胡學雷，張道霞，姜治平，曾令康，楊俊，馮菊紅，葛燕麗

1.武漢工程大學化工與制藥學院，湖北 武漢 430074；2.綠色化工過程教育部重點實驗室（武漢工程大學），湖北 武漢 430074

大環(huán)與多吡啶混配稀土三元配合物的合成與性質(zhì)

胡學雷1，2*，張道霞1，2，姜治平1，2，曾令康1，2，楊俊1，2，馮菊紅1，2，葛燕麗1，2

1.武漢工程大學化工與制藥學院，湖北 武漢 430074；2.綠色化工過程教育部重點實驗室（武漢工程大學），湖北 武漢 430074

Robson大環(huán)希夫堿配合物通常以金屬離子為模板一步合成得到，獲得了大量發(fā)展和廣泛應用.為進一步拓展混配的大環(huán)希夫堿配合物體系并研究其特殊性質(zhì)和用途，以三價鋱離子為模板離子，用2，6－二甲?；?－甲基苯酚和2－羥基－1，3－丙二胺進行［2＋2］模板縮合反應，并在反應條件下加入取代的三聯(lián)吡啶配體一步法直接合成了一個新型的大環(huán)與三聯(lián)吡啶混配單核稀土鋱配合物，用紅外光譜和電噴霧質(zhì)譜等物理方法進行了結構表征.電噴霧質(zhì)譜研究表明：配合物為［2＋2］縮合反應生成的單核結構并存在大環(huán)配體和三聯(lián)吡啶混配的結構單元.凝膠電泳實驗和抗菌實驗證明了目標配合物對質(zhì)粒DNA pBR322具有一定的切割活性，同時對大腸桿菌也有一定的抑制作用.

稀土；大環(huán)配體；多聯(lián)吡啶配體；切割DNA；抑菌活性

0 引言

Robson大環(huán)希夫堿配合物尤其是其稀土配合物在許多方面有特殊性能，它可以通過金屬離子模板法一步合成，因其合成工藝路線簡單而獲得了詳盡的發(fā)展和廣泛應用［1－2］.本課題組得到的大環(huán)配合物的合成、晶體結構、熒光性質(zhì)及相關的生物活性方面做了大量工作［3－15］.本研究報道最近合成的一個新型的大環(huán)與三聯(lián)吡啶混配單核稀土鋱配合物，它是在高氯酸鋱為模板劑的條件下，用2－羥基－1，3－丙二胺與2，6－二甲?；?－甲苯酚通過［2＋2］縮合反應并直接加入4′－（3－吡啶基）－三聯(lián)吡啶一步合成得到，并通過元素分析、紅外光譜、紫外光譜和電噴霧質(zhì)譜對其進行了表征，該配合物對DNA有較明顯的切割活性和對大腸桿菌均有一定的抑制作用.

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

活性二氧化錳用分析純MnCO3熱分解制得；2，6－二甲酰基－4－甲基苯酚和4′－（3－吡啶基）－三聯(lián)吡啶參照文獻［7－8］合成，物理參數(shù)與文獻值一致；其它試劑均為分析純.目標配合物的紫外－可見光譜在ShimadzuUV－2450PC紫外分光光度計上測定；紅外光譜在Perk－ElmerFT－IR光度計上測量（KBr壓片）；電噴霧質(zhì)譜（ES－MS）在Finigan LCQ質(zhì)譜儀測定，樣品濃度約為1.0×10－3mmol/dm－3，樣品稀溶液在針電壓＋4.5 kV下以5×10－6dm3min－1噴霧，流動相為甲醇，收集正離子處理.

1.2 配合物［TbL（3－pytpy）］（ClO4）3·5H2O的合成

回流條件下，向90 mg（0.5 mmol）2，6－二甲Tb（ClO4）3·6H2O的20 mL甲醇溶液中緩慢滴加含有46 mg（0.5 mmol）2－羥基－1，3－丙二胺的20 mL的無水甲醇溶液，滴加完畢后，繼續(xù)回流反應4 h后向其中加入0.5 mmol的4′－（3－吡啶基）－三聯(lián)吡啶，繼續(xù)回流3 h后停止反應，冷卻后過濾，用乙醚擴散得目標配合物的黃色結晶122.85 mg，收率：38%.元素分析（分子式C44H52Cl3N8O21Tb）實測值（計算值/%）：C，40.03（40.83）；H，4.02（4.05）；N，8.12（8.66）.紫外可見光譜（λmax/nm）（λ/dm3）：277（67 700），405（26 000）；紅外光譜（cm－1）：3 421（－OH），1 655（C＝N），1 618（3－pytpy），1 094（ClO4－）.

