配合物（共10篇）
配合物 篇1
手性是自然界的基本属性之一[1],在整个人类社会的发展过程中,随着有机化学的不断发展,特别是近年来药物化学﹑生物化学等学科与有机合成的交叉发展,使手性催化剂得到了较快发展,在手性催化剂的发展过程中,由于Schiff碱及其类似物和配合物有很好的活性和选择性,因此Schiff碱及其类似物和配合物的研究,引起了许多化学家的兴趣。但是迄今为止,对于Schiff碱的研究,大多数集中在其金属配合物的研究上,对于其类似物的合成研究相对较少。
Schiff碱类化合物因其独特的光、电磁等物理材料性能,良好的配位化学性能及独特的抗菌、抗癌、除草等生理活性,引起了人们广泛、系统、深入的理论与应用研究[2,3,4],这是由其特殊结构所决定的,Schiff碱中含有结构,在此结构中由于N原子具有孤对电子,所以它在化学﹑生物学﹑药物合成研究中占有极其重要的地位,可作为药物的中间体,也可作为Ni、Co、Cu、V等过渡金属元素﹑重金属元素原子的配体,形成催化剂,用于不对称合成中。
1 在催化剂中的应用
由于手性Schiff碱及其类似物和配合物的结构中含有结构,在此结构中由于N原子具有孤对电子,可与多种过渡金属元素和重金属元素形成配合物,该类化合物有很好的活性和立体选择性,因此在催化领域的研究中得到了广泛的研究。
近年来,由于有机合成化学,药物化学等学科的不断发展,特别是复杂天然产物的合成发展,使不对称合成已经成为化学领域研究的焦点。
手性Schiff碱配合物在环丙烷化、烯烃环氧化等反应中已表现出良好的应用前景。Schiff碱配合物在环丙烷化反应中有很好的催化活性和光学活性,但能够催化生成在农业上具有杀虫活性结构体的有效催化剂还不多,而且价格偏贵,因此寻找高效价廉的手性催化剂成为科学家研究的重点所在[5]。仇敏[6]、王敏[7]等人合成一系列的Schiff碱配合物,并对其构造对催化性能的影响做了研究。把Schiff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。杜向东[8,9]等人合成并研究了非对称性和对称性Mn(Ⅱ)席夫碱配合物催化非官能团性烯烃的环氧化反应。王积涛[10]等人也在这方面做了大量的工作,他们还认为好的不对称氧化反应催化剂要求中心金属离子具有适当的氧化还原电位。
Schiff碱络合物在不对称硫醚氧化中的应用,第一个用于Ph SMe氧化、由水杨醛和氨基酸衍生钒Schiff碱络合物是1989年Colonna和Fujita先后报道的,但Colonna没有得到对映选择性的亚砜产物,Fujita用TBHP作氧化剂,10%的催化剂得到不高于14%ee的Ph SOMe[11]。
1995年Bolm采用手性氨基醇和3,5-取代水杨醛衍生的Schiff碱1钒原位形成的催化剂、以绿色而价廉的30-35%H2O2做氧化剂取得突破进展,对Ph SMe取得70%ee[12]。接着,Berkessel发现联萘酚的配体2取得78%ee,而且,两个手性点相互匹配很重要[13]。后来,Katsuki发展了Berkessel类型的配体3映选择性80-93%ee[14]。Ahn设计了BINOL衍生的Berkessel类型的配体4较容易合成,对于Ph SMe对映选择性达86%ee,对于Ph SBn对映选择性高达99%ee[15,16]。
Jackson把对羟基水杨醛负载在高分子上,对各种氨基醇进行筛选;接着,固定优选出来的氨基醇,筛选各种水杨醛衍生物,最终优选出3,5-二碘水杨醛与叔亮氨基醇形成的Schiff碱配体5于芳基烷基硫醚对映选择性89-92%ee,对于2-萘基甲基硫醚高达97%ee[17](图1-1)。
在硫醚的不对称氧化中,曾庆乐等在其不对称合成领域继续研究[18,19,20,21,22],首次分离得到钒Schiff碱络合物6(图1-2)并用FAB-FT-ICRMS、51V NNR、IR加以确证;发现预制的催化剂7比原位形成的催化剂取得更高的对映选择性;首次系统考察了钒催化的硫醚氧化反应/动力学拆分,而且首次发现了用简单、廉价的配体就可以在钒催化的硫醚氧化反应/动力学拆分取得比较好的产率(40-77%)和高达99%ee的对映选择性[23]。他们在分离并经过确证的钒Schiff碱络合物结构和配体取代基对对映选择性影响的实验数据基础上,推测了一个新的机理[24]。反应历程如下(图1-2):
总之,由于手性Schiff碱及其类似物和配合物的结构中含有结构,因此,在催化领域的研究会有广泛的发展。
2 医药中的应用
由于Schiff碱具有特殊的生理活性,能够起到杀菌,抗肿瘤等作用,而被广泛应用于医药领域。
经过国内外多年的研究,有部分Schiff碱具有良好的杀菌抗癌功能,而其配合物因具有更强的脂溶性和细胞穿透性,所以它的抗菌性更广,且不易产生耐药性,拥有更好的医药价值[5]。
在国外,H.Chen·J.Rhodes对于Schiff碱及其配合物的杀菌机理提出了见解[25];Baseer等用3-碘-2-羟基苯乙酮和苯胺合成的卤代Schiff碱类化合物用于抗菌活性的研究[26];Nyarku等用对硝基苯甲醛与对氨基苯酚合成的Schiff碱与铬的配合物用于抗菌研究,发现此配合物对假单细胞菌有很好的抑制作用[27];Hodnett等试验合成一系列的Schiff碱用于抑制小白鼠肿瘤生长的作用研究,研究表明醛取代基抗癌效应优于胺取代基,水杨醛类Schiff碱优于其他醛类,而且亲油性和吸电子性的取代基是Schiff碱抗肿瘤活性所需要的[28]。
在国内,毕思玮[29]等人曾合成一系列的氨基酸水杨醛Schiff碱及其铜(Ⅱ)配合物;柳英翠[30,31]等人为寻求水溶性更好及活性更佳的的抗癌抑菌药物,在水杨醛苯环上引入硝基或氯原子,合成了新的Schiff碱配合物,大大增加了药物的水溶性,使它更好的发挥药效;张建民[32]等研究发现,许多二价过渡金属离子的甲酰基甲酸缩氨基硫脉-甘氨酰甘氨酸Schiff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[33]等用2-羟基萘基甲醛与D-葡萄糖胺合成了Schiff碱,发现此Schiff碱的铜、铁、钻的配合物与DNA有很强的作用,有望成为一种新的抗癌药物。
3 功能材料中的应用
共轭聚合物在光电化学、发光二极管等方面有广泛的应用前途。因Schiff碱含C=N双键,所以容易生成聚合物,任红霞[34]合成的∏共轭Schif碱聚合物是一类既能辐射强荧光又易于加工处理的蓝光区发光材料。Schiff碱作为功能性填料,可降低涂料的辐射发射率,这一性质可应用在军事红外隐身技术中[35]。
某些Schiff碱具有液晶性,而且其独特的结构特点以及对外场刺激的强烈的反应性使它可以作为很好的功能材料,如可做液晶显示材料、具有液晶性能的液晶器件和导电材料等。在有机液晶分子化合物中,引入金属往往能使其液晶性能发生许多变化并产生某些突破性,如液晶态温度升高、范围变宽,液晶织构发生变化,对光、电磁等响应性明显增强等。因此配合物液晶的研究与应用开发日益受到人们重视,可用于彩色显示、磁性器件、电导和非线性光学材料等领域[36]。
4 展望
近年来,Schiff碱除了在上述领域中的到了广泛应用外,在其他领域也有广泛的应用,比如在光致变色领域,仿生科学领域等。总之,随着科学技术的不断发展,特别是药物化学﹑生物化学等学科与有机合成的交叉发展,使Schiff碱将得到较快发展。尽管各国科学家在这方面作出了卓越的贡献,但是目前的研究大多数集中在其配合物研究上,对于其类似物的合成研究相对较少。因此,为了使其能够得到更加有效利用,这将要求化学工作者在其类似物的研究中再作进一步的努力,比如,在以联萘酚和氨基酚类为原料的基础上将有可能合成更多的类似物。
参考文献
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[2]游效曾,孟庆金,韩万书.配位化学进展[M].北京:高等教育出版社,2000.
