曹亞萍，易岑蘭，劉洪梅，李海霞，左建麗，袁澤利(遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，貴州遵義　563003)

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新型氧釩(IV)席夫堿配合物［VO(dtbsal-met)(phen)和VO(naph-met)(phen)］的合成及其抗腫瘤活性*

曹亞萍，易岑蘭，劉洪梅，李海霞，左建麗，袁澤利
(遵義醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，貴州遵義563003)

摘要:以L-蛋氨酸(met)，1，10-鄰菲啰啉(phen)和3，5-二叔丁基水楊醛(dbsal)［或2-羥基-1-萘醛(naph)］為原料，經(jīng)胺醛縮合反應(yīng)合成了兩個新型的氧釩(IV)席夫堿配合物［VO(dtbsal-met)(phen)(1)和VO(naph-met)(phen)(2)］，其結(jié)構(gòu)經(jīng)IR，HR-ESI-MS，摩爾電導(dǎo)和X-射線單晶衍射表征。1(CCDC:1 429 158)和2(CCDC:1 429 159)分別屬單斜晶系和三斜晶系。用MTT法研究了1和2對人肺腺癌細胞(A549)和人源肝癌細胞(HepG2)的體外抗腫瘤活性。結(jié)果表明:1和2對A549和HepG2均表現(xiàn)出一定的抑制活性。

關(guān)鍵詞:蛋氨酸; 1，10-鄰菲啰啉;席夫堿;氧釩(IV)配合物;合成;晶體結(jié)構(gòu);抗腫瘤活性

(2014GZ 71255);貴州省大學(xué)生創(chuàng)新項目(201510661007);遵義醫(yī)學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新項目{［2014］5809}

通信聯(lián)系人:袁澤利，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，Tel.0851-8608577，E-mail:zlyuan2002@126.com

氨基酸席夫堿含手性碳原子，其與過渡金屬形成的配合物表現(xiàn)出良好的抗菌、抗腫瘤、抗結(jié)核等生物活性［1］。對新型氨基酸席夫堿化合物的設(shè)計合成、結(jié)構(gòu)及藥理活性篩選已成為醫(yī)藥學(xué)的重要研究方向之一［2］。

自順鉑被發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤活性并成功應(yīng)用于臨床以來，小分子金屬配合物作為抗癌藥研究成為經(jīng)久不衰的熱門研究課題。雖在后續(xù)研究中相繼開發(fā)了卡鉑、奧利沙鉑等鉑類新抗腫瘤藥物，但其在臨床使用過程中具有的腎毒性、骨髓毒性、耳毒性、外周神經(jīng)毒性、催吐性以及長期使用產(chǎn)生的耐藥性等問題仍未得到圓滿解決［3］。此外，價格昂貴的鉑類藥物也為患者帶來經(jīng)濟負擔(dān)。這促使研究者們目光轉(zhuǎn)向開發(fā)具有高效、經(jīng)濟的非鉑類金屬抗癌藥物探尋。

釩作為人體必需的一種微量元素，具有比較復(fù)雜的生物學(xué)功能。研究表明:釩配合物具有降糖、消炎、抗菌等潛在的治療效用［4－5］。與無機釩鹽相比，有機釩配合物不僅可提高釩化合物的生物利用度，而且可增強或改進藥物分子的活性，同時可能降低釩的毒性［6］。當(dāng)用VO2+作為釩配合物時，其毒性會顯著降低［7］。研究還證實，釩化合物產(chǎn)生的活性氧物種能使部分細胞表現(xiàn)出靜止的作用，進而表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性［8］。此外，釩氧無機鹽原料易得、價格低廉，對其進行藥物開發(fā)研究，有望開發(fā)出價廉的前藥［9－10］

Chart 1

本課題組對席夫堿及其金屬配合物開展了一些研究工作［11－13］。在此基礎(chǔ)上，本文以L-蛋氨酸(met)，1，10-鄰菲啰啉(phen)和3，5-二叔丁基水楊醛(dtbsal)［或2-羥基-1-萘醛(naph)］為原料，經(jīng)胺醛縮合反應(yīng)合成了兩個新型的氧釩(IV)席夫堿配合物［VO(dtbasl-met)(phen)(1，Chart 1)和VO(naph-met)(phen)(2，Chart 1)］，其結(jié)構(gòu)經(jīng)IR，HR-ESI-MS，摩爾電導(dǎo)和X-射線單晶衍射表征。并用MTT法初步研究了1和2對人肺腺癌細胞(A549)和人源肝癌細胞(HepG2)的體外抗腫瘤活性。

