蔣伍玖，姚紀源，譚宇星，庾江喜，張志堅，朱小明，馮泳蘭，鄺代治

(1.功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點實驗室，湖南 衡陽 421008；2.衡陽師范學院 化學與材料科學學院，湖南 衡陽 421008)

2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙二丁基錫配合物的合成、晶體結構及生物活性研究

蔣伍玖1,2，姚紀源2，譚宇星1,2，庾江喜1,2，張志堅2，朱小明1,2，馮泳蘭1,2，鄺代治1,2

(1.功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點實驗室，湖南 衡陽 421008；2.衡陽師范學院 化學與材料科學學院，湖南 衡陽 421008)

2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙和二丁基氧化錫反應，合成了一個2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙二丁基錫配合物，通過元素分析、IR、單晶X-射線衍射、TGA、1H NMR和13C NMR等表征了配合物分子結構和性質。采用MTT方法，研究了該二丁基錫配合物對癌細胞MCF7、Hela、NCI-H460、HepG2、Colo205的體外抗癌活性以及對正常人體肝細胞(HL7702)，人體胚腎細胞(HEK293)的體外抑制活性；用熒光光譜法初步研究了配合物與小牛胸腺DNA的相互作用。結果表明：該酰腙類二丁基錫配合物(1)對5種癌細胞都有明顯的抑制作用；與CT DNA的作用類型為插入結合。

有機錫(IV)配合物；合成；晶體結構；生物活性

0 引 言

有機錫是一類含有Sn-C鍵的金屬有機化合物。1972年，三苯基錫乙酸酯能夠抑制小鼠腫瘤生長被Brown等人[1]首次發(fā)現(xiàn)以來，有機錫化合物良好的體外抗癌活性引起了許多科研人員的重視。期間在1989年，美國國家抗癌研究所研究了兩千多種有機錫化合物的抗腫瘤活性[2]，結果顯示，對淋巴細胞性白血病而言，二烴基錫衍生物比其他烴基錫衍生物有更高的抑制活性。眾多的研究證實，有機錫中參與配位的配體以及中心錫原子上所連接的有機基團共同決定著有機錫化合物生物活性的大小[3-5]，因此選擇功能性配體合成新型有機錫配合物，對探索新結構、新性能和應用，有著重大的研究意義。

酰腙類化合物可以用酰肼與羰基化合物反應制備。這類化合物具有強的配位能力，優(yōu)良的生物活性，以及強的生物兼容性[6-7]，在生物、醫(yī)藥和農業(yè)等眾多領域有著廣泛的應用[8-10]。因此，有機錫化合物與酰腙結合，有望得到生物性能優(yōu)良的新化合物，成為人們感興趣的一個研究方向。本文利用2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙和二丁基氧化錫反應，合成了一個2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙二丁基錫配合物，并對其進行了表征；運用MTT方法，研究了配合物對癌細胞MCF7、Hela、NCI-H460、HepG2、Colo205以及正常人體胚腎細胞HEK293、正常人體肝細胞HL7702的體外抑制活性；用熒光光譜法初步研究了配合物與CT DNA的相互作用。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

Prestige-21紅外光譜儀，日本Shimadzu公司； AVANCE-400核磁共振儀，德國布魯克；PE-2400(II)元素分析儀，珀金埃爾默(PerkinElmer)公司； SMART APEX II CCD單晶衍射儀，德國布魯克； TG203熱重分析儀，德國耐馳公司；X-4型號顯微熔點測定儀，北京泰克公司 (未校正溫度計)。

