銦—二乙三胺五乙酸配合物的合成與表征

馬 睿，劉春玲

(沈陽(yáng)理工大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110159)

銦(Indium，In)屬于元素周期表中的第三族(ⅢA)，是一種稀散金屬元素。近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，銦及其化合物的應(yīng)用領(lǐng)域日趨擴(kuò)大，其中放射性稀散金屬離子111InⅢ的配合物由于能發(fā)射出特殊的射線，具有合適的半衰期和適中的能量等優(yōu)點(diǎn)，在腫瘤的定向診斷和定向治療方面引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注［1－3］。氨基多羧酸類配體是一類含有氮和氧混合配位原子的化合物，是配位能力很強(qiáng)的金屬離子螯合劑，其與一些放射性金屬離子形成的配合物在核醫(yī)學(xué)顯影劑和放療藥物方面得到廣泛的應(yīng)用［4－5］。定向治療是藥物的主要成分選擇性地與癌細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，而對(duì)正常細(xì)胞僅有較小或沒(méi)有毒副作用，且藥物發(fā)揮作用后能迅速?gòu)捏w內(nèi)排除［6－8］。本文以二乙三胺五乙酸為配體，合成出可用于分子修飾研究的稀散元素銦與氨基多羧酸類配體(dtpa)形成的配合物，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)腫瘤的定向診斷試劑和定向治療藥物提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

高純銦粒(上海化學(xué)試劑廠);硝酸(沈陽(yáng)，分析純);二乙三胺五乙酸(上海市放射醫(yī)學(xué)研究所，化學(xué)純);碳酸氫鉀(沈陽(yáng)，分析純)。紅外光譜儀為Shimadzu-IR408型;四圓衍射儀為Enraf-Nonius CAD4型。

1.2 In(NO3)3·3H2O 的制備

稱取2g純銦粒溶于7.5mL濃硝酸中，搖晃錐形瓶，間歇水浴加熱，銦粒溶解后濃縮，于室溫靜置得產(chǎn)物，產(chǎn)物用砂式漏斗、少量乙醇洗滌抽濾干燥。

1.3 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O配合物的合成

將0.010mol(3.93g)的dtpa(二乙三胺五乙酸)溶于含有0.050mol(5.00g)KHCO3的50mL水溶液中，加熱并通入N2，趕走CO2后，滴加含有0.010mol(3.54g)In(NO3)3·3H2O的50mL水溶液，攪拌1h后，濃縮到25mL，在室溫下放置一周后有無(wú)色晶體析出。

1.4 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物的紅外光譜測(cè)定

將dtpa配體和K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O配合物分別與KBr研磨壓片，在紅外光譜儀上測(cè)其紅外光譜。

1.5 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定

切取大小為0.15mm×0.30mm×0.40mm的晶體，在X－射線四圓衍射儀上進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，用MoKα射線(λ =0.071073nm)、ω-2θ掃描方式、溫度 T=299±1K、在 9.0°＜2θ＜50°范圍內(nèi)共搜集3403個(gè)獨(dú)立衍射數(shù)據(jù)，其中2802個(gè)為可觀測(cè)衍射點(diǎn)［I＞3.0σ(I)］。全部強(qiáng)度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)LP因子校正及經(jīng)驗(yàn)吸收校正，得到如下晶體學(xué)參數(shù):R=0.035，Rw=0.041，a=0.9781(2)nm，b=0.7338(1)nm，c=2.9629(6)nm，β =91.81(3)°，V=2.1266(1)nm3，Z=4，M=606.31，Dx=1.895g/cm3，μ =1.3821mm－1，F(xiàn)(000)=1228。所有計(jì)算工作在PDP11/44和PentiumMMX/166計(jì)算機(jī)上用SHELXTL-PC程序完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O配合物的組成

K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物的元素分析結(jié)果(%):K=6.47，In=18.91，C=27.75，H=4.33，N=6.90。按化學(xué)式 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 的計(jì)算結(jié)果(%):K=6.45，In=18.94，C=27.73，H=4.32，N=6.93。通過(guò)對(duì)比可知配合物的元素分析測(cè)試結(jié)果和計(jì)算結(jié)果比較一致。

2.2 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物的紅外光譜

K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物和 dtpa配體的紅外光譜如圖1所示。配體的v(C-N)的1132cm－1在 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物中紅移至1098cm－1，表明配體中氮原子與銦離子配位;配體vas(COOH)的1705cm－1羰基峰在配合物中明顯紅移至1620cm－1，推測(cè)為dtpa中有未參與配位的自由羧酸基;配體Vs(COO)的1340cm－1在配合物中紫移至1370cm－1，表明羧基氧原子與銦離子已經(jīng)配位;在3400cm－1附近有寬峰，是水分子的羥基伸縮振動(dòng)，說(shuō)明配合物中有水分子。

2.3 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物的結(jié)構(gòu)

K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O 配合物的結(jié)構(gòu)及在單位晶胞中的排列分別如圖2和圖3所示。部分鍵長(zhǎng)和鍵角列于表1中。從圖2可看出整個(gè)分子由三部分組成，即配合物中心的配離子、自由羧酸基和配電離子。

圖1 紅外光譜

InⅢ的離子半徑和電子結(jié)構(gòu)分別為0.094nm和d10，根據(jù)理論分析推斷，InⅢ與氨基多羧酸類配體形成的是七配位結(jié)構(gòu)的配合物。為獲得用于定向修飾的配位結(jié)構(gòu)，選擇八齒配體二乙三胺五乙酸(dtpa)與InⅢ反應(yīng)，以便得到一個(gè)可用于修飾的自由羧酸基團(tuán)。由結(jié)構(gòu)可知達(dá)到了預(yù)期的目的，配合物離子［InⅢ(Hdtpa)］－中確實(shí)存在一個(gè)可用于修飾的自由羧酸基團(tuán)。中心配合物配離子中的一部分是一個(gè)以InⅢ離子為中心的七配位面冠三方柱體結(jié)構(gòu);［InⅢ(Hdtpa)］－配離子中的另外一部分是未參與配位的自由羧酸基(－CH2COOH)，由于H+離子的作用，C9-O10的鍵長(zhǎng)［0.1319(6)nm］遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于 C9-O9的鍵長(zhǎng)［0.1194(6)nm］，這部分用化學(xué)方法進(jìn)行修飾變成酰氯(－CH2COCl)后即可與含有氨基(－NH2)等定向基團(tuán)的生物大分子 (如對(duì)侵染部位抗原有高度特異性親和能力的單克隆抗體等)相接［6］，形成具有定向功能的配合物藥物分子，即定向放射性抗腫瘤藥物。

圖2 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O配合物的分子結(jié)構(gòu)

圖3 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O在單位晶胞中的排列

圖3顯示單位晶胞中有4個(gè)配合物分子。

表1 K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O的部分鍵長(zhǎng)(nm)和鍵角(°)

3 結(jié)論

合成了InⅢ與Hdtpa4－的配合物，經(jīng)X射線四圓衍射儀進(jìn)行單晶結(jié)構(gòu)分析，確定其組成為K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O。［InⅢ(Hdtpa)］－配離子中In與3個(gè)N和4個(gè)O構(gòu)成七配位面冠三方柱體結(jié)構(gòu)。配合物K［InⅢ(Hdtpa)］·3.5H2O的配離子［InⅢ(Hdtpa)］－提供了可用于定向修飾的自由的羧酸基(－CH2COOH)，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出定向放射性抗腫瘤藥物提供了基礎(chǔ)。

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