一种水溶性氯桥连双核镉配合物与制备方法及其应用与流程

本发明属于双核镉配合物领域，尤其是涉及一种水溶性氯桥连双核镉配合物与制备方法及其应用。

背景技术：

以人体自身存在的微量元素作为金属中心的配合物，对身体正常细胞具有较低的毒性。近年来，微量元素为金属中心的配合物设计合成是生物无机化学领域的一个研究热点。许多配合物被设计合成，表现出了较好的dna识别、切割和抗肿瘤活性。与此同时，自顺铂配合物成为针对头癌、颈癌有效的抗癌药物之后，重金属配合物的设计合成迅速成为生物无机化学和配位化学领域新的研究热点。发现cd(ii)离子能够与质粒dna的核酸碱基发生相互作用，基于此，我们设计合成了一种氯桥连双核镉配合物。该配合物具有良好的水溶性，能够以插入方式与小牛胸腺dna发生相互作用，并且在生理条件下能够切割质粒dna，表现出了一定的核酸酶活性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种水溶性氯桥连双核镉配合物与制备方法及其应用，本发明采用加热回流、常温挥发的合成方法得到目标产物，制备方法简单，可靠。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种水溶性氯桥连双核镉配合物，化学式为[cd2(ipr2tacn)2(μ-cl)2cl2]，其中ipr2tacn为1,2-二异丙基-l,4,7-三氮杂环壬烷。

进一步的，该配合物的结构式为：

进一步的，所述配合物属于单斜晶系，p21/c空间点群，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝98.094(3)°，单胞体积为

进一步的，所述配合物为双核结构，cd1离子分别和ipr2tacn的三个氮原子、两个桥联的氯离子以及一个端接氯离子配位，形成一个八面体构型，cd–n的平均键长为cd1–cl1的键长为cd1–cl1a的键长为端接的cd1–cl2键长为cd1与cd1a的距离为

一种制备水溶性氯桥连双核镉配合物的方法包括如下步骤：

将cdcl2·2.5h2o溶解于甲醇中，室温搅拌下缓慢滴加5ml含有ipr2tacn的甲醇溶液，得到的混合溶液加热回流并搅拌，冷却到室温后过滤，得到适于x-衍射的无色单晶，甲醇，乙醚洗涤后干燥，所述cdcl2·2.5h2o、ipr2tacn的投料范围为(0.1～0.7mmol)：(0.1～0.7mmol)。

进一步的，所述cdcl2·2.5h2o、ipr2tacn的摩尔比为(0.3～0.6mmol)：(0.3～0.6mmol)。

进一步的，所述搅拌时间为2～3小时，加热回流温度为50～70℃。

本发明同时提供了如上所述的水溶性氯桥连双核镉配合物或如上所述的制备方法制备的水溶性氯桥连双核镉配合物在制备化学核酸酶和核酸识别试剂中的应用。

产物元素分析的实验值分别为：c36.30％；h6.80％；n10.59％.其中元素分析的理论值分别为:c36.11％；h6.94％；n10.37％。

用kbr压片的ir光谱分析，该配合物在3200cm^-1和3050cm^-1处出现很宽的强吸收峰，为tacn上的伸缩振动产生的吸收。在2950cm^-1和2850cm^-1的两个中等强度的尖锐吸收峰可以指派为tacn中的c-h伸缩振动。

通过对配合物凝胶电泳的研究证实所述双核镉配合物具有核酸酶活性。

通过配合物与ct-dna相互作用的吸收光谱研究和荧光淬灭实验证实所述双核镉配合物以部分插入的键合方式和dna发生相互作用。

相对于现有技术，本发明所述的一种水溶性氯桥连双核镉配合物与制备方法及其应用具有以下优势：

本发明所述的水溶性氯桥连双核镉配合物与制备方法及其应用制备步骤简短，加热回流、自然挥发条件下即可得到目标产物。目标产物具有良好的水溶性，从而为进一步性质测试提供一个良好的开端，配合物能够以部分插入的键合方式和dna发生相互作用，能够作为潜在的核酸识别试剂。并且配合物具有核酸酶活性，能够作为潜在的化学核酸酶。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1所述的氯桥连双核镉配合物单元结构图；

