李石雄 廖蓓玲＊, 羅培 蔣毅民

(1廣西師范大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，桂林541004)

(2河池學(xué)院化學(xué)與生命工程學(xué)院，宜州546300)

4-(3H)-喹唑酮Co(Ⅱ)、Ag(Ⅰ)配合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)、熒光和抗癌活性

李石雄1,2廖蓓玲＊,1,2羅培1蔣毅民1

(1廣西師范大學(xué)化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，桂林541004)

(2河池學(xué)院化學(xué)與生命工程學(xué)院，宜州546300)

以4(3H)-喹唑酮、Co(NO3)2·6H2O、AgNO3為原料，在相同物料比、溶劑和常溫條件下，合成了配合物[Co(L)2·(H2O)2·(NO3)2] (1)和[Ag(L)2·(NO3)](2)(L=4-(3H)-喹唑酮)。對(duì)其進(jìn)行了X-射線單晶衍射表征和熱重分析。X-射線單晶衍射分析表明，它們都屬于三斜晶系，但1是六配位，2是三配位的。還測(cè)定了2的固體熒光和抗癌活性。配合物2的最大發(fā)射波長(zhǎng)比配體紅移了27 nm，其對(duì)NCI(人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞)有較好的抗癌作用。

配合物；4-(3H)-喹唑酮；熒光；抗癌活性

過(guò)渡金屬配合物具有光、磁等特性，在發(fā)光材料、生物醫(yī)學(xué)和催化領(lǐng)域有廣闊的前景，因而受到廣泛關(guān)注[1-5]。藥理試驗(yàn)證明，4-(3H)-喹唑酮及其衍生物具有抗菌[6-7]、抗病毒[8]，抗癌[9-10]，抗高血壓[11]，抗高血脂[12]，以及抗高膽固醇[13]作用。因此，研究4-(3H)-喹唑啉酮配合物的藥理活性具有重要的意義。在溶液中，4-(3H)-喹唑啉酮具有共軛體系，可以以1H、3H和4-OH 3種同分異構(gòu)體存在。它們非常容易形成平面型配合物。這類(lèi)配合物易以插入方式與腫瘤或病毒的DNA作用，從而達(dá)到抗腫瘤、抗病毒的目的。本文以4-(3H)-喹唑酮、Co(NO3)2·6H2O、AgNO3為原料，在相同物料比、溶劑和常溫條件下，成功合成了2個(gè)配合物：[Co(L)2(H2O)2(NO3)2](1)，[Ag (L)2(NO3)](2)。并研究了2的固體熒光和抗癌活性。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

儀器：Nicolet FT-IR型傅立葉變換紅外光譜儀，攝譜范圍400～4 000 cm-1；安捷倫supernova單晶衍射儀；德國(guó)Elemental公司Vario-EL元素分析儀；Perkin Elmer公司Pyris Daimond TG-DTA差熱-熱重綜合分析儀，氮?dú)鈿夥眨?5～1 000℃，升溫速度5℃·min-1；時(shí)間分辨熒光光譜儀FL3-TCSPC，狹縫寬度為1 nm。

試劑：4-(3H)-喹唑酮(化學(xué)純)，乙腈(化學(xué)純)，Co(NO3)2·6H2O(化學(xué)純)，AgNO3(化學(xué)純)。

1.2 配合物[Co(L)2·(H2O)2·(NO3)2](1)的合成

將0.2 mmol 4-(3H)-喹唑酮(0.029 2 g)與0.1 mmol Co(NO3)2·6H2O(0.029 6 g)溶于10 mL乙腈溶液中，在室溫下攪拌20 min，過(guò)濾，收集濾液于50 mL的燒杯中，室溫下自然揮發(fā)48 h，有粉紅色塊狀晶體生成。產(chǎn)率50%。元素分析(C16H16CoN6O10)計(jì)算值(%)：C，37.55；H，3.21；N，16.55；理論值(%)：C，37.59；H，3.15；N，16.44。紅外(KBr，cm-1)：3854w，3 759w，3 428s，1 626m，1 516w，1 389s，1 042w，758w，678w，520m。

1.3 配合物[Ag(L)2·(NO3)](2)的合成

2的合成方法與1類(lèi)似，只是將金屬鹽換為0.1 mmol AgNO3(0.016 9 g)，得無(wú)色針狀晶體。產(chǎn)率78.1%。元素分析(C16H12AgN5O5)計(jì)算值(%)：C，41.56；H，2.83；N，14.87。理論值(%)：C，41.58；H，2.62；N，15.15。紅外(KBr，cm-1)：3459m，3159w，3127s，1689 s，1 611s，1 453m，1 389s，1 310m，1 231m，1 137m，899s，758s，678m，536m，505w，410w.

