吲哚-2，3-二酮类希夫碱配合物的合成表征与生物活性研究

【摘要】吲哚-2,3-二酮(2,3-indolinedione)，又名靛红，是广泛存在于海洋生物及人体的具有活性的天然内源性化合物，也是许多药物的重要合成原料之一，吲哚-2,3-二酮可用来合成国产传统抗肿瘤药物——靛玉红，同时也具有抗细菌、抗动脉粥样硬化、降低胆固醇、抗癌、预警帕金森病及调节脑内激素的平衡等重要生物活性。自上世纪以来，癌症逐渐成为严重危害人类身心健康的主要疾患，寻找效果好、副作用低的抗癌药物是生物化学领域的重大研究热点。研究表明许多过渡金属配合物具有一定的生物学活性，将吲哚-2,3-二酮应用于希夫碱配合物的合成与应用研究，对开发更高药效的抗癌新药具有重要意义。由于吲哚-2，3-二酮类衍生物具有其独特的生物活性及希夫碱配合物也有很多的奇特性质，本文选择不同结构的氨基化合物与海洋活性小分子吲哚-2，3-二酮合成了六个系列希夫碱配体，将这些配体与过渡金属离子反应得到了三十二种未见报道的希夫碱配合物，并运用元素分析、红外光谱、紫外光谱、摩尔电导率、热重分析等表征手段对配体及配合物进行了结构表征，推测其可能的配位方式和化学结构；并对配体和部分配合物进行了荧光光谱分析。培养得到了四个化合物的单晶，其中两个为吲哚-2，3-二酮类希夫碱，采用X-射线单晶衍射得到了单晶的精细结构并讨论了其量子化学计算。以蛋白酶体为作用靶点，研究了部分配合物的抗肿瘤活性。具体内容如下：(1)合成了吲哚-2，3-二酮缩2-氨基-4-甲基苯酚配体C15H11N2O2（简写为HL1）及其六种过渡金属配合物。经过表征，金属配合物的组成是[ML1(CH3COO)·H2O](M=Cu、Zn、Ni、Mn、Co、Cd，均为二价金属离子)。(2)合成了吲哚-2.3-二酮缩2-氨基-5-甲基苯酚配体C15H11N2O2(简写为HL2)及其六种过渡金属配合物。经过表征，金属配合物的组成是[ML2(CH3COO)]·2H2O(M=Cu、Zn、Ni、Mn、Co、Cd，均为二价金属离子)。(3)合成了吲哚-2.3-二酮缩2-甲氧基-5-氨基苯酚配体C15H11O3N2(简写为HL3)及其五种过渡金属配合物。经过表征，金属配合物的组成是[ML3(CH3COO)]·H2O(M=Cu、Zn、Ni、Mn、Cd，均为二价金属离子)。(4)合成了吲哚-2.3-二酮缩对氨基水杨酸配体C15H9O4N2(简写为HL4)及其五种过渡金属配合物。经过表征，金属配合物的组成是[ML4(CH3COO)]·3H2O(M=Cu、Zn、Ni、Co、Cd，均为二价金属离子)。(5)5合成了吲哚-2.3-二酮缩L-苯丙氨酸的配体C17H13O3N2（简写为HL）及其五种过渡金属配合物。经过表征，金属配合物的组成是[ML5(CH3COO)]·3H2O(M=Cu、Zn、Co)5；[ML(CH3COO)]·2H2O(M=Ni、Cd，均为二价金属离子)。(6)吲哚-2.3-二酮缩L-6色氨酸配体C19H14O3N3（HL）及其五种过渡金属配合物。经过表征，金属配合物的组成是[ML6(CH3COO)]·2H2O(M=Cu、Co、Cd，均为二价金属离子)；[ML6(CH3COO)]·3H2O(M=Ni，Zn，均为二价金属离子)。