图2为本发明实施例1所述的加入不同量的ct-dna后，氯桥连双核镉配合物的电子吸收光谱图；

图3为本发明实施例1所述的加入不同浓度的配合物，eb-dna的荧光淬灭光谱图；

图4为本发明实施例1所述的生理条件下，加入不同浓度的镉配合物对pbr322dna切割活性的影响；

图5为发明实施例1所述的生理条件下，相同浓度的镉配合物，不同的反应时间下对pbr322dna切割活性的影响。

具体实施方式

下面结合实施例及附图来详细说明本发明。

镉配合物的合成：

将cdcl2·2.5h2o(0.114g,0.5mmol)溶解于10ml甲醇，室温搅拌下缓慢滴加5ml配体ipr2tacn(0.5mmol)的甲醇溶液，得到的混合溶液加热回流搅拌2小时后，冷却到室温后过滤，室温下缓慢挥发溶剂，一个月后得到适于x-衍射的无色单晶，甲醇，乙醚洗涤后干燥，产率：29％。

产物元素分析的实验值分别为：c36.30％、h6.80％、n10.59％.其中元素分析的理论值分别为:c36.11％、h6.94％、n10.37％，元素分析结果与晶体结构式相符合。

紫外-可见光谱分析：268nm(π-π*),374nm(n-π)。

ft-ir(kbr):该配合物在3200cm^-1和3050cm^-1处出现很宽的强吸收峰，可以归属为tacn上的伸缩振动产生的吸收。在2950cm^-1和2850cm^-1的两个中等强度的尖锐吸收峰可以指派为tacn中的c-h伸缩振动。

镉配合物的晶体结构测定：

实验过程：

在293(2)k下,选取大小合适的晶体,用经石墨单色器单色化的mo-kα射线作为入射光源，以ω-2θ扫描方式收集衍射数据。晶体结构用直接法解出，先用差值函数法和最小二乘法确定全部非原子氢坐标，再用理论加氢的方法得到氢原子位置，最后用最小二乘法对晶体结构进行精修。所有的计算使用shelxs-97和shelxl-97程序包进行。

实验结果：

镉配合物晶体属于单斜晶系，p21/c空间群，z＝4。由两个氯离子桥联的双核镉配合物分子包含两个大环螯合配体并采取对称结构排列。cd1离子分别和大环配体ipr2tacn的三个氮原子、两个桥联的氯离子以及一个端接氯离子配位，形成一个畸变的八面体构型，平均cd–n键长为两个桥联的键长cd1–cl1和cd1–cl1a略有不同并且长于端接的cd1–cl2键长cd1…cd1a的距离为

实施加入不同量的ct-dna，观察镉配合物的电子吸收光谱变化试验：

实验过程：

在室温下，向样品池和参比池中各加2.0ml缓冲溶液(缓冲溶液用三蒸水配制，含50mmnacl和5mmtris，用盐酸调至ph＝7.4)，然后向样品池加入一定量体积的配合物溶液(配合物浓度为3.3×10^-5m)并向参比池中补加相应等体积的缓冲溶液。用微量进样器向样品池和参比池中加入一定量相同体积的ct-dna储备液，使ct-dna与配合物的浓度比值不断增加(ct-dna的浓度为0-1.59×10^-4m)，观察配合物吸收峰的变化。

实验结果：

配合物在268nm处有强的紫外吸收，如图2所示，随着ct-dna的逐渐等量加入，配合物的最大紫外吸收强度出现明显的下降，即出现了明显的“减色效应”，同时伴随了红移现象，红移距离△λ为16nm。减色率为42.81％，说明配合物在本实验条件下，以部分插入的键合方式和dna发生相互作用。

