5-甲基水楊醛縮對(duì)氨基水楊酸希夫堿鎳配合物的合成、表征及其性質(zhì)研究*

周　敏，劉　文，楊銳杰，刁海鵬*，王浩江，蘭　菲，孫體健*

（山西醫(yī)科大學(xué)a.化學(xué)教研室；b.藥學(xué)院藥學(xué)系，山西太原030001）

科研與開(kāi)發(fā)

5-甲基水楊醛縮對(duì)氨基水楊酸希夫堿鎳配合物的合成、表征及其性質(zhì)研究*

周敏a，b，劉文a，楊銳杰a，b，刁海鵬a*，王浩江a，蘭菲a，孫體健a*

（山西醫(yī)科大學(xué)a.化學(xué)教研室；b.藥學(xué)院藥學(xué)系，山西太原030001）

摘要：本文以5-甲基水楊醛和對(duì)氨基水楊酸為原料合成希夫堿配體，該配體與Ni2+作用得到了5-甲基水楊醛縮對(duì)氨基水楊酸鎳配合物，通過(guò)紫外吸收法、元素分析、紅外光譜法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并通過(guò)EDTA滴定法確定了配合物的金屬含量。用熒光光譜法研究了該化合物對(duì)牛血清白蛋白熒光光譜的影響，根據(jù)熒光猝滅效應(yīng)Stern- Volmer方程和雙對(duì)數(shù)回歸模型計(jì)算該化合物和牛血清白蛋白在不同溫度下的結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)。

關(guān)鍵詞：對(duì)氨基水楊酸；希夫堿；鎳；牛血清白蛋白；熒光光譜

導(dǎo)師簡(jiǎn)介：孫體健，女，教授，研究方向：藥物化學(xué)。

希夫堿通常是指含有亞胺基的穩(wěn)定有機(jī)化合物，其- C=N-結(jié)構(gòu)中N原子有孤對(duì)電子，具有極強(qiáng)的配位能力，而金屬離子含有空軌道，可以接納配體的電子對(duì)，與希夫堿形成金屬配合物，因其具有應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，在醫(yī)藥和農(nóng)藥領(lǐng)域、新材料的開(kāi)發(fā)和研究、化學(xué)催化領(lǐng)域都具有一定的研究意義而成為近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)生物無(wú)機(jī)化學(xué)的研究熱點(diǎn)[1 ]。牛血清白蛋白是生命體中最重要的載體蛋白，是藥物發(fā)揮作用的重要載體和靶點(diǎn)，在藥物的體內(nèi)分布和吸收上扮演者重要的角色[2]。因此，研究藥物和牛血清白蛋白的相互作用機(jī)制，可以為藥物的分子設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

本文結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上，以5-甲基水楊醛縮對(duì)氨基水楊酸希夫堿為配體與過(guò)度金屬鎳合成了希夫堿金屬配合物，并研究了其與牛血清白蛋白的相互作用機(jī)制。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

FA1004N型電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司天平儀器廠）；ES35B- pro加熱磁力攪拌器（萊伯泰科有限公司）；SHB- III循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）；VARIO EL元素分析儀（德國(guó)Elementar公司）；Varian 640- FTIR紅外光譜儀（美國(guó)瓦里安有限公司）；雷磁PHSJ- 3F型酸度計(jì)（上海精密科學(xué)有限公司）；Cary Eclipse熒光分光光譜儀(美國(guó)瓦里安有限公司）;760CRT雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海光學(xué)儀器廠）。

5-甲基水楊醛（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；對(duì)氨基水楊酸(上海晶純實(shí)業(yè)有限公司）；NiCl2（北京化工廠）；無(wú)水乙醇（天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；二甲基亞砜（天津市大茂化學(xué)試劑廠），以上藥品均分分析純；牛血清白蛋白BSA（Mr=68000，北京夏斯生物有限公司）；BSA用pH值為7.4的Tris- HCl緩沖液配制成5.0×10-5mol·L-1的儲(chǔ)備液；EDTA為經(jīng)過(guò)標(biāo)定的濃度為9.602×10-3mol·L-1。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.15-甲基水楊醛縮對(duì)氨基水楊酸希夫堿鎳配合物的合成在圓底燒瓶中加入0.306g（0.002mol）對(duì)氨基水楊酸和0.272g（0.002mol）5-甲基水楊醛，用20mL乙醇溶液使其溶解，置于磁力攪拌器上，加熱回流2h，再加入2mL（1.0mol·L-1）NaOH溶液和0.2377g（0.001mol）的NiCl2水溶液。繼續(xù)反應(yīng)1h，冷卻至室溫，析出淡黃色沉淀，抽濾，無(wú)水乙醇和蒸餾水依次洗滌，得到5-甲基水楊醛縮對(duì)氨基水楊酸希夫堿鎳配合物，產(chǎn)率63%。

