一种十核铽取代砷钨氧酸盐纳米簇合物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于多钨酸盐化学材料制备技术领域，具体涉及一种十核铽取代砷钨氧酸 盐纳米簇合物、制备方法及其在抗癌活性方面的应用。
【背景技术】
[0002] 众所周知，癌症是威胁人类健康的重要疾病之一，近年来随着生态环境的恶化和 饮食的多元化导致癌症的发病率呈逐年上升趋势，对人类的危害日趋严重。化疗虽然已作 为治疗癌症的一种重要医疗手段，但是也因其毒副作用大、费用高等缺点而使其应用受到 极大限制。因此寻找高效低毒的广谱型抗癌药物已迫在眉睫。多金属氧酸盐是由高价的前 过渡金属离子(通常为Mov，MoVI，WVI，Vv，Nbv或Tav)通过氧原子连接形成的一类多核配合物， 其独特的富氧表面、可控的结构以及较好的氧化还原活性赋予了它们在催化、磁性、药物等 领域具有重要应用价值。值得指出的是多金属盐阴离子可与一些特殊的生物分子可能发生 的氧化还原作用以及相对较强的静电库仑作用使其在药物的合成、分离、鉴定等方面均具 优势。自上世纪七十年代起，多金属氧酸盐已被用于抗病毒、抗肿瘤等方面的研究。例如 1971年，法国Raynaud等率先报道了 [5111204。]4_在抗病毒方面的药物活性研究(参见M. Raynaud，J.C.Chermann，F.Plata，etal.C7?·Jcaoi 5kr.Λ1971，i7%347)〇 1985年，法国0〇111〇1^等研究了（順4)1批[恥313# 21086].14!120〇^-23)在抑制艾滋病病 毒逆转录酶中的作用（参见D.Domont，B.Spire，F.Barre-Sinoussi，etal.Amiftsi /?以ear/K/roA1985,7Jft5；75)。首例具有抗HIV病毒活性的多钼酸盐（NH4)12H2[Eu 4Mo 290100 (H20)16] · 13H20(PM-104)被Inouye等在 1991 年报道（参见Y.Inouye，Y.Tokutake， T.Yoshida，G^e?. 及/?. 1991,36^ 16381 1996 年，Yamase等发现饱和Keggin、缺 位Keggin、Wells-Dawson和Keggin夹心型等结构的多妈酸盐在抗金黄色葡萄球菌方面 的具有活性（参见T.Yamase，N.Fukuda，Y.Tajima，万iW. 及/?. 1996,伯，459)。 本世纪初，对于多金属氧酸盐药物化学方面的研究又进入了一个新阶段。2001年，Hill等 首次使用计算机模拟研究了含银Wells-Dawson结构与HIV-1蛋白之间的相互作用的情 况（参见D.A.Judd，J.H.Nettles，C.L.Hill，etal.J办?. 5bc. 2001，7iS， 886 )。2005年，王恩波等首次利用复分解反应和离子交换合成了钒钨酸盐Pr2H[NiV1303S]，该 化合物对口腔癌细胞的生长显示出十分高效的抑制作用（参见Y.Liu，S.Tian，S.Liu，E. Wang.Tyaftsiiiowifei. 2005, 113)。2010 年，Dolbecq等研究了含有双磷酸盐配 体的多金属氧酸盐在抑制肿瘤细胞方面的药物活性(参见J.-D.Compain，P.Mialane，A.Dolbecq，etal.CAe?. J2010，16，13741)。目前关于多金属氧酸盐的抗癌活性研 究主要集中在小分子量以及小尺寸的多钨氧酸盐过渡金属衍生物和钼氧酸盐有机衍生物 上，但是对具有纳米尺度的高核稀土取代多金属氧酸盐抗癌活性研究几乎是一片空白。
【发明内容】
[0003] 本发明目的在于提供一种十核铽取代砷钨氧酸盐纳米簇合物及其制备方法和应 用。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 十核铽取代砷钨氧酸盐纳米簇合物，其化学式为：[H2N(CH3) 2] 6Na24H16 {[Tb1(]W16 (H20)3〇05。] (Β-α-AsW9033)s} · 97H20。
[0005] 上述十核铽取代砷钨氧酸盐纳米簇合物的制备方法，其包括如下步骤： 在搅拌条件下，将Na2W04 · 2H20和（CH3)2NH·HC1溶解到蒸馏水中，逐滴滴加NaAsO^ 液，将pH调至4. 0 - 4. 5后加入Tb(Ν03) 3 · 6H20,再用盐酸将pH调至4. 0 - 4. 5,室温搅拌 30min以上，然后过滤，滤液静置至析出无色棱柱状晶体，再次过滤，晶体室温晾干即为目 标化合物； 所述Na2W04 · 2H20、（CH3)2NH·HC1、NaAs02、Tb(Nods· 6H20 和蒸馏水的摩尔比为8.5_ 10 : 12.3 - 35.5 : 1.0 - 2.3 : 0.9 - 4.1 : 2222〇
