1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮类吡唑啉-烯胺配合物的合成、表征及生物活性研究

摘要

作为一种典型的β-二酮，1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮（HPMBP）可以和过渡金属或稀土离子形成多种配合物，广泛应用为萃取剂、荧光材料中间体。同时，其还可与含氨基的活性化合物进行缩合反应，并与金属离子发生配位作用，生物活性明显增强，显示了广谱的抗菌、抗病毒和抗肿瘤等性质。本论文以HPMBP为先导化合物，合成得到了3种新型吡唑啉-烯胺结构的配体及多种新型金属配合物，并培养了一个配体晶体和两个配合物单晶。采用元素分析、红外光谱、紫外-可见光谱、电导率分析及X-射线单晶衍射等方法对所得到的配体及配合物进行了结构表征，对所合成的配体和配合物分别进行了荧光性能探究;研究了锌配合物与小牛胸腺DNA之间的相互作用方式;用MTT法对合成的配合物进行了抗肿瘤活性筛选，并进一步探究了HPMBP缩2-氨基-5-甲基苯酚铜和锌配合物对26S蛋白酶体活性的抑制作用。主要研究内容如下:
　　(1)本文合成得到HPMBP缩对氨基苯乙酸甲酯配体及其金属配合物，培养得到了配体和配合物[Zn(L1)2]的单晶。通过表征得到其化学组成分别为C26H23N3O3(HL1)和[M(L1)2](M=Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ))。配体具有吡唑啉-烯胺结构，它与金属离子配位时通过质子转移使C-N单键转化为C=N双键，形成希夫碱金属配合物。
　　由X-射线单晶衍射分析可知:配体HL1属于三斜晶系;空间点群P-1，晶胞参数a=7.8603(10)(A),b=11.0199(15)(A),c=13.9938(17)(A),α=107.838(12)°，β=100.159(11)°,γ=103.577(12)°,V=1080.5(2)(A)3,F(000)=448, Dc=1.049 g·cm-3,R1=0.0593，wR2=0.0906，ρcalcd=1.308 g·cm-3，独立衍射点为3811。具有吡唑啉-烯胺结构的两个配体分子之间通过氢键连接形成二聚体;相邻的二聚体通过分子间的氢键键合作用及C-H…π相互作用连接产生一维链状结构;最后通过C-H…π相互作用进一步连接产生2-D层结构;相邻的层之间通过范德华力连接形成3-D网状结构。配合物[Zn(L1)2]属于三斜晶系，空间点群P-1。金属离子M(Ⅱ)为4配位，参与配位的原子有两个配体中反应得到的C=N上的N原子和质子转移形成的C-OH中的O原子，形成扭曲的四面体结构，配合物分子之间通过氢键和C-H…π相互作用以及范德华力，进一步连接形成三维网状结构。
　　(2)合成了HPMBP缩对氨基苯甲酰胺配体及其金属配合物，通过表征得到其组成分别为C24H20N4O2(HL2)和[M(L2)2(H2O)2](M=Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ))。配体具有吡唑啉-烯胺结构，它与金属离子配位时通过质子转移形成希夫碱金属配合物。培养得到一个配合物的单晶:[Co(L2)2(H2O)2]，由晶体结构数据可知其属于三斜晶系，空间点群P-1。金属离子Co(Ⅱ)为6配位，为不规则的六配位八面体结构，参与配位的原子有两个配体中反应得到的C=N上的N原子和质子转移形成的C-OH中的O原子，两个配位水中的O原子。配合物分子之间通过C14-H14…O1及C30-H30…O1以氢键的形式连接形成二聚体;氢键C42-H42B…N7将二聚体连接产生一维链状结构;这些链进一步通过范德华力连接从而形成三维网状结构。
　　(3)合成了HPMBP缩2-氨基-5-甲基苯酚配体及其一系列金属配合物，通过表征，确定了其化学组成分别为C24H21N3O2(H2L3)和[ML3(H2O)2](M=Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ))。配体具有吡唑啉-烯胺结构，它与金属离子配位时通过质子转移使形成希夫碱金属配合物。配体与金属离子的配位方式:金属离子M(Ⅱ)为5配位，配体参与配位的原子有酚羟基和质子转移形成的C-OH中的O原子，反应得到的C=N双键中的氮原子。
　　(4)对所合成的配体及部分金属配合物的荧光性质进行了探究，筛选出荧光性较好的配合物:[Zn(L1)2]、[Cd(L1)2]、[Co(L1)2]、[Mn(L2)2(H2O)2]、[Co(L2)2(H2O)2]、[Ni(L2)2(H2O)2]、[NiL3(H2O)2]。对应配体的荧光性质较弱，而配合物的最大激发峰和最大发射峰位置都发生了偏移，且荧光强度显著增强，原因是配体在脱氢与金属配位后，共轭体系的扩大导致前线轨道能级差缩小。
　　(5)采用紫外-可见吸收光谱及荧光光谱等方法对配合物[Zn(L1)2](2b)和[ZnL3(H2O)2](4b)与小牛胸腺DNA之间的相互作用进行了探究，结果表明金属配合物与DNA分子之间是以部分插入作用进行结合的。
　　(6)本文采用MTT法，通过探究5种金属配合物[Zn(L1)2](2b)，[Co(L2)2(H2O)2](3e)，[CuL3(H2O)2](4a)，[ZnL3(H2O)2](4b)，[CdL3(H2O)2](4c)，对于人体乳腺癌MDA-MB-231细胞恶性增殖的抑制作用效果，初步筛选出有较强抑制作用的4a和4b，并进一步验证了其对于26S蛋白酶体活性具有抑制作用，且抑制率与浓度之间存在明显的正相关性。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 配位化学概述