实施加入不同量的镉配合物，观察eb-dna的荧光淬灭试验：

镉配合物本身不产生荧光，采用配合物淬灭eb-dna结合物的荧光，通过研究eb-dna结合物荧光强度的变化来间接测定配合物与dna的结合程度。

实验过程：

配制ct-dna和eb的混合溶液，其含量分别为2.4×10^-6meb和4.8×10^-5mct-dna，储备于4℃冰箱中。配合物配制成4×10^-3m储备液。淬灭滴定实验时，向样品池中加入2.0ml储备的eb-dna混合液，观察其荧光强度，然后用微量进样器每次向样品池中加入等体积的配合物储备液，观察发射光谱的变化并将数据保存以便拟合处理。

实验结果：

镉配合物淬灭eb-dna的荧光光谱如图3所示，在加入镉配合物后，eb-dna的荧光强度出现明显的降低，并且随着配合物浓度的增加，其荧光强度逐渐降低，表明镉配合物与ct-dna的竞争结合取代了eb。

根据stern-volmer方程式：i0/i＝1+k[q]，以加入镉配合物前后eb-dna的荧光强度比值(i0/i)为纵坐标，镉配合物的浓度为横坐标，做出了stern-volmer图(图3中的嵌入图)，配合物的荧光淬灭曲线呈直线，基本上满足了stern-volmer方程，表明荧光淬灭是镉配合物取代了已插入dna的eb的结果。根据方程keb[eb]＝kapp[complex],keb＝1.0×10⁷m^-1([eb]＝4.0μm)，计算出镉配合物的表观键合常数分别为3.82×10⁴m^-1。结果显示配合物与dna是中等键合模式，小于典型的插入试剂(键合常数为10⁷m^-1)。实施近生理条件下，镉配合物对pbr322dna的切割实验：

为了检测镉配合物的核酸酶活性，采用琼脂糖凝胶电泳法对配合物进行dna切割实验研究。

在无加氧化还原剂的近生理条件下，探测镉配合物的浓度依赖切割实验：

实验过程：

配合物在近生理条件环境下(ph＝7.4，37℃)，加入pbr322dna，再将梯度浓度镉化合物与30μmbppbr322dna混合，56h后加loadingbuffer并进行电泳实验，铜化合物浓度梯度数据如下：1.56,6.25,25.0,78.0,234,312μm。

实验结果：

如图4所示，镉配合物在近生理条件下(ph＝7.4，37℃)，质粒dna断裂为单链dna，实验表明在近生理条件下镉配合物表现出明显dna切割活性。同一配合物，在相同恒温时间条件下，增加配合物的浓度时dna断裂程度增加。对不同浓度的配合物的dna切割活性的饱和机理进行了研究，formi的消失随时间的变化满足准一级反应动力学。以kobs对[complex]作图，求得米氏常数kcat＝0.058h^-1,km＝3.8×10^-4m。

探测反应时间对化学核酸酶活性的影响：

实验过程：

配合物在近生理条件下(ph＝7.4，37℃)，将相同镉配合物浓度(1.5mm)，与30μmbppbr322dna混合，加loadingbuffer后并进行电泳实验，反应时间梯度数据如下：0.0,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0h。

实验结果：

同一配合物，相同配合物浓度，不同的反应时间下，配合物对pbr322dna的切割情况不同，通过对eb染色的琼脂糖胶上的切割产物分布情况，我们可以求得切割反应的表现反应速率常数，进而可以衡量配合物对pbr322dna上磷酸二酯键的断裂程度。超螺旋、缺刻和线型dna的定量分析由计算机程序自动完成，用基线校准方法分析。我们采用超螺旋(i型)dna随时间的降解变化曲线进行动力学分析。配合物具有核酸酶活性，而且延长恒温时间时，dna断裂程度增加。

以超螺旋(i型)dna的百分含量的对数对反应时间作图，得到一条直线(r＝0.96forcomplex)。由此可以说明在ph＝7.4,37℃条件下，浓度为1.5mm配合物切割pbr322dna的反应随时间的变化可以看作准一级反应，由此得到的反应表观速率常数kobs为7.2×10^-6s^-1。

表1配合物的晶体结构的主要数据

symmetrytransformationsusedtogenerateequivalentatoms:#1-x+2,-y+1,-z

表2配合物晶体的主要键长、键角

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。