cu(1)-O(2)、Cu(1)-O(2A)鍵長0.1942(13)°，說明苯環(huán)上-OH上的O與金屬的配位能力比苯環(huán)上-CHO上的O更強。Cu-O鍵長均與其他銅配合物的相應鍵長相近[14-15]。從晶胞堆積圖 (圖3)可知，分子之間通過范德華作用力連成一維鏈狀結構，通過氫鍵連接成二維網(wǎng)狀結構，相鄰的[Cu(C7H5O2)2]分子單元中的苯環(huán)分子間分別存在π-π堆積作用，構成三維網(wǎng)狀結構。

表2 配合物的部分鍵長鍵角

2.3 元素分析

將水楊醛及雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物進行元素分析，結果見表3。由表3可知，合成的雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物中各元素的實測值與理論值基本一致。

表3 配體及銅(Ⅱ)配合物的元素分析結果

注：括號內(nèi)為理論值。

2.4 配合物的紅外光譜

圖4 銅(Ⅱ)配合物的紅外光譜

以KBr壓片，在450～4000 cm-1范圍內(nèi)測定了配合物的紅外光譜 (圖4)。自由配體中2-羥基苯甲醛上的酚羥基在3610 cm-1出現(xiàn)O-H振動吸收峰，在1715～1695 cm-1有-CHO振動吸收峰；而在其雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物中酚羥基的吸收峰消失，同時-CHO藍移到1596.59 cm-1。這表明水楊醛的羥基的氧和-CHO上的羰基氧參與了配位。此外，配合物在3435.45 cm-1，1611.60 cm-1，903.97 cm-1，769.00 cm-1出現(xiàn)的振動吸收峰歸屬于苯環(huán)的振動吸收峰；在2342.45 cm-1出現(xiàn)的吸收峰歸屬于醛基上C-H的振動吸收峰；在1190.89 cm-1出現(xiàn)的吸收峰歸屬于酚羥基上C-O的振動吸收峰 。

2.5 抗增殖活性測試

選取乳腺癌MCF-7、肝癌HepG2、宮頸癌Hela、前列腺癌PC-3和口腔表皮樣癌KB細胞為測試細胞株，采用MTT法對合成的查耳酮類化合物進行抗乳腺癌活性評價。取對數(shù)生長期的測試細胞株懸浮于含10%胎牛血清的無酚紅DMEM培養(yǎng)基中，鋪至96孔細胞培養(yǎng)板中。待細胞完全貼壁后，棄去原培養(yǎng)液，加入100 μL的含有測試藥物的培養(yǎng)液培養(yǎng)3天后，每孔加入30 μL 5 mg/mL MTT，置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中繼續(xù)孵育4 h，然后每孔加入100 μL 二甲亞砜(DMSO)溶解。使用酶標儀在490 nm波長測定每孔的吸光度(OD)值，分析實驗結果，并計算出IC50。

體外抗腫瘤活性結果表明 (圖5)，雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物對乳腺癌MCF-7、肝癌HepG2、宮頸癌Hela、前列腺癌PC-3和口腔表皮樣癌KB細胞展現(xiàn)出優(yōu)秀的抗腫瘤活性，其IC50分別為(6.5 ± 0.25)、(5.2 ± 0.05)、(7.1 ± 1.19)、(4.96 ± 0.32)、(6.6 ± 0.94)mol/L，而配體水楊醛對這五種腫瘤細胞的抑制活性較弱 (IC50均大于30mol/L)，這些結果說明在配體中引入銅元素能夠提高抗腫瘤活性，值得進一步研究。

圖5 配合物抗腫瘤的量-效曲線

3 討 論

自從第一個抗癌金屬配合物類藥物順鉑上市以來，目前已有數(shù)十個金屬配合物進入臨床試驗來治療個各種癌癥。然而，大部分金屬配合物是以Schiff堿作為配體，其他類型的配合物卻較少被報道。為了尋找新型、高效、低毒的金屬配合物，本文應用Cu(Ⅱ)鹽水解N-亞水楊基-4-氨基-3,5-二溴苯磺酰胺Schiff堿合成了雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物，其結構經(jīng)過元素分析、紅外光譜技術和X射線單晶衍射進行確證；同時，利用紫外-可見光吸收光譜、熒光激發(fā)和發(fā)射光譜研究了其光物理性能，并初步篩選了該配合物的抗腫瘤活性。

從體外抗腫瘤活性實驗結果可以發(fā)現(xiàn)雙水楊醛合銅(Ⅱ)配合物對MCF-7、HepG2、Hela、PC-3和KB五種腫瘤細胞均有較強的抑制活性 (IC50< 8mol/L)，并強于配體水楊醛 (IC50> 30mol/L)。本研究為開發(fā)具有抗腫瘤活性的新型結構銅(Ⅱ)配合物提供了新的合成方法，并豐富了銅(Ⅱ)配合物的種類。

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Synthesis and Anti-tumor Activity of Bis(salicylaldehydato)-Cu(Ⅱ) Complex*

ZHANGDong-ying,HANXiao

(Changjiang Polytechnic, Hubei Wuhan 430074, China)

Bis(salicylaldehydato)-Cu(Ⅱ) complex was synthesizedviahydrolysis ofN-salicylidene-4-amino-3,5-bibromoosulfanilamide Schiff base by copper(Ⅱ) ions. Structure determination showed that bis(salicylaldehydato)-Cu(Ⅱ) complex was four-coordinated complex to form plane quadrilateral with a symmetric center of Cu(Ⅱ) ion, and the molecular formula was Cu(C14H10O4). The crystal belonged to monoclinic system, space group P2(1)/n, with cell parametersa=0.8646(3) nm,b=1.1231(2) nm,c=1.1146(4) nm,=74.294(8)°,β=88.6715(6)°,= 86.9573(7)°,Z=2, the final deviation factor R1=0.0592,R2=0.1770, and the three-dimensional network structure was formedviathe intermolecular forces. Additionally, the complex displayed significant antiproliferative effect on MCF-7, HepG2, Hela, PC-3and KB cells, which showed the more potency than ligand salicylaldehyde.

bis(salicylaldehydato)-Cu(Ⅱ) complex; crystal structure; anti-tumor activity

湖北技能型人才培養(yǎng)研究中心重點研究課題(2016JA003)。

張冬英(1964-)，女，高級講師，主要從事物理化學研究。

韓瀟, 男, 講師，主要從事抗腫瘤藥物研究。

O614

A

1001-9677(2016)024-0039-04