1．1．1 配合物研究现状

1．1．2 配合物的应用研究

1．2 1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮(HPMBP)及其配合物概述

1．3 配合物与DNA作用研究概述

1．3．1 配合物与DNA的作用方法

1．3．2 配合物与DNA作用的研究方法

1．4 蛋白酶体抑制剂概述

1．4．1 泛素结构

1．4．2 蛋白酶体结构及功能

1．4．3 蛋白酶体抑制剂分类

1．5 本文的选题依据和目的

1．6 本文的主要研究内容及方法

1．6．1 配合物的合成

1．6．2 单晶的培养

1．6．3 配合物的表征及应用

1．7 本文的创新点

第二章 HPMBP缩对氨基苯乙酸配合物的合成、表征及荧光性质的研究

引言

2．1 实验部分

2．1．1 试剂

2．1．2 主要仪器及测试条件

2．1．3 HPMBP缩对氨基苯乙酸甲酯配体(HL1)的合成

2．1．4 HL1系列金属配合物的合成

2．2 结果与讨论

2．2．1 元素分析

2．2．2 晶体结构分析

2．2．3 红外光谱分析

2．2．4 紫外光谱分析

2．2．5 1H NMR谱分析

2．2．6 一般性质及摩尔电导率

2．2．7 HPMBP缩对氨基苯乙酸甲酯金属配合物的化学结构

2．3 配体及金属配合物的荧光光谱分析

2．4 本章小结

第三章 HPMBP缩对氨基苯甲酰胺配合物的合成、表征及荧光性质的研究

引言

3．1 实验部分

3．1．1 试剂

3．1．2 主要仪器及测试条件

3．1．3 HPMBP缩对氨基苯甲酰胺配体(HL2)的合成

3．1．4 HL2系列金属配合物的合成

3．2 结果与讨论

3．2．1 元素分析

3．2．2 配合物3e的晶体结构分析

3．2．3 红外光谱分析

3．2．4 1H NMR谱分析

3．2．5 一般性质及摩尔电导率

3．2．6 HPMBP缩对氨基苯甲酰胺金属配合物的化学结构

3．3 配体及金属配合物的荧光光谱分析

3．4 本章小结

第四章 HPMBP缩2-氨基-5-甲基苯酚配合物的合成、表征及荧光性质的研究

引言

4．1 实验部分

4．1．1 试剂

4．1．2 主要仪器及测试条件

4．1．3 HPMBP缩2-氨基-5-甲基苯酚配体(H2L3)的合成

4．1．4 H2L3系列金属配合物的合成

4．2 结果与讨论

4．2．1 元素分析

4．2．2 红外光谱分析

4．2．3 紫外光谱分析

4．2．4 1H NMR谱分析

4．2．5 热分解动力学研究

4．2．6 一般性质及摩尔电导率

4．2．7 HPMBP缩2-氨基-5-甲基苯酚金属配合物的化学结构

4．3 配体及金属配合物的荧光光谱分析

4．4 本章小结

第五章 金属配合物与DNA相互作用研究

引言

5．1 实验部分

5．2 结果与讨论

5．3 本章小结

第六章 金属配合物的抗肿瘤活性研究

引言

6．1 实验部分

6．1．1 试剂

6．1．2 主要仪器及测试条件

6．1．3 溶液的配制

6．1．4 实验方法和步骤

6．2 结果与讨论

6．2．1 金属配合物对人体乳腺癌MDA-MB-231细胞恶性增殖的影响

6．2．2 金属配合物对26S蛋白酶体的抑制作用

6．3 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

个人简历

在读期间发表的论文