2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙合成及生物測試的溶液配制方法參考文獻[11]。

1.2 合成

圖1 配合物的合成線路圖

將2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙(0.284 g，1 mmol)，二丁基氧化錫(0.248 g ，1 mmol)加入圓底燒瓶中，然后加入無水甲醇25 mL，加熱回流8小時，止熱，冷卻至室溫，過濾，減壓蒸除溶劑，用甲醇進行對產物進行重結晶，最后得到淡黃綠色的透明晶體0.451 g，產率78 %。m.p.: 75～77 ℃ (dec)。晶體的化學式為C25H36N2O6Sn。元素分析結果如下: 實測值%：C 51.91, H 6.23, N 4.82, 計算值%：C 51.84, H 6.26, N 4.84. FT-IR (KBr, ν/cm-1): 3 396, 2 954, 2 926, 2 856, 1 606, 1 589, 1 481, 1 388, 1 253, 1 166, 1 089, 1 024, 765, 723, 688, 648, 624, 594, 514, 468.1H NMR (CDCl3, 400MHz, δ/ppm): 8.17 (s, 2H), 8.06 (d, J=7.00 Hz, 2H), 7.56 (s, 3H), 6.88 (d, J=7.00 Hz, 2H), 5.81 (s, 1H), 3.50 (s, 12H), 1.69 (m, 8H), 1.38-1.39 (m, 4H), 0.98 (s, 4H), 0.90 (m, 6H).13C NMR (CDCl3, 100 MHz, δ/ppm):175.47, 164.43, 161.35, 148.34, 131.86, 131.11, 130.97, 129.01, 127.54, 123.62, 115.38, 50.48, 26.70, 26.34, 21.38, 13.36.

1.3 晶體結構測定

在配合物的重結晶產品中選取合適大小的晶體， MoKα射線(λ=0.071 073 nm)經過石墨單色器單色化后，以φ～ω為掃描方式，收集衍射數據。所有數據吸收校正方式為Multi-scan；使用直接法解析結構數據，所有的非氫原子坐標通過傅里葉合成確定，配位甲醇羥基氫原子坐標為傅里葉合成確定，通過理論加氫法確定其他所有氫原子坐標，所有非氫原子使用各向異性(氫原子采用各向同性)熱參數進行全矩陣最小二乘法修正，所有結構的分析工作全部在微型電子計算機上采用SHELX-97軟件包系統(tǒng)[12]完成。

將配合物的晶體學數據列于表1。CCDC：1481022。

表1 配合物的晶體學數據

續(xù)表

β/°97.584(4)Goodness-of-fitonF21.041γ/°91.057(4)FinalRindices[I>2δ(I)]R1=0.0414,wR2=0.1185Volume/nm31.3798(10)Rindices(alldata)R1=0.0437,wR2=0.1210Z2Δρmax/(e·nm-3)1791Dc/Mg/m31.394Δρmin/(e·nm-3)-1513

1.4 體外抗癌活性測定

取一定量的待測藥物溶解于少量的DMSO之中，用水稀釋，保持最終溶液中DMSO濃度小于0.1 %。MCF7、Hela、NCI-H460、HepG2、Colo205細胞株取自美國組織培養(yǎng)庫(ATCC)。培養(yǎng)基為GIBICO公司的RPMI 1640(其中含有10 %胎牛血清)，體外培養(yǎng)條件為37 ℃飽和濕度5 %(體積分數)CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24小時。測試方法為MTT藥敏實驗法。使用Graph Pad Prism version 7.0程序計算化合物IC50。

1.5 與DNA相互作用實驗

將一定量的小牛胸腺DNA、溴化乙錠以及合成的二丁基錫配合物溶液加入在5 mL容量瓶，定容，搖勻，靜置3.5小時，在258 nm激發(fā)波長條件下，掃描熒光光譜。

2 結果與討論

2.1 譜學表征

在配合物的紅外圖譜中，3 396 cm-1處的寬吸收歸屬為甲醇的υ(O-H)[13]；1 606,1 589 cm-1處的吸收歸屬為υ(C=N)[11]，配合物在2 954, 2 926, 2 856 cm-1處出現(xiàn)中等強度丁基C-H鍵特征吸收峰[14]，觀察圖譜的低頻區(qū)域，可以發(fā)現(xiàn)468 cm-1, 594 cm-1, 624 cm-1的振動吸收帶，這些可以分別歸屬到配合物(1)的Sn-C鍵、Sn-N鍵以及Sn-O鍵的特征振動吸收峰，這些吸收帶的出現(xiàn)同時可以證明配合物(1)的生成。

