劉 驕 李卓群 易雨陽 鐘依欣 余浩田 譚宇星 蔣伍玖

(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，功能金屬有機(jī)化合物湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，衡陽 421008)

20世紀(jì)60年代末，順鉑（Ⅱ）抗癌作用的發(fā)現(xiàn)及臨床應(yīng)用促進(jìn)了金屬抗癌藥物的迅速發(fā)展[1]，于是，設(shè)計和合成新型金屬抗癌藥物成為了人們的研究熱點(diǎn)[2-4]。隨著同類抗癌藥物的頻繁使用，多數(shù)癌細(xì)胞均會產(chǎn)生一定的耐藥性，這就迫使科學(xué)研究人員不斷地開發(fā)抗癌效果強(qiáng)、靶向性好、并且毒副作用小的新型抗癌藥物。眾所周知，二烴基錫化合物由于其優(yōu)異的性質(zhì)而受到人們的關(guān)注，尤其是部分化合物在體外抗癌活性上的表現(xiàn)優(yōu)于順鉑等鉑類藥物[5-6]。研究表明，連接在錫原子上的有機(jī)基團(tuán)及與錫原子配位的配體決定著有機(jī)錫化合物的生物活性[7-8]，所以，改變其有機(jī)基團(tuán)或者配體的種類可以獲得具有不同活性的抗癌配合物。

酰腙類化合物本身具有一定的生物活性，分子中含有羰基氧、亞氨基氮等供電子原子，可與多種金屬發(fā)生配位作用，提高其生物活性。它是一類具有易配位性、較好的熱穩(wěn)定性、抗腫瘤活性等特征性質(zhì)而被廣泛使用的金屬配體[9-11]。結(jié)合本課題組前期的研究工作，我們選取含有雜環(huán)酰腙作為配體與二烴基錫配位，利用微波“一鍋法”合成了4個二芐基錫配合物，并且初步測試了配合物對癌細(xì)胞的體外抑制活性，為篩選具有高抗癌活性的新型有機(jī)金屬配合物奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

二芐基二氯化錫和二對氯芐基二氯化錫參考文獻(xiàn)[12]方法合成。其它試劑均為分析純。

微波合成用意大利MILESTONE微波合成儀；IR用日本島津Prestige-21紅外光譜儀(4 000～400 cm-1，KBr壓片)測定；1H、13C和119Sn NMR用Bruker AVANCE-500核磁共振儀測定；元素分析用PE-2400（Ⅱ）元素分析儀測定；晶體結(jié)構(gòu)用Bruker SMART APEXⅡCCD單晶衍射儀測定；HRMS用Thermo Scientific LTQ Orbitrap XL(ESI源)測定；熱重用德國NETZSCH TG 209 F3熱重分析儀；熔點(diǎn)用北京泰克X-4雙目體視顯微熔點(diǎn)測定儀測定(溫度計未經(jīng)校正)。

1.2 配合物的合成

在100 mL微波反應(yīng)罐中加入1 mmol 2-噻吩酰肼、1 mmol丙酮酸(或苯丙酮酸)，1 mmol二芐基二氯化錫(或二對氯芐基二氯化錫)，以及20 mL甲醇，在100℃下微波反應(yīng)30 min，冷卻到室溫，過濾至錐形瓶中，控制溶劑揮發(fā)得晶體C1～C4。

配合物C1：黃色晶體，產(chǎn)率74.1%。m.p.108～110℃(dec)。元素分析(C23H24N2O4SSn)實(shí)測值(括號內(nèi)為計算值，%)：C，50.87(50.85)；H，4.43(4.45)；N，5.20(5.16)。IR(KBr，cm-1)：3447，3103，3 080,3024,2938，2826,1614,1601,1578,1531,1491,1431,1385,1364，1 341，1 315，1 209，1 146，1 022，905，856，760，739，725，696，664，592，573，532，498，459，440。1H NMR(500 MHz，CDCl3)：δ7.78(dd，J1=3.6 Hz，J2=1.2 Hz，1H)，7.56(dd，J1=4.9 Hz，J2=1.2 Hz，1H)，7.39～7.40(m，1H)，7.13～7.15(m，1H)，7.04～7.07(m，4H)，6.98～7.01(m，5H)，3.18(s，4H)，2.06(s，3H)。13C NMR(125 MHz，CDCl3)：δ170.64,153.95,136.66,131.71,131.52,128.98,128.63，128.60，128.11，127.78，125.66，30.68，13.12。119Sn NMR(Me4Sn,187 MHz，CDCl3)：δ-639.29。HRMS(ESI)m/z按(C22H21N2O3SSn)+[M-CH3OH+H]+計算值：513.028 94，實(shí)測值：513.028 38。