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[6]仇敏,刘国生,姚小泉等.手性铜(Ⅱ)-席夫碱配合物催化苯乙烯不对称环丙烷化反应[J].催化学报,2001,22(1):77-80.
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[8]杜向东,俞贤达.非对称Schiff碱过渡金属配合物模拟酶催化烯烃环氧化(Ⅰ)[J].高等学校化学学报,1997,18(4):567.
[9]杜向东,俞贤达.非对称希夫碱过渡金属配合物模拟催化烯烃环氧化(Ⅱ)[J].分子催化,1997,12(1):26-30.
配合物 篇2
铜配合物的分子几何结构模拟方法研究
对比和评价了用分子力学MM+法和半经验PM3法模拟23个铜配合物分子几何结构的结果.MM+法对四配位配合物的几何模拟结构与晶体结构差别大而不适于模拟这类分子,其可以模拟五配位三元配合物,预计这种配合物Cu-N键和Cu-O键的.偏差将分别高达(9.45±0.062)%和(18.2±0.110)%.PM3方法可以较好地模拟所考察的各种类型铜配合物,预计四配位配合物的Cu-N键和Cu-O键的偏差分别为(3.26±0.023)%和(2.77±0.023)%.而3+1+1型配合物的该偏差分别为(5.18±0.032)%和(4.31±0.037)%.
作 者：刘琼 李海平徐小燕 黄凤仙 陈希 王明召 Liu Qiong Li Haiping Xu Xiaoyan Huang Fengxian Chen Xi Wang Mingzhao 作者单位：北京师范大学放射性药物教育部重点实验室,北京师范大学化学学院,100875,北京刊 名：北京师范大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：200743(5)分类号：O6关键词：铜配合物 几何结构模拟 MM+ PM3通信作者
配合物 篇3
[关键词] 铼配合物 环境监测 化学传感器
境监测的主要任务是获取准确、全面的环境监测数据，客观反映环境质量状况和变化趋势，及时跟踪污染源变化情况，及时响应环境污染突发事件，科学预警各类潜在的环境问题。环境监测是各级人民政府履行环境保护职能、开展环境管理工作的重要组成部分，是各级人民政府监视环境状况变化、考核环境保护工作成效、实施环境质量监督管理的重要手段，是国民经济和社会发展的基础性公益事业。为了在探索和把握环境质量变化规律、科学评价环境质量状况、提高环境监测信息的准确性等方面有所前进，应该在监测学术研究的有关问题方面进行创新，不论是在思维方式、分析方法、监测手段、质量评价、仪器研发等[1, 2]。在环境监测领域中，尝试将新材料引入其中，对创新环境监测手段、改进监测方法有着重要的意义。
1 铼配合物简介
金属配合物作为一种新型的发光材料，近年来在科研工作和实际生产中得到了广泛的应用[3]。研究者通过合成新型的配体和选择合适的金属离子从而合成具有多功能性的金属配合物发光材料，并应用于各个研究领域。其中，铼金属配合物（Re(I)配合物）因其具有丰富的光物理化学性质及光化学稳定性等优点，作为一种潜力的发光材料应用于材料、生物、化学、医学等众多领域[4-11] 。
通过对Re(CO)3(N＾N)X (N＾N表示联吡啶或邻菲罗啉及其衍生物，X表示Br或者Cl)中N＾N配体的改变或X基团的修饰，可以得到不同结构和性能的Re(I)配合物，该类配合物在环境监测领域作为化学传感器（如pH传感器、离子传感器等）的应用研究也非常广泛。
2 化学传感器组成及特点
化学传感器主要由分子识别元件和信号转换元件组成。分子识别元件对样品中的待测物进行选择性识别，产生的信号由信号转换元件转变为可测定的光、电等信号，从而实现对待测物质的定量测定。这些传感器以很高的灵敏度对各种污染物的浓度进行监测, 而且具有体积小、简便、快速、重现性好等优点，可实现原位在线监测，在环境监测中应用前景十分广阔。
3 铼配合物在环境监测传感器中的应用
铼配合物作为传感分子，作用原理是其与待测物质作用前后，光信号强度发生变化，实现对待测物质的监测。下面介绍铼配合物在pH传感器，离子传感器等方面的应用。
若干金属配合物与胶原的反应性能 篇4
金属配合物的应用范围很广,涉及领域也非常宽。金属配合物可作为功能材料应用,如:铬鞣剂、锆鞣剂、铝鞣剂、钛鞣剂、铁鞣剂等无机金属鞣剂是皮革鞣剂中重要的一类;钌配合物可应用于染料敏化电池中;镧系配合物可作为转光剂应用于农膜中;有机锡配合物可作为热稳定剂应用于塑料行业等[1]。金属配合物还可作为药物应用,如:镓配合物、铜配合物、镍配合物、锌配合物等,可作为26S蛋白酶抑制剂应用于肿瘤细胞中[2];钌配合物可作为光敏药物用于癌症的光动力疗法[3];钒、钛金属茂配合物具有广谱抗癌活性,即可有效抗击多种致病因子[4]等。随着现代配位化学深入研究的发展,金属配合物在化工、医学、航天等领域的重要地位越来越突出[5,6,7]。
胶原是一类重要的生物质资源,有着广阔的发展前景。胶原蛋白是人体内最丰富的高拉伸强度蛋白质,具有生物降解性高、抗原活性低、刺激性和细胞毒性低等诸多优良特性,可使皮肤滋润光滑,促进伤口愈合,在食品、化妆品和生物医学材料等领域中具有广泛应用[8],其中皮胶原也是制革原料皮的重要组成部分。
随着胶原蛋白的重要性不断被科研工作者所认知,胶原蛋白的开发利用受到研究人员的亲睐。但由于胶原自身存在的弱点会限制它的应用,如制备的胶原蛋白产品,其拉伸强度较弱;纯胶原蛋白可能存在潜在的抗原性[9]。若用金属配合物对胶原蛋白进行交联或修饰,也许能够改善、提高胶原的性能,扩大其研究方向。胶原蛋白结构是研究其反应性能,高效利用胶原的基础。弄清胶原蛋白的结构,才能找出反应活性点,才能更好地探究金属配合物与胶原的反应性能,更为合理高效的利用。本文综述了金属配合物与胶原反应性能的研究以及可能的机理,为如何选择胶原蛋白特定的金属配合物提供一定的理论依据。
1 金属配合物的组成及在机体内的作用