1.3 與DNA的相互作用

將一系列濃度的配合物的DMF溶液與超螺旋質(zhì)粒DNA pBR322按體積比1∶1的量混合，在37℃環(huán)境下作用一段時間后用溴酚藍終止反應.溶液樣品點樣于瓊脂糖凝膠板孔中（瓊脂糖凝膠質(zhì)量濃度為1%），在電泳槽中進行電泳實驗（電泳液為pH＝8.0的Tris－HCl－EDTA緩沖液），電泳結束后，用EB溶液染色后在凝膠成像系統(tǒng)上照像.

1.4 抑菌活性

實驗菌株為大腸桿菌，固體培養(yǎng)基為瓊脂培養(yǎng)基.將培養(yǎng)基分裝，液體分裝高度為試管高度的1／4，固體分裝體積為三角瓶的1／2.將瓊脂培養(yǎng)基在微波爐中加熱至熔化后，冷卻至50℃左右，將20 mL培養(yǎng)基均勻的鋪在表面皿的表層，冷卻凝固.將在液體培養(yǎng)基中擴大培養(yǎng)復蘇的菌種接種到上述培養(yǎng)基中.把直徑6 mm經(jīng)高壓蒸汽滅菌的濾紙片，分別投入已經(jīng)配好的不同濃度的配合物溶液和對照樣及DMSO溶液中，浸泡2min后備用.取20 μL單位濃度為105 cfu／mL的菌液，均勻的倒入上述鋪有培養(yǎng)基的表面皿中.把抑菌片置于該培養(yǎng)基中，在37℃的電熱恒溫箱中培養(yǎng)24 h，測量每個抑菌片上產(chǎn)生的透明抑菌圈直徑.

2 結果與討論

2.1 合成與表征

目標配合物（DMF溶液）的紫外可見光譜位于277 nm的吸收峰歸屬為苯環(huán)上π－π*電子躍遷；405 nm處的吸收峰為大環(huán)配體上與苯環(huán)共軛的C＝N基團的π－π*電子躍遷，表明2，6-二甲?；?4-甲苯酚的羰基與2-羥基-1，3-丙二胺中的氨基發(fā)生縮合形成C＝N雙鍵.當配合物紅外光譜在1 680 cm－1附近時沒有出現(xiàn)原料2，6-二甲?；?4-甲基苯酚的C＝O的吸收峰，而在1 655 cm－1處有很強的C＝N吸收峰，同樣證實了生成了C＝N雙鍵；在1 618 cm－1處的吸收峰則為多吡啶共軛體系的特征吸收峰；而在1 094 cm－1處出現(xiàn)的很強的吸收為游離的高氯酸根的特征吸收峰，表明配合物為離子型配合物.

2.2 電噴霧質(zhì)譜

配合物［TbL（3-pytpy）］（ClO4）3·5H2O的陽離子電噴霧質(zhì)譜如圖1所示，表1是其質(zhì)譜裂解峰的歸屬.質(zhì)譜峰質(zhì)荷比為m／z＝966.35，為配合物的分子離子峰［Tb（L-2H）（3-pytpy）（CH3OH）2］＋，由配合物陽離子失去兩個酚羥基氫離子和一個配位水分子，再締合兩個甲醇分子形成；該離子碎片進一步失去中性的4′－（3－吡啶基）－三聯(lián)吡啶后的碎片形成的分子離子峰位于基峰m/z＝656.57處.質(zhì)荷比為m/z＝625.19處的碎片歸屬為［Tb（L－2H）（CH3OH）］＋基峰碎片進一步失去一個甲醇分子形成；而在m／z＝311.34處的碎片，是由配合物陽離子失去大環(huán)配體后再結合一個高氯酸根和三個水分子形成.結合Tb3＋離子八配位穩(wěn)定構型的要求、大體積的三齒配體4′－（3－吡啶基）－三聯(lián)吡啶的空間障礙等因素和元素分析結果，確定配合物結構為圖2所示.

表1 配合物[TbL(3-pytpy)](ClO4)3·5H2O的電噴霧質(zhì)譜數(shù)據(jù)Table 1 The ES-MS spectroscopic data and assignments for the title complex[TbL(3-pytpy)](ClO4)3·5H2O

圖1 配合物TbL（3－pytpy）］（ClO4）3·5H2O在甲醇溶液中的電噴霧質(zhì)譜Fig.1Positive－ion ES mass spectrum of the complex TbL（3－pytpy）］（ClO4）3·5H2O in methanol

圖2 配合物［TbL（3－pytpy）］（ClO4）3·5H2O的化學結構Fig.2The chemical structure of the compex［［TbL（3－pytpy）］（ClO4）3·5H2O

2.3 配合物TbL（3-pytpy）］（ClO4）3·5H2O對DNA的切割作用

圖3是在反應溫度和時間分別為37.5℃和6 h、pH＝7.2的條件下，濃度不同配合物溶液對質(zhì)粒DNA pBR322切割作用凝膠電泳圖.實驗表明配合物能將質(zhì)粒DNA pBR322切割成環(huán)形缺刻（Form II），隨著配合物濃度的增大，切割的活性變化不明顯.因此配合物對質(zhì)粒DNA pBR322只具有一定的切割活性.