圖1 配合物的合成線路圖Fig.1 Synthesis of complexes

配合物C2：黃色晶體，產(chǎn)率73.6%。m.p.110～112℃(dec)。元素分析(C46H44Cl4N4O8S2Sn2)實(shí)測值(括號內(nèi)為計算值，%)：C，45.15(45.13)；H，3.63(3.62)；N，4.58(4.58)。IR(KBr，cm-1)：3 441，3 094，3 026，2 941，1 655，1 609，1 576，1 530，1 489，1 431，1 387，1 364，1317，1209，1148，1094，1036，1015，905，858，829，739，723，650，581，536，486，469。1H NMR(500 MHz，CDCl3)：δ7.80(d，J=3.6 Hz,1H)，7.60(d，J=5.0 Hz，1H)，7.17(m，1H)，6.99(d，J=8.4 Hz，4H)，6.88(d，J=8.4 Hz，4H)，3.17(d，J=11.6 Hz，2H)，3.12(d，J=11.6 Hz，2H)，2.11(s,3H)。13CNMR(125MHz,CDCl3):δ171.15,169.37,150.34，136.63，134.82，132.26，131.93,131.42,129.48,128.36,127.82,35.74,12.80。119Sn NMR(Me4Sn,187MHz,CDCl3):δ-640.60。HRMS(ESI)m/z按(C22H19Cl2N2O3SSn)+[M-CH3OH+H]+計算值：580.950 99,實(shí)測值:580.950 56。

配合物C3：黃色晶體，產(chǎn)率71.3%。m.p.99～101℃(dec)。元素分析(C58H56N4O8S2Sn2)實(shí)測值(括號內(nèi)為計算值，%)：C，56.24(56.24)；H，4.53(4.56)；N，4.52(4.52)。IR(KBr，cm-1)：3 433，3 076，3 022，2 938，1 634，1 612，1 599，1 576，1 530，1 491，1 481，1 452，1 431，1 385，1 356，1 342，1 312，1 227，1 167，1 128，1 032,856,758,741，696，667，579，542，497，457，440。1H NMR(500 MHz，CDCl3)：δ7.79(d，J=3.6 Hz，1H)，7.56(d，J=5.0 Hz，1H)，7.34～7.40(m，4H)，7.26～7.29(m,2H)，7.19～7.23(m，2H)，7.14～7.15(m，1H)，6.82(s，7H)，3.81(s，2H)，3.19(d，J=11.7 Hz，2H)，3.14(d，J=11.7 Hz,2H)。13CNMR(125 MHz,CDCl3)：δ170.99,168.37,150.66,136.08，131.74，131.64，130.17，128.96,128.57,128.43,128.19，128.12，127.62，126.63，125.33，35.81，32.12。119Sn NMR(Me4Sn，187MHz，CDCl3)：δ-636.27。HRMS(ESI)m/z按(C28H25N2O3SSn)+[M-CH3OH+H]+計算值：589.060 24，實(shí)測值：589.060 36。

配合物C4：黃色晶體，產(chǎn)率72.8%。m.p.103～105℃(dec)。元素分析(C58H52Cl4N4O8S2Sn2)實(shí)測值(括號內(nèi)為計算值，%)：C，50.59(50.61)；H，4.83(3.81)；N，4.06(4.07)。IR(KBr，cm-1)：3 495，3 078，3 026，2 938，1 597，1 530，1 489，1 429，1 385，1 342，1 314，1 227，1 209，1 163，1 126，1 092，1 074，1 032，1 015，885，856，829，808，739，716，696，650，581，540，488，469。1H NMR(500 MHz，CDCl3)：δ7.79(dd，J1=3.6 Hz，J2=1.2 Hz，1H)，7.63(dd，J1=5.0 Hz，J2=1.2 Hz，1H),7.43(d,J=7.3 Hz,2H)，7.34～7.37(m，2H)，7.28(d，J=7.5 Hz,1H),7.17～7.19(m，1H)，6.76(d，J=8.5 Hz，4H)，6.67(d，J=8.5 Hz，4H)，3.90(s，2H)，3.09(d，J=11.6 Hz，2H)，3.00(d，J=11.6 Hz，2H)。13CNMR(125 MHz，CDCl3)：δ171.31，169.50，149.79，136.69，134.88，134.64,132.54,132.12,131.23，130.07，129.38，128.65，128.28，127.84，127.0 7，36.75，32.13。119Sn NMR(Me4Sn，187 MHz，CDCl3)：δ-638.48。HRMS(ESI)m/z按(C28H22Cl2N2O3SSn)+[MCH3OH+H]+計算值：656.982 29，實(shí)測值：656.982 91。