(7)利用Achar微分法和Coats-Redfern积分法，对部分配合物进行了非等温热分解动力学处理，得出了配合物某步热分解反应机理、热动力≠≠学方程、相应的动力学参数及活化熵变△S和吉布斯自由能变△G，其结果如下：配合物CuL(CH3COO)·H2O第3步热分解动力学函数为f(α)=1/4(1-α)[-ln(1-α)]-3，热分解动力学方程为：dα/dt=A·e-E/RT·f(α)=A·e-E/RT1/4(1-α)[-ln(1-α)]-3，E=972.04kJ·mol-1,lnA=197.51，r=0.9989≠，△S=54.57J·mol-1·K-1，△G≠=940.84kJ·mol-1；配合物[CdL(CH3COO)]·2H2O第3步热分解动力学函数是：f(α)=1/4(1-α)[-ln(1-α)]-3，热分解动力学方程为：dα/dt=A·e-E/RT·f(α)=A·e-E/RT1/4(1-α)[-ln(1-α)]-3E=255.52kJ/mol，lnA=45.98，r=0.9995≠，△S=12.68J/mol·K≠，△G=248.04kJ/mol；配合物[CuL3(CH3COO)]·H2O第2步热分解动力学函数为：f(α)=(1-α)2，其热分解动力学方程为：dα/dt=A·e-E/RT·f(α)=A·e-E/RT·(1-α)2-1，E=362.30kJ·mol,lnA=69.84≠，r=0.9995，△S=19.28J·mol-1·K-1，△G≠=351.19kJ·mol-1。[ZnL5(CH3COO)]·3H2O、[CoL4(CH3COO)]·3H2O和[CuL6(CH3COO)]·2H2O的热分析数据略。(8)测定了希夫碱配体及其部分金属配合物的荧光光谱，研究了其荧光1性质。结果表明：[NiL(CH3COO)·H2O]1、[CdL(CH3COO)·H2O]、[CuL2(CH3COO)]·2H22O、[ZnL(CH3COO)]·2H2O[NiL2(CH3COO)]·2H2O2、[CdL(CH3COO)]·2H2O、[CuL3(CH3COO)]·H2O、[ZnL3(CH3COO)]·H2O、[CuL4(CH3COO)]·3H2O、[ZnL4(CH3COO)]·3H2O、[CoL4(CH43COO)]·3H2O、[CdL(CH3COO)]·3H2O、[NiL5(CH3COO)]·2H2O、[ZnL6(CH3COO)]·3H2O、[CoL6(CH3COO)]·3H2O的荧光性质较好。与配体相比，部分配合物的荧光强度明显增强，且激发峰和发射峰位置均发生了一定程度的偏移。(9)合成了四个化合物晶体，分别为:吲哚-2，3-二酮缩2-氨基-4-甲基苯1酚（a同HL）、吲哚-2，3-二酮缩2-氨基-5-甲基苯酚（b同HL2）、1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮(PMBP)缩2-甲氧基-5-氨基苯酚（c）和PMBP缩2-氨基-5-甲基苯酚（d）。X-射线单晶衍射表征结果表明：a和b的结构类似，为希夫碱晶体；化合物c和d的结构类似，并且c和d发生了质子转移变成了其互变异构体，质子由吡唑酮环上的N原子转移到了希夫碱C=N双键上的N原子上，而不是预想得到的希夫碱。晶体结构测试表明：配体a属单斜晶系，空间点群P2(1)/c.，化学式为：C15H11N2O2，晶胞参数为a=12.6211(11)，b=8.7100(7)，c=11.2835(10)，α=90，β=90.7800(10)，γ=90，V=1240.28(18)3，F(000)=528，Dc=1.351g/cm3。最终偏差因子[对I＞2σ(I)的衍射点]R1=0.0391，wR2=0.0919和R1=0.0699，wR2=0.1135；晶体c属三斜晶系，空间点群P-1.，化学式为：C15H11N2O2，晶胞参数为a=8.8111(9)，b=11.4716(12)，c=11.4947(14)，α=115.376(2)，β=99.5470(10)，γ=97.6320(10)，V=1007.74(19)3，F(000)=420，Dc=1.316g/cm3。最终偏差因子[对I＞2σ(I)的衍射点]R1=0.0643，wR2=0.1479和R1=0.1068，wR2=0.1833；晶体b和晶体d数据略。