1.2.2紫外光譜法將配體和配合物配制成濃度為1.0×10-5mol·L-1的DMSO溶液，樣品池為1cm的石英吸收皿，在760CRT雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)上掃描其200～400nm的紫外吸收光譜。

1.2.3熒光光譜法取3支25mL比色管，量取1mL 5.0×10-5mol·L-1的BSA溶液，加Tris- HCl緩沖液定容至刻度；將配合物用二甲基亞砜配制成1.0×10-4mol·L-1；在熒光光譜實(shí)驗(yàn)之前，移取一定量該混合溶液于石英比色皿中，固定激發(fā)波長(zhǎng)為280nm，掃描300～500nm的發(fā)射光譜。

2　結(jié)果與討論

2.1 HL的結(jié)構(gòu)表征

2.1.1紫外吸收

由圖1可知，配體和配合物在200～400nm之間有兩處吸收峰，分別出現(xiàn)在252和310nm左右，與配體相比，配合物的峰值在252nm處的吸收峰位置基本不變，在310nm處的略微藍(lán)移，且吸光度值發(fā)生變化，前一個(gè)峰位苯環(huán)的π-π*電子的躍遷所致，后一個(gè)為亞胺基上N原子的非鍵電子的n-π*躍遷所致，由紫外圖譜可知，配體與金屬離子之間發(fā)生了配位。

圖1　配體和配合物的紫外光譜Fig.1 UV spectrum of HL and HL-Ni

2.1.2元素分析結(jié)果為[C30H24N2O8Na2Ni ]·2H2O （%）：C52.77（52.89）; H 4.11（4.11）; N4.02（4.11），括號(hào)內(nèi)位理論值。實(shí)驗(yàn)值與理論值基本相符。

2.1.3 EDTA滴定結(jié)果分析EDTA滴定得出配合物中的Ni含量為8.59%，理論值為8.62%。實(shí)驗(yàn)值與理論值基本相符。

2.1.4紅外特征吸收值配合物在3203.3～3488.7 cm-1處出現(xiàn)寬而強(qiáng)的uO- H振動(dòng)峰，表明配合物中有配位水的存在；配合物在1623.8cm-1處出現(xiàn)處出現(xiàn)了C=N雙鍵的伸縮振動(dòng)特征吸收峰，與配體的振動(dòng)頻率1618.3cm-1相比，紅移了5.5cm-1，表明配體通過(guò)C=N上的N原子與中心金屬離子發(fā)生配位；配合物在551.4～582.6cm-1處出現(xiàn)新的振動(dòng)吸收峰，可以認(rèn)為是Ni- N的吸收，表明Ni參與了配位；配體酚羥基的δOH出現(xiàn)在1290.2cm-1，形成配合物后紅移到1294.0cm-1表明配體酚羥基上的O以未去質(zhì)子化的形式與金屬離子配位[3]。

2.2配合物對(duì)牛血清白蛋白相互作用研究

2.2.1配合物對(duì)BSA熒光的猝滅效應(yīng)蛋白質(zhì)中由于含有色氨酸、酪氨酸而使其具有內(nèi)源性熒光，其內(nèi)源性熒光主要是由色氨酸殘基的吲哚集團(tuán)產(chǎn)生[4]。

圖2　 HL-Ni-BSA的熒光猝滅光譜（2.0mL BSA（1×10－6mol·L－1），0.05M Tris－HCI，pH值為7.4, t= 25℃,λex=280nm。a～i依次表示HL－Ni（1×10－4 mol·L－1）加入BSA的體積（μL）（a）0,（b）10,（c）20,（d）30,（e）40,（f）50,（g）60,（h）70,（i）80）Fig.2 Fluorescence spectra of BSA by HL－Ni at different concentrations

由圖2可知，固定BSA溶液的濃度，隨著配合物溶液濃度的逐漸增加，BSA的內(nèi)源性熒光被不斷有規(guī)律的猝滅，BSA的最大熒光峰位置基本不變，表明配合物和BSA之間發(fā)生了相互作用，有能量轉(zhuǎn)移。配合物對(duì)BSA的熒光有猝滅作用。

2.2.2配合物對(duì)BSA熒光的猝滅機(jī)制熒光猝滅的作用有動(dòng)態(tài)猝滅和靜態(tài)猝滅，動(dòng)態(tài)猝滅是由于分子間的相互碰撞導(dǎo)致蛋白質(zhì)的熒光強(qiáng)度減弱；靜態(tài)猝滅是由于猝滅劑與蛋白質(zhì)形成不發(fā)熒光的復(fù)合物導(dǎo)致熒光強(qiáng)度的減弱，假設(shè)配合物對(duì)BSA熒光的猝滅為動(dòng)態(tài)猝滅，則作用過(guò)程符合Stern- Volmer方程[5]：

