氨基酸类Schiff碱稀土配合物的合成及抗肿瘤活性Ⅲ

1、    氨基酸类Schiff碱稀土配合物的合成及抗肿瘤活性        摘要：合成了一类新的Schiff碱配体L4(C17H16O4N)K，同时在水相中合成6种新的稀土配合物.经元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱、摩尔电导、差热热重分析确证结构，其化学式为C34H32O8N2LnCl.nH2O，(简写为：(L4)2LnCl.nH2O，Ln=Nd,n=4;Ln=Pr,Yb,n=2;Ln=Sm,Eu,Dy,n=1)；该类配体是以酚氧原子、亚氨基的氮原子、桥联的羧基氧

2、原子以及氯原子同稀土离子配位，形成了九配位的双核配合物.初步的药理实验表明，该类配合物具有一定程度的抗肿瘤活性.关键词：稀土配合物；Schiff碱；抗肿瘤活性Synthesis and Antitumor Activities of Amino Acid SchiffBases and Their Lanthanide Complexes()Kong Deyuan（Shanghai Institute of Materia Medica,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200031）Qing Chen（Shanghai Institute of Mat

3、eria Medica,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200031）Xie Yuyuan（Shanghai Institute of Materia Medica,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200031）Zhou Xigeng（Deparment of Chemistry,Fudan University,Shanghai 200433）Abstract：Six novel lanthanide complexes with -amino acid Schiff bases,N-vanillin-phe

4、nylalanine(L4)were synthesized in the presence of water.The complexes were characterized by elemental analysis,UV,IR,TG,NMR and molar conductance measurements.Their formulas were in accordance with C34H32O8N2LnCl.nH2O or (L4)2LnCl.nH2O，Ln=Nd,n=4;Ln=Pr,Yb,n=2;Ln=Sm,Eu,Dy,n=1.All the water molecules w

5、ere uncoordinated.Dinuclear complexes were observed in the coordination environment.The coordination number of central ions was nine.Tests of anitumor activities in vitro showed that the obtained complexes had relative inhibition interaction to HL-60 and BEL-7404 tumor cell lines.Key words：lanthanid

6、e complexes;Schiff base;antitumor activity将配合物引入药物的研究领域是近几年生物无机化学迅猛发展的分支之一，稀土配合物以其独特的配位性质和对Ca2+的拮抗作用，引起研究者的广泛关注13.在对该类配合物进行构效关系研究的过程中4,5，首次发现以桥联羧基配位的双核结构存在，这和姚克敏6的近期报道-丙氨酸Schiff碱中观察到配体和中心离子形成稳定的双六员环的螯合结构相一致，但是其结构中单齿配体也同时存在.1实验部分所用仪器：Carlo Erba元素分析仪，Perkin Elmer 599 B型红外光谱仪(KBr压片)，Bio-Rad Win-IR远红外光谱

7、仪，Beckman Du-600紫外光谱仪，TGA-50 Thermogravimetric Analyzer(Shimadzu)差热热重分析仪，Varian 300核磁共振分析仪(TMS为内标，CD3OD为溶剂)，DDS-11A型电导仪(DJS-1铂黑电极)，配合物的分解点在Fisher-Johns Melting Point Apparatus上测得，温度未经校正.所用试剂：-苯丙氨酸为层析纯，由上海第二军医大学药学院合成研究室提供；邻香兰醛为Fluka公司产品;无水三氯稀土按照文献7制备;其余试剂均为分析纯，直接使用.1.1配体的合成取0.025 mol -苯丙氨酸，加入0.025 mo

8、l固体氢氧化钾和150 mL无水乙醇.加热使氨基酸溶解得无色溶液，过滤，除去未溶解的少量氨基酸，向滤液中滴加溶于100 mL无水乙醇的0.025 mol邻香兰醛溶液，很快生成黄色沉淀，加热回流2 h，过滤，滤饼以丙酮充分洗涤，五氧化二磷干燥.得产品7.76 g.L4(C17H16O4N)K mp 223226，产率：92%.元素分析：计算值C 60.51，H 4.78，N 4.15；实验值C 60.72，H 4.89，N 4.03.1H-NMR(CD3OD)：2.85(q,CH2)，3.25(q,CH2)，3.65(s,OCH3)，3.95(q,CH)，6.25(t),6.40(d),6.7(