1　實驗部分

1.1儀器與試劑

Varian 1000 FT-IR型紅外光譜儀(KBr壓片); Micromass LCT Premier XE型高分辨質(zhì)譜儀; Bruker APEX2 Smart CCD型X-射線單晶衍射儀; DDS-307精密型電導(dǎo)率儀。

A549和HepG2，遵義醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)研究中心;其余所用試劑均為分析純。

1.2 1和2的合成

在反應(yīng)瓶中加入met 149 mg(1 mmol)，氫氧化鈉40 mg(1 mmol)和50%甲醇10 mL，加熱攪拌使其完全溶解;加入dtbsal 234 mg(1 mmol)的甲醇(10 mL)溶液，回流(80℃)反應(yīng)1 h。緩慢滴加硫酸氧釩163 mg(1 mmol)的水(5 mL)溶液，滴畢，回流反應(yīng)至反應(yīng)液變土紅色為止(約1 h)。緩慢滴加phen 198 mg(1 mmol)的無水甲醇(10 mL)溶液，滴畢，回流反應(yīng)1 h。冷卻至室溫，抽濾，濾餅依次用水、甲醇和乙醚(3×15 mL)洗滌，真空干燥，用混合溶劑［V(二氯甲烷)∶V(甲醇)=1∶1］重結(jié)晶得褐色塊狀晶體1 468 mg。

用naph替代dtbsal，用類似的方法合成紅色針狀晶體2 438 mg。

1:產(chǎn)率76.7%; IR ν:3 552，3 475，3 414，3 232，3 145，2 957，2 871，1 658，1 636，1 616，1 560，1 534，1 423，1 339，1 170，955，852，729，618，545，471 cm－1; HR-ESI-MS m/z:Calcd for C28H23N3O4SVNa{［M +Na］+}633.184 2，found 633.181 8;Λm［V(MeOH)∶V(DMF)=1∶1，c 1.0×105mol·L－1，下同):5.38 Ω–1· mol–1·cm2。

2:產(chǎn)率79.9%; IR ν:3 461，3 440，2 923，2 854，1 651，1 639，1 617，1 553，1 534，1 496，1 425，1 400，1 332，1 232，1 175，1 138，1 090，958，852，726，609，429 cm－1; HR-ESI-MS m/z:Calcd for C32H37N3O4SVNa{［M + Na］+} 571.074 7，found 571.071 7;Λm:8.41 Ω–1·mol–1·cm2。

1.3 晶體結(jié)構(gòu)測定

分別將1和2用混合溶劑［V（甲醇）∶V（二氯甲烷）＝1∶1］溶解，置室溫下緩慢揮發(fā)1 w得適宜測試的單晶1和2。將其置衍射儀上，采用經(jīng)石墨單色化的Mo Kα射線（λ＝0.071 073 nm），以φ－ω掃描方式收集單晶衍射數(shù)據(jù)。強度數(shù)據(jù)進行了經(jīng)驗吸收校正、LP校正。晶體結(jié)構(gòu)由直接法解得。對全部非氫原子坐標(biāo)及其各向異性熱參數(shù)進行了全矩陣最小二乘法修正。所有計算均用SHELX-97程序完成。

1.4 抗腫瘤活性測定

取對數(shù)生長期的腫瘤細胞，用細胞懸浮液［含10%胎牛血清、雙抗（青霉素100 ug·mL－1，鏈霉素100 μg·mL－1）］的DMEM培養(yǎng)基（A549）和RPMI1640培養(yǎng)基（HepG2），調(diào)整細胞濃度為5×104個/mL，加于96孔板中，100 μL/孔。于5%CO2，37℃條件下培養(yǎng)24 h；用培養(yǎng)基稀釋由DMSO配制的樣品母液，再分別加入樣品孔中，使樣品組最終濃度分別為（5，10，20，40，60，80，100，120）μg·L－1，其它各設(shè)置孔補加100 μL培養(yǎng)基，孵育24 h。小心洗去孔內(nèi)液體，每孔加入MTT溶液（5 mg·mL－1）10 μL及90 μL培養(yǎng)基，于37℃孵育24 h。小心吸去孔內(nèi)液體，每孔加DMSO 100 μL/孔，于室溫振搖5 min。用酶聯(lián)免疫檢測490 nm處的OD值，計算抑制率｛1-（OD樣品－OD空白）/（OD細胞對照－OD空白）］× 100%｝；用統(tǒng)計軟件SPSS 17.0計算其IC50值。