1.3 晶體結(jié)構(gòu)測定

選取尺寸分別為0.22 mm×0.22 mm×0.22 mm(C1)、0.21 mm×0.20 mm×0.20 mm(C2)、0.22 mm×0.21 mm×0.20 mm (C3)和0.20 mm×0.20 mm×0.18 mm(C4)的配合物晶體，在Bruker SMART APEXⅡCCD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)，以φ～ω掃描方式收集衍射數(shù)據(jù)。全部數(shù)據(jù)經(jīng)Lp因子和多重掃描吸收校正。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)。對非氫原子坐標(biāo)及其各向異性熱參數(shù)和氫原子坐標(biāo)及其各向同性熱參數(shù)進(jìn)行全矩陣最小二乘法修正至收斂，全部結(jié)構(gòu)分析計算工作采用SHELXL-97程序系統(tǒng)完成[13]。

CCDC：1923380，C1；1923381，C2；1923382，C3；1923383，C4。

表1 配合物C1～C4的晶體學(xué)數(shù)據(jù)Table 1 Crystallographic data of complexes C1～C4

續(xù)表1

1.4 熱穩(wěn)定性測定

采用NETZSCH TG 209 F3熱重分析儀，在空氣氛下，加熱速度為20℃·min-1，氣體流速為20 mL·min-1的條件下，對配合物在40～800℃范圍內(nèi)進(jìn)行了熱重測試。

1.5 體外抗癌活性測試

將待測藥物溶于少量DMSO，用水稀釋至所需濃度，保持最終DMSO濃度小于0.1%。NCI-H460、HepG2和MCF7細(xì)胞用含10%胎牛血清的RPMI 1640(GIBICO公司)培養(yǎng)基，在5%(V/V)CO2、37℃和飽和濕度培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行體外培養(yǎng)。體外抗癌藥敏試驗(yàn)是通過MTT法測定。數(shù)據(jù)處理使用Graph Pad Prism version 7.0程序，化合物IC50通過程序中具有S形劑量響應(yīng)的非線性回歸模型進(jìn)行擬合得到。

2 結(jié)果與討論

2.1合 成

合成的4個二芐基配合物C1～C4是通過2-噻吩酰肼、丙酮酸(或苯丙酮酸)、二芐基二氯化錫(或二對氯芐基二氯化錫)在微波輻射條件下“一鍋法”縮合而成的。而有機(jī)錫配合物常規(guī)的合成方法有攪拌回流法、溶劑熱法及界面擴(kuò)散法[14]，最常用的為攪拌回流法。我們在合成方法上改用微波輔助合成，相比傳統(tǒng)加熱回流方式，具有反應(yīng)時間短，反應(yīng)步驟簡單，容易提純，且重現(xiàn)性好等特點(diǎn)。而且4個芐基錫配合物的產(chǎn)率均在70%以上，對比采用傳統(tǒng)常規(guī)方法合成的類似配合物在產(chǎn)率上也有了很大的提高[15]。

2.2 譜學(xué)研究

在配合物C1～C4的紅外譜圖中，配合物C1～C4分子中均有甲醇分子參與配位，因而在紅外光譜3 433～3 495 cm-1處出現(xiàn)羥基的特征吸收；4個配合物在1 530～1 531 cm-1處的吸收峰歸屬為酰腙(C=N-N=C)鍵的特征吸收[16-17]，C1～C4分子中羧基的反對稱伸縮振動峰和對稱伸縮振動峰分別在1 614和1 385、1 609和1 387、1 612和1 385、1 597和1 385 cm-1處，兩者頻率之差為229、222、227和212 cm-1，表明4個配合物中的羧酸根均是以單齒形式與Sn配位[18]，這與X射線單晶衍射所得結(jié)果保持一致；此外，C1～C4配位鍵的特征峰ν(Sn-O-Sn)、ν(Sn-O)、ν(Sn-N)和ν(Sn-C)分別位于664、573、498、440 cm-1,650、581、486、469 cm-1，667、579、497、440 cm-1和650、581、488、469 cm-1處，與文獻(xiàn)[19-20]報道的類似化合物的出峰位置一致，表明形成了4個目標(biāo)配合物，并且從各個基團(tuán)的出峰位置可以看出，合成的4個二芐基錫配合物具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

