馮泳蘭 鄭建華 蔣伍玖 譚宇星,2 庾江喜 張志堅 張復(fù)興 鄺代治＊,

(1衡陽師范學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)系，功能金屬有機材料湖南省普通高等學(xué)校重點實驗室，衡陽 421008)

(2湖南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長沙 410081)

(3衡陽師范學(xué)院生命科學(xué)系，衡陽 421008)

0 前 言

有機錫化合物因其具有良好的抗病毒、抗腫瘤、殺菌抑霉等多種生物活性和選擇性切斷DNA鏈而得到人們廣泛關(guān)注[1-5]，許多有機錫化合物具有生物活性的同時也還有一定的毒性，研究表明，有機錫的生物活性和毒性除了與錫有關(guān)外還與基團有關(guān)，如甲基錫、乙基錫等小基團的有機錫化合物的生物活性和毒性都較高，人們不感興趣。一般來說，隨著基團增大有機錫化合物的毒性降低但水溶性也下降，尋找適當(dāng)?shù)幕鶊F修飾有機錫化合物是有機錫化學(xué)研究應(yīng)用的一個熱點。芐基或取代芐基具有空間位阻大、柔性度低的基團，芐基引入到錫原子上形成的芐基錫或取代芐基錫具有反應(yīng)活性、生物活性高，生物毒性低等特點，人們頗感興趣。2-羰基丙酸(芳甲酰基)腙是一類含N,O多齒配位且具有良好生物相容性的化合物，將其作為配體與金屬配位可形成豐富多樣的配合物[6-10]。本文以此為配體與二(2,4-二氯芐基)二氯化錫反應(yīng)，合成二(2,4-二氯芐基)錫2-羰基丙酸(芳甲?；?腙配合物。在空氣氛下，研究配合物的熱穩(wěn)定性。在Tris緩沖溶液中，以EB做為熒光探針，用熒光光譜法初步研究了配合物與鯡魚精DNA的相互作用。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

IR用日本島津Prestige-21紅外光譜儀 (4 000～400 cm-1,KBr壓片)測定；1H和13C NMR用Bruker AVANCE-400核磁共振儀(TMS內(nèi)標)測定；元素分析用PE-2400(II)元素分析儀測定；晶體結(jié)構(gòu)用Bruker SMART APEXⅡCCD單晶衍射儀測定；紫外-可見光譜用日本島津UV-2550光譜儀測定；熒光光譜用日本日立F-7000熒光光譜儀測定；熱重用德國NETZSCH TG 209 F3熱重分析儀，熔點用北京泰克X-4雙目體視顯微熔點測定儀測定 (溫度計未經(jīng)校正)。

2-羰基丙酸(芳甲?；?腙參考文獻[11]合成。溴化乙錠(EB)、鯡魚精DNA、三羥甲基氨基甲烷(Tris)為Sigma-Aldrich公司產(chǎn)品，其它試劑均為分析純，水為超純水。Tris-HCl(0.01 mol·L-1)緩沖溶液通過稱取一定量Tris用0.1 mol·L-1的鹽酸溶液調(diào)至pH值為7.40，使用前配制；鯡魚精DNA的純度通過比較260和 280 nm 處的吸光度來確定 (A260/A280＝1.8～1.9)，用所需pH值條件下緩沖溶液配制，濃度通過測定260 nm 處的吸光度計算而得 (ε260＝6 600 L·mol-1·cm-1)，其儲備液置于4℃保存；溴化乙錠溶液通過稱取適量溴化乙錠固體，用pH＝7.40的Tris-HCl(0.01 mol·L-1)緩沖溶液配制。

1.2 合 成

1.2.1 二(2,4-二氯芐基)二氯化錫(C1)的合成

圖1 配合物的合成線路圖Fig.1 Synthesis of complexes

[12]方法，在250 mL三口燒瓶內(nèi)加入17.81 g(0.15 mol)錫粉，加 0.27 mL(0.015 mol)水潤濕，再加入120 mL甲苯充分攪拌成懸濁液。加熱甲苯至沸騰，在3 min內(nèi)滴加29.32 g(0.15 mol)2,4-二氯芐，攪拌回流5 h結(jié)束反應(yīng)。冷卻至室溫析出大量白色固體，抽濾，用丙酮提取固體物，濾出錫粉，減壓蒸出丙酮，得20.5 g白色固體。減壓蒸出甲苯濾液，得1.7 g白色固體。合并粗產(chǎn)品，用乙酸乙酯重結(jié)晶得到白色固體，30℃真空干燥48 h后稱重得18.4 g， 產(chǎn)率為 48%。 m.p.：167～168 ℃ 。 元素分析(C14H10Cl6Sn)： 實測值 (計算值,%)：C,32.99(32.96)；H,1.98(2.03)。IR(KBr,cm-1):3 076,3 054(Ar-H),2 998,2 946(C-H),1 114,1 048(C-Cl),440(Sn-C)。1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:7.27(s,2H,H-12),7.19(s,4H,H-15,H-16),3.25 (t,JSn-H=84.4 Hz,4H,Ar-CH2)。

