含杂环配体的稀土有机配合物的合成、表征及相关生物活性的研究

论文摘要

近年来金属配合物在抗菌、抗肿瘤以及与DNA相互作用等方面的研究一直是生物无机化学研究的热点。本文以稀土金属配合物在这三方面的生物性能为着眼点,通过回流冷凝法和低温固相法以稀土,杂环化合物和第三配体合成了三大系列二十五种稀土杂环配合物。第一系列为含氮杂环配体的稀土配合物,第二系列为含硫杂环配体的稀土配合物,第三系列为含氮、硫杂环配体的稀土配合物,通过元素分析、摩尔电导、红外光谱、紫外光谱、氢谱、XRD、XPS、差热-热重以及TEM等方法对它们的组成、结构和形貌进行了表征。部分配合物的合成使用了低温固相法,由于低温固相法不使用溶剂,所以符合绿色化学的目标。确定了第一系列的化学组成为: Ln2（ADP）（H2O）2Cl3(Ln = La3+,Sm3+,Pr3+,Nd3+, Y3+,Er3+ ; ADP =2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶) ;Ln3（ADP）（MoO4）2（CH3OH）4Cl5•2H2O (Ln = La3+, Sm3+, Pr3+,Nd3+, Y3+,Er3+;ADP =2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶, MoO4=钼酸根离子); Ln2（ADMP）（H2O）2Cl3 (Ln=La3+,ADMP=2-氨基-4,6-二甲基嘧啶); Ln2（ADMP）（MoO4）2（CH3OH）3Cl6•2H2O(Ln=La3+,ADMP =2-氨基-4,6-二甲基嘧啶;MoO4=钼酸根离子);Ln2（AP）（H2O）2Cl3(Ln=La3+,AP=2-氨基嘧啶); Ln3（AP）（MoO4）2（CH3OH）4Cl5(Ln = La3+, A P =2-氨基嘧啶;MoO4=钼酸根离子)。确定了第二系列的化学组成分别为:La（TTA）3L•H2O (Ln = La3+, Ce3+, Nd3+, Eu3+, Er3+, TTA=噻吩甲酰三氟丙酮阴离子,L=对氯苯甲酸)和La（TTA）3N, （TTA=噻吩甲酰三氟丙酮阴离子,N=对羟基苯甲酸）。确定了第三系列的化学组成为:其中两个含氮、硫有机杂环配体的配合物的组成分别是La（TTA）3（Hbiim）(TTA=噻吩甲酰三氟丙酮阴离子,Hbiim =联咪唑和La（L）phen（NO3）3C2H5OH•CH3OH,（HL=希夫碱,phen =邻菲咯啉）。另一个配合物为La（Hbiim）3N（TTA=噻吩甲酰三氟丙酮阴离子,N=对羟苯甲酸）。采用培养基扩散法和营养肉汤稀释法测定了上述稀土配合物的抗菌活性,结果表明:所合成的稀土配合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有抗菌性,属于广谱抗菌剂,且具有耐热性好的特点。配合物的活性都高于相应的配体。第一系列的配合物对大肠杆菌的抑菌效果要比金黄色葡萄球菌的好,抑菌圈的直径在1020mm之间,属于中等的抑菌作用;其中二元配合物的抗菌性能好于三元配合物。第二系列的配合物抗菌活性好于第一系列,抑菌圈的直径大于20mm,属于较强的抑菌作用。在第三系列中两个含氮硫杂环配体的配合物,抑菌圈的直径大于20mm,也属于较强的抑菌作用。同时对其抗菌机理做了初步探讨。采用形态学观察、MTT比色实验和流式细胞仪检测等方法研究了部分稀土配合物对K562白血病肿瘤细胞的凋亡和生长的抑制作用。倒置显微镜法和荧光显微镜法观察了经配合物诱导的K562肿瘤细胞的形态,表明配合物对K562肿瘤细胞有一定的凋亡作用;MTT比色实验结果表明:这些配合物均能够诱导K562肿瘤细胞凋亡,抑制其生长,配合物的半数抑制浓度IC50均小于10μg/mL,但是有浓度依赖性和时间依赖性,并且它们对K562肿瘤细胞的凋亡率和生长抑制率均高于其相应配体。第一系列的配合物的半数抑制浓度IC50在110μg•mL-1之间,在这一系列当中,三元配合物的抗肿瘤性能好于二元配合物。第二系列配合物的半数抑制浓度IC50在15μg•mL-1之间。第三系列配合物的半数抑制浓度在110µg•mL-1之间。用流式细胞仪（FCM）检测了配合物La（TTA）3L•H2O对肿瘤细胞的凋亡率,结果表明在浓度为5μg•ml-1和作用时间为48h时,La配合物La（TTA）3L•H2O诱导K562肿瘤细胞凋亡的作用最好,并且凋亡作用发生在S期。同时对其抗肿瘤机理做了初步探讨。采用紫外吸收光谱、荧光光谱和琼脂糖凝胶电泳分析等方法研究了稀土镧配合物La（TTA）3L •H2O与DNA的相互作用模式。结果表明:稀土配合物是以部分插入模式与DNA相互作用的,而且配合物还能够有效切割pBR322DNA,但是有浓度依赖性,其中0.1mmol•L-1为配合物对PBR322DNA的最佳切割浓度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 引言
