鄺代治 朱小明 馮泳蘭 張復(fù)興 庾江喜 蔣伍玖 譚宇星 張志堅
(1衡陽師范學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院;功能金屬有機(jī)材料湖南省普通高等學(xué)校重點實驗室,衡陽421008)
(2衡陽師范學(xué)院生命科學(xué)與環(huán)境學(xué)院,衡陽421008)
二[三(2-甲基-2-苯基)丙基錫]二元酸酯(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2(n=2,3,4)的合成、結(jié)構(gòu)及體外抗癌活性
鄺代治*,1朱小明1馮泳蘭1張復(fù)興1庾江喜1蔣伍玖1譚宇星1張志堅2
(1衡陽師范學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院;功能金屬有機(jī)材料湖南省普通高等學(xué)校重點實驗室,衡陽421008)
(2衡陽師范學(xué)院生命科學(xué)與環(huán)境學(xué)院,衡陽421008)
丁二酸、戊二酸和己二酸分別與μ-氧-雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基]錫反應(yīng),合成了3個二[三(2-甲基-2-苯基)丙基錫]二元酸酯(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2(n=2(1),3(2),4(3))。對化合物1~3進(jìn)行了元素分析、紅外光譜及核磁共振(1H,13C)表征,并通過X-射線晶體衍射分析測定晶體結(jié)構(gòu)?;衔镏绣a與配基原子構(gòu)成畸型四面體構(gòu)型。試驗表明,化合物2和3均對人癌細(xì)胞Colo205、HepG2、MCF-7、Hela、NCI-H460的增殖具有較強(qiáng)的抑制作用。
二[三(2-甲基-2-苯基)丙基錫]二元羧酸酯;合成;晶體結(jié)構(gòu);抗癌活性
羧基作為單、雙和橋聯(lián)配基與有機(jī)錫形成有機(jī)錫羧酸酯化合物,不僅結(jié)構(gòu)豐富多變,且具有較強(qiáng)生物活性,因而備受人們關(guān)注[1-8],尤其是芳香羧酸和脂肪族一元羧酸形成的有機(jī)錫羧酸酯的報道較多[9-14]。脂肪族二元羧酸作為重要的有機(jī)合成中間體,在醫(yī)藥和工農(nóng)業(yè)等有著重要作用,且脂肪族二元酸作為雙功能基,與有機(jī)錫前體反應(yīng)還可形成鏈橋結(jié)構(gòu)的化合物,如乙二酸與三苯基氯化錫[15]或μ-氧-雙(三丁基錫)反應(yīng)[16],形成兩羧基氧組成的五元環(huán)螯合的有機(jī)錫羧酸酯外,還可形成乙二酸根橋聯(lián)的有機(jī)錫羧酸酯化合物[17-19]。丙二元酸與μ-氧-雙(三丁基錫)反應(yīng)[20],形成長鏈橋的有機(jī)錫二元羧酯,當(dāng)與三苯基氯化錫或三苯基氫氧化錫反應(yīng),組裝成大環(huán)有機(jī)錫羧酸酯化合物[21]。隨著碳鏈增長,如丁二酸與有機(jī)錫反應(yīng),既可組裝大環(huán)結(jié)構(gòu)有機(jī)錫羧酸酯[22-23],又可形成長鏈橋的有機(jī)錫羧酸酯[24-26]。戊二酸與二丁基氧化錫[27]或三丁基氯化錫[28]或三苯基氯錫[29]反應(yīng),主要形成長鏈橋結(jié)構(gòu)的有機(jī)錫二元酸酯。這些有機(jī)錫前體與脂肪族二元羧酸反應(yīng),形成橋聯(lián)或大環(huán)或鏈橋結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物,產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與有機(jī)錫前體的空間結(jié)構(gòu)和脂肪族二元羧酸的碳鏈長度有關(guān)。最近,我們用較大位阻的μ-氧-雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基]錫與乙二酸反應(yīng)得到的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分析支持了這一設(shè)想[30],本文以μ-氧-雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基]錫與脂肪族二元羧酸[HOOC(CH2)nCOOH](n= 2,3,4)反應(yīng),合成未見報道的標(biāo)題化合物,并初步研究了化合物對人癌細(xì)胞Colo205、HepG2、MCF-7、Hela、NCI-H460增殖的抑制作用。
1.1 儀器與試劑
日本島津IR Prestige-21紅外光譜儀(4 000~400 cm-1,KBr),PE-2400(Ⅱ)元素分析儀,Bruker SMART APEXⅡCCD單晶衍射儀(德國Bruker公司),X-4雙目體視顯微熔點測定儀(北京泰克儀器有限公司),Bruker Avance 400核磁共振儀(瑞士Bruker公司,TMS為內(nèi)標(biāo),CDCl3為溶劑)。