F0/F=1+Ksv[Q]=1+Kqt0

式中F0、F：分別表示BSA和HL- Ni作用前后的所測(cè)得的熒光強(qiáng)度值；Kq：雙分子碰撞猝滅常數(shù)，Kqt0=，Ksv；t0：沒(méi)有猝滅劑時(shí)生物大分子的平均熒光壽命；Ksv：動(dòng)態(tài)猝滅常數(shù)；[Q]：猝滅劑的濃度。

實(shí)驗(yàn)考查了15、25、35℃3種溫度下配合物對(duì)BSA作用的熒光光譜，繪制F0/F與[Q]的關(guān)系圖，見(jiàn)圖3。

圖3　在不同溫度下HL－Ni－BSA體系的Stern－Volmer曲線Fig 3 Stern－Volmer plots of HL－Ni－BSA systems at different temperature

由圖3和表1結(jié)果表明，隨著溫度的升高，曲線的斜率不斷下降，即猝滅常數(shù)Kq值不斷減小，可以初步推斷出BSA熒光的猝滅機(jī)制為靜態(tài)猝滅；另外，經(jīng)線性擬合得出猝滅常數(shù)依次為1.08×1013、9.94 ×1012、8.89×1012L·（mol·s）-1，其值遠(yuǎn)大于各類猝滅劑對(duì)生物大分子的最大擴(kuò)散碰撞猝滅常數(shù)2.0× 1010L·（mol·s）-1，因此，配合物對(duì)BSA的猝滅為形成復(fù)合物的靜態(tài)猝滅。

表1　不同溫度下HL－Ni對(duì)BSA的猝滅常數(shù)Tab.1 The stem－volmer quenching constant at different temperatures

2.2.3結(jié)合位點(diǎn)數(shù)和結(jié)合常數(shù)的計(jì)算

對(duì)于靜態(tài)猝滅而言，可以利用雙對(duì)數(shù)回歸模型來(lái)處理熒光強(qiáng)度和猝滅劑濃度的關(guān)系[6]，即

lg（F0- F）/F=lgKa+nlg[Q]

繪制lg（F0- F）/ F與lg[Q]的關(guān)系圖（圖3），由圖中直線可以得到直線的截距和斜率，從而得到三種溫度下的結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)。

圖4　 lg[（F0－F）/F]與lg[Q]的關(guān)系圖Fig.4 The relationship plots between lg[（F0－F）/F] and lg[Q]

表2　 HL－Ni與BSA的結(jié)合常數(shù)K和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)nTab.2 K and n obtained by fitting the curves

由表2數(shù)據(jù)可知，在整個(gè)濃度范圍內(nèi)，lg[（F0- F）/F]與lg[Q]呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)良好，結(jié)合位點(diǎn)數(shù)基本為1，可以推測(cè)配合物和BSA形成了1∶1的復(fù)合物；另外，結(jié)合常數(shù)的值隨溫度的升高而降低，進(jìn)一步證明配合物對(duì)BSA熒光的猝滅為形成復(fù)合物的靜態(tài)猝滅。

3　結(jié)論

合成了5-甲基水楊醛縮對(duì)氨基水楊酸希夫堿鎳金屬配合物，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明得到了目標(biāo)化合物；通過(guò)熒光光譜法研究了該配合物和牛血清白蛋白的相互作用機(jī)制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明配合物與BSA形成了1∶1的復(fù)合物，其猝滅機(jī)制為靜態(tài)猝滅。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)研究，可以為希夫堿金屬配合物的應(yīng)用提供一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：O614.81

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tg 20150201

收稿日期：2014- 11- 20

基金項(xiàng)目：山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2013011060- 3）；山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（2014145）；山西醫(yī)科大學(xué)科技創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（C01201003）；山西醫(yī)科大學(xué)青年基金（02201306）；山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院331基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科技培植基金計(jì)劃項(xiàng)目（201425）

作者簡(jiǎn)介：周敏（1988-），男，在讀碩士研究生，主要從事藥物化學(xué)方面的研究工作。

5-Bethyl-salicylaldehyde-4-aminosalicylicacidSchiff base nickel complexes：synthesis，characterization and properties*

ZHOU Mina，b，LIU Wena，YANG Rui-jiea，b，DIAO Hai-penga*，WAND Hao-jianga，LAN Feia，SUN Ti-jiana*
（a.Department of Chemistry；b.Department of Pharmacy，Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China）

Abstract：Synthetic the nichel complexe of Schiff base of 5-Bethyl-salicylaldehyde-4-aminosalicylicacid, which was characterized by UV-Vis, IR, elemental analysis, and by EDTA titration method to determine the metal content of complexes. The interaction between Schiff base complex and bovine serum albumin（BSA）was studied by fluorescence spectra. The use of Stern-Volmer equation, double logarithm regression equation of florescence spectroscopy data, the binding constants, the number of binding sites and the relative thermodynamic parameters of complex with BSA were obtained in the different temperature.

Key words：4-aminosalicylic acid；schiff base；nickel；bovine serum albumin；fluorescence spectroscopy