1.2.2 配合物的合成

于50 mL圓底燒瓶中，加入1 mmol 2-羰基丙酸(苯甲?；?腙或 2-羰基丙酸(水楊?；?腙，1 mmol二(2,4-二氯芐基)二氯化錫，25 mL無水甲醇，攪拌回流12 h。冷卻，過濾，旋轉(zhuǎn)蒸除溶劑，用甲醇重結(jié)晶，得淡黃綠色晶體C2或C3。

配合物 C2：晶體 0.580 g，產(chǎn)率 86%。m.p.:122～124 ℃ (dec)。 元素分析(C50H44Cl8N4O8Sn2)：實測值(計算值,%)：C,44.51 (44.49)；H,3.32 (3.29)；N,4.17(4.15)。IR(KBr,cm-1):3 453(-OH),3 086,3 059(Ar-H),2 931 (C-H),1 659 (C=N),1 603,1 391(COO),1 585(C=N-N=C),1 203(C-O),1 169,1 157(C-Cl),594(Sn-O-Sn),548(Sn-C),496(Sn-N),444(Sn-O)。UV-Vis(DMF),λmax:328 nm。1H NMR (CDCl3,400 MHz)δ:7.91(d,J=7.6 Hz,4H,H-2,H-6),7.53(t,J=7.2 Hz,2H,H-4),7.42(t,J=7.6 Hz,4H,H-3,H-5),7.27(s,4H,H-13),7.02～7.09 (m,8H,H-15,H-16),3.49(s,6H,CH3OH),2.96～3.29(m,8H,Ar-CH2),2.50(s,6H,H-10),0.94 (s,2H,CH3OH)。13C NMR (CDCl3,100 MHz)δ:174.78 (C-9),164.12 (C-7),155.33(C-8),133.41,133.08,132.63,132.30,132.02,131.28,131.06,130.83,128.89,128.46,128.29,127.39(Ar-C),50.92(CH3OH),28.75(Ar-CH2)；13.81(C-10)。

配合物C3：晶體 0.574 g，產(chǎn)率83%。m.p.:127～129 ℃(dec)。 元素分析(C50H44Cl8N4O10Sn2)：實測值(計算值,%)：C,43.44 (43.46)；H,3.23 (3.21)；N,4.08(4.05)。IR(KBr,cm-1):3 453(-OH),3 086,3 065(Ar-H),2 959,2 930 (C-H),1 661(C=N),1 618,1 383(COO),1 587(C=N-N=C),1 207(C-O),1 169,1 146(C-Cl),594(Sn-O-Sn),551(Sn-C),509(Sn-N),446(Sn-O)。 UV-Vis(DMF),λmax:334 nm。1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:11.06(s,2H,Ar-OH),7.59(d,J=7.6 Hz,2H,H-6),7.43(t,J=7.6 Hz,2H,H-4),7.27(s,4H,H-13),7.02～7.09 (m,8H,H-15,H-16),6.96 (d,J=7.6 Hz,2H,H-3),6.89 (t,J=7.6 Hz,2H,H-5),3.49(s,6H,CH3OH),3.02～3.37(m,8H,Ar-CH2),2.44(s,6H,H-10),0.96 (s,2H,CH3OH)。13C NMR (CDCl3,100 MHz)δ:175.42 (C-9),160.73 (C-7),155.32(C-8),135.11,133.48,132.86,132.42,130.83,130.60,129.79,129.06,127.57,119.25,117.68,114.51(Ar-C),50.68(CH3OH),28.30(Ar-CH2)；13.79(C-10)。

1.3 晶體結(jié)構(gòu)測定

分別選取尺寸為0.22 mm×0.20 mm×0.20 mm(C2)和 0.20 mm×0.20 mm×0.19 mm(C3)的配合物晶體，在Bruker SMART APEX II CCD單晶衍射儀上，采用經(jīng)石墨單色化的 Mo Kα射線 (λ=0.071 073 nm)，以φ～ω掃描方式收集衍射數(shù)據(jù)。配合物C2在2.64°～25.10°范圍內(nèi)共收集13 931個衍射點，其中獨立衍射點4 789個(Rint=0.016 0)，用于結(jié)構(gòu)精修的可觀察衍射點 4 585個[I＞2σ(I)]；配合物 C3在 1.92°～25.10°范圍內(nèi)共收集14 789個衍射點，其中獨立衍射點4 919個(Rint=0.018 4)，用于結(jié)構(gòu)精修的可觀察衍射點4 624個[(I＞2σ(I)]。全部數(shù)據(jù)經(jīng)Lp因子和多重掃描吸收校正。晶體結(jié)構(gòu)由直接法解出，全部非氫原子坐標在差值Fourier合成中陸續(xù)確定，理論加氫法給出氫原子在晶胞中的位置坐標。對氫原子和非氫原子分別采用各向同性和各向異性熱參數(shù)進行全矩陣最小二乘法修正，全部結(jié)構(gòu)分析計算工作采用Shelxtl程序系統(tǒng)完成[13]。