1.4 X-射線衍射測(cè)定及晶體結(jié)構(gòu)解析

分別取配合物1和2大小合適的晶體顆粒用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)試，衍射數(shù)據(jù)在安捷倫supernova單晶衍射儀上進(jìn)行的X-射線衍射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行收集。用石墨單色化的Mo Kα輻射作為衍射光源(λ=0.071 073 nm)，收集溫度均為293(2)K，分別在一定的θ范圍內(nèi)收集到單晶衍射數(shù)據(jù)。晶體結(jié)構(gòu)用Olex2軟件進(jìn)行解析[14]，全部數(shù)據(jù)由經(jīng)驗(yàn)吸收校正，非氫原子坐標(biāo)及各向異性用Olex2經(jīng)全矩陣最小二乘法精修[14]。配合物1和2的晶體學(xué)參數(shù)列于表1中。配合物1和2的部分鍵長(zhǎng)鍵角列于表2中，配合物1和2的氫鍵列于表3中。

CCDC：1011403，1；1011401，2。

表1 配合物1和2的晶體學(xué)參數(shù)Table 1Crystallographic data of 1 and 2

續(xù)表1

表2 配合物1和2的部分鍵長(zhǎng)和鍵角Table 2Selected bond lengths(nm)and bond angles(°)for 1 and 2

表3 配合物1和2的氫鍵Table 3Hydrogen bond of complexes 1 and 2

2 結(jié)果和討論

2.1 配合物1的晶體結(jié)構(gòu)

配合物1屬于P1空間群，三斜晶系，晶體學(xué)參數(shù)如表1所示，部分鍵長(zhǎng)鍵角列于表2中。配合物1的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示。這里僅有1個(gè)晶體學(xué)上獨(dú)立的Co(Ⅱ)離子。Co(Ⅱ)分別與來(lái)自2個(gè)配體上的2個(gè)N原子(N1，N1i)以及來(lái)自水分子的2個(gè)O原子(O2，O2i)和來(lái)自硝酸根上的2個(gè)O原子(O3，O3i)配位，配位數(shù)為6。其中O2,O2i2個(gè)原子占據(jù)軸向位置，N1，N1i，O3，O3i4個(gè)原子占據(jù)赤道位置。Co-N鍵的鍵長(zhǎng)0.216 2(2)nm，Co-O鍵的鍵長(zhǎng)范圍為0.206 94(19)～0.214 2(2)nm，它們都與文獻(xiàn)報(bào)道的此類(lèi)化合物鍵長(zhǎng)相似[15]。

圖1 配合物1的分子結(jié)構(gòu)圖Fig.1Molecular structure of complex 1

由于水分子的引入，使得配合物1中，不僅有分子內(nèi)氫鍵，同時(shí)也有分子間氫鍵。配體上的羰基與水分子形成了O-H…O氫鍵，構(gòu)成了分子內(nèi)氫鍵(圖2)，同時(shí)硝酸根上的O原子與另一個(gè)配合物上的水分子形成了O-H…O氫鍵，從而形成了分子間氫鍵(圖3)，通過(guò)大量氫鍵作用，形成了晶體的2D結(jié)構(gòu)(如圖4所示)。

圖2 配合物1的分子內(nèi)氫鍵Fig.2Intramolecular hydrogen bonds of complex 1

圖3 配合物1的分子間氫鍵Fig.3Intermolecular hydrogen bonds of complex 1

圖4 通過(guò)氫鍵形成的晶體1的2D結(jié)構(gòu)Fig.42D structure of 1 formed by hydrogen bonds viewed along c axis

2.2 配合物2的晶體結(jié)構(gòu)

配合物2屬于P1空間群，三斜晶系，晶體學(xué)參數(shù)如表1所示，部分鍵長(zhǎng)鍵角列于表2中。配合物2的分子結(jié)構(gòu)如圖5所示。這里僅有一個(gè)晶體學(xué)上獨(dú)立的Ag(Ⅰ)離子。Ag(Ⅰ)分別與來(lái)自配體上的2個(gè)N原子(N1，N3)以及來(lái)自硝酸根上的O原子(O3)配位，配位數(shù)為3。Ag-N鍵的鍵長(zhǎng)范圍為0.216 0(3)～0.222 2(3)nm，Ag-O鍵的鍵長(zhǎng)為0.249 4(3)nm，它們都與文獻(xiàn)報(bào)道的此類(lèi)化合物鍵長(zhǎng)相似[16]。

圖5 配合物2的分子結(jié)構(gòu)圖Fig.5Molecular structure of complex 2

由于在配合物2中一個(gè)4-(3H)-喹唑酮配體的羰基對(duì)位N原子與Ag(Ⅰ)配位，羰基鄰位上的N原子未脫質(zhì)子，與另一分子的4-(3H)-喹唑酮配體的羰基氧之間形成了N-H…O氫鍵。此外，另一個(gè)4-(3H)-喹唑酮配體的羰基對(duì)位上的N原子未脫質(zhì)子，與另一分子中的硝酸根上的O原子形成了N-H…O氫鍵(圖6)。