由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子(配体),和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位原子或离子(中心原子),按一定的组成和空间构型所组成的化合物称为配合物[1]。金属配合物中,中心原子是金属离子,配体是无机或者有机分子。配合物中因金属原子和配体的键合能力不同,金属原子和配体之间以离子键、配位键或共价键结合。配体能稳定金属离子,使金属离子不会因为沉淀或发生还原等反应而失去活性;配体与金属离子配位后,得到更高活性的配合物,两者或许可协同作用于反应物。
金属元素与机体内蛋白质的活性有着密切的关系,如铁元素能催化促进嘌呤与胶原的合成;硒进入机体与蛋白结合成硒蛋白后,起着抗氧化作用、调节甲状腺激素代谢作用和维持维生素C 及其他分子还原态作用等。这些金属元素在机体内都是以金属配合物的形式存在的[1]。通过以上实例,证明金属配合物存在于人体内以及其与胶原蛋白结合可能性的存在。
2 真皮中胶原的结构特点
真皮蛋白质的80%～85%是胶原,大部分为Ⅰ型胶原,少量为Ⅲ型胶原,其一级结构分析表明,胶原蛋白多肽链很长的区段序列是由Gly- X- Y 氨基酸序列重复而成的(通常X为 Pro,Y 为Hyp ( 4- 羟脯氨酸));胶原由三股左手a-螺旋组成右手超螺旋结构,错位的三股螺旋结构,使来自三股链的Gly 残基沿三股螺旋的中心轴堆积,一股链上的Gly 跟第二股X 残基和第三股的Y 残基相邻,每个Gly 残基的N— H 与相邻的X 残基的C=O 形成氢健,同时由于Hyp 残基的羟基也参与链间氢键的形成,三股螺旋得到进一步稳定和增强。在胶原蛋白分子中,除氢键外,分子内(原纤维的原胶原蛋白分子范围内) 或分子间( 原纤维的原胶原蛋白分子间) 的共价交联(双硫键),也是使胶原分子稳定的重要因素[10],同时双硫键也是胶原蛋白的活性位点。胶原蛋白分子上的活性基团包括侧链上的羧基、ε- 氨基、巯基、苯酚基、羟基、胍基、咪唑基以及肽链2端的羧基和氨基,自由的活性基团均可参与具有空轨道的金属离子配位键的形成,蛋白质分子特有的肽键也是反应的活性位点之一。
3 金属配合物与胶原的相互作用
胶原分子结构中的氨基、羧基、羟基、胍基等活性基团,在不同的条件下可与金属离子发生配位反应或与金属配合物发生取代反应,生成金属-胶原配位化合物,从而对胶原的各种性能产生不同的影响[11]。高谦明等人[12]在研究不同条件下苏木素与水解胶原蛋白的作用时指出,金属离子可与胶原蛋白分子的羧基配位,从而引起荧光性变化。配位化合物的形成可引起静态淬灭,即配合物可以在激发态时缓慢地离解而产生发光的型体。有自然荧光的水解胶原在缓慢的转动过程中,可出现荧光偏振,其与过渡金属离子形成配合物后会导致蛋白质结构变化,使偏振度降低、荧光减小;加入金属离子使蛋白质变性,促使水解胶原由深层和内层向外层转移的幅度和可能性变大,同时金属离子也可能会充分地与酪氨酸残基接近而发生配位键合作用,从而引起能量的转移而使荧光强度减弱。
3.1 Cr(Ⅲ)配合物与胶原的相互作用
制革工业中鞣制是关键,是鞣剂分子向皮内渗透并与生皮胶原活性基结合发生质变的过程[13],而鞣剂与胶原分子结合的稳定性是评价鞣剂鞣制性能好坏的指标之一。丁伟等人[14]以甲酸根为胶原侧链羧基模型,研究Cr(Ⅲ) –羧基配位状态的稳定性,铬鞣剂中Cr(Ⅲ) 与胶原蛋白侧链羧基的结合分为单点结合和多点结合,单点结合可区分为单核单点配位和多核单点配位,多点结合也可大致分为单核螯合配位和多核多点配位。研究结果表明:Cr(Ⅲ)-甲酸根配离子相对于Cr(Ⅲ)-草酸根配离子具有更大的反应活性,稳定性较低,即[Cr( COOH) ]2+ 中的Cr(Ⅲ) 比[Cr( C2O4H) ]+中的Cr(Ⅲ)更容易失去电子,胶原活性基更易取代甲酸根与Cr(Ⅲ)形成配位化合物。对于Cr(Ⅲ)与羧基形成的不同配位形式的配合物,其氧化还原稳定性顺序为:单核螯合配位>单核单齿配位>四核双点单齿配位>三核单齿配位>二核单齿配位。
陈慧等人[15]对氧化乳糖金属(Cr、Al、Cu)配合物与胶原蛋白作用特性进行了研究,研究结果表明:氧化乳糖与金属离子形成鞣性配合物(Tanning Matrix),使鞣后皮粉的变性温度高于氧化乳糖和金属简单与皮粉作用的变性温度, Tanning Matrix与蛋白质的结合主要是Tanning Matrix的醛基与胶原蛋白的氨基结合,同时,Tanning Matrix自身的稳定性支撑胶原蛋白结构,阻止其收缩变性。文中根据Tanning Matrix与胶原蛋白作用的试验结果,提出了结合鞣协同效应的鞣制方法,该方法可以最大程度地减小空间阻碍的影响,使鞣后胶原蛋白的耐湿热稳定性充分提高。
3.2 Fe(Ⅱ)配合物与胶原的相互作用
郭军等人[16] 对Fe(Ⅱ) -THPS (四羟甲基硫酸膦)鞣法进行了研究,研究结果表明:FeSO4与THPS 溶液的抗氧化性和耐碱性,比FeSO4溶液好。THPS 的存在能有效减缓Fe(Ⅱ) 被氧化成Fe(Ⅲ) 的速率和Fe(Ⅱ) 的水解速率,增强了其抗氧化性和耐碱性;Fe(Ⅱ) 与THPS 在皮胶原纤维内部以一定比例配合形成鞣性模块(即稳定的配合物),THPS 所含有的4个活泼羟甲基,与胶原的氨基和酰胺基发生多点结合,从而产生优良的交联缝合作用,Fe通过THPS上的活性基与胶原纤维产生结合,获得结合鞣协同效应。
(未完待续)
摘要：扼要介绍了金属配合物的概念及其在机体中的作用,胶原蛋白的结构特点。综述了铬、铁、锌、钛等若干金属配合物与胶原反应性能的研究,重点介绍了锆-铝-钛、锆-铝等多金属配合物与胶原相互作用的机理,同时展望了金属配合物修饰胶原的的应用前景以及提出了作为研究人员我们应该努力的方向。
稀土甘氨酸丁二酮肟配合物的研究 篇5
稀土甘氨酸丁二酮肟配合物的研究
[目的]研究稀土甘氨酸丁二酮肟配合物的性质.[方法]合成3种稀土甘氨酸丁二酮肟配合物,通过元素分析、红外光谱、紫外光谱和热分析,研究配合物的组成和性质.[结果]稀土甘氨酸丁二酮肟配合物的通式为:RE(Gly)2(DMG)Cl3・3H2O,溶于无水乙醇和水,在乙醇溶液中属于1:3电解质,氯离子全部处于配合物的.外界.红外光谱说明稀土离子与DMG中羟基氧配位.紫外光谱中配合物的吸收峰红移和摩尔吸收系数增大.配合物在100℃左右产生微弱的脱水吸热峰,225～242℃产生配合物的骨架断裂吸热峰,415～492℃产生1或2个很强的氧化放热峰,热分解的最终产物为稀土氧化物.[结论]稀土甘氨酸丁二酮肟配合物具有相似的配位形式和结构类型.