丁二酸、戊二酸為化學(xué)純,其它試劑均為分析純??ㄣK(99%)、氘代氯仿(XD≥99.8%)購自百靈威科技有限公司。人結(jié)腸癌細(xì)胞(Colo205)、人肝癌細(xì)胞(HepG2)、人乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)、人宮頸癌細(xì)胞(Hela)、人肺癌細(xì)胞(NCI-H460)細(xì)胞株取自美國模式培養(yǎng)物集存庫(ATCC),含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基購自美國Gibico公司,胰蛋白酶(Trypsin)購自甘肅金盛生化制藥有限公司。
1.2 化合物的合成
在100 mL圓底燒瓶中,加入2 mmol μ-氧-雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基]錫、2 mmol脂肪族二元羧酸(丁二酸,戊二酸,己二酸),20 mL乙醇,攪拌分水回流8 h。冷卻后,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,粗產(chǎn)品用二氯甲烷和正己烷混合溶劑重結(jié)晶得標(biāo)題化合物。
化合物1:無色晶體0.925 g,產(chǎn)率80.2%。m.p. 105~106℃。元素分析:實測值(計算值,%):C 66.53 (66.68),H 7.20(7.17)。IR(KBr,cm-1):2 958,2 920,2 860(m,ν(C-H)),1 665(s,νas(COO-)),1 383(m,νs(COO-)),556(m,ν(Sn-O)),503(m,ν(Sn-C))。1H NMR(CDCl3,400 MHz):δ 7.09~7.30(m,30H,Ph-H),1.17(s,12H,CH2Sn),1.21(s,36H,CH3),2.51(s,4H,CH2COOSn)。13C NMR (CDCl3,100 MHz):δ 31.88(-CH2-),32.72(Ar-C),32.50 (SnCH2-),37.27,37.70(-CH3),125.27,125.75,128.27,150.91(Ar),176.97(COO)。
化合物2:無色晶體1.923 g,產(chǎn)率82.4%。m.p. 112~113℃。元素分析:實測值(計算值,%):C 67.05 (66.91),H 7.21(7.26)。IR(KBr,cm-1):2 959,2 920,2 862(m,ν(C-H)),1657(s,νas(COO-)),1367(m,νs(COO-)),556(m,ν(Sn-O)),505(m,ν(Sn-C))。1H NMR(CDCl3,400 MHz):δ 7.08~7.30(m,30H,Ph-H),1.16(s,12H,CH2Sn),1.20(s,36H,CH3),2.29(t,4H,CH2COOSn),1.89(m,2H,CCH2C)。13C NMR(CDCl3,100 MHz):δ 9.93,22.04 (-CH2-),34.46(Ar-C),32.74(SnCH2-),37.28,37.72(-CH3),125.30,125.78,128.30,150.94(Ar),177.64(COO)。
化合物3:無色晶體1.983 g,產(chǎn)率84.0%。m.p.:102~104℃。元素分析:實測值(計算值,%):C 67.23 (67.13),H 7.50(7.34)。IR(KBr,cm-1):2 961,2 924,2 864 (m,ν(C-H)),1 655(s,νas(COO-)),1331(m,νs(COO-)),554(m,ν(Sn-O)),448(m,ν(Sn-C))。1H NMR(CDCl3,400 MHz):δ 7.08~7.36(m,30H,Ph-H),1.15(s,12H,CH2Sn),1.20(s,36H,CH3),2.26(t,4H,CH2COOSn),1.63(s,4H,C(CH2)2C)。13C NMR(CDCl3,100 MHz):δ 10.23,25.63 (-CH2-),35.65(Ar-C),32.73(SnCH2-),37.24,37.72(-CH3), 125.30,125.77,128.29,150.94(Ar),177.96(COO)。
1.3 配合物的體外抗癌活性測試
采用四氮唑鹽還原法(MTT法)測定配合物對人癌細(xì)胞Colo205、HepG2、MCF-7、Hela、NCI-H460增殖的抑制活性。實驗分為藥物試驗組(分別加入不同濃度的測試藥)、對照組(只加培養(yǎng)液和細(xì)胞,不加測試藥)和空白組(只加培養(yǎng)液,不加細(xì)胞和測試藥)。取處于對數(shù)生長期的腫瘤細(xì)胞,加入適量的Trypsin消化,使貼壁細(xì)胞脫落,用含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)液在含5%(體積分?jǐn)?shù))CO2、飽和濕度培養(yǎng)箱內(nèi)于37℃下培養(yǎng)。取96孔板,將測試藥液(0.1 nmol·L-1~10 μmol·L-1)按濃度梯度分別加入至各孔中,每個濃度設(shè)6個平行孔,于前述培養(yǎng)箱條件下培養(yǎng)72 h,然后每孔加MTT 40 μL(用DHanks緩沖液配成4 mg·mL-1),繼續(xù)培養(yǎng)4 h,移去上清液,每孔加DMSO 150 μL,振蕩5 min,使甲瓚結(jié)晶充分溶解,利用Ap22 Speedy全自動酶免分析系統(tǒng)在570 nm波長處檢測各孔的光密度。對照藥物(卡鉑)的活性按照化合物的活性測試方法測定。實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用Graph Pad Prism 5.0統(tǒng)計軟件分析,通過存活率百分比數(shù)據(jù)相對于藥物濃度的非線性回歸分析(曲線擬合),用S形劑量響應(yīng)(變量)方程確定IC50值。