运用密度泛函方法计算了希夫碱前线轨道的能量和分布、分子静电势（MEP）、自然键轨道NBO电荷分布和稳定化能E2分析，探索分子轨道与活性的关系，对分子可能的活性位点进行了预测。(10)以蛋白酶体为靶点，对合成配合物的抗肿瘤活性进行了研究。对金属配合物采用MTT比色法进行初步筛选，研究其对乳腺癌细胞MDA-MB-231增殖的抑制情况。发现其中三种配合物[CdL3(CH3COO)]·H2O(C1)、[CoL4(CH3COO)]·3H2O(C3)和[ZnL6(CH3COO)]·3H2O(C5)对于人体乳腺癌细胞的增值较好的抑制作用。为了研究化学结构和抗癌活性的关系，本论文选取了与上述三2种配合物结构相近的配合物CdL(CH3COO)·2H2O（C2）、CoL2(CH3COO)·2H2O（C4）和[ZnL5(CH3COO)·3H2O（C6），研究了以上六种配合物对于类糜蛋白酶体（CT-like）的抑制作用；进一步应用蛋白质免疫印迹法(Westernblot)研究其对细胞凋亡的相关蛋白的表达和细胞凋亡的形态学变化。实验结果表明配合物C1、C3和C5是通过抑制蛋白酶体的活性来抑制人体乳腺癌细胞的恶性增值。同时本文研究了其抗肿瘤作用的机理，初步探讨了金属配合物化学结构及抗癌活性之间关系，提出了含有苯环与吸电子官能团相连的希夫碱配合物可能具有优异的抑制肿瘤细胞增殖的活性的猜测，对于设计合成新型金属配合物抗癌药物具有一定的指导作用。
【作者】张鹏飞；
【导师】毕彩丰；
【作者基本信息】中国海洋大学，海洋化学工程与技术，2014，博士
【关键词】吲哚-2,3-二酮；配合物；合成和表征；量子化学计算；抗肿瘤活性；

【参考文献】
[1]谭国文.LED光学模具结构设计与分析[D].广东工业大学,机械设计及理论（专业学位）,2014,硕士.
[2]陈迎国.自动绕线机的设计与实现[D].西北工业大学,电路与系统,2004,硕士.
[3]张冬丽,唐英干,关新平.用改进的人工蜂群算法设计AVR系统最优分数阶PID控制器(英文)[J].自动化学报,2014,05:973-980.
[4]李岚.略论时态逻辑在计算机科学中的发展[D].华东师范大学,逻辑学,2013,硕士.
[5]卞先华.基于在线社会网络的装备信息获取与分析技术研究和实现[D].国防科学技术大学,计算机技术,2013,硕士.
[6]曾欢.淘宝宝贝分享产品哇哦设计[D].湖南大学,工业设计工程,2012,硕士.
[7]王亚兵.论传媒监督与司法公正[D].辽宁大学,法律,2012,硕士.
[8]段慧文,徐奇,张颖.对剧院和舞台定位的探讨[J].演艺设备与科技.2005(03)
[9]余敏.新生大鼠高氧性肺损伤肺组织中AQP1、α-ENaC、SP-A的蛋白和mRNA表达及呋塞米雾化的干预作用[D].苏州大学,儿科学,2014,硕士.
[10]孙彬.双微带天线UHFRFID考勤系统设计[D].大连海事大学,计算机技术,2014,硕士.
[11]刘冲.喜马拉雅山冰川湖冰碛垄淤堵的天然减渗现象研究[D].吉林大学,防灾减灾工程及防护工程,2013,硕士.
[12]康正明.宽谱激光在非线性介质中的传输特性研究[D].西南交通大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[13]朱斌.氧化石墨烯改性/环氧复合材料的制备及性能研究[D].江苏科技大学,2014.
[14]韩炜强.面向3D生物打印的微压电喷射技术研究[D].哈尔滨工业大学,航空宇航制造工程,2014,硕士.
[15]郭其贵.一种50Hz陷波器的设计及效果[J].石油地球物理勘探,1988,05:626-629+642.
