席夫碱-金属配合物的研究进展

席夫碱-金属配合物的研究进展

氨基乙醇是一种优良的生物活性物质。由于其良好的分解能力和高度的灵活性，它可以与各种金属化合物形成配合物。多年来对席夫碱配合物的研究主要目的在于合成一些具有更高活性和生理功能的席夫碱配合物,开发高效、低毒、性能优良的金属配合物[1~3]。目前研究较多、功能性较强的席夫碱配合物主要有两类分别为:稀土金属配合物和过渡金属配合物,其研究范围也从单核配合物发展到双核和杂多核方向。本文较系统地综述了近年来席夫碱锌配合物在医药、光致变色以及催化等领域的应用。1在医药领域的应用1.1氨基酸类席夫碱及其金属配合物超氧阴离子自由基O2-对于维持机体的正常生物功能十分重要,但是由于自由基的高反应活性,它们可以与细胞中的脂肪和蛋白质等成份反应,导致过氧化反应和变异的发生,从而危害生物体,是诸如癌症和老化等许多疾病的元凶之一。抗氧化剂或自由基清除剂在医药领域,如糖尿病、老年痴呆等疾病的预防和治疗中起着重要作用。某些氨基酸类席夫碱及其金属配合物除了具有抑菌抗癌作用外,还具有较强的抗超氧离子自由基的性能,因而起到了抗病毒的作用。陈德余等发现甲酰氨酸席夫碱的锌配合物具有抗超氧阴离子的作用,原因是氨基酸席夫碱配合物可以将抗癌基团运载到癌变细胞内,从而提高到达靶标的有效剂量、增大杀伤癌变细胞的选择性。同时氨基酸分子的引入可以增强药物的脂溶性、缓解药物对细胞的毒性。叶勇对2-氯代苯甲醛丙氨酸席夫碱配合物(2-CA)与DNA的作用进行了光谱分析,发现2-CA的锌配合物可与DNA的侧链碱基发生作用,并认为钴和锌的配合物是值得进一步研究的抗肿瘤药物。后来,乔艳红等合成了以邻香兰素-半胱氨酸席夫碱为配体的锌、镍配合物,并测试了其生物活性,结果表明:锌、镍配合物的活性明显比配体要强,其中锌配合物的活性比镍配合物的活性强,以邻香兰素-半胱氨酸席夫碱的活性最强,说明该类配合物抑制超氧阴离子自由基的活性随配体中氨基酸残基非配位基团R中甲基的增多而降低。1.2席夫碱酯类化合物近年来,随着各种新型抗癌药物的不断问世,新型抗癌药物一金属配合物抗癌药物的研究成为无机化学、生物化学、医学、药学等各领域中最为活跃的前沿课题之一。Hodnett等合成了一系列席夫碱锌配合物,并考察了它们对小白鼠肿瘤生长的抑制作用,结果表明席夫碱锌配合物具有较好的抗癌作用,其中用取代醛得到的席夫碱的抗癌效应优于用取代胺得到的,水杨醛类席夫碱优于其他醛类;构效分析结果还表明,亲油性和吸电子性取代基是席夫碱抗肿瘤活性所需要的。钟霞等合成了席夫碱锌配合物对HL-60,Spca-1,Tb,MGC,K562等肿瘤细胞株均有较好的抑制作用。以上结果显示,新合成的席夫碱锌配合物可以有效地抑制多种肿瘤细胞株的增殖,其作用机制可能与增强母体化合物的抗癌作用有关,另外某些新合成的席夫碱化合物可能还出现了母体化合物本身所不具备的新的抗癌机制。有关该类化合物的抗癌机制尚待更深入的研究。另外,席夫碱中的腙类化合物与锌金属离子形成的配合物也具有抗结核、抗麻风病、抗细菌和抗病毒传染等生理活性,这主要是由于它与细胞中的金属离子锌形成稳定的化合物所致。随着科技的进步,会有更多的席夫碱锌配合物应用于医药领域,在不久的将来,癌症将会被人类征服。1.3配合物的杀菌活性研究表明,席夫碱金属配合物具有较好的抗菌、抗肿瘤活性。但这类化合物一般还具有毒性高、水溶性低的缺点,目前用来进行抑菌抗癌活性试验的大多是悬浊液,不利于它们在临床上的推广和应用。因此寻找一种既能保持或提高活性,同时还能使配合物毒性降低而又具有较好的水溶性的方法,是这一研究领域的当务之急。