1.4 晶體結(jié)構(gòu)的測定
分別選取尺寸為0.20 mm×0.20 mm×0.20 mm (1)、0.24 mm×0.13 mm×0.10 mm(2)和0.26 mm×0.20 mm×0.18 mm(3)的晶體,在單晶衍射儀上,采用經(jīng)石墨單色化的Mo Kα射線(λ=0.071 073 nm),于296(2)K,以φ~ω掃描方式收集數(shù)據(jù)。全部數(shù)據(jù)經(jīng)Lp因子和經(jīng)驗吸收校正。晶體結(jié)構(gòu)由直接法解出,部分非氫原子坐標(biāo)在隨后的數(shù)輪差值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(biāo)。對氫原子和非氫原子坐標(biāo)及其各向同性或各向異性熱參數(shù)進(jìn)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SHEXTL-97[31]程序系統(tǒng)完成?;衔?、2和3的晶體學(xué)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)精修參數(shù)列于表1。
CCDC:1042305,1;1042306,2;1409041,3。
表1 化合物晶體學(xué)數(shù)據(jù)Table 1Crystallographlic date of the compounds
2.1 譜學(xué)研究
羧基與有機(jī)錫前體的反應(yīng)形成有機(jī)錫羧酸酯化合物,可有3種Sn-O鍵類型的結(jié)構(gòu)(A、B、C):
當(dāng)三烴基錫前體與R′含有一個羧基的二元酸反應(yīng)時,既可形成簡單二元酸酯,又可形成混合、配位和配聚合物的有機(jī)錫羧酸酯,具有A-A,A-B,AC,B-B,B-C和C-C等6種類型結(jié)構(gòu),一般地,錫相連的基團(tuán)位阻效應(yīng)影響羧基氧與烴基錫成鍵或配位形式[21],因此,3個大基團(tuán)(2-甲基-2-苯基)丙基位于錫原子上,與丁二酸、戊二酸和己二酸反應(yīng),羧基氧難以作為雙齒螯合,而只形成A型有機(jī)錫二元酸酯,化合物1~3的羧基的不對稱伸縮振動(νas)和對稱伸縮振動(νs)紅外光譜特征吸收峰之差Δν(νas-νs)分別為282、290和324 cm-1,均大于200 cm-1,表明化合物中羧基的不對稱伸縮振動(νas)未明顯地向低頻移動,對稱伸縮振動(νs)也未明顯地向高頻移動,羧基是以單齒與Sn原子配位[32]。另外,二元酸在3 150~2 800 cm-1處強(qiáng)而寬的ν(O-H)吸收峰在化合物中消失,并在554~556 cm-1之間出現(xiàn)Sn-O鍵振動吸收,表明羧基的質(zhì)子被烴基錫取代[33]。與X-射線單晶衍射測定的結(jié)構(gòu)一致。
化合物都具有A型結(jié)構(gòu),只有鏈長度變化,表現(xiàn)在NMR譜上,其苯環(huán)、甲基、錫連亞甲基和長鏈亞甲基的H質(zhì)子的化學(xué)位移,苯環(huán)、甲基、錫連亞甲基、長鏈亞甲基、叔碳、以及羧基碳的碳譜化學(xué)位移,隨1~3對應(yīng)原子類型δ值均變化不明顯。但13C NMR譜中,隨鏈長度n為2,3,4的不同,丁二酸酯只有1種亞甲基碳(31.88)譜[25,30],戊二酸酯(9.93, 22.04)和己二酸酯(10.23,25.63)分別有2類位移,明顯不同于丁二酸酯的亞甲基碳譜。
圖1 化合物的分子結(jié)構(gòu)圖(橢球率10%)Fig.1Molecular structure of the compounds with 10%probability ellipsoids
2.2 晶體結(jié)構(gòu)
晶體結(jié)構(gòu)分析表明,在化合物1~3中,由于三(2-甲基-2-苯基)丙基錫空間效應(yīng),形成A型有機(jī)錫二元酸酯,只有2個羧基之間的鏈長不同,中心錫原子周圍均為3個亞甲基碳和來自羧基的1個氧構(gòu)成四面體構(gòu)型,如圖1,表2中錫原子為中心的鍵角C-Sn1-C基本上大于鍵角O-Sn1-C,證明(2-甲基-2-苯基)丙基的空間效應(yīng)存在,也導(dǎo)致四面體畸變。
化合物1和2的晶體中,存在著較豐富的氫鍵作用,兩相鄰分子之間,分別存在著C-H…O或CH…π弱相互作用(列于表3),弱作用使得1和2分別形成一維帶狀和二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),如圖2、3所示。化合物1中,Cgi(0.772 92,0.803 35,0.722 08)和Cgii(0.548 63,0.073 85,-0.242 90),分別代表苯環(huán)C57~C62和苯環(huán)C17~C22原子組成的質(zhì)心;化合物2中,Cgi(0.192 53,0.181 85,-0.246 58)和Cgiii(0.541 74,-0.339 64,0.395 00)分別代表苯環(huán)C48~C53和苯環(huán)C13~C18原子組成的質(zhì)心。
圖2 化合物1的一維鏈狀結(jié)構(gòu)Fig.2One-dimensional chain of compound 1
圖3 化合物2的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)Fig.3Two-dimensional network of compound 2