在1H NMR譜中，配合物各組峰的積分面積之比與預(yù)期結(jié)構(gòu)的各組質(zhì)子數(shù)相對吻合[21]；從譜圖中可以看到，配合物C1～C4中芳環(huán)上氫質(zhì)子的出峰位置分別在7.78～7.01、7.80～6.88、7.79～6.82和7.79～6.67；在配合物C1和C2中，2-噻吩酰肼縮丙酮酸配體部分的甲基氫質(zhì)子出峰位置分別在2.06和2.11，在配合物C3和C4中，2-噻吩酰肼縮苯丙酮酸配體部分的亞甲基氫質(zhì)子出峰位置分別在3.81和3.90，其他氫原子也均具有相似的化學(xué)位移，說明這4個配合物具有相似的不對稱結(jié)構(gòu)單元。

在13C NMR譜中，合成的4個配合物的羧基碳、酰肼碳、亞氨基碳以及所有芳環(huán)碳均在低場出峰，配合物C1～C4中芐基上亞甲基碳原子的出峰位置分別在30.68、35.74、35.81、36.75，C1和C2中2-噻吩酰肼縮丙酮酸配體部分的甲基碳分別出峰在13.12和12.80，C3和C4中2-噻吩酰肼縮苯丙酮酸配體部分的亞甲基碳分別出峰在32.12和32.13，各組峰與理論推測結(jié)構(gòu)碳原子數(shù)相吻合，這與X射線單晶衍射結(jié)果一致。

在119Sn NMR譜中，配合物C1～C4中錫原子分別在-639.29、-640.60、-636.27和-638.48處呈現(xiàn)1個單峰，表明4個配合物中均僅存在單一的有機(jī)錫化合物，并且4個配合物中的錫原子均在相近的化學(xué)位移處附近出峰，說明錫原子所處的化學(xué)環(huán)境相似，4個配合物具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

表2 配合物C1～C4的部分鍵長和鍵角Table 2 Selected bond lengths(nm)and bond angles(°)of complexes C1～C4

2.3 晶體結(jié)構(gòu)

配合物C1～C4的主要鍵長和鍵角數(shù)據(jù)列于表2，分子結(jié)構(gòu)見圖2。從晶體結(jié)構(gòu)圖可以看出，4個新合成的配合物具有相似的不對稱單元，均為雙核錫分子，分子中心存在1個Sn2O2平面中心四元環(huán)，環(huán)的中心就是分子的對稱中心，四元環(huán)由羧基氧原子以μ3-橋聯(lián)配位Sn原子，且與2個錫原子的鍵長均不相等。不同的是在配合物C1分子中含有2個鍵參數(shù)不同的雙核芐基錫，其Sn1和Sn2原子分別與另一羧基氧原子的距離Sn1-O2i為0.290 92(30)nm，Sn2-O6ii為0.280 54(33)nm(Symmetry codes：i-x，-y，1-z，ii1-x，2-y，-z for C1)；而在配合物C2、C3、

C4中，Sn1-O2i分別為0.266 79(53)、0.272 28(28)、0.268 22(18)nm(Symmetry codes：i1-x，-y，1-z for C2；i1-x，2-y，1-z for C3；i1-x，1-y，-z for C4)；這些數(shù)值雖大于錫原子與氧原子的共價半徑之和，但是小于錫原子與氧原子范氏半徑之和，它們均屬于正常Sn-O鍵長[22]，由此，說明4個配合物中的Sn-Oi鍵的作用均較強(qiáng)。

續(xù)表2

圖2 配合物C1～C4的橢球率30%分子結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Molecular structures of complexes C1～C4 with 30%probability ellipsoids

以配合物C1的不對稱單元為例，Sn1與來自配體中的2個氧原子O1和O2，1個亞氨基氮原子N1，1個配位甲醇氧原子O4，來自2個芐基中的亞甲基碳原子C9和C16以及來自另1個配體分子中的羧基氧原子O2i等配位，形成七配位五角雙錐構(gòu)型。O1、O2、O4、N1、O2i占據(jù)了赤道平面的5個位置，2個亞甲基碳原子C9和C16則占據(jù)了該平面兩側(cè)的軸向位置，錫原子周圍的鍵角O1-Sn1-N1 71.47(13)°，N1-Sn1-O2 70.78(13)°，O2-Sn1-O2i64.963(101)°，O2i-Sn1-O4 74.01(11)°，O4-Sn1-O1 78.89(13)°，均不相等；軸向C9-Sn1-C16鍵角為160.59(19)°，與180°偏離了19.41°，且赤道平面的5個原子與中心錫原子的鍵長也均不相等(Sn1-O1 0.215 8(3)nm；Sn1-O2 0.228 7(3)nm；Sn1-O4 0.243 3(4)nm；Sn1-N1 0.222 0(4)nm；Sn1-O2i0.290 92(30)nm)，因此該配合物中心錫原子Sn1為七配位畸變五角雙錐構(gòu)型。配合物C2、C3、C4均與C1的不對稱單元分子結(jié)構(gòu)類似，并且鍵參數(shù)差異不大，中心錫原子也均為七配位畸變五角雙錐構(gòu)型，這種七配位的結(jié)構(gòu)類型與文獻(xiàn)[23-24]報道的配合物相似。