作 者：王坤杰 宋玉民 作者单位：西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州,730070刊 名：安徽农业科学 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：36(25)分类号：O164.13关键词：稀土 甘氨酸 丁二酮肟 配合物
天然产物的金属铜配合物研究进展 篇6
铜离子是中药中的一种常见微量元素,在多种中药中均可检测到铜离子,例如黄芪[10]、丹参[11]、复方中药天保宁片[12]等。铜也是一种人体必需的微量元素,主要以铜蛋白的形式[13](如细胞色素C氧化酶、超氧化物歧化酶等)存在于人体器官内。铜离子具有强氧化性,常与内源性DNA的氧化损伤有关[14,15,16]。铜离子能与多种天然产物配体进行配位,并显示了多变的结构特征及较强生物活性,如抗癌活性、抗菌、抗氧化等[17,18,19,20,21]。本文对各类天然产物的铜离子配合物的结构及生物活性进行综述。
1 各类天然产物的铜配合物
1.1 内酯类配合物
1.1.1 香豆素类衍生物
4-甲基-6,7-二羟基香豆素可与溴乙酸甲酯反应生成二氧乙酸-4-甲基-香豆素-6,7-二氧乙酸(4-methylcoumarin-6,7-dioxyacetic acid)。后者再与dicopper(II)tetraacetate dihydrate反应生成香豆素的铜配合物(1)[22],其合成过程如图1所示。铜离子分别与邻菲罗啉配体中的4个氮原子和香豆素配体中的1个羧基氧原子相连,形成以铜离子为中心的三角锥型结构,该配合物的结构用单晶X-射线衍射法进行了表征。化合物(1)可抑制肾癌细胞A498及肝癌细胞HepG2的增殖,IC50分别达到(2.0±1.2)μM及(1.3±0.8)μM[23]。
1.1.2 去甲斑蝥素
斑蝥是芫菁科鞘翅类昆虫,是一种常用抗肿瘤中药。现代研究表明斑蝥素为斑蝥的抗癌有效成分,可用于治疗原发性肝癌。去甲基斑蝥素为斑蝥素的衍生物,与斑蝥素相比,去甲基斑蝥素对泌尿道和消化道的刺激较低[24]。利用联吡啶的DNA靶向作用以及去甲基斑蝥酸根所具有的抗癌作用,研究人员合成了2,2′-联吡啶去甲基斑蝥酸根合铜(Ⅱ)的桥联三元配合物(2),并研究了它的结构特征。在此配合物中,两个铜原子呈六配位的拉长畸变八面体构型。通过红外光谱分析可知[25],配合物分子中存在两种不同配位形式,一种是以单氧形式与铜原子配合,另一种是以双氧形式与铜原子配合。
1.2 醌类配合物
当醌类化合物的结构中有α-酚羟基或邻二酚羟基结构时,能与金属离子发生配位作用,生成金属配合物。研究发现这些配合物的抗菌及抗癌活性比原配体有所提高[8]。
白花丹素(plumbagin)(5-羟基-2-甲基-1,4-萘醌,简称PLN)是中药白花丹中的主要成分,具有抗肿瘤活性[26,27]。白花丹素可与氯化铜形成稳定的二齿配合物(3)[Cu(PLN)2]·2H2O,铜离子通过四键与PLN的氧原子反式连接[28]。此外,白花丹素亦可与硝酸铜及联吡啶的混合物形成稳定的配合物[Cu(PLN)(bipy)(H2O)]NO3·2H2O(4),铜离子通过两键与联吡啶连接,另四键与PLN的氧原子连接,化合物(3)、(4)的结构均得到单晶衍射分析的证实[28],如图3、4所示。
天然产物散沫花素(1awsone,2-hydroxy-1,4-naphthoquinone)通过2-2’位连接,形成具有铰链式结构的萘醌二聚(H2bhnq,2,2′-bi(3-hydroxy-1,4-naphthoquinone)。Yamada等用化合物H2bhnq与金属离子的进行配位反应得到结构新颖的多聚体结构[29]。例如与铜离子配位时形成的锯齿式(Zigzag)结构(5)。
1.3 黄酮类配合物
黄酮类化合物(flavonoids)是许多中草药的有效成分。黄酮类化合物的分子骨架由两个苯环和一个吡喃环组成,具有超离域度,整个分子形成一个大π键共轭体系[30]。其分子结构中往往具有3-羟基、4-羰基;或5-羟基、4-羰基;或邻二羟基结构,这种空间结构有利于与金属形成配合物[31]。
(1)当黄酮结构中存在3-羟基,5-羟基及邻二酚羟基的结构时,3-羟基、4-羰基会优先与金属发生配位,例如:槲皮素、桑色素。
槲皮素(quercetin)是一种常见黄酮类化合物,它分子结构中具有3,5,7,3′,4′五个羟基和4位的羰基。但是在与金属铜生成配位物(6)时,反应主要发生在3位羟基和4位的羰基,5-OH 和3′,4′邻羟基几乎不发生反应[32,33]。
桑色素(Morin)可与铜(Ⅱ)形成1∶1的配合物(7)。通过紫外光谱、核磁共振等方法对配合物的结构进行分析,发现与槲皮素类似,3位的羟基和4位的羰基与铜离子进行配位,而5位羟基没有参与反应。推测可能原因为铜离子可与桑色素形成一个五元环平面,从而使得配合物的稳定性得到增强[34,35]。
(2)当分子结构中不存在3-羟基时,则配位反应可发生在5-羟基、4-羰基上。
橙皮素(Hesperetin)、柑桔素(Naringenin)和芹菜素(Apigenin)分别能与铜离子形成配合物(8-10)。通过紫外光谱、红外光谱等方法对配合物的结构分析表明,4位羰基和5位羟基与铜离子进行了配位反应[36]。
1.4 多酚类配合物
天然产物中的多酚类化合物是常见的天然抗氧化剂,
能抑制人体内的低密度脂蛋白(LDL)的氧化,如茶叶中的茶多酚等[37]。这些多酚类天然产物能够很好地与金属离子形成配位。
姜黄素(Curcumin)可以与铜(Ⅱ)离子分别以1∶1和1∶2的比例配合形成的姜黄素-铜的配合物。药理活性研究表明,配合物具有清除自由基活性及超氧化物歧化酶(SOD)样作用。并且1∶1的配合物(11)的SOD样作用是1∶2的配合物(12)的十倍。结构分析显示,两个羰基参与配位反应,并且1∶1的配合物的稳定性大于1:2配合物。配合物的稳定性可能是影响姜黄素-铜配合物的抗氧化及SOD样活性的一个关键因素[38]。
丹皮酚(Paeonol)是具有抗炎活性的化合物。将丹皮酚与硝酸铜溶液在二乙基三胺存在的条件下进行配位反应,Cu2+能与丹皮酚的羟基及二乙基三胺的三个氮原子进行配位得到配合物(13)。研究表明,丹皮酚在与金属铜离子配合后,其抗炎效果得到增强[39,40]。
1.5 生物碱类配合物
川芎嗪(ligustrazine)是中草药川芎的有效成分[41],将川芎嗪的无水乙醇溶液与CuCl2反应(1∶1),生成蓝黑色针状结晶。通过扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)来测定此配合物的配位微环境,可以推测吡嗪环上的两个氮原子分别与邻近的Cu(Ⅱ)配位[42],使Cu(Ⅱ)联结成链。配合物的中心离子Cu(Ⅱ)位于六配位的混配畸变八面体环境中,配合物成为一个无限延伸的聚合大分子(14)[43]。如图16所示。