9、d),7.05(s)为苯环质子；7.55(s,NCH),在 9.90处，残留有未被交换完全的酚羟基质子的信号.配体的合成路线如1所示.Fig.1The synthetic route of L4K1.2配合物的合成0.002 mol L4K加入20 mL水中，加热溶解，加入0.001 mol无水LnCl3，在60搅拌回流4 h，生成黄色沉淀，过滤收集固体配合物，滤饼以丙酮和乙醚充分洗涤.然后粗产品用氯仿重结晶.所有配合物均溶于N，N-二甲酰胺、甲醇、二甲亚砜中，不溶于水、丙酮和乙醚.配合物组成符合通式：L4(C17H16O4NK)，C34H32O8N2LnCl。nH2O(L4)2LnCl。nH

10、2O，Ln=Nd,n=4;Ln=Pr,Yb,n=2;Ln=Sm,Eu,Dy,n=1，收率：46%92%.所有配合物的元素分析及物理性质常数列于表1.紫外分析、红外分析及热重分析数据分别列于表24中.配合物的合成路线如2所示.Fig.2The synthetic route of lanthanide complexes2结果与讨论2.1元素分析所有配合物的元素分析值(见表1)表明其组成均符合通式：C34H32O8N2LnCl。nH2O(Ln=Nd,n=4;Ln=Pr,Yb,n=2;Ln=Sm,Eu,Dy,n=1)，实测值和理论值相符合. Tab.1Elemental analysis and

11、physical parametersComplexesElemental analysis/%Calc.(Found)Dec./Yield/%m/S。cm2。mol-1CHN(C34H32O8N2)2PrCl。2H2O50.48(50.58)4.48(4.20)3.46(3.22)235920.38(C34H32O8N2)2NdCl。4H2O55.13(55.13)4.81(4.68)3.78(4.08)181800.47(C34H32O8N2)2SmCl。H2O51.02(51.22)4.28(4.33)3.50(3.33)2418311.8(C34H32O8N2)2EuCl。H2O50.

12、48(50.75)4.11(4.23)3.46(3.22)2304611.5(C34H32O8N2)2DyCl。H2O50.38(50.62)3.98(4.28)3.46(3.23)2447311.4(C34H32O8N2)2YbCl。2H2O48.67(48.46)4.08(4.16)3.34(3.29)2487611.72.2紫外光谱分析 紫外光谱的测定是在甲醇中进行的，配体及配合物的最大吸收峰和最大吸收波长列于表2.从表中可以看出，苯环的三个-?吸收带在配体和配合物中都可以观察到：1A1gE1u(192198 nm)，1A1gE1u(216219 nm)，1A1gE2u(281285 n

13、m)这三个吸收带在形成配合物后基本没有变化.配体位于304 nm处的强吸收带归属于亚胺基CN双键的-?跃迁，生成配合物后，由于氮原子与中心金属离子的配位而使双键上的电子云离域程度减弱，吸收峰向短波方向移动至241 nm处.同时亚胺基的n-?特征吸收峰也为一个强吸收，中心位置位于428 nm，在配合物的紫外谱中减少了6365 nm，紫移至365363 nm处，这也说明Schiff碱的氮原子对中心金属的配位环境有贡献.Tab.2UV data of ligand and lanthanide complexesComplexesmax/nmmax/mol-1。cm-1Complexesmax/nm

14、max/mol-1。cm-1L41982.60×104Sm-L41921.06×1042193.92×1042184.60×1042811.25×1042414.55×1043041.35×1042842.12×1044285.65×1043647.68×103Pr-L41941.36×104Eu-L41924.00×1042163.60×1042186.57×1042413.52×1042426.27×1042841.69×

15、1042852.91×1043646.16×1033651.07×104Nd-L41946.09×104Dy-L41942.22×1042178.36×1042184.60×1042436.45×1042424.55×1042852.77×1042852.12×1043631.03×1043657.68×103Note:(25,190500 nm) 2.3红外光谱的分析配体及配合物的红外光谱数据列于表3.Tab.3IR main absorption of liga