CCDC:984671,C2；984670,C3。

表1 晶體學(xué)數(shù)據(jù)Table 1 Crystallographic Data

Continued Table 1

1.4 與DNA相互作用實驗

在5mL容量瓶中分別加入鯡魚精DNA、EB及不同濃度的配合物溶液，混勻，放置3.5 h，分別掃描熒光光譜，激發(fā)波長為258 nm，發(fā)射波長見圖譜，激發(fā)和發(fā)射光譜掃描狹縫寬度均為5.0 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 譜學(xué)研究

配體2-羰基丙酸(水楊酰基)腙的(C=N)出現(xiàn)在1 642 cm-1附近[11]，而它與錫配位形成配合物C3后其(C=N)紅移到1 587 cm-1，表明配體中亞胺基參與了配位。羧基的反對稱伸縮振動峰在1 618 cm-1，而對稱伸縮振動峰在1 383 cm-1處，反對稱伸縮振動頻率和對稱伸縮振動頻率之差為235 cm-1，表明配合物中的酸根是以單齒形式與Sn配位。在低頻區(qū)有弱振動吸特征峰，二(2,4-二氯芐基)二氯化錫的Sn-C振動峰在440 cm-1，在配合物C3中此峰向高頻區(qū)移動至 551 cm-1， 并分別于 594 cm-1(ν(Sn-O-Sn))、509 cm-1(ν(Sn-N))和 446 cm-1(ν(Sn-O))處出現(xiàn)形成配鍵的特征 峰[14-18]。

2-羰基丙酸(苯甲?；?腙與錫配位形成配合物C2有著與C3類似的紅外光譜征，νs(C=O)=1 603 cm-1,νas(C=O)=1 391 cm-1，頻率之差為 212 cm-1，是以單齒形式與Sn配位。其配鍵的特征峰ν(Sn-OSn)、ν(Sn-N)和 ν(Sn-O)分別位于 594、496 和 444 cm-1處，表明C2和C3有機錫配合物的生成，并有相似的結(jié)構(gòu)。

在1H NMR譜中，其各組峰的積分面積之比與預(yù)期結(jié)構(gòu)的各組質(zhì)子數(shù)相對吻合[19-21]；在化合物C1中，與錫原子相連的2,4-二氯芐基的亞甲基質(zhì)子峰是由一個正常的單峰和一對小衛(wèi)星峰組成，這是由于119Sn-H耦合的結(jié)果[22]，其耦合常數(shù)為JSn-H=84.4 Hz；而在形成配合物C2、C3后，由于化學(xué)環(huán)境的改變，亞甲基的2個質(zhì)子發(fā)生同碳耦合，裂分成多重峰。在13C NMR譜中，其各組峰與理論推測結(jié)構(gòu)碳原子數(shù)相吻合[19]，與X-射線單晶衍射結(jié)果一致。

2.2 晶體結(jié)構(gòu)

配合物C2、C3的主要鍵長和鍵角數(shù)據(jù)列于表2，分子結(jié)構(gòu)見圖2、3。配合物C2、C3均為雙錫核分子，存在1個Sn2O2平面中心四元環(huán)，該環(huán)的中心就是分子的對稱中心，四元環(huán)由羧基氧原子以μ3-橋聯(lián)配位Sn原子，且與2個錫原子的鍵長不等，其中C2中 Sn1-O3:0.235 0(2)nm，C3中 Sn1-O4:0.235 1(2)nm，均屬于正常Sn-O共價鍵長；而C2中Sn1-O3i:0.268 5(2)nm，C3中 Sn1-O4i:0.266 7(1)nm，大于Sn-O共價鍵長，但是小于錫原子與氧原子范氏半徑之和，比文獻報道[15]相似配合物的Sn-O略長。