[16]鲁昊.Multi-agent系统中动态任务分配研究[D].湖北大学,系统分析与集成,2012,硕士.
[17]张强.论公司实际投资人权益保护[D].湖南师范大学,民商法学,2014,硕士.
[18]沈洁.四川电力股份有限公司如何走新型工业化道路的战略研究[D].重庆大学,工业工程,2003,硕士.
[19]代永智.SGLT-2抑制剂Ertugliflozin的合成研究[D].湖南中医药大学,药物化学,2013,硕士.
[20]廖博.人骨肉瘤9901细胞cDNA表达文库的构建和鉴定[D].第四军医大学,外科学,2004,硕士.
[21]段晓利.制备不同对电极材料用于染料敏化太阳能电池[D].河南师范大学,2014.
[22]宋建波.α-硫辛酸、绿原酸拮抗体内氧化应激的分子机制研究[D].西南大学,药物分析学,2013,硕士.
[23]雷章明.复杂环境下基于多特征融合的车辆检测方法研究[D].华东交通大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[24]吕增辉.安徽省体育专业大学生学习倦怠的调查分析与对策[D].安徽工程大学,体育人文社会学,2012,硕士.
[25]高红梅.论我国的商标合理使用制度[D].山东大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[26]王永光.基于移动终端的智慧校园一站式服务平台的研究与实现[D].北京交通大学,2015.
[27]李彬.解决北京农民工住房问题研究[D].首都经济贸易大学,区域经济学,2013,硕士.
[28]贺静.虚拟化数据中心服务资源性能监测系统研究[D].长安大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[29]吴欢.增强大学生社会主义核心价值观培育实效性研究[D].西南大学,思想政治教育,2014,硕士.
[30]秦会娟.双重阻断RASS对2型糖尿病肾病血管生长调控因子表达的影响[D].桂林医学院,内分泌科,2012,硕士.
[31]王姣.论我国垃圾短信的法律规制[D].西北大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[32]金燕.WWW信息导航机制研究[D].武汉大学,2005.
[33]王智勇.基于FLUENT软件的水力空化数值模拟[D].大连理工大学,2006.
[34]宋兆国.青岛CMB公司主业竞争战略研究[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[35]曾雯.多发性骨髓瘤患者Survivin及Bcl-2表达与疗效相关性分析[D].华中科技大学,内科学,2013,硕士.
[36]郭亮.客户关系管理与呼叫中心在信用卡业务中的优势互补[J].中国信用卡,2004,02:14-16.
[37]蒋鹏.基于IPv6的FTP安全策略研究[D].中北大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[38]张敏.内嵌式双频滤波器的研究[D].西安电子科技大学,环境科学,2013,硕士.
[39]李丹.直接焊接T型矩形管节点平面外抗弯刚度的研究[D].哈尔滨工业大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[40]莫建林,张卫东,许晓鸣.鲁棒辨识研究的现状[J].控制与决策,2002,03:257-263.
[41]潘超.我国社会组织参与社会管理研究[D].苏州大学,政治学理论,2012,硕士.
[42]何胜宇.滨州公路运输物流企业服务质量评价体系研究[D].西安科技大学,工商管理,2013,硕士.
[43]闫更宁.司法政策的基本理论探析[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[44]胡炎,曹玉峰.一种通用的继电保护数据库模型[J].电力系统自动化,2008,15:61-65.
[45]周迪.版权法上的转承责任制度研究[D].宁波大学,民商法学,2013,硕士.
[46]钱梦涵.翻译中的性别—《喜福会》和《沉重的翅膀》译本的案例分析[D].外交学院,外国语言学与应用语言学,2014,硕士.
[47]于超,樊治平.指标期望为随机变量情形的多指标决策方法[J].控制与决策.
[48]师丽丽.小麦B淀粉交联制备脂肪替代物的研究[D].大连理工大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[49]涂承胜,陆玉昌.Web使用挖掘技术研究[J].小型微型计算机系统,2004,07:1177-1184.
[50]徐光河.朝鲜半岛统一与东北亚国际政治的关系[D].延边大学,世界史,2014,博士.