鹰爪豆碱(sparteine)及其异构体具有很强的金属配位能力。用等摩尔的金属铜、四溴化碳、鹰爪豆碱在DMSO溶液中进行反应,可得到两种鹰爪豆碱的铜配合物晶体,一种属三斜晶系(空间群P1,15a),另一种属正交晶系(空间群P212121,a=11.056 3,b=11.987 7,c=12.800 2Å,15b)。有趣的是,用鹰爪豆碱与溴化铜在甲醇溶液中反应,亦可生成正交晶系的鹰爪豆碱的铜配合物,但晶胞参数不同(空间群P212121,a=18.160 9,b=13.374 6,c=15.223 1Å,15c)。三种配合物的分子结构相同,如图15所示。异鹰爪豆碱为鹰爪豆碱的C11位异构体,它也可与溴化铜在甲醇溶液中反应生成配合物(16)。
1.6 环肽类配合物
从Lissoclinum属的海鞘中提取的吡咯环肽类的化合物Ascidiacyclamide具有环状多胺结构。它能够跟铜离子发生螯合作用,生成[Cu2(ascidH2)(1,2-μ-CO3)(H2O)2]·2H2O的配合物(17)。每一分子的环肽配合物中,两个铜离子分别和三个供电子的氮原子和一个碳酸盐中的氧原子相连[45]。海鞘中的吡咯环肽类化合物的生物活性可能与金属离子的配合有关[46]。
2 铜配合物的生物活性
2.1 铜配合物的抗癌作用
甲基斑蝥酸钠-2,2′-联吡啶合铜(2)具有较强的抗癌活性。分别在0.1、1、10 μmol/L的配合物浓度下,对人白血病细胞HL-60、人胃癌细胞BGC-823及人肝癌细胞Bel-7402具有抑制作用。在10 μmol/L的配合物浓度下,对三种癌细胞的抑制率分别达到15.36%、23.44%及24.43%,在同样浓度下,去甲基斑蝥酸钠的抑制率分别为5.44%,12.93%,13.62%,可见配位后,化合物的抗癌作用得到增强。配位增强抗癌作用机制可能是加入联吡啶合Cu(Ⅱ)结构后增加了配合物的亲脂性,使其更易跨膜进入细胞内发挥药效,并且联吡啶合铜平面能插入DNA结构中,破坏DNA碱基对之间的氢键作用,从而使癌细胞DNA的复制受到抑制[25]。
通过MTT法,研究两种白花丹素-铜的配合物[Cu(PLN)2]·2H2O(3)、[Cu(PLN)(bipy)(H2O)]NO3·2H2O(4)对肾癌细胞786-O、乳腺癌细胞MCF-7、肝癌细胞HepG2、鼻咽癌细胞CNE2、结肠癌细胞HCT116等的抑制情况,白花丹素-铜配合物对多种肿瘤细胞的增值有明显的抑制作用,IC50在2.0~12.9μmol/L的范围内,并且明显强于白花丹素本身的活性(IC50 12.9~67.6μmol/L)[28],提示白花丹素与铜离子之间可能具有协同抗癌作用。
同样,用MTT法研究橙皮素、柑桔素和芹菜素的铜配合物(8)、(9)、(10)的抗癌活性。分别在不同的浓度下进行实验,发现化合物(8)及(10)对HepG2、SGC-7901肿瘤细胞的抑制率在36%~43.8%之间,而化合物(9)只对HepG2细胞(36%)表现出比较明显的抑制作用,说明黄酮-铜配合物的抗癌活性具有一定的选择性[36]。
桑色素本身具有抗癌活性,分别用铜和锌与桑色素进行配合,并采用MTT法测定两种配合物对不同的肿瘤细胞的抑制作用。结果显示,桑色素-锌的配合物对HepG2和BHK-21细胞有较强的抑制作用,而桑色素-铜的配合物(7)对HL-60细胞的抑制作用显著,在0.1μM的浓度下,对HL-60细胞的抑制率为33.14%(计算IC50= 6.7×10-5μM[34]。
通过量效实验和时效实验,在0~100μM的浓度下、0~72h的不同时间内,用MTT法对槲皮素-铜配合物(6)的抗癌活性进行研究,发现(6)对A549癌细胞具有较强的抑制作用。作用机制研究表明,槲皮素-铜的配合物是以镶嵌的方式结合到DNA分子中,从而达到氧化性损伤DNA来抑制癌细胞DNA的复制,最终产生抑制癌细胞增殖的作用[33]。
2.2 铜配合物的抗氧化作用
通过采用DPPH法和NBT法分别测定了槲皮素-铜配合物(6)对DPPH·和超氧阴离子(O2-·)的清除作用。结果显示,槲皮素-铜配合物能有效清除DPPH·和O2-·,且清除能力均强于槲皮素本身。
用同样的方法,对柑橘素及其铜配合物进行抗氧化活性测定。发现柑橘素-铜配合物(9)在10μM的浓度下,对DPPH的清除率达到了35.5%,较单纯的柑橘素本身的DPPH清除率(2%),有很大的提高,即配合物的抗氧化活性较未配合时有显著的提高。
分别从超氧化物的清除率、抑制脂质过氧化作用和自由基清除反应能力三个方面来研究姜黄素-铜配合物的抗氧化活性。结果表明,姜黄素与铜配合后的超氧化物歧化酶样作用强于配位前,并且在1∶1的条件下配合物(11)的抗氧化能力明显强于1∶2的条件下的配合物(12)[38]。
丹皮酚是中药牡丹皮的主要成分,具有抗炎症和利尿的作用,在欧洲被用作抗高血压和镇定剂。分别用铜离子、镍离子与丹皮酚进行配位,通过超氧化物自由基的清除反应来进行抗氧化实验。发现在(3~15)μM的浓度下,丹皮酚的铜配合物(13)对超氧化物的清除作用与配合物浓度成正比关系,清除率从48.53%增加到81.62%[39]。
2.3 铜配合物的抗菌作用
对香豆素衍生物4-甲基-香豆素-6,7-二氧乙酸(4-methylcoumarin-6,7-dioxyacetic acid,4-MecdoaH2)和其铜配合物[Cu(4-Mecdoa)(phen)2]·13H2O(1)分别进行抑菌实验。结果显示,化合物(1)对SA、MRSA等八种细菌的MIC80在24.3~44.7μM范围内,明显强于原化合物的MIC80(范围为92.6~293.6μM)。说明香豆素的衍生物在与金属铜离子配位后,其抗菌能力有较大程度的提高[23]。
用抑菌圈实验研究丹皮酚-铜配合物(13)四种致病菌(金黄色葡萄球菌、短小芽孢杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌)的抑菌活性,在5mM的浓度下,化合物(24)对4种细菌的抑菌圈分别为13.0、15.5、13.1、14.0mm[40]。
通过琼脂稀释法,对柑橘素-铜配合物(9)的抗菌能力进行定量测试。分别对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),大肠杆菌(Escherichia coli),蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),白色念珠菌(Candida albicans)的MIC进行测定,发现配合后的柑橘素对这些细菌的抑制作用有所增强。