圖6 配合物2中的氫鍵Fig.6Hydrogen bonds of complex 2 viewed along a axis

2.3 配合物1和2的熱重分析

圖7是1和2的熱重分析曲線。從熱重分析曲線上可以看出：配合物1在30℃至137℃失重7.01%，對(duì)應(yīng)于失去配合物中的2個(gè)配位水分子(理論值：7.04%)。在138～691℃之間失重56.1%，說(shuō)明配合物中的4-(3H)-喹唑酮配體已經(jīng)完全分解(理論值：57.1%)。在692～744℃之間的失重可能對(duì)應(yīng)的是硝酸根配體的失去，最后剩余25%的殘余物。由于沒(méi)有配位水，配合物2的熱穩(wěn)定性要高于1。

2.4 配合物2的熒光性質(zhì)

在室溫條件下，固態(tài)配體L的熒光光譜圖如圖8所示。從圖中可以看出，當(dāng)最大激發(fā)波長(zhǎng)λex=360 nm時(shí)，L在λem=412 nm處有一個(gè)最大發(fā)射峰。該發(fā)射峰可歸結(jié)為π*-π電子躍遷。

圖7 配合物1和2的熱重分析曲線Fig.7Thermogravimetric analysis curves of complexes 1 and 2

圖8 配體(L)的固態(tài)熒光發(fā)射圖Fig.8Solid state fluorescent emission of ligand L

常溫下，配體L與Ag(Ⅰ)形成配合物2后，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)λex=397 nm時(shí)，有最大發(fā)射(λem=439 nm)。配合物2的最大發(fā)射波長(zhǎng)紅移了27nm(圖9)。據(jù)類(lèi)似的文獻(xiàn)報(bào)道，由于金屬Ag離子最外層為d10電子構(gòu)型，一般不允許d→d*電子躍遷，但是其與配體發(fā)生配位反應(yīng)后，其配位作用影響了配體間的電子云密度的排布[17]，因此配合物2的熒光發(fā)光可歸結(jié)為受到金屬離子微擾的配體內(nèi)部的π*-π電子躍遷。

圖9 配合物2的固態(tài)熒光發(fā)射圖Fig.9Solid state fluorescent emission of complex 2

2.5 MTT法測(cè)定配合物2的抗癌活性

通過(guò)MTT[18]法測(cè)定配合物2對(duì)7404(人肝癌細(xì)胞)、A549(人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞)、Hep G2(人肝癌細(xì)胞)、NCI-H1650(人小細(xì)胞肺癌細(xì)胞)的抗癌活性，測(cè)試結(jié)果以IC50表示，所得結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，配合物2只對(duì)NCI-H1650(人小細(xì)胞肺癌細(xì)胞)有較好的抗癌作用。

表4 配合物2的抗癌活性Table 4Complex 2 anticancer activity expressed as IC50μmol·mL-1

3 結(jié)論

以4-(3H)-喹唑酮、Co(NO3)2·6H2O、AgNO3為原料，在相同物料比、溶劑和常溫條件下，合成了2個(gè)金屬配合物。通過(guò)比較配合物1和2的結(jié)構(gòu)和配位模式，證明了4-(3H)-喹唑酮在溶液中有1H、3H兩種同分異構(gòu)體存在。熱重分析曲線表明配合物2比配合物1穩(wěn)定。配合物2的熒光發(fā)光可歸結(jié)為受到金屬離子微擾的配體內(nèi)部的π*→π電子躍遷。在4組抗癌活性實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果表明配合物2只對(duì)NCI-H1650(人小細(xì)胞肺癌細(xì)胞)有較好的抗癌作用。

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Syntheses,Structures,Fluorescence and Anticancer Activity of Co(Ⅱ)and Ag(Ⅰ)Complexes with 4-(3H)-Quinazolinone

LI Shi-Xiong1,2LIAO Bei-Ling＊,1,2LUO Pei1JIANG Yi-Min1
(1College of Chemistry and Pharmacy,Guangxi Normal University,Guilin,Guangxi 541004,China)
(2College of Chemistry and Biological Engineering,Hechi University,Yizhou,Guangxi 546300,China)

Complexes[Co(L)2(H2O)2(NO3)2](1)and[Ag(L)2(NO3)](2)were synthesized(L=4-(3H)-quinazolinone), and were both characterized by single crystal X-ray diffraction analysis and thermogravimetric analysis.Single crystal X-ray diffraction analysis showed that they all belong to triclinic space group,but 1 is six-coordinated and 2 is three-coordinated.Meanwhile,the solid-state fluorescence and anticancer activity of 2 also were studied. CCDC:1011403,1;1011401,2.

complex;4-(3H)-quinazolinone;fluorescence;anticancer activity

O614.81+2；O614.122文獻(xiàn)識(shí)別碼：A

1001-4861(2015)02-0291-06

10.11862/CJIC.2015.045

2014-08-30。收修改稿日期：2014-10-29。

桂林市科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃(No.20110330)和廣西教育廳基礎(chǔ)研究(No.200807MS090)資助項(xiàng)目。＊

。E-mail：liaobeiling1324@163.com