2　結(jié)果與討論

2.1 物理性能

1和2在DMSO和DMF中均表現(xiàn)出良好的溶解性，在無水甲醇、乙醇中微溶，在二氯甲烷和三氯甲烷等有機溶劑中均表現(xiàn)出良好的溶解性。

1和2的Λm值均很小，說明其在研究的溶液中以非離子的形式存在，即配合物在溶液中不會自發(fā)分解14～16］。

2.2 結(jié)構(gòu)表征

在1和2的IR譜圖（略）中，1 651 cm－1～1 658 cm－1處吸收峰為席夫堿（C＝N）特征振動吸收峰［17－18］，表明席夫堿結(jié)構(gòu)的生成；在1 616 cm－1～1 617 cm－1處的吸收峰歸屬νas（CO－同時，在1 391 cm－1～1 418 cm－1處出現(xiàn)νs（CO2－）吸收峰［22］，對稱和不對稱的羧基振動吸收峰的出現(xiàn)，表明了羧基中僅有單個氧原子與金屬離子配位［21］；在1 170 cm－1～1 175 cm－1附近出現(xiàn)了酚環(huán)的νPh－O特征振動吸收峰［22］，進一步說明了酚環(huán)存在于目標(biāo)配合物結(jié)構(gòu)中。另外，在955 cm－1～958cm－1處還觀察到νV＝O特征振動吸收峰［23－25］，說明目標(biāo)配合物中有過渡金屬氧釩的存在。

1和2的高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)與計算值吻合較好，表明其結(jié)構(gòu)與預(yù)期結(jié)構(gòu)（Chart 1）的分子組成相吻合。

2.3 晶體結(jié)構(gòu)

1和2的晶體學(xué)數(shù)據(jù)見表1（結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存放于英國劍橋數(shù)據(jù)中心，CCDC號分別1 429 158和1 429 159），晶體結(jié)構(gòu)圖見圖1，主要鍵長和鍵角數(shù)據(jù)見表2。

表1　1和2的晶體學(xué)參數(shù)*Table 1 Crystal data and refinement details of 1 and 2

圖1　配合物的晶體結(jié)構(gòu)圖（橢球幾率30%）Figure 1 Crystal structures of complexes

從圖1可以看出，1和2的分子結(jié)構(gòu)中均由VO2＋，席夫堿配體和phen配體共同組成。1的晶體結(jié)構(gòu)由一個配合物分子組成，而2的晶體結(jié)構(gòu)由兩個配合物分子組成。在1和2的分子結(jié)構(gòu)中，配位的中心金屬離子釩（IV）以六配位分別與席夫堿配體中的N，O和phen中的兩個N以及氧釩中的O進行配位。

從圖1還可以看出，1和2分子中的釩（IV）［V（1）］處于變形的八面體配位環(huán)境之中，通過席夫堿配體上三齒的酚羥基O，席夫堿亞氨基N，氨基酸羧基O和phen上的N處于該變形八面體的赤道平面上，而phen配體上的N（2）和釩氧中的O（4）或O（3）則在該八面體的軸向位置之上。在2的分子結(jié)構(gòu)中，phen和另一分子的萘環(huán)形成兩兩相互平行的空間結(jié)構(gòu)。

此外，在1的分子結(jié)構(gòu)中，以V（1）為中心，分別形成了V（1）－O（2）－C（29）－C（28）－N（3）的五元環(huán)（i）和V（1）－N（2）－C（5）－C（6）－N（1）的五元環(huán)（ii）以及V（1）－O（1）－C （27）－C（18）－C（13）－N（3）六元環(huán)（iii）。i的扭轉(zhuǎn)角為8.59（18）°，ii和iii的扭轉(zhuǎn)分別為2.22 （16）°和6.89（18）°，說明形成的i的共面性不是很好，但是它們的形成卻能增加1的穩(wěn)定性。i與iii形成的二面角為79.024（172）°， ii與iii形成