目前主要是采取活性基团不变而改进其物理化学性质的方法,如在母体化合物中引入亲水基,或者通过引入第二配体基团,对已知化合物分子进行结构改造或结构修饰,在保留原有生物或药物性质的同时,使先导化合物母体结构发生变化,以期增强活性、选择性、降低毒性,从而提高其应用价值。水杨醛类席夫碱与Zn(Ⅱ)的配合物具有优良的杀菌活性,如刘兴荣等合成了5-硝基水杨酸缩甘氨酸席夫碱,并进行了抑菌活性实验,发现Zn(Ⅱ)配合物对枯草杆菌、杂色霉菌有抑菌活性;梁芳珍等合成了2-氨基噻唑缩取代水杨醛席夫碱Zn(Ⅱ)的配合物,抑菌活性实验发现,浓度在1%时,对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄杆菌有较好的抑制效果,且配合物的抑菌效果优于配体。许剑平合成了肉柱醛邻氨基苯甲酸席夫碱及其锌配合物,并进行了表征,抗菌活性实验表明,配合物对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏伤寒沙门氏、铜绿假单胞都具有抗菌活性。另外,硫脲类席夫碱配合物也具有很好的杀菌活性;如李桂芝研究了缩氨基硫脲类席夫碱及其Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)配合物对大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌的杀菌活性,实验结果表明,Zn(Ⅱ)配合物的杀菌活性最强,并且配合物的杀菌活性比配位体杀菌活性强;张建民等研究发现,锌离子的甲酰基甲酸缩氨基硫脲-甘氨酰甘氨酸席夫碱配合物同样具有杀菌活性,且杀菌活性的大小与配合物的稳定性有关,配合物越稳定其杀菌活性越强。叶勇2-羟基萘基甲醛与D-葡萄糖胺合成了席夫碱,发现此席夫碱锌配合物与DNA有作用,有望成为一种新的抗癌药物。2其他方面的研究席夫碱金属配合物除含有CO—和CN—荧光团外,在苯环上还有ON、NH2等给电子取代基的荧光助色团,这种分子结构上的可塑性和取代基团的变化会增强其荧光强度,使其表现出似燃料的光物理性质,如光致变色、光电导等。过去几十年中,非线性光学材料主要集中在无机材料方面,这主要是由于它们的热稳定性和机械加工性好,但无机材料通常非线性光学效应有限。有机双光子材料则有透光波段宽,便于分子剪裁和非线性响应大等优势,但机械加工性和热稳定性不如无机材料好。配体与金属离子形成的配合物则可能具有这两方面的优势,这也是当今光学材料研究的一个重点。席夫碱的光行为及其在半导体器件等方面的应用近年来也有报道,如水杨醛缩氨类席夫碱有可能用于信息存储、光开关以及信息显示等领域。对于染料敏化纳米薄膜太阳能电池的光敏化作用,钌联吡啶配合物是目前最有效的敏化剂,因为它们具有较宽的可见吸收光谱、理想的氧化还原性质以及高的氧化态稳定性。但由于钌配合物的价格昂贵,人们开始对其它价格便宜的金属锌配合物进行了探索。谭松庭等合成了三种双8-羟基喹啉席夫碱锌高分子配合物,并对配体和配合物的结构进行了表征,利用荧光光谱研究了高分子配合物的光致发光性能。赵哲辉等采用优良的电荷给体N,N-二乙基修饰配体,设计合成了两种新型可溶性席夫碱配体及其锌配合物,并对其电致发光性质进行了研究。两种配体和配合物均呈现很好的发光性能,并制备了结构为ITO/PVK:ZnDEDN/BCP/Alq3/LiF/Al的有机电致发光器件,器件的最大发光效率为0.19cd/A,最大亮度为143cd/m2。罗国添等以吡咯、取代苯甲醛等为原料合成了5-(对-亚苄基亚氨基)苯基-10,15,20-三苯基卟啉的铜(Ⅱ)/锌(Ⅱ)配合物和5-[对-(4-硝基亚苄基亚氨基)]苯基-10,15,20-三苯基卟啉的铜(Ⅱ)锌(Ⅱ)配合物。