表2 化合物的主要鍵長和鍵角Table 2Selected of bond lengths(nm)and bond angles(°)of the compounds
表3 化合物1、2的氫鍵數(shù)據(jù)Table 3Parameters of hydrogen bonding interactions in compounds 1 and 2
2.3 體外抗腫瘤活性
從化合物2、3的進(jìn)行體外抗癌活性測試結(jié)果(表4)表明,化合物2和3對人癌細(xì)胞Hela、MCF-7、HepG2、Colo205、NCI-H460增殖均有較高的抑制活性,且其活性均分別明顯高于臨床使用的卡鉑?;衔?對人結(jié)腸癌細(xì)胞和人肺癌細(xì)胞的抑制效果最好,其次是對人乳腺腺癌細(xì)胞,再次為對人肝癌細(xì)胞和人宮頸癌細(xì)胞的抑制活性。化合物3對人結(jié)腸癌細(xì)胞的抑制活性最強(qiáng),其次是對人子宮頸癌細(xì)胞,對人肺癌細(xì)胞、人乳腺腺癌細(xì)胞、人肝癌細(xì)胞的抑制活性依次減弱。總體上化合物2比3的抑制活性高,可能具有一定的藥用價值。
續(xù)表3
表4 化合物2、3和卡鉑對腫瘤細(xì)胞的半抑制率Table 4IC50of compounds 2,3 and carboplatin on tumor cells μmol·L-1
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Syntheses,Crystal Structures and in vitro Anti-tumor Activity of Three Bis[tris(2-methyl-2-phenyl)propyltin]dicarboxylate (CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2(n=2,3,4)
KUANG Dai-Zhi*,1ZHU Xiao-Ming1FENG Yong-Lan1ZHANG Fu-Xing1YU Jiang-Xi1JIANG Wu-Jiu1TAN Yu-Xing1ZHANG Zhi-Jian2
(1College of Chemistry and Material Science,Hengyang Normal University;Key Laboratory of Functional Organometallic Materials of Hengyang Normal University,College of Hunan Province,Hengyang,Hunan 421008,China)
(2College of Lifes Science and Environment Science,Hengyang Normal University,Hengyang,Hunan 421008,China)
Three bis[tris(2-methyl-2-phenyl)propyltin]dicarboxylates(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2(n=2(1),3(2), 4(3))have been synthesized by the reaction of succinic acid、glutaric and acid adipic acid with bis[tris(2-methyl-2-phenyl)propyltin]oxide,respectively.IR,1H and13C NMR,elemental analysis and X-ray diffraction for the title complexes were presented.The tin atoms of the three complexes have a distorted tetrahedral geometry.The tests showed the complexes 2 and 3 displayed strong in vitro anti-tumor activity against five human tumor cell lines, Colo205,HepG2,MCF-7,Hela and NCI-H460.CCDC:1042305,1;1042306,2;1409041,3.
bis[tris(2-methyl-2-phenyl)propyltin]dicarboxylate;synthesis;crystal structure;anti-tumor activity
O614.43+2
A
1001-4861(2015)10-2001-07
10.11862/CJIC.2015.211
2015-03-09。收修改稿日期:2015-05-31。
湖南省自然科學(xué)基金(No.13JJ3112)和科技計劃(No.2013TZ2025,2014NK3086,2014FJ3060),功能金屬有機(jī)材料湖南省普通高校重點實驗室開放基金資助項目(No.13K105,14K014,13K01-05,GN14K01),衡陽師范學(xué)院科學(xué)基金(No.12C45),湖南省重點學(xué)科基金和湖南省高校科技創(chuàng)新團(tuán)隊支持計劃,湖南省教育廳基金(No.15C0200,15C0200)資助項目。
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