在1H NMR譜中，配合物的理論推測結構質子數與相對應的化合物中各組氫的積分的峰面積相對吻合[17]；配合物中苯環(huán)的氫質子對應的吸收峰出現(xiàn)在6.88～8.17 ppm，丁基上3組亞甲基質子吸收峰出現(xiàn)在1.38～1.69 ppm處[15]，丁基上甲基質子吸收峰出現(xiàn)在0.90 ppm處，5.81 ppm處的單峰歸屬為酚羥基氫質子吸收峰[16]。

在配合物(1)的13C NMR譜中，配合物中芳環(huán)上碳原子吸收峰出現(xiàn)在175.47, 164.43, 161.35, 148.34, 131.86, 131.11, 130.97, 129.01, 127.54, 123.62, 115.38 ppm，丁基碳原子吸收峰在26.70, 26.34, 21.38, 13.36 ppm，甲醇甲基碳吸收峰出現(xiàn)在50.48 ppm處。配合物碳譜中的理論推測結構碳原子數與各組峰相對應并且吻合[17]，說明有機錫與2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙配體發(fā)生配位。

2.2 晶體結構

表2為配合物的鍵長、鍵角數據表，圖2為分子結構圖。由圖可知，配合物為雙核分子，分子中心存在平面Sn2O2四元環(huán)，該環(huán)由配體中羧基O原子以μ3-橋聯(lián)方式配位中心Sn原子而構成，分子的對稱中心位于四元環(huán)的中心；并且在該四元環(huán)中， Sn1-O3為0.233 7 nm，在正常Sn-O共價鍵范圍，Sn1-O3i為0.277 7 nm，長度大于Sn-O共價鍵長，小于Sn-O范德華半徑之和，大于文獻[15,18]報道的Sn-O鍵長。

從結構圖中可以看出，中心錫原子七配位，與配體的氧、氮原子以及配位甲醇的氧原子、兩個丁基碳原子配位以及相鄰分子的中配體的氧原子配位，構成五角雙錐構型。分子中的赤道平面被O2、O3、O5、N2、O3i占據，軸向位置被兩個亞甲基碳原子C16和C20占據，且分子中鍵長、鍵角均不等，軸向角度160.5°偏離180°有19.5°，因此，配合物的中心Sn原子處于畸變的五角雙錐構型中。同時發(fā)現(xiàn)，Sn-N為0.227 6(3) nm，與文獻[19-20]報道相似。

表2 配合物的部分鍵長(nm)和鍵角(°)

續(xù)表

C20-Sn1-N298.92(17)C16-Sn1-N299.9(2)O2-Sn1-N269.96(10)C20-Sn1-O391.22(19)C16-Sn1-O390.6(3)O2-Sn1-O3139.41(10)N2-Sn1-O369.47(10)C20-Sn1-O584.3(3)C16-Sn1-O582.6(3)O2-Sn1-O577.78(12)N2-Sn1-O5147.74(13)O3-Sn1-O5142.77(12)

圖2 配合物的分子結構圖

2.3 熱穩(wěn)定性研究

在空氣流速為20 mL·min-1，加熱速度為20 ℃·min-1的條件下，對配合物進行熱重測試(40～700 ℃)。由圖3可以看出，配合物(1)熱分解可分為是三個階段：初始階段40～120 ℃，配合物(1)失重為10.03 % (理論值：11.05 %)，對應配合物失去2個配位甲醇分子和2個游離甲醇分子；配合物(1)在第二、三階段界限相對模糊，在120～700 ℃范圍內的失重，對應配合物分子失去2個2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙配體及4個丁基，最終穩(wěn)定在約25.20 %，殘余物與SnO2的計算含量25.89 %吻合；上述熱分析結果表明配合物(1)結構在80 ℃之前可穩(wěn)定存在。

圖3 配合物的TG-DTG曲線

2.4 體外抗癌活性研究

表3列出了配合物對體外培養(yǎng)5種癌細胞以及2種正常人體細胞的抑制活性。由表3數據可以看出，5種癌細胞對配合物都有較強的敏感性，且配合物(1)對MCF7、NCI-H460、Hela的抑制作用均優(yōu)于現(xiàn)有臨床金屬類抗癌藥物卡鉑，對HepG2的抑制作用與卡鉑相當，對Colo205的抑制作用弱于卡鉑；在對正常人體細胞毒性試驗中，雖然配合物(1)對正常人體胚腎細胞(HEK293)及正常人體肝細胞(HL7702)毒性均大于卡鉑，但還是有望進一步化學優(yōu)化作為抗癌藥物的候選化合物。