2.4 铜配合物与蛋白质、核酸的作用
二氢杨梅素(DMY)是藤茶的活性成分,属于双氢黄酮类化合物,主要具有抗菌、降血脂和抗氧化的作用。运用荧光光谱法研究二氢杨梅素-铜配合物与牛血清蛋白(BSA)之间的相互作用,结果表明,DMY-Cu配合物对BSA具有较强的荧光猝灭作用,并且,DMY-Cu与BSA之间的作用力主要是静电作用。
大黄素(EM)具有抗癌、抗菌、利尿的作用,分子结构中的邻羰基和羟基结构能与金属离子进行配位。通过比较EM-Cu(Ⅱ)、EM-Cu(Ⅱ)-yRNA、EM-Cu(Ⅱ)-ctDNA的荧光光谱,发现在EM-Cu(Ⅱ)配合物中加入核酸后,EM-Cu(Ⅱ)的荧光强度可被ctDNA和yRNA猝灭,表明大黄素-铜的配合物能与核酸发生较强的相互作用。
3 结语
金属铜离子具有较强的配位能力,可与内酯类、黄酮类、醌类及生物碱类等天然产物进行配位,并生成稳定的金属配合物,研究表明配合物比原天然产物具有更强的生物活性(如抗氧化、抗癌、抗菌等)。因此,与金属铜离子配位是一种对天然产物进行结构修饰并增强其药理活性的有效途径。但是目前这些配合物的生物活性研究多是体外实验结果,尚未得到体内实验证实;铜离子增加天然产物配体生物活性的作用机制尚不明确;且在活性增强的同时,其毒性是否增加也不明确。因此上述三个方面仍需要作深入研究。
摘要：铜离子是中药中的一种常见微量元素,也是一种人体必需的微量元素。铜离子具有很强的配位能力,能与内酯类、醌类、黄酮类、生物碱等多种类型的天然产物形成配合物。且大多数生成的配合物具有比原天然产物更强的抗肿瘤、抗菌或抗氧化等生物活性。对天然产物与铜离子所形成的各种类型配合物的化学结构和生物活性进行综述。
新型脂溶性Co(Ⅲ)抗癌配合物 篇7
关键词：钴席夫碱配合物,脂溶性,抗癌活性
1 引言
席夫碱配体的合成参照文献(B.Sre enivasulu,J.J.Vittal,[J].Angew.Chem.Int.Ed..2004,43:5769-5772),配体和配合物的结构图见图1-1和1-2。
2. 配合物的体外抗肿瘤活性研究
我们将所合成的配合物进行了体外抗肿瘤活性试验,采用HepG2:人肝癌细胞株评价其体外活性:同时以顺铂和卡铂作为阳性对照。合成配合物初筛结果和GI50结果如表1,2:
从表1和表2的数据可知,对于HepG2人肝癌细胞,发明配合物的体外生长率明显低于顺铂,而高于卡铂,说明它们的体外抗肿瘤活性均低于顺铂。进一步从半数抑制浓度GI50值可知,发明配合物的GI50值是0.35μg/mL,明显低于顺铂注射液的0.57μg/mL和卡铂的1.82μg/mL,抗肿瘤活性分别是顺铂的1.6倍和卡铂的5倍,显示出良好的抗肿瘤活性。
3、配合物的脂溶性
按照中国药典2005版二部附录的溶解度测定方法,测定所发明的化合物25℃在有机溶剂和油脂类中的溶解度。结果表明所发明的配合物在有机溶剂和油脂类中的溶解度均高于10mg/ml,脂溶性好。
配合物 篇8
王亚娟等人[17]研究了Fe(Ⅱ)–有机三元原位结合协同结合鞣,研究结果表明:先用Fe SO4鞣制,后用THPS和氧化环糊精处理,可使坯革收缩温度达到最高。胶原分子含有羧基、氨基,同时侧链上有很多能够与交联剂反应的活性点,在分开鞣制时,先加入的组分分子可以顺利进入胶原内部,与之结合并在其上形成新的活性点,后加入的组分分子若既可以与胶原分子本身的活性点作用,又可以与新生成的活性点反应,则会在胶原内部形成一个大的网络框架,从而支撑起胶原结构使其稳定性增加。
由此可见,配体在维持金属离子的稳定性,同时巩固金属离子与胶原反应的稳定性方面有着重要的作用,而配体的选择也有严格的限制,与金属离子和胶原反应同时有着较好的兼容性。
3.3Zn(Ⅱ)配合物与胶原的相互作用
刘会云等人[8]研究了胶原蛋白金属(Zn、Pd、Cu)配合物的合成、表征及抗菌性能,研究结果表明:无抗菌能力的胶原蛋白与金属离子配位后,能够表现出良好的抗菌性能,其中Zn-胶原蛋白对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有着较好的抑制能力。胶原蛋白分子结构中大量的—NH2、—COOH和—OH等活性基团;可与金属离子配位形成金属胶原蛋白配合物;同时通过红外光谱结果表明,锌离子已键合到胶原蛋白分子上;X射线衍射分析显示,谱图中除了Zn-胶原蛋白10.1°和21.7°的衍射峰外,既没有出现其他的衍射峰,也无金属单质峰,说明金属离子与胶原配位后,金属离子是呈高度分散状态的;荧光光谱和紫外光谱分析进一步证明,锌离子与胶原蛋白中的酰胺键发生了作用,形成基态螯合物。
王晓军等人[18]研究了镍、铜、钙、锌4种金属螯合亲和层析纯化重组类人胶原蛋白的效果,结果表明:镍柱对蛋白的亲和力较高,但所得类人胶原蛋白的纯度低;铜柱对蛋白的亲和力及所得的类人胶原蛋白的纯度都较低;钙柱对蛋白的亲和力较低,但纯化后类人胶原蛋白的纯度较高;锌柱对蛋白的亲和力及纯化后人类胶原蛋白的纯度最高;锌对类人胶原蛋白的选择性以及结合能力都很强。金属亲和层析常用于蛋白质的纯化分离,进而说明金属配合物与蛋白质有较好的结合力。
L-羟脯氨酸(Pro-OH)是胶原蛋白的重要组分之一,其游离的4-羟基能清除超氧自由基和羟基自由基。左瑞雅等人[19]研究了L-羟脯氨酸-Zn(Ⅱ)的配合机制及其抗氧化性,研究结果表明:Zn(Ⅱ)所带的正电荷可与羟脯氨酸中游离的羧基形成可解离的离子键,其外层的4个空轨道又可分别与L-羟脯氨酸的羧基、羟基形成配位建;羧基、羟基与Zn(Ⅱ)发生稳定的配位,同时未发生配合的羧基与羟基增大位阻,防止周围其他分子的进攻,继而增大这种配合结构的稳定性。配位作用可抑制Zn(Ⅱ)的氧化作用,使配合物有一定的抗氧化能力,若将配合物添加到食品和化妆品中,可作为营养物质补充氨基酸和微量元素。
Fresquet M等人[20]对Matrilin-1A-域(M1A)结构和功能的研究,揭示了其在软骨细胞外基质组装中的作用。Matrilin-1和Matrilin-3可以形成异源寡聚体,Matrilin-3 A-域(M3A)与Ⅱ胶原和Ⅸ胶原具有较好的亲和力,但必需要特定的金属离子(Zn)作为活化剂或分子连接剂。M1A与Ⅱ胶原或Ⅸ胶原的交联作用,也需要Zn(Ⅱ)进行维持。
由此可见,以金属锌为代表的金属离子对于机体活动有着重要的作用。锌是人体内重要的微量元素,与机体有着较好的生物相容性。
3.4钛配合物与胶原的相互作用