• 1.2 杂环化合物
• 1.2.1 含氮杂环化合物
• 1.2.1.1 含吡啶环结构的氮杂环化合物
• 1.2.1.2 含嘧啶环结构的氮杂环化合物
• 1.2.1.3 含咪唑环结构的氮杂环化合物
• 1.2.2 含硫杂环化合物
• 1.2.3 含氮、硫杂环化合物
• 1.3 稀土
• 1.4 羧酸类
• 1.5 金属配合物的抗菌活性研究进展
• 1.5.1 抗菌剂的分类及其研制﹑应用状况
• 1.5.2 抗菌材料的抗菌性能评价
• 1.6 金属配合物的抗肿瘤活性研究进展
• 1.6.1 金属铂络合物类抗肿瘤药物
• 1.6.1.1 第一代铂抗肿瘤药物
• 1.6.1.2 第二代铂类抗肿瘤药物
• 1.6.1.3 第三代新型铂类抗肿瘤药物
• 1.6.1.4 其它新型铂类抗肿瘤金属配合物
• 1.6.2 非金属铂配合物类抗肿瘤药物
• 1.6.2.1 钛类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.2 钌类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.3 铜类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.4 锡类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.5 银类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.6 锗类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.7 钯类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.8 镓类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.9 钼类抗肿瘤配合物
• 1.6.2.10 稀土类抗肿瘤配合物
• 1.6.3 抗肿瘤药物的研究方法
• 1.6.4 细胞凋亡的概念及检测手段
• 1.6.4.1 细胞凋亡的发生机制
• 1.6.4.2 细胞凋亡的研究意义
• 1.6.5 金属抗肿瘤配合物的研究展望
• 1.7 金属配合物与DNA 相互作用研究进展
• 1.8 本论文的选题依据及研究意义
• 1.9 本论文的研究研究内容及方法和创新性
• 1.9.1 本论文的研究内容及方法
• 1.9.2 本论文的创新性
• 第二章 配合物生物活性的研究方法
• 2.1 配合物的抗菌活性测试
• 2.1.1 实验菌种
• 2.1.2 实验材料与仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.3.1 培养基扩散法（抑菌圈实验）
• 2.1.3.2 营养肉汤稀释法
• 2.2 配合物的抗肿瘤活性测试
• 2.2.1 主要试剂与仪器
• 2.2.2 试剂的配制
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.3.1 稀土配合物的抗肿瘤活性测试
• 2.2.3.1.1 原理
• 2.2.3.1.2 实验步骤
• 2.2.3.2 稀土配合物的抗肿瘤活性测试
• 2.2.3.2.1 原理
• 2.2.3.2.2 实验步骤
• 2.3 与DNA 相互作用的研究
• 2.3.1 主要试剂与仪器
• 2.3.2 试剂的配制
• 2.3.3 实验方法
• 2.3.3.1 紫外光谱法
• 2.3.3.2 荧光光谱
• 2.3.3.3 琼脂糖凝胶电泳
• 第三章 含氮稀土杂环配合物的合成、表征及其抗菌抗肿瘤活性的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验测试仪器
