一种水溶性四配位平面构型铜配合物与制备方法及其应用与流程

本发明属于铜配合物技术领域，尤其是涉及一种水溶性四配位平面构型铜配合物与制备方法及其应用。

背景技术：

磷酸酯及其衍生物广泛地存在于各种生物分子中，它们的酯基转移过程在生命活动中起了不可替代的作用。在机体内，很多磷酸酯酶参与到热力学稳定性很高的磷酸酯键裂解的过程中，因此磷酸酯键的断裂及磷酸酯键的重组技术成为了人们研究的核心问题，在分子生物学、基因工程技术和生物化学等方面占有非常重要的地位。

自上世纪中叶，人们发现一些金属配合物可以作为化学模拟酶去催化磷酸酯的断裂，而这一发现对于医药卫生和环境保护有着重要的启示和潜在的应用价值。化学核酸酶是由核酸识别结合系统和化学断裂系统组成的一类人工设计、合成的dna或者是rna定位切割工具。相较之天然核酸酶，化学核酸酶不仅具有酶催化的专一性、高效性，而且能够在需要的任何位点切割dna或者是rna，有望成为分子生物学、基因工程技术和生物化学等中的新型分子工具，以提高切割效率，增强特异性识别性能。

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，以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非常活跃地研究热点。基于此，我们设计合成了一种、四配位平面构型铜配合物。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，与bsa也能发生较强地相互作用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种水溶性四配位平面构型铜配合物与制备方法及其应用，采用常温搅拌、室温缓慢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：

一种水溶性四配位平面构型铜配合物，化学式为[cu(bpma)cl](clo4)，其中bpma为n-甲基-n,n-二吡啶甲基胺。

进一步的，该配合物的结构式为：

进一步的，该配合物属于单斜晶系，p21/n空间群，晶胞参数为α＝γ＝90°，β＝115.85(2)°，单胞体积为

进一步的，该配合物的中心离子cu1采取四配位模式，cu1分别与bpma中的n1，n2，n3，以及一个氯离子cl3进行配位，其中cu1-n1，cu1-n2，cu1-n3，cu1-cl3的键长分别是该配合物的键角β＝n3-cu1-cl3＝167.87(4)°，接近于四边形平面分布，中心cu1离子到四边形平面的距离是数据表明中心cu1离子几乎是和四边形共平面。

本发明还提供了一种制备如上所述的水溶性四配位平面构型铜配合物的方法，包括如下步骤：

将cucl2·2h2o溶于乙醇中，室温搅拌下缓慢滴加含有bpma的乙腈溶液，常温下搅拌均匀，然后滴加naclo4饱和水溶液，继续搅拌，然后过滤；滤液置于室温，缓慢挥发后得到适于x-单晶衍射的深蓝色块状晶体，用乙醚洗涤后干燥。

进一步的，所述cucl2·2h2o和bpma的投料范围为(0.2～0.8mmol)：(0.1～0.5mmol)。

进一步的，所述乙醇为10～20ml。

进一步的，所述含有bpma的乙腈溶液为0.16～0.8ml。

进一步的，所述naclo4饱和水溶液为0.1～0.25ml。

本发明同时提供了一种如上所述的水溶性四配位平面构型铜配合物或如上所述的制备方法制备的水溶性四配位平面构型铜配合物在制备核酸识别试剂和潜在药物中的应用。

产物元素分析的实验值分别为：c37.87％、h3.62％、n10.17％。其中元素分析的理论值分别为:c37.89％、h3.64％、n10.20％。

用kbr压片的ir光谱分析，该配合物在1607cm^-1处出现很尖的强吸收峰，可指派为bpma配体的c–n伸缩振动峰，在3006cm^-1和2938cm^-1的两个中等强度的尖锐吸收峰可以指派为bpma的c-h伸缩振动，620～778cm^-1多重峰为吡啶环的伸缩振动峰，1084cm^-1的强峰和625cm^-1的中强峰可认为高氯酸根没有参与配位，与单晶结构相符。

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水溶性四配位平面构型铜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，本发明所述的水溶性四配位平面构型铜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四配位平面构型铜配合物与制备方法及其应用，制备步骤简短，常温搅拌、室温缓慢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，能够以部分插入的键合方式和dna发生相互作用，可以作为潜在的核酸识别试剂，目标产物还表现出了较好的bsa键合能力，可以作为潜在的药物。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的水溶性四配位平面构型铜配合物的单元结构图；

图2为本发明实施例1所述的水溶性四配位平面构型铜配合物的紫外-可见光谱示意图；

图3为本发明实施例1所述的水溶性四配位平面构型铜配合物在加入不同量的ct-dna后的电子吸收光谱变化示意图；

图4为在273k和298k下，加入不同浓度的本发明实施例1所述的水溶性四配位平面构型铜配合物的eb-dna的荧光淬灭光谱图；

图5为本发明实施例1所述的水溶性四配位平面构型铜配合物在273k和298k下对eb-dna复合物荧光的影响；

图6为本发明实施例1所述的水溶性四配位平面构型铜配合物加入不同量bsa后的电子吸收光谱变化示意图。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例及附图来详细说明本发明。

实施例1

水溶性四配位平面构型铜配合物的合成：

将0.5mmolcucl2·2h2o溶于15ml乙醇中，室温搅拌下缓慢滴加含有0.4mmolbpma的0.64ml乙腈溶液，常温下搅拌4小时，然后滴加0.2ml(4滴)naclo4饱和水溶液，继续搅拌半小时，然后过滤；滤液置于室温，缓慢挥发后得到适于x-单晶衍射的深蓝色块状晶体，用乙醚洗涤后干燥，产率为：38％。