表2　1和2的選擇性鍵長和鍵角Table 2 Selected bond lengths and bond angles of 1 and 2

的二面角為17.223（168）°；i與ii形成的二面角為83.821（154）°。類似地，而2的分子結(jié)構(gòu)中，也存在著分別以V（1）和V（2）為中心，分別形成有V（1）－O（1）－C（13）－C（12）－N（1）的五元環(huán)（i′），V（1）－N（2）－C（28）－C（27）－N（1）的五元環(huán)（ii′），V（2）－O（7）－C（41）－C（40）－N（4）的五元環(huán)（iii′）和V（2）－N（5）－C（48）－C（49）－N（6）的五元環(huán)（iv′），它們的扭轉(zhuǎn)角分別為：16.64（19）°，6.40（17）°，13.49（9）°和1.79（20）°。

其余兩個六元環(huán)為V（1）－O（4）－C（1）－C （10）－C（13）－N（1）（v′）和V（2）－O（5）－C（29）－C（38）－C（39）－N（4）（vi′），其扭轉(zhuǎn)角分別為：2.61（20）°和5.78（21）°。在2中的i′和ii′，i′和v′以及ii′和v′間的二面角分別為：81.603 （90）°，18.032（81）°和82.759（77）°；而iii′和iv′，iii′和vi′以及iv′和vi′間的二面角分別為：80.075（93）°，17.826（94）°和82.326（84）°。

由表2可知，1和2的釩氧鍵［V（1）－O（4），V（1）－O（3）和V（2）－O（6）］的鍵長分別為1.569（6）?，1.596（3）?和1.593（3）?，為典型的釩氧雙鍵（V＝O）［26－27］，與類似配合物的釩氧鍵鍵長幾乎相等，其余鍵長與類似結(jié)構(gòu)相比均在合理范圍內(nèi)［28－30］。

2.4 抗腫瘤活性

1和2對A549的IC50分別為41.995 μM和58.007 μM；1和2對HepG2的IC50分別為38.982 μM和28.621 μM。由此可見，1和2對A549和HepG2具有一定的抑制活性（對照品順鉑對A549和HepG2的IC50分別為2.99 μM和1.66 μM）。

3　結(jié)論

設(shè)計并合成了兩個新型的氨基酸釩氧配合物（1和2），其結(jié)構(gòu)特點為：釩（IV）原子處于變形的八面體配位環(huán)境之中，通過席夫堿配體上三齒的酚羥基O，席夫堿亞氨基N，氨基酸羧基O和phen配體上的N形成目標(biāo)配合物。

體外抗腫瘤活性結(jié)果表明：1和2對A549和HepG2均表現(xiàn)出一定的體外腫瘤生長抑制活性。1 和2的合成，為尋低毒、高效的新非鉑系小分子金屬配合物進行抗腫瘤前體藥物篩選提供實驗基礎(chǔ)。

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Synthesis and Anticancer Activities of Novel Oxovanadium(IV)Complexes［VO(dtbsal-met)(phen)and VO(naph-met)(phen)］

CAO Ya-ping，YI Cen-lan，LIU Hong-mei，LI Hai-xia，ZUO Jian-li，YUAN Ze-li
(School of Pharmacy，Zunyi Medical University，Zunyi 563003，China)

Abstract:Two novel oxovanadium(IV)complexes，VO(dtbsal-met)(phen)(1)and VO(naphmet)(phen)(2)，were synthesized by aldimine condensation reaction reaction，using L-methionine(meth)，1，10-phenanthroline(phen)，3，5-di-tert-butyl salicylaldehyde(dtbsali)［or 2-hydroxy-1-naphthaldehyde(hnaph)］as materials.The structures were characterized by IR，HR-ESI-MS，molar conductance and single-crystal X-ray.1(CCDC:1 429 158)and 2(CCDC:1 429 159)belongs to monoclinic crystal system and triclinic system，respectively.The in vitro anticancer activities of 1 and 2 against A-549 and HeGp2were tested by MTT method.The results showed that 1 and 2 exhibited certain antitumor activities.

Keywords:methionine; 1，10-phenanthroline; Schiff base; oxovanadium(IV)complex; synthesis; crystal structure; anticancer activity

作者簡介:曹亞萍(1994－)，女，漢族，湖北武漢人，本科生，主要從事配合物的設(shè)計合成與活性研究。E-mail:1138892808@ qq.com

基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(81360471);貴州省國際合作項目{［2012］7036} ;貴州省科技創(chuàng)新人才團隊項目

收稿日期:2015-10-08

DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005－1511.2015.12.1124 *

文獻標(biāo)識碼:A

中圖分類號:O614.51; O641.4