希夫碱配合物的合成、表征及抗肿瘤活性研究
希夫碱及其金属配合物被证明具有抗癌、抑菌、与DNA相互作用等生物活性，引起了科学界的广泛关注。近几年来，有关希夫碱金属配合物抗肿瘤活性的研究有一定的报道，但是关于希夫碱金属配合物抑制蛋白酶体活性及诱导肿瘤细胞凋亡的机理方面的研究鲜有报道。泛素-蛋白酶体通路(Ubiquitin-proteasomepathway，UPP)在肿瘤治疗中的作用引起广泛关注。泛素．蛋白酶体通路是真核细胞蛋白质降解的重要途径。特异性阻断UPP通路，可以显著的影响许多负责细胞周期和肿瘤生长的蛋白，如细胞周期蛋白、P53、Bax、IκB等的降解，继而影响到多个细胞内过程，从而导致细胞凋亡。因此，蛋白酶体抑制剂则是一类很有希望的抗肿瘤活性化合物，成为肿瘤治疗的新靶点。
本论文正是在蛋白酶体抑制剂研究的基础，合成了一系列希夫碱及其金属配合物，对其进行了表征，用MTT法及台盼兰(Trypan Blue)染色法筛选出几种抗肿瘤性能良好的铜、锌配合物，对这些高活性化合物的抗肿瘤机制进行了深入研究，确定了该类希夫碱配合物的生物靶标为蛋白酶体。具体内容如下：
(1)合成了11种牛磺酸氨基酸希夫碱金属配合物，探讨其对26S蛋白酶体的抑制作用，结果表明大部分铜配合物均可抑制26S蛋白酶体的活性，MTT法筛选出对肿瘤细胞增殖具有较好抑制能力的配合物-牛磺酸缩水杨醛铜邻菲咯啉的三元配合物(Y6)，考察了Y6对纯化的20S蛋白酶体的抑制作用，结果表明其对纯化的20S蛋白酶体的抑制作用呈浓度依赖方式，半抑制率IC50约为12μM；Y6作用于人乳腺癌细胞MDA-MB-231的实验表明，此配合物以浓度及时间依赖方式抑制人乳腺癌细胞MDA-MB-231内蛋白酶体的活性进而诱导细胞凋亡；Y6作用于白血病细胞Jurkat T，台盼兰染色法表明此配合物对白血病细胞的致死率呈浓度依赖方式，且以浓度及时间依赖方式抑制白血病细胞Jurkat T内蛋白酶体的活性进而诱导细胞凋亡。Y6对人乳腺癌细胞MDA-MB-231及白血病细胞Jurkat T的蛋白酶体诱导能力及凋亡诱导方式相似，证明了其抗肿瘤广谱性。
(2)合成了3，5-二溴酪氨酸希夫碱配体(KL)及其它的5种配合物，运用元素分析、红外光谱、紫外光谱、摩尔电导率及热分析等手段，对合成的配体和配合物进行了表征。各配合物的组成分别为[CuL(CH3COO)(CH3OH)]·2H2O、
[ZnL(CH3COO)(CH3OH)]·H2O、[CdL(CH3COO)(CH3OH)]·H2O、[La LNO3]NO3·H2O、[SmLNO3]NO3·H2O。
对部分配合物进行了非等温热分解动力学研究，得出了配合物某步热分解的反应机理、热分解动力学方程、相应的动力学参数及活化熵△S≠和活化吉布斯函数△G≠，结果如下：
[CuL(CH3COO)(CH3OH)]·2H2O第3步热分解动力学函数为：f(α)=1/3(1-α)[-ln(1-α)]-2，热分解动力学方程为：da/dt=A·e-E/RT·f(α)=1/3A·e-E/RT(1-α)[-ln(1-α)]-2，E=327.03kJ/mol，lnA=55.24，r=0.9952，△S≠=-209.48J/mol·K，△G≠=112.58kJ/mol。
[ZnL(CH3COO)(CH3OH)]·H2O的第2步热分解动力学函数为：f(α)=1/3(1-α)[-ln(1-α)]-2，热分解动力学方程为：da/dt=A·e-E/RT·f(α)=1/3A·e-E/RT(1-α)[-ln(1-α)-2，E=471.70kJ/mol，lnA=82.58，r=0.968，ΔS≠=-436.19J/mol·K，△G≠=-220.45kJ/mol。