2.4 熱穩(wěn)定性研究

配合物C1～C4的熱重分析曲線如圖3所示。從圖中可以看出，隨溫度的升高，4個芐基錫配合物發(fā)生相似的失重過程。由于4個配合物的中間失重階段界限均相對模糊，所以整個失重過程分成3個階段。在初始階段40～180℃，配合物C1失重為5.6%(理 論 值：5.8%)，C2為5.5%(理 論 值：5.2%)，C3為4.7%(理論值：5.1%)，C4為4.3%(理論值：4.6%)，分別對應(yīng)于配合物失去配位的甲醇分子；從180℃起直到配合物不再失重這一范圍內(nèi)，對應(yīng)配合物分子失去2-噻吩酰肼縮丙酮酸配體(或2-噻吩酰肼縮苯丙酮酸配體)及芐基(或?qū)β绕S基)，4個配合物最終分 別 穩(wěn) 定 在28.2%(C1)、25.1%(C2)、25.1%(C3)和21.6%(C4)，殘余物與SnO2的計算含量27.6%(C1)、24.5%(C2)、24.2%(C3)和21.8%(C4)基本吻合；上述熱分析結(jié)果表明配合物C1～C4均在100℃之前可穩(wěn)定存在，基本骨架不分解。

圖3 配合物C1～C4的熱重分析Fig.3 Thermogravimetric analysis curves of complexes C1～C4

2.5 體外抗癌活性研究

以卡鉑作為陽性對照，應(yīng)用MTT法測得配合物C1～C4對體外培養(yǎng)癌細(xì)胞NCI-H460(人肺癌細(xì)胞)、HepG2(人肝癌細(xì)胞)、MCF7(人乳腺癌細(xì)胞)的抑制活性，其結(jié)果如表3所示。從表中數(shù)據(jù)可知，配合物C1～C4對3種癌細(xì)胞都有一定的抑制作用，對比它們的IC50值，可以看出配合物C2、C4對3種癌細(xì)胞的抑制效果優(yōu)于配合物C1、C3，并且優(yōu)于對照藥物卡鉑。從構(gòu)效關(guān)系分析，配合物中與錫原子相連的芐基對位的取代基氯原子對配合物的抗癌活性有增益作用，說明與芐基對位氯原子可能為藥效基團(tuán)。

在這些細(xì)胞系中，HepG2細(xì)胞系對C2最敏感，IC50值為(2.63±0.11)μmol·L-1；對于NCI-H460癌細(xì)胞，配合物C2、C4的抑制活性相當(dāng)，其IC50值分別為(3.70±0.14)μmol·L-1和(3.82±0.14)μmol·L-1；對于HepG2和MCF7兩種癌細(xì)胞，C2的體外抑制活性優(yōu)于C4。綜合上述討論結(jié)果可知，在本文合成的4個配合物中，配合物C2相比其他配合物具有相對較好的體外抗癌活性，故其可經(jīng)進(jìn)一步化學(xué)優(yōu)化后作為有機(jī)金屬類抗癌藥物的候選化合物。

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3 結(jié) 論

利用2-噻吩酰肼、丙酮酸(或苯丙酮酸)、二芐基二氯化錫(或二對氯芐基二氯化錫)在微波輻射條件下“一鍋法”合成了4個雙核芐基錫配合物(C1～C4)；結(jié)構(gòu)分析表明，C1～C4均是以Sn2O2四元環(huán)為中心對稱的雙錫核分子，4個配合物的中心錫原子與配位原子均形成七配位畸變五角雙錐構(gòu)型。熱分析結(jié)果表明，在空氣氛下，配合物C1～C4均在100℃之前可穩(wěn)定存在，基本骨架不分解?？拱┗钚越Y(jié)果表明配合物C2是抑制3種癌細(xì)胞NCI-H460(人肺癌細(xì)胞)、HepG2(人肝癌細(xì)胞)、MCF7(人乳腺癌細(xì)胞)效果最好的化合物，推測其做進(jìn)一步優(yōu)化后可成為潛在的金屬類抗癌藥物的候選化合物。

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