16、nd and lanthanide complexes(cm-1)ComplexesOHOCH3C=NCOOs,as,ArOas,sC=OLnNLnOL43431b,m2900w1635s1610s,1320s,2901211s,1072m727m-PrL43423b,m2910w1624s1541s,1400m,1411223s,1082m702m542m496mNdL43423b,m2910w1630s1551s,1400m,1511223s,1084m702m545m496mSmL43423b，m2908w1622s1545s，1390m，1551221s，1082m702m540m49

17、8mEuL43423b，m2900w1622s1535m，1395s，1401223s，1082m702m540m496mDyL43425b，m2910w1630s1570m，1390s，1801223s，1082m702m542m496mYbL43423b，m2907w1628s1578m，1401s，1771223s，1082m702m548m495m由表3数据可知：双键的伸缩振动吸收峰形成配合物后向短波方向移动，说明氮原子同中心金属的配位使亚胺基的双键振动减弱，波数减小510 cm-1.因为氮原子为软碱，稀土离子为硬酸，根据软硬酸碱对理论，氮原子同中心金属离子的键合作用不如氧原子有效，因

18、而表现在红外谱中双键的特征吸收振动峰减弱不如羧基变化明显.配体中和 CO的特征吸收振动峰位于ca.1610 cm-1和1320 cm-1处，为290 cm-1，说明COO是以单齿形式存在于L4中.同稀土离子配位后，的对称伸缩振动吸收峰出现在低波数范围，减少了3575 cm-1.同时不对称伸缩振动峰向长波方向移动至1400 cm-1附近.根据=s-as其值范围在140180 cm-1之间，提示游离的羧基是以桥式结构与稀土配位的8.这与以前的报道4,5不同，前文中的羧基均是以单齿的形式参与配位，形成螯合的六员环.存在差异的原因是因为配体L4的体积较大，如以单齿的形式配位，稀土离子周围的配位环境容易

19、形成过饱和堆积，生成的配合物不稳定.以桥式的配位形式参与配位不但可以减小配体的立体空间位阻，同时由于双核中心的存在，使配合物的稳定性大大增强.在指纹区 的特征振动峰从727 cm-1降低为702 cm-1，同样也为羧基氧的双键被离域化提供了有力的佐证.酚氧原子的不对称伸缩振动和对称伸缩振动峰生成配合物后分别向长波、短波方向移动10 cm-1左右，说明酚羟基上的H在形成配合物的时候，被游离出来，而与中心金属离子进行配位.配合物中位于540 cm-1，496 cm-1处中等强度的吸收峰可分别归属于LnN，LnO的特征伸缩振动吸收峰.在对SmL4,EuL4的远红外光谱进行观察时发现，中心位于210

20、cm-1附近出现SmCl,EuCl的伸缩振动特征吸收峰，说明氯原子参与了中心金属的配位环境.摩尔电导试验的结果也表明该类配合物在室温下，甲醇溶液中是非电解质，不存在可电离的离子. 2.4热重分析分别以SmL4，EuL4和DyL4为代表进行热分析.三种配合物在100120处出现第一次失重，失重率计算分别失去1个水分子，认为配合物分子中所含的水分子应为晶格水.随后配合物继续失重分解，失去配位的配体，同时发生氧化分解，缓慢失重，至900仍然没有出现最后的平台，可能是因为配合物的稳定性高，难以分解所致.这于同类化合物有较大的差别9.表4给出热分析的结果.Tab.4Thermogrametric ana

21、lyses data(elemental data are included in the parenthesis)ComplexesTemperature rang/Weight loss/%Moieties lost(C34H32O8N2)2SmCl。H2O1002.25(2.15)crystal water molecule65043.94(43.53)one L4900-(56.40)oxidized decomposition(C34H32O8N2)2EuCl。H2O1002.24(2.21)crystal water molecule41043.86(43.75)one L4900