[SmLNO3]NO3·H2O的第2步热分解动力学函数为：f(S)=1/4(1-S)[-ln(1-S)]-3，热分解动力学方程为：da/dt=A·e-E/RT·f(α)=1/4(1-α)[-ln(1-α)]-3A·e-E/RT，E=295.98kJ/mol，lnA=88.68，r=0.9899，△S≠=-486.68J/mol·K，△G≠=-21.95kJ/mol。
对配体KL和部分配合物的荧光特性进行了研究。配体KL的激发和发射峰λex/λem为286nm/505nm，配合物[CuL(CH3COO)(CH3OH)]·2H2O、[ZnL(CH3COO)]·H2O、[LaLNO3]NO3·H2O的激发和发射峰λex/λem分别为373nm/444nm、285nm/500nm、375nm/478nm，与配体相比较，[CuL(CH3COO)(CH3 OH)]·2H2O配合物形成后，荧光强度、激发光谱和发射光谱的位置均产生了变化，尤其是荧光强度发生了明显的变化；[ZnL(CH3COO)]·H2O、[La LNO3]NO3·H2O配合物的荧光强度、激发光谱和发射光谱的位置均未产生大的变化，荧光性质与配体较相似。
(3)利用合成的3，5-二溴酪氨酸希夫碱配体KL及其铜配合物[CuL(CH3COO)(CH3OH)]·2H2O(Z1)为研究对象，考察了其对人乳腺癌细胞MDA-MB-231内蛋白酶体活性抑制及凋亡诱导作用。结果表明，此铜配合物可以通过抑制蛋白酶体的活性诱导肿瘤细胞凋亡，凋亡机理与牛磺酸希夫碱铜配合物Y6相似。
(4)合成了邻苯二胺缩邻香草醛希夫碱配体B2及邻苯二胺缩水杨醛希夫碱配体B7，分别将B2、B7溶液与铜盐或锌盐溶液混合得到几种配合物混合溶液。分别用各混合物溶液处理人乳腺癌细胞MDA-MB-231及白血病细胞JurkatT，详细考察了其对两种肿瘤细胞的蛋白酶体抑制作用及细胞凋亡的诱导作用。结果表明：Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)混合液均能通过抑制蛋白酶体的活性进而诱导肿瘤细胞凋亡，Cu(Ⅱ)混合液的作用能力较Zn(Ⅱ)混合液稍强，但是二者对两种肿瘤细胞的凋亡诱导机理相似，都是钙蛋白酶参与的结果，这与Y6及Zl配合物诱导细胞凋亡机理不同。同时比较了不同结构的配体B2、B7形成的铜混合液对白血病细胞Jurkat T的蛋白酶体活性抑制能力及细胞凋亡的诱导能力，探讨了配体结构对配位能力的影响。
(5)比较了Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)对纯化的20S蛋白酶体的抑制作用。结果表明：两种价态的铜均可抑制蛋白酶体的活性，但Cu(Ⅰ)较Cu(Ⅱ)抑制作用稍强；纯化的20S蛋白酶体将Cu(Ⅱ)还原为Cu(Ⅰ)；DMSO和乙醇等羟基自由基抑制剂部分的保护纯化的20S蛋白酶体活性被CuCl2抑制；NC-铜混合物处理MDA-MB-231细胞后，在细胞内有活性氧簇(ROS)产生，铜氧化还原产生ROS可能是铜配合物抑制蛋白酶体活性进而诱导细胞凋亡的可能原因。
(6)合成了2-(2-羟基-3-甲氧基-苯基)醛缩．氨基苯并噻唑希夫碱配体，并得到了其单晶。采用量子化学的密度泛函理论(DFT)B3LYP方法，运用Gaussian03量子化学程序包，在B3LYP/6-31G+基组水平上对获得的单晶结构进行优化，计算了分子稳定构型的总能量、前沿分子轨道能量、原子自然电荷布居、自然键轨道(NBO)及稳定化能等。
计算结果表明，实验值与计算值基本吻合，说明此模型是稳定的。并用此模型预测出该标题化合物的化学活性位点可能为N(28)，O(29)和O(31)这3个原子，这些活性位点易于发生某些有机反应或与金属离子配位，量子化学计算为设计合成配合物提供了理论基础。
希夫碱配合物;抗肿瘤活性;化学活性;量子化学计算
中国海洋大学
博士
海洋化学工程与技术
毕彩丰;范玉华
2009
中文
O641.4
172
2009-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）