2.5 配合物與DNA-EB作用的研究

溴化乙錠作為一種常規(guī)的生物學熒光染料，能夠用來檢測藥物分子與DNA的結合作用[21]。由圖4看出，EB-DNA體系熒光發(fā)生了猝滅，隨著配合物濃度的不斷增加，體系熒光強度也隨之降低，因而可以推斷出配合物與DNA分子發(fā)生相互作用。根據經典Stern-Volmer方程[22]：I0/I=1+Ksqr，計算出配合物取代EB與DNA作用的猝滅常數Ksq為0.37，表明配合物與DNA發(fā)生了一定程度的插入作用，進一步推測，可能是配合物的中心錫原子與DNA分子中的堿基基團配位結合，配合物中的端基配體芳環(huán)插入到DNA的堿基對中，競爭了EB與DNA的結合，把EB從DNA分子的堿基對中擠出，與文獻報道[23-24]相似。

表3 配合物對癌細胞的體外抑制活性

圖4 配合物與EB-CT DNA體系相互作用的熒光光譜圖

cDNA= 30 umol/L;cEB= 3 umol/L; 不同濃度配合物a-g分別為ccomplex= 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60umol/L; 插入圖為I0/Ivsr(r=ccomplex/cDNA);λem = 258 nm。

3 結 論

2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙和二丁基氧化錫反應，合成了一個2-羰基-2-苯基乙酸對羥基苯甲酰腙二丁基錫配合物。該配合物分子以Sn2O2四元環(huán)為中心對稱，在80 ℃以下穩(wěn)定，配合物對癌細胞MCF7、Hela、NCI-H460、HepG2、Colo205都有明顯的抑制作用；配合物與CT DNA的作用是插入結合作用所致。

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(編校 陳志敏)

Synthesis,Crystal Structure and Biological Activity of the 2-Oxo-2-Phenylacetic Acid Aroyl Hydrazine Dibutyltin Complex

JIANGWu-jiu1,2,YAOJi-yuan1,2,TANYu-xing1,2,YUJiang-xi1,2,ZHANGZhi-jian2,ZHUXiao-ming1,2,FENGYong-lan1,2,KUANGDai-zhi1,2

(1.Key Laboratory of Functional Organometallic Materials of College of Hunan Province,Hengyang Hunan 421008,China;2.College of Chemistry and Material Science,Hengyang Normal University,Hengyang Hunan 421008,China)

The 2-oxo-2-phenylacetic acid aroyl hydrazine dibutyltin complex (1) has been synthesizedviathe reaction of the 2-oxo-2-phenylacetic acid aroyl hydrazine with the dibutyltin oxide.The complex (1) has been characterized by FT-IR,1H NMR,13C NMR spectra,elemental analysis,thermal analysis and X-ray diffraction.The anticancer activity of the complex (1) against five species of cancer cell which are Hela,MCF7,HepG2,Colo205,NCI-H460 and Human normal cell line HEK293,HL7702 were tested respectively.The interaction between complex and Calf Thymus DNA were studied by EB fluorescent probe,the result shows that the interaction of the complex with Calf Thymus DNA were intercalation and electrostatic attraction.

organotin; synthesis; crystal structure; biological activity

2016-06-21

湖南省科技計劃項目(2015JC3060)；湖南省自然科學基金項目(2016JJ4008)；湖南省教育廳基金項目(14K014, 15C0199, 15C0200)；衡陽師范學院科學基金項目(15A02)；衡陽師范學院大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目(CX1634)；功能金屬有機材料湖南省高校重點實驗室開放基金項目(GN16K03)；湖南省教育廳創(chuàng)新平臺開放基金(16K011)

蔣伍玖(1984-)，男，湖南衡陽人，講師，碩士，主要從事金屬有機化學研究。

O625.45

A

1673-0313(2016)06-0064-06