水溶性四配位平面构型铜配合物的测试：

1、产物元素分析的实验值分别为：c37.87％、h3.62％、n10.17％。其中元素分析的理论值分别为:c37.89％、h3.64％、n10.20％，元素分析结果与晶体结构式相符合。

2、紫外-可见光谱分析：如图2所示，可观察到有三处峰，202nm为配体之间的π-π*跃迁；254nm为配体到金属离子之间的n-π荷移跃迁，666nm为金属离子之间的d-d跃迁。据朗伯比尔定律a＝εbc可得，三处吸收的摩尔吸光度ε分别为1.5×10³l·mol^-1·cm^-1、1.1×10³l·mol^-1·cm^-1和14.9l·mol^-1·cm^-1，分属于较强吸收、较强吸收和弱吸收。

3、ft-ir(kbr)：该配合物在1607cm^-1处出现很尖的强吸收峰，可指派为bpma配体的c-n伸缩振动峰；在3006cm^-1和2938cm^-1的两个中等强度的尖锐吸收峰可以指派为bpma的c-h伸缩振动；620～778cm^-1多重峰为吡啶环的伸缩振动峰；1084cm^-1的强峰和625cm^-1的中强峰可认为高氯酸根没有参与配位，与单晶结构相符。

4、铜配合物的晶体结构测定：

1)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。

2)实验结果：

所述配合物为单核结构，配合物的中心离子cu1采取四配位模式，如图1所示，cu1分别和bpma中的n1，n2，n3和一个氯离子cl3配位，cu1-n1，cu1-n2，cu1-n3，cu1-cl3的键长分别是配合物的键角β＝n3-cu1-cl3＝167.87(4)°，α＝n1-cu1-n2＝162.91(6)°，接近于四边形平面分布。中心cu1离子到四边形平面的距离是数据表明中心cu1离子几乎是和四边形共平面。

表1配合物的晶体结构的主要数据

表2配合物晶体的主要键长、键角

5、实施加入不同量的ct-dna，观察铜配合物的电子吸收光谱变化试验：

1)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其中含有50mm的nacl和5mm的tris，然后用盐酸调至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5.0×10^-4m，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0～3.72×10^-4m，观察配合物吸收峰的变化。

2)实验结果：

配合物在202nm处有强的紫外吸收，如图3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7nm。减色率为54.7％，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。

6、实施加入不同量的铜配合物，观察eb-dna的荧光淬灭试验：

铜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。

1)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1.0×10^-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。

2)实验结果：

铜配合物淬灭eb-dna的荧光光谱如图4所示，在加入铜配合物后，eb-dna的荧光强度出现明显的降低，并且随着铜配合物浓度的增加，其荧光强度逐渐降低，表明铜配合物与ct-dna的竞争结合取代了eb。根据经典的荧光淬灭理论stern–volmer方程式，i0/i＝1+k[q]，以加入铜配合物前后eb-dna的荧光强度比值(i0/i)为纵坐标，铜配合物的浓度为横坐标，做出了stern–volmer图即图5，对测试数据进行拟合，得到较好的线性关系。根据方程keb[eb]＝kapp[complex]，keb＝1.0×10⁷m^-1，其中[eb]＝2.38μm，计算出298k时铜配合物的表观键合常数kapp为1.62×10⁵m^-1，小于经典键合常数10⁷m^-1，说明铜配合物与dna之间为中等键合作用。

更进一步分析了在273k和298k下，铜配合物对eb-dna复合物荧光的影响。如图5所示，铜配合物随着温度升高，斜率k增大，说明该铜配合物与eb-dna形成的复合物随着温度的升高越来越稳定，其荧光淬灭为动态淬灭机理。

7、实施加入不同量的bsa，观察铜配合物的电子吸收光谱变化试验：

紫外-可见吸收光谱法主要是利用血清白蛋白中色氨酸、苯丙氨酸、络氨酸等氨基酸残基吸收峰的变化来进行分析的，如果吸收峰在小分子配合物和血清白蛋白作用的前后发生了变化，则说明小分子配合物和血清白蛋白发生了作用。由此，我们通过电子吸收光谱研究了铜配合物与bsa的相互作用。

1)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的浓度为10mmnah2po4/na2hpo4，ph＝7.4，然后向样品池加入一定量体积的铜配合物溶液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bsa储备液，使bsa与铜配合物的浓度比值不断增加，观察铜配合物吸收峰的变化并将数据保存。

2)实验结果：

由图6可以清晰地看出，随着bsa的不断加入，铜配合物在203nm处的π-π跃迁峰发生明显的减色现象并伴有红移，红移的距离为6nm；254nm处的荷移跃迁峰几乎未受bsa浓度增加的影响。说明在本实验条件下，表明铜配合物与bsa之间发生了相互作用。

对比例1

将0.9mmolcucl2·2h2o溶于15ml乙醇中，室温搅拌下缓慢滴加含有0.7mmolbpma的1.12ml乙腈溶液，常温下搅拌4小时，然后滴加0.25mlnaclo4饱和水溶液，继续搅拌半小时，然后过滤；滤液置于室温，缓慢挥发后得到适于x-单晶衍射的深蓝色块状晶体，用乙醚洗涤后干燥，产率为：35％。

结论：得到深蓝色固体粉末，未拿到单晶。

对比例2

将0.1mmolcucl2·2h2o溶于15ml乙醇中，室温搅拌下缓慢滴加含有0.1mmolbpma的0.16ml乙腈溶液，常温下搅拌5小时，然后滴加0.2mlnaclo4饱和水溶液，继续搅拌半小时，然后过滤；滤液置于室温，缓慢挥发后得到适于x-单晶衍射的深蓝色块状晶体，用乙醚洗涤后干燥，产率为：36％。

结论：得到深蓝色微晶，不适合x-单晶衍射分析，未拿到其精细结构。

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。