在配合物C2結(jié)構(gòu)中，Sn1與來自配體中的2個氧原子O1和O3，1個亞氨基氮原子N2，1個配位甲醇氧原子O4，來自2個2,4-二氯芐基中的亞甲基碳原子C11和C18以及來自另1個配體分子中的O3i等配位，形成七配位五角雙錐構(gòu)型。 O1、O3、O4、N2、O3i占據(jù)了赤道平面的5個位置，2個亞甲基碳原子C11和C18則占據(jù)了該平面兩側(cè)的軸向位置，軸向C18-Sn1-C11鍵角為 163.57(11)°， 與 180°偏離了16.43°，且赤道平面的5個原子與中心錫原子的鍵長及鍵角也不等，因此該配合物中心錫原子為畸變七配位五角雙錐構(gòu)型。配合物C3與C2分子相類似，鍵參數(shù)差異不大，中心錫原子也為畸變七配位五角雙錐構(gòu)型。在2個配合物結(jié)構(gòu)中，Sn-N鍵長為：C2:0.224 2(2)nm，C3:0.225 4(2)nm，與文獻報道相似[17,23-25]。

2.3 熱穩(wěn)定性研究

為了研究配合物的熱穩(wěn)定性，采用NETZSCH TG 209 F3熱重分析儀，在空氣氛下，加熱速度為20 ℃·min-1，氣體流速為 20 mL·min-1，在 40～750 ℃范圍內(nèi)對配合物進行熱重測試。如圖4及圖5所示，隨溫度的升高，配合物C2、C3發(fā)生失重，且失重曲線較為相似，均可觀察到3個失重階段。在初始階段40～200℃，配合物C2失重為4.58%，C3為4.41%，分別對應(yīng)配合物失去2個配位甲醇分子；配合物C2、C3的第二階段與第三階段界限均相對模糊，在200～750℃范圍內(nèi)失重，對應(yīng)配合物分子失去2個2-羰基丙酸芳甲酰腙配體及4個2,4-二氯芐基，最終穩(wěn)定在約22.26%(C2)和21.79%(C3)，殘余物與SnO2的計算含量 22.33%(C2)及 21.81%(C3)吻合；上述熱分析結(jié)果表明配合物C2結(jié)構(gòu)在121℃之前，配合物C3結(jié)構(gòu)在128℃可穩(wěn)定存在。

表2 配合物的部分鍵長和鍵角Table 2 Selected bond lengths(nm)and bond angles(°)of C2 and C3

圖2 配合物C2的分子結(jié)構(gòu)圖(橢球率30%)Fig.2 Molecular structure of complex C2 with 30%probability ellipsoids

圖3 配合物C3的分子結(jié)構(gòu)圖(橢球率30%)Fig.3 Molecular structure of complex C3 with 30%probability ellipsoids

圖4 配合物C2的TG-DTG曲線Fig.4 TG-DTG curve of the complex C2

圖5 配合物C3的TG-DTG曲線Fig.5 TG-DTG curve of the complex C3

圖6 配合物C2與EB-DNA體系相互作用的熒光光譜圖Fig.6 Effects of complex C2 on the fluorescent spectra of EB-DNA system

圖7 配合物C3與EB-DNA體系相互作用的熒光光譜圖Fig.7 Effects of complex C3 on the fluorescent spectra of EB-DNA system

2.4 配合物與DNA-EB作用的熒光光譜研究

溴化乙錠(EB)是一種熒光染料，但其本身的熒光很弱。在DNA溶液中，EB能平行地嵌入到雙螺旋DNA內(nèi)部的堿基對之間，從而使熒光顯著增強。當(dāng)配合物與EB的DNA溶液共存時，便會發(fā)生競爭反應(yīng)，配合物可能把EB從DNA雙螺旋中擠出，導(dǎo)致熒光強度發(fā)生猝滅，因而EB可用作DNA結(jié)構(gòu)的熒光探針[26]。

圖6和圖7分別為不同濃度的配合物C2及C3對EB-DNA復(fù)合體系的熒光淬滅曲線。加入配合物C2或C3后，DNA-EB體系的熒光明顯降低，說明配合物C2或C3的存在使DNA-EB體系的熒光產(chǎn)生了猝滅，根據(jù)Stern-Volmer校正方程[27]：I0/I=1+(KSV+K)cQ+KSVKcQ2，其中Q代表配合物，由曲線擬合推斷出配合物C2或C3與EB-DNA復(fù)合體系的作用屬于動態(tài)和靜態(tài)聯(lián)合猝滅。表明配合物C2或C3既可以與DNA分子中的磷酸基團靜電結(jié)合，使DNA分子軸向收縮，把EB從DNA分子的堿基對中擠出；又可以與DNA分子中的堿基基團配位結(jié)合，取代DNA分子堿基對中的EB。這兩種作用都導(dǎo)致DNA-EB體系熒光的猝滅。由于這兩種原因，配合物C2或C3均顯示出較強的熒光猝滅作用，與文獻報道[28]相似。

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