周南等人[21]探讨了纳米TiO2-胶原复合的机理,文中只是指出纳米微粒非规整地包裹在胶原纤维上以及填充在纤维之间,胶原可能与纳米TiO2前驱物中的钛络合物形成一定形式的结合,但对纳米前驱体溶液和胶原的反应机理未做阐述。笔者认为:纳米前驱物中含有Ti(OH)4、TiOC2O4,虽然胶原的活性位点(如羟基、含氮碱基、肽键等)能够与钛配合物以氢键或者配位键结合,但氧原子的孤对电子占据了金属钛的空轨道,使钛配合物的体积增大,会使配合物对胶原活性基的配位能力造成一定的影响。医学上常采用钛作为种植体的基体材料,而采用活性肽/蛋白修饰种植体表面是医学研究的热点[22]。冉丹丹等人[23]利用微弧氧化技术处理纯钛,然后通过物理方法吸附胶原,使其生物活性大大提高,有效改善了纯钛种植体表面的生物学性能。
由此可见钛金属配合物与胶原具有较好的生物相容性,而研究它们之间的反应性能,对于扩大钛配合物和胶原的应用范围,具有指导意义。
3.5多金属配合物与胶原的相互作用
制革工业中,单一金属配合物的鞣剂常常由于其鞣革性能差或者不符合环保的要求而往往存在缺陷。铬-锆、锆-铝、铬-锆-铝、锆-铝-钛多核金属配合物鞣革,能在一定程度上通过优势互补来弥补单一金属的缺陷。多金属配位化合物中分子大小不同、电荷数不同、组成不同且结构复杂,多金属配合物鞣剂所鞣得的革具有单一金属鞣革的特性,但又不是简单的加和,如使用铬-锆-铝配合物鞣革,若是简单加和,因锆的比例最大,应突出锆鞣革板硬的缺点,而鞣得的革不但不板硬,反而身骨很柔软[13]。通过价键理论可以说明多金属与胶原活性基结合的稳定性,如在锆-铝配合物中,Zr4+在形成配合物时,是以d2-4sp3杂化轨道形成内轨型配合物,并以8个杂化轨道为多,键能较强,所形成的配合物较稳定;而铝却以sp3d2杂化形成外轨型配合物,键能较弱,所形成的配合物稳定性较差。由此可见,Zr4+与胶原官能基的结合作用较Al3+强,这就决定了在锆-铝配合物与胶原的反应中,Zr4+将起主导作用,而Al3+的存在,一方面起稳定Zr4+的作用,改善鞣液的性质;另一方面,使成革具有铝鞣的性质,改善粒面的状态[24],同时有文献指出,Zr4+的存在,有助于于提高Ti-Zr-Al配合物的耐碱能力和稳定性。贾淑平等人[25]提出从无机鞣制中的自组装行为重新认识无机鞣制过程,分子的自组装性能确保配合物分子大小的可控性,根据分子自组装理论,可设计合成最佳的多金属配合物。随着国家对于环保的重视以及铬鞣革在环境安全方面暴露出的种种问题,开发无铬鞣剂代替铬鞣剂迫在眉睫,而分子自组装理论为无铬多金属配合物鞣剂的发展奠定了基础,以提高皮革工业的环境与经济效益,减少环境污染和解决资源短缺等问题。
已有文献报道,水合锆离子易配聚成以四聚体为最小结构单元的多核配合物,尽管锆配合物体积较大,但该配合物长度不足,在胶原肽链之间形成多点结合的机会远不如铬配合物,故在制备金属配合物时,应加入适当的交联剂。但年华等人[26]制备了锆-铝-钛多金属配合物溶液,指出锆铝-钛的最佳配比n(Zr4+)︰n(Al3+)︰n(Ti4+)为1︰4︰0.5,使用有机配体柠檬酸作为交联剂。陈哲等人[27]进一步研究指出:多金属离子间通过水解配聚,可形成较为稳定的物质体系。
笔者认为,不同的金属离子与胶原反应的主要活性位点不同,如锆、钛络合物多与胶原的含氮碱性基和肽键发生结合,铬-铝配合物多与胶原的羧基、羟基发生结合,复杂的组分可能促使其与胶原不同的活性基发生反应,从而更加全方位多位点结合,这就使得多金属配合物的鞣剂比单一金属配合物的鞣性强;但复杂的结构会增加空间位阻,反而不利于结合,或者结合不牢,所以需要大量的研究,确定多金属配合物组分的比例,以寻求较为有利的结合平衡点。在选择多金属配合物的组分时,应采用与胶原的不同活性基相作用的鞣性物质做最初组分,因为它们不会在胶原同一个活性基上竞争。
3.6金属配合物修饰胶原的应用
李闻欣等人[28]研究了铬-铝配合物对铬革屑的水解液进行修饰性改性,并制得一种具有较好鞣制复鞣填充作用的胶原蛋白复鞣剂。Morin S A等人[29]对自组装胶原肽纤维作为金属纳米导线的模板进行了研究探索。以生物分子如DNA、多肽和蛋白质作为建立新型纳米材料的模板,这对纳米材料的发展具有重要的意义。由多肽序列的L-赖氨酸残基、N端自组装成胶原肽类,金属纳米粒子与胶原肽类结合形成金属纳米修饰性纤维。化学镀银后,纤维完全金属化,同时肽纤维芯完好无损,在温和条件下形成纳米导线。
选择与胶原具有良好反应活性的金属配合物以及胶原自身的合成与选择,对于扩大应用范围,意义重大。不应局限于已存在的胶原蛋白,还应更多地关注胶原多肽。
4 结束语
随着人们对胶原功能特点认识的逐步清晰以及胶原应用领域的不断扩大,胶原的重要性可想而知。胶原是一种天然的高分子材料,可由动物皮提取,也可由制革废弃物(如革屑)提取,而其它地方获得胶原的量相对较少。使用金属配合物对胶原或胶原多肽进行修饰改性,能够增加胶原或多肽的性能,甚至赋予其新的功能,扩大其应用领域。我们不仅要考虑金属配合物与胶原的反应性,更应注重两者在应用领域的生物相容性,而对于金属配合物与胶原反应性能研究的深入,是进一步研究生物相容性的基础。
(全文完)
摘要：扼要介绍了金属配合物的概念及其在机体中的作用,胶原蛋白的结构特点。综述了铬、铁、锌、钛等若干金属配合物与胶原反应性能的研究,重点介绍了锆-铝-钛、锆-铝等多金属配合物与胶原相互作用的机理,同时展望了金属配合物修饰胶原的应用前景以及提出了作为研究人员应该努力的方向。
L-丙氨酸在配合物领域的应用 篇9
通过对大量专利文献的分析和总结, 发现L-丙氨酸除了现有的应用领域, 国内的研究机构近几年开始采用L-丙氨酸等氨基酸制备配合物, 提供了L-丙氨酸应用的新视角和新思路。
1 微量金属元素添加剂
以L-丙氨酸为配体的配合物可以在补充生物体所需微量元素的同时补充氨基酸, 提高了生物吸收率。
中国科学院兰州化物所合成了一种二价铁-L-丙氨酸配合物, 作为铁离子添加剂[1]。
中国科学院过程工程研究所提供一种α-氨基酸铬 (III) 配合物, 由三价铬离子与L-丙氨酸螯合而成[2]。
2 催化剂
齐齐哈尔大学研制出了一种以1, 5-环辛二烯和L-丙氨酸为双配体的铑催化剂, 在含有铑盐的乙醇、水溶液中加入1, 5-环辛二烯, 得到[Rh (cod) Cl]2催化剂, 再加入L-丙氨酸的氢氧化钠溶液, 得到新型铑催化剂, 用于催化取代乙炔的手性聚合, 能够提高取代乙烯的聚合转化率和立体选择性[3]。
香港理工大学制备出了一种铑催化剂 (图1) , 其中L1为吡啶羧酸或2-乙烯吡啶或4-乙烯吡啶与丁烯酮、丙烯酸甲酯或丙烯腈的共聚物, 配体L2为吡啶羧酸或氨基酸, M为Co、Cu、Ni或Fe, 这一催化剂是双活性物种的正负离子性催化剂, 用于羰基化合成乙酸、乙酐的反应[4]。