[0006] 上述的十核铽取代砷钨氧酸盐纳米簇合物在制备抗癌药物中的应用，尤其是在制 备抗宫颈癌或抗乳腺癌药物中的应用。
[0007] 本发明利用简单的常温水溶液法的优点，在有机增溶剂盐酸二甲胺存在的条件 下，将钨酸钠、硝酸铽与亚砷酸钠按一定的摩尔配比进行反应得到一种新颖的十核铽取代 砷钨氧酸盐纳米簇合物。在该反应中，亚砷酸根的Asm元素具有孤对电子化学空间立体效 应，一方面可阻止经典的饱和Keggin结构的形成，另一方面亚砷酸根基团引入钨酸钠反应 体系后不但可以形成结构多变的砷钨氧酸盐片段，而且可有效地增加砷钨氧酸盐片段携带 的负电荷，这有利于砷钨氧酸盐片段键合更多的稀土离子，进而组装高核稀土取代砷钨氧 酸盐纳米簇。具有较大离子半径和高配位数的稀土离子对砷钨氧酸盐构筑块进一步组装成 纳米簇起着结构诱导和稳定作用。缓慢蒸发、静置结晶过程为高核稀土取代砷钨氧酸盐纳 米簇的形成提供了有利条件。
[0008] 本发明使用X-射线单晶衍射技术(参见SheldrickG.M. forCrystalStructureSolution.UniversityofGottingen,Germany，1997)对目标化 合物的晶体结构进行了测定和表征，其晶胞参数如下： 化合物[H2N(CH3)2]6Na24H16{[Tb1QW16(H20)3Q05。] (B-α-AsW9033)s} · 97H20 属于三斜晶 系，/Μ空间群，单胞参数a= 18.940(4)A，A= 24.333(5)A，c= 29.920(6)Α，σ =104.699(4)°，厶=101.781(4)°，r= 95.444(4)°，F= 12900(4)A3，Z= 1，$ = 0. 1515,r尽=0. 3596。其对称分子单元由1个矩形的十核铽包含的钨氧簇片段[Tb1(]W16(H 2〇)3。〇5。]26+连接八个三缺位[8-€(4洲 9033]9-构筑块构成的八聚亚单元{[1131。1 160120)3。05。] (B-a-AsW9033)s}46-(见图la，图lb)、6个[H2N(CH3)2]+、24个Na+离子、16个Η+离子和 97个结 晶水分子构成。八聚的十核铽砷钨氧酸盐簇阴离子{[Tb1(]W16(H20)3(]05J(B-a-AsW9033)8}46_ 是由8个三缺位[B-a4洲9033]9_构筑块在50个外来氧原子的帮助下通过10个铽离子 和16个钨原子连接而成的。在{[Tb1QW16(H20)3Q05。] (B-a-AsWgOjJt的骨架中，八个 三缺位[B-a-AsW9033]^构筑块对称的分布在矩形的十核铽包含的钨氧簇片段[Tb1(]W16(H 2〇)3。〇5。]26+周围。据我们所知，这种矩形的十核铽包含的钨氧簇片段[Tb1(]w16(h2o)3(a」26+ 是首次被观察到。在该簇合物中，所有的钨原子采用六配位八面体配位模式。在矩形金 属中心中[!^。11601 20)3。05。]26+铽原子采用两种配位模式：一种是畸变的八配位四方反棱 柱几何构型，另一种是七配位单帽三棱柱几何构型。值得一提的是从{[Tb1(]W16(H20)3Q05。] (Β-α?9033)8}46-的骨架中将所有的铽原子移除后能够得到一种与该骨架结构类似的 八十八核钨簇(见图lc)，这种现象进一步证明了铽原子对于该十核铽取代砷钨氧酸盐纳米 簇合物的结构稳定作用。
[0009] 本发明对十核铽取代砷钨氧酸盐纳米簇合物的红外光谱(见图2)和热分析行为 (见图3)进行了表征及分析。其红外光谱在1100 - 600cm_1范围内出现了多酸特征峰950、 867、786 和 711cnf1，它们分别归属于K(W-〇t)、k(As-〇J、K(W-〇b)和k(W-〇J键的 不对称伸缩振动。簇合物中有机抗衡离子[H2N(CH3)2] +中的N-Η和C-Η键的弯曲振动峰 分别出现在1633和1467cnf1处，而Ν-Η和C-Η键的伸缩振动分别出现在3163和2810 cnf1处。此外，在3438cnT1处出现强的吸收谱带证明该簇合物中含有结晶或配位水分子； 十核铽取代砷钨氧酸盐纳米簇合物的热稳定性分析如下：在热重曲线上，25到200°C之间 的第一步缓慢失