圖3 不同濃度配合物切割DNA pBR322的凝膠電泳圖Fig.3Agarosegelelectrophoresisforthecleavageof PBR322 DNA by different concentrations of complex

2.4 配合物TbL（3－pytpy）］（ClO4）3·5H2O的抑菌活性

配合物TbL（3－pytpy）］（ClO4）3·5H2O對大腸桿菌的抑制作用的效果見圖4.

圖4 配合物對大腸桿菌的抑制作用Fig.4Effect on bacteriostasis of E.coli of complex

圖中（1）、（2）分別為空白溶劑和對照稀土鹽溶液，（3）、（4）、（5）分別為浸泡不同濃度時0.5，1，2 mg／mL的配合物溶液的菌樣抑菌圈，浸泡配合物菌樣濾片周圍產(chǎn)生了明顯比浸泡對照稀土鹽較大的抑菌圈，表明配合物對大腸桿菌的生長具有抑制作用，并且配合物的抑菌效果比相對的稀土鹽好，但濃度對配合物的抑菌效果沒有明顯的影響.

3 結語

本研究所報道的稀土配合物TbL（3-pytpy）］（ClO4）3·5H2O是迄今為止合成的第一個Robson大環(huán)配體和小分子三齒多吡啶配體混配的稀土三元配合物，采用稀土離子模板法并直接加入小分子三齒多吡啶配體（4′－（3－吡啶基））通過酚基二醛和相應的二胺［2＋2］縮合反應一步法直接合成，合成工藝簡單，條件溫和.通過元素分析、紅外光譜、紫外可見光譜和電噴霧質(zhì)譜對配合物表征了配合物結構.該配合物DNA pBR322具有一定的切割活性和對大腸桿菌也有一定的抑制作用.

致謝

感謝湖北省科技廳的資助！

［1］B譈NZLI J C G，PIGUET C.Lanthanide－containing molecular and supramolecular polymetallic functional assemblies［J］.Chem Rev，2002，102（6）：1897－1928.

［2］ALEXANDER V.Design and synthesis of macrocyclic and their complexes of lanthanides and actinides［J］.Chem Rev，1995（2）：95：273－342.

［3］胡學雷，邱立，陳中，等.雙酚大環(huán)配體硝酸銪三元配合物的合成、結構與熒光性質(zhì)［J］.化學學報，2008，66（12）：1446－1450.

HU Xei－lei，QIU Li，CHEN Zhong，et al.Synthesis，crystal structure and DNA cleavage of a new holmium（III）nitrate with a schiff－based macrocyclic ligand［J］.2008，Acta Chimica Sinica，66（12）：1446－1450.（in Chinese）

［4］胡學雷，劉煥，胡丹，等.置換反應合成稀土穴合物［J］.中國稀土學報，2005，23（專輯）：1－4.

HU Xei－lei，LIU Huan，HU Dan，et al.The synthesis of rare earth cryptates by replacement reaction［J］.China Journal of Rare Earths，2005，23（album）：1－4.（in chinese）

［5］HU X L，CHEN Z，QIU L，et al.Characterization，crystal structure and luminescence properties of a new europium（III）complex with the macrocyclic ligand derived from 2，6－diformyl－4－methylphenol and diethylenetriamine［J］.Rare Earths，2008，26（6）：795－799.

［7］邱立.四亞胺雙酚大環(huán)稀土配合物的合成、結構與性質(zhì)的研究［D］.武漢：武漢工程大學化工與制藥學院，2007.

QIU Li.Study on Syntheses，Crystal structures and properties of lanthanide complexes with tetraiminodiphenol macrocyclic ligands［D］.Wuhan:School of Chemical Engineering and Pharmacy，Wuhan Institute of Technology，2007.（in Chinese）

［8］張海燕.帶小分子三齒配體的大環(huán)稀土三元配合物的合成、結構與性質(zhì)研究［D］.武漢:武漢工程大學化工與制藥學院，2009.

ZHANG Hai－yan.Syntheses，structures and properties of ternary lanthanide complexes with macrocyclic ligand and tridented small molecular ligand［D］.Wuhan:School of Chemical Engineering and Pharmacy，Wuhan Institute of Technology，2009.（in Chinese）

［9］王小波.雙核稀土大環(huán)配合物的合成、表征、晶體結構及對DNA切割活性的研究［D］.武漢:武漢工程大學化工與制藥學院，2011.