巴斯夫股份有限公司提供一种含铱的氨基酸配合物 (图2) , 用于催化醇的胺化反应, 使用该催化剂有利于在较低的温度下选择性生成仲胺或叔胺, 获得较高的产率, 且反应中不需要加入碱。图2中X为卤素, 氨基酸可以为L-或D-α-氨基酸, 具体可以为丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸等[5]。
巴斯夫欧洲公司制备出了一种负载型含锡催化剂, 将包含硝酸锡与丙氨酸配位剂的溶液施加于载体上得到, 该催化剂用于催化气相合成胺[6]。
3 席夫碱配体配合物
丙氨酸等氨基酸与醛类化合物合成席夫碱配体, 再与金属盐螯合得到席夫碱金属配合物, 广泛用于催化剂、医药以及电致发光等领域。
广西民族大学制成了一种用于氧化松香的席夫碱金属催化剂, 以丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等氨基酸为有机胺, 与水杨醛等醛类化合物反应制得席夫碱配体, 与锌盐、铜盐、锰盐、镍盐等过渡金属盐配位得到席夫碱金属配合物, 这一配合物催化效率高、制备成本低、松香转化率高[7]。
西北师范大学合成了一种高分子负载三元氨基酸席夫碱金属铜配合物催化剂 (图3) , 以氯甲基化聚苯乙烯、2, 4-二羟基苯甲醛、丙氨酸、1, 10-邻菲罗啉和乙酸铜为反应原料制备, 可用于催化氧化乙基苯、异丙苯, 具有高转化率和高选择性[8]。
北京师范大学提供一种镓席夫碱四元配合物 (图4) , 由丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸等氨基酸与水杨醛反应得到的席夫碱配体Li, 与bipy、phen等含氮杂环碱配体Li’和镓盐络合得到, 此配合物具有抗肿瘤活性, 同时具有较好的热力学及动力学稳定性[9]。
4 结语
1999年国内L-丙氨酸的年产量仅几十吨, 目前, 我国已有多家企业具备万吨级L-丙氨酸的生产能力。作为L-丙氨酸的生产企业, 寻找到更为广阔的下游应用行业是十分必要的, 专利技术汇集了行业中最新颖、最先进、也最具有工业应用前景的技术和研究, 经分析和总结得到的上述应用, 为L-丙氨酸的上游生产企业提供了产品应用的新思路和新方向, 对于生产企业开拓下游企业具有一定的指导和借鉴作用。由于L-丙氨酸的应用涵盖了工业原料、食品、药品等领域, 对于产品不同的需求, 也进一步督促国内的原料企业生产出低能耗、高纯度的产品, 以适应市场的需求。
参考文献
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配合物 篇10
金属酞著类化合物作为催化剂, 可在室温或略高于室温下, 对底物进行催化还原, 实用性很高。酞菁配合物广泛应用于材料科学的不同领域, 包括半导体、电致变色和非线性光学器件, 信息存储系统, 液晶等应用。金属酞菁一个重要的应用是在催化方面, 包括大规模的工业过程。
2 酞菁的催化还原应用
2.1 硝酸根的还原
钴酞菁被证明是还原一种有效的催化剂, 在Na2S2O4存在的条件下, 对于芳香族硝基化合物的还原具有很高的选择性。这类反应是很有意义的, 因为在地球生物化学氮循环的过程中, 起到反硝化作用。催化循环包括从二价酞菁钴还原到一价酞菁钴, 其在碱性溶液中可稳定数小时, 还原亚硝酸盐或硝酸盐。然而, 对NO2-和NO3-的还原会形成不同的产物, 分别是NH3、N2还有N2O[1]。这些产物的产生可以通过不同钴酞菁配体来解释。相应的铁酞菁配合物对于还原NO2来说也是一个稳定的催化剂。还原剂的选择对于还原反应的选择性是至关重要的。
2.2 硝基化合物的还原
金属酞菁还原硝基化合物有两个重要方面: (1) 尽量采用一锅法将硝基化合物还原为含氮杂环 (2) 在还原硝基的情况下, 不需要保护其他敏感基团[2]。钴酞菁和铜酞菁通过水合肼将芳香硝基还原为胺具有很高的选择性[3]。当苯环上连接有不同的功能性基团 (如卤素、醛、酮、羧基、酰胺等等) 时, 还原反应的产率也很高 (图1) 。
二硝基苯其中一个硝基被还原成氨基的产率为95%。钾和甲酸铵也可作为还原剂, 但胺产量下降到34-45%。值得注意的是, 简单的Co和Cu盐只提供10-12%的胺产率。其中酞菁配合物所起到的作用可能是促进了其被还原成CoIPc, 并且由于π-π键的相互作用硝基的氧原子和金属酞菁的氮原子发生配位作用, 促进了反应的进行。
在聚乙二醇中, 用N2H4·H2O也可以还原一系列的硝基 (40examples, 46-99%yields) [4], 溶剂对该反应的影响较大, 虽然在Et OH、[Bmim]BF4、[Bmim]HSO4、PEG-400获得不错的产率, 但是在在水、四氢呋喃、甲苯、乙酸乙酯中还原产率很低。基于ZnPc、Cu Pc和Co Pc体系的还原可以催化剂可循环使用4次, 但是在第5次时, 催化剂的反应活性下降。有趣的是Fe Pc通常是用来氧化的, 但是也可用作芳香硝基的还原反应[5]:Fe Pc (0.5mol%) , Fe SO4·7H2O, 或者Fe Pc:Fe-SO4·7H2O 1:1的混合物, 在水合肼存在的条件下, 在甲醇水溶液中回流反应。根据取代基的不同, 合理的选择催化体系可以获得不错的收益。
3 Zn Pc-Na BH4对醇的还原
Zn Pc-Na BH4体系对于醇的还原是非常高效的。在该互补体系当中, 当取代基有硝基存在时, 也只将羰基还原为醇 (图二) 。
单独的Na BH4可以用于还原羰基化合物。然而需要过量的Na BH4和很长的反应时间。在PEG-400溶剂中, 4-硝基苯甲醛在12小时之后还原为相应的醇, 产率为50%。在Ni Cl2的存在下, 12小时之后达到65%的产率。改用0.4mol%Ni Pc大大提高了反应速率, 并在20min后得到产率为99%的4-硝基苄醇。相比于其他溶剂, 无毒的PEG-400是最合适的溶剂:Et OH (75%, 12h) , H2O (48%, 12h) , 乙二醇 (23%, 12小时) 和THF (7%, 12小时) 。这个体系的优点是容许不同的取代基的存在 (卤素, 腈, 羧基和硝基) , 实现高的转化率。
参考文献
[1]Kudrik, E.V.;Makarov, S.V.;Zahl, A.;van Eldik, R.Inorg.Chem.2005, 44, 6470.
[2]Eckert, H.Angew.Chem., Int.Ed.1981, 20, 208.
[3]Sharma, U.;Kumar, P.;Kumar, N.;Kumar, V.;Singh, B.Adv.Synth.Catal.2010, 352, 1834.
[4]Sharma, U.;Kumar, N.;Verma, P.K.;Kumar, V.;Singh, B.Green Chem.2012, 14, 2289.