22、-(53.10)oxidized decomposition(C34H32O8N2)2DyCl。H2O1202.17(2.08)crystal water molecule62043.29(43.25)one L4900-(55.58)oxidized decomposition2.5核磁共振分析 因为所合成的配合物中的稀土离子均为顺磁性的，未能获得令人满意的配合物氢谱.配体各质子化学位移符合所合成的Schiff碱结构.由于氘代溶剂的交换作用，只在低场区发现残留的、未被交换完全的酚羟基质子.在 2.85和 3.25处，分别观察到四重峰，是由于C1的手性环境使C2上的两个质子Ha和Hb位于磁不等

23、价的环境中，Ha和Hb发生同碳偶合，分别分裂为四重峰，积分比为11.同时C1上的Hc也因为C2上的两个不等性氢的作用，分裂为四重峰.来自氨基酸部分的芳香质子形成1个单峰，化学位移位于7.05，而在6.25(H)，6.40(H)处观察到的两重峰以及6.7(H)处的单峰积分比为111，归属于邻香兰醛部分中的苯环质子.2.6摩尔电导分析配合物PrL4，NdL4，SmL4，EuL4，DyL4和YbL4的摩尔电导值(m)在10-3 mol/L甲醇溶液中室温下测定，分别为0.38，0.47，11.8，11.5，11.4和10.1 S。cm2。mol-1，从摩尔电导值可以判断配合物在甲醇中均为非电解质，氯离

24、子位于配合物的内界，参与同中心稀土离子的配位环境10.综合以上的光谱分析，配合物可能的结构如3所示，羧基以桥式将两分子的配合物连接在一起，形成二聚体，氯原子、酚羟基的氧以及亚胺基的氮原子均与稀土离子配位，以满足中心金属的高配位数的要求.中心稀土离子的配位数为9，配合物的详细结构有待培养适于进行X-ray衍射分析的单晶来确证.Fig.3The proposed structure of lanthanidecomplexes with amino acid Schiff base ligand,uncoordinated atoms were omitted for clarity2.7抗肿瘤活

25、性实验药理实验根据标准的筛选模型.磺酰罗丹明B蛋白染色法11(sulforhodamine B,SRB)针对贴壁细胞：BEL-7404(人肝癌细胞株).四氮唑盐还原法12(microculture tetrozolium MTT)针对悬浮细胞：HL-60(人白血病细胞株).结果列于表5.Tab.5Percentage inhibition against BEL-7404 and HL-60 cell lines(%)ComplexesSRB percentage of inhibitionMTT percentage of inhibitionConcentration/mol。L-1Con

26、centration/mol。L-110-410-410-510-610-710-8L423.460.920.714.96.98.0(C34H32O8N2)2PrCl。2H2O55.164.412.204.45.6(C34H32O8N2)2SmCl。H2O63.676.718.91.12.21.1(C34H32O8N2)2EuCl。1.5H2O61.780.018.94.42.24.4(C34H32O8N2)2DyCl。H2O61.762.214.43.32.25.6体外筛选的数据表明，配合物对所筛选的两种肿瘤细胞的生长抑制率在浓度为10-4 mol/L时均高于配体.粗筛的结果显示该类配合物的

27、活性比前面的一类配合物(邻香兰醛缩甲硫氨酸类)活性略有降低，可能是和配合物的二聚体的结构有关.但是该类配合物在低浓度时，对肿瘤细胞的生长抑制作用反而不如配体，这和以前的报道4,5相似.致谢：中国科学院上海药物所新药筛选中心进行抗瘤活性体外筛选.复旦大学化学系的章立新博士协助测定摩尔电导值. 作者单位：孔德源（中国科学院上海药物研究所，上海200031）卿晨（中国科学院上海药物研究所，上海200031）谢毓元（中国科学院上海药物研究所，上海200031）周锡庚（复旦大学化学系，上海200433）参考文献：1Shen X,Xie YY,Jiang HL.Lanthanide() complexes

28、 with a hydrozone derived from a novel ammido acid and isonicotinic acid hydrazide:Synthesis,characterization and antibacterial activity.Synth React Inorg Met-Org Chem,1995,25(4):5115192Shen X,Li Q,Jiang HL,et al.Synthesis,characterization and antibacterial activity of lanthanide()complexes with a hydrozone derived from a new amide acid and thiosemicarbazide.Synth React Inorg Met-Org Chem,1995,25(8):123912473Shen X,Li Q,Jiang HL,et al.Lanthanide()