通过FTIR,UV-Vis,1HNMR,FAB-MS及X射线单晶衍射等手段对产物进行了表征,并研究了其发光性能及热稳定性。实验结果表明,合成配合物的最大发光波长为600nm,位于可见光中的红光区,是一种红色的发光材料;化合物在空气中的初始分解温度为70℃。最近,霍涌前等以无水乙醇作溶剂,采用液相合成法设计合成了席夫碱类配体水杨醛缩对硝基苯胺及其锌配合物,并且对比研究了两个化合物在甲醇、无水乙醇、DMF溶液中的荧光性质,荧光光谱表明,配体与配合物在甲醇、乙醇、DMF溶液中能够发射较强的荧光,配合物ZnL2发光机理为金属离子微扰下配体的π*→n发光。该单核配合物为中性分子,可望用于无机电致发光材料。最近,Nazeeruddin等报道了锌卟啉配合物,其光电转换效率为4.11%,夏江滨等研究了新型席夫碱配体及其锌配合物作为光敏剂应用在染料敏化纳米薄膜太阳能电池中的效果,配合物染料比席夫碱配体的光电转化效果更好,能量转化率为1.45%(AM1.5,100mW·cm-2)。3特殊催化剂合成的装复了配合物对双氧水分解的催化分解作用席夫碱及其配合物在催化领域的应用也很广泛,主要应用于聚合反应、不对称催化环丙烷化反应以及烯烃催化氧化方面和电催化领域。不对称合成是近年来有机化学学科中一个极为重要且富有活力的研究领域,在结构和立体化学复杂的天然产物合成中得到越来越广泛的应用。采用不对称合成法即可解决拆分法中一半的产品损失,从而造成原料和劳动力的巨大浪费,即选择一种手性诱导催化剂,使无手性或潜手性的作用物转变成光活性产物。故手性催化剂的选择是反应成败的关键,金属配合物在这方面得到广泛的应用[24~26]。闫小宁等用乙二胺、乙酰丙酮与水杨醛反应合成了一种不对称四齿席夫碱配体(H2L)及其铜、钴、镍、锌配合物,并研究了配合物对双氧水的催化分解性能。结果表明,在相同浓度的催化剂中,金属盐及其配合物对双氧水分解均有一定的催化作用,不对称配体不具有催化双氧水分解的性质;而且,金属配合物的催化性能较相应的金属盐好的多。其中Cu(Ⅱ)的配合物催化效果较好,可能与其金属离子的性质有很大的关系。袁泽利等以邻氨基苯甲酸、3-羧基水杨醛、乙酸铜和乙酸锌为原料合成了新型席夫碱三核Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)配合物,并研究了席夫碱配体及其配合物对双氧水的催化分解性能。结果表明,合成得到的席夫碱三核Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)配合物对双氧水分解具有较好的催化性能。环氧化合物是一种有用的有机中间体,但其制备过程中往往有大量副产物产生,收率低。把席夫碱配合物应用在烯烃环氧化反应中做催化剂,表现出较好的选择性,大大提高了产率。如仇敏以D-丙氨酸为手性源,通过在水杨醛的苯环上引入取代基,制备了系列取代水杨醛的铜(Ⅱ)席夫碱配合物,考察了这些配合物对不对称环丙烷化反应的催化作用,发现在水杨醛苯环上引入取代基后,催化剂的催化剂性能发生明显改变。当水杨醛环上引入吸电子取代基后,催化剂的催化性能有明显改善,产物的收率和光学选择性都有提高。这表明水杨醛环上电子云密度的降低,有利于反应选择性的提高。由此可见,随着研究的不断深入将会出现越来越多的席夫碱锌配合物催化剂,将之应用于各类反应将会带来更多的经济效率,促进经济的发展和社会的进步。4碱锌配合物综上所述,席夫碱与锌配合物具有较好的抑菌、抗氧化、抗肿瘤活性,从而在医药领域具有很好的应用前景,其在光致变色以及催化等领域的应用也很广阔,概括起来主要有以下几点:1、水杨酸和氨基酸类席夫碱锌配合物是目前研究较多的,尤其是水杨醛类席夫碱锌配合物,它在杀菌、催化以及光致变色等领域都体