WANG Xiao－bo.Studies on the Synthesis，characterization and DNA cleavage activity of binuclear rare earth macrocyclic complexes［D］.Wuhan:School of Chemical Engineering and Pharmacy，Wuhan Institute of Technology，2011.（in Chinese）

［10］姜治平.稀土大環(huán)配合物的合成及生物活性研究［D］.武漢:武漢工程大學化工與制藥學院，2011.

JIANG Zhi－ping.Synthesis and biological activity of rare earth macrocyclic complexes［D］.Wuhan:School of Chemical Engineering and Pharmacy，Wuhan Institute of Technology，2011.（in Chinese）

［11］張陽玲，邱立，曾慧玲，等，不對稱大環(huán)配體硝酸釓（III）三元配合物的合成與表征［J］武漢工程大學學報，2008，30（4）：39－41.

ZHANG Yang－Ling，QIU Li，ZENG，Hui－Ling，et al.The Synthesis and characterization of a new asymmetric gadolinium（III）nitrate with a macrocyclic ligand［J］.Journal of Wuhan Institute of Technology，2008，30（4）：39－41.（in Chinese）

［12］胡學雷，孟美娜，姜治平，等.雙臂大環(huán)稀土配合物的合成與生物活性研究［J］.武漢工程大學學報，2014，36（4）：12－16.

HU Xei－lei，MENG Mei－na，JIANG Zhi－ping，et al.Synthesis，characterization and biological activities of a new lanthanide complex with a suspended－armed macrocyclic ligand［J］.Journal of Wuhan Institute of Technology，2014，36（4）：12－16.（in Chinese）

［13］王銀平，吳起峰，夏雨佳，等.Ho（III）希夫堿大環(huán)配合物的合成、晶體結構及其對DNA的切割活性研究［J］.高等學?；瘜W學報，2010，31（12）：2344－2348.

WANG Yin－Ping，WU Qi－Feng，XIA Yu－Jia，et al.Synthesis crystal structure and DNA cleavage of a new holmium（Ⅲ）nitrate with a schiff－based macrocryclic ligand［J］.Chemical Journal of Chinese Universities，2010，31（12）：2344－2348.（in Chinese）

［14］胡學雷，劉煥，袁軍，等.含吡啶基的多氮亞胺穴醚稀土配合物的合成與表征［J］.稀土，2006，27（1）：90－92.

HU Xei－lei，LIU Huan，YUAN Jun，et al.Synthesis and characterization of eare earth complexes containing pyridyl multiple nitrogen imine cryptand［J］.Rare Earth,2006，27（1）：90－92.（in Chinese）

［15］王小波，姜治平，候波濤，等.模板法合成大環(huán)單核鉛及雙核銅（II）配合物［J］.武漢工程大學學報，2001，33（4）：17－19.

WANG Xiao－bo，JIANG Zhi－ping，HOU Bo－tao，et al.Study on synthesis of new dinuclear copper macrocyclic complex by template reaction involving lead ion as templating agent［J］.Journal of Wuhan Institute of Technology，2001，33（4）：17－19.（in Chinese）

Synthesis and properties of new lanthanide ternary complex with macrocyclic ligand and polypyridine

HU Xue－lei1，2，ZHANG Dao－xia1，2，JIANG Zhi－ping1，2，ZENG Ling－kang1，2，YANG Jun1，2，F(xiàn)ENG Ju－h(huán)ong1，2，GE Yan－li1，2
1.School of Chemical Engineering and Pharmacy，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China；2.Key Laboratory of Green Chemical Process（Wuhan Institute of Technology），Ministry of Education，Wuhan 430074，China

Robson macrocyclic complexes have acquired extensive developments and many valuable applications due to the simple synthetic method based on the template condensation in the presence of ionic metals.To develop new Robson macrocyclic ternary complexes with another small molecule ligand，a new ternary terbium complex with a macrocycle and a second polypyridine ligand was synthesized by［2＋2］condensation of 2，6-diformyl-4-methyl phenol and 2-hydroxyl-1，3 diamine in the presence of terbium ion and 4′-（3-pyridyl）-2，2′：6′，2″-terpyridine（3-pytpy）.The title complex was characterized by various physical methods，and the biological activities of the complex were studied by agarose gel electrophoresis and antibacterial toxic experiment.The electrospray mass spectrum of the complex shows that the entity contains a macrocycle and a second polypyridine ligand.The study of agarose gel electrophoresis shows that the complex can cleave the pBR322 DNA into an open circular relaxed form.The results of antibacterial toxic experiment indicate that the title complex has an inhibiting effect onEscherichia coli.

rare earth；macrocyclic complex；DNA cleavage；polypyridine；inhibition ofEscherichia coli

O641.1

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.01.002

本文編輯：張瑞

1674－2869（2015）01－0006－05

2014－12－31

湖北省自然科學基金重點項目（2011CDA048）

胡學雷（1967－），男，湖北團風人，教授，博士.研究方向：藥物合成.*通信聯(lián)系人