• 3.2.3 试剂的配制
• 3.2.4 配合物的合成
• 3.2.4.1 稀土氯化物的制备
• 3.2.4.2 配合物中稀土含量的分析
• 3.2.4.3 二元配合物的合成
• 3.2.4.4 三元配合物的合成
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 配合物的组成与一般性质
• 3.3.2 配合物的红外光谱分析
• 3.3.3 配合物的热分析
• 3.3.4 配合物的紫外分析
• 3.3.5 TEM
• 3.3.6 X 射线衍射分析
• 3.3.7 配合物的抑菌性能分析
• 3.3.8 配合物抗癌活性结果分析
• 3.3.8.1 细胞形态学观察
• 3.3.8.2 体外抗肿瘤实验（MTT 比色法）
• 3.4 本章小结
• 第四章 含硫杂环配合物的合成、表征及其抗菌抗肿瘤活性的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验测试仪器
• 4.2.3 稀土三元配合物的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 元素分析
• 4.3.2 红外光谱
• 4.3.3 紫外光谱
• 4.3.4 氢谱分析
• 4.3.5 差热-热重分析
• 4.3.6 配合物及配体的XPS 能谱分析
• 4.3.7 TEM
• 4.3.8 配合物的抑菌结果分析
• 4.3.8.1 配合物的抑菌实验
• 4.3.8.2 稀土配合物抑菌活性的比较
• 4.3.8.3 抗菌机理初探
• 4.3.9 配合物抗癌活性结果分析
• 4.3.9.1 形态学观察
• 4.3.9.1.1 倒置光显微镜观察配合物对K562 肿瘤细胞生长的影响
• 4.3.9.1.2 荧光显微镜观察配合物对K562 肿瘤细胞生长的影响
• 4.3.9.2 MTT 比色法观察配合物对K562 肿瘤细胞生长的影响
• 4.3.9.3 流式细胞仪检测细胞凋亡率
• 4.3.9.4 抗肿瘤机理初探
• 4.4 本章小结
• 3L·H₂0 与DNA 作用的研究'>第五章 配合物La（TTA）₃L·H₂0 与DNA 作用的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要试剂与仪器
• 5.2.2 试剂的配制
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 紫外光谱法
• 5.3.2 荧光光谱见
• 5.3.3 琼脂糖凝胶电泳
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 镧配合物与DNA 相互作用的紫外光谱研究
• 5.4.2 配合物与DNA 作用的溴化乙锭（EB）荧光分析
• 5.4.3 电泳分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 含氮,硫稀土杂环配合物的合成、表征以及生物活性的研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验试剂
• 6.2.2 实验测试仪器
• 6.2.3 配体希夫碱的制备
• 6.2.4 配体联咪唑的制备
• 6.2.5 稀土席夫碱邻菲咯啉三元配合物的合成
• 6.2.6 配合物La（TTA）3（Hbiim） 的合成
• 6.2.7 配合物La（Hbiim）3N 的合成
• 6.2.8 稀土配合物的抗菌活性测试
• 6.2.9 稀土配合物的抗肿瘤活性测试
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 元素分析
• 6.3.2 红外光谱
• 6.3.3 紫外光谱
• 6.3.4 XRD 谱图
• 6.3.5 TEM
• 6.4 配合物的抑菌结果分析
• 6.4.1 稀土配合物抑菌活性的比较
• 6.4.2 抗菌机理及影响抗菌性能的因素初探
• 6.5 配合物抗癌活性结果分析
• 6.5.1 形态学观察----荧光显微镜观察配合物对 K562 肿瘤细胞生长的影响
• 6.5.2 MTT 比色法观察配合物对K562 肿瘤细胞生长的影响
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士期间的科研成果和参与项目