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钌多吡啶配合物与核酸的键合机理及其光谱性质研究

作　者: 宋福藏
导　师: 谭黎峰
学　校: 湘潭大学
专　业: 无机化学
关键词: 钌(II)多吡啶配合物 DNA RNA 光谱性质
分类号: O621.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

核酸包括DNA和RNA,是生物体遗传信息的载体,它在生命活动过程中扮演重要角色,而且很多遗传疾病的产生都与它有关。自从顺铂被确认具有抗癌活性以来,科学家试图在金属配合物范围内寻找到一种新的抗癌试剂。钌(II)多吡啶配合物由于它们对人体器官的低毒性和对癌细胞强的抑制作用使其备受关注,而研究它们与核酸的相互作用是探究其抗癌机理的一个重要环节,因而具有重要意义。钌(II)多吡啶配合物是一种具有手性、刚性、平面性较好的八面体结构金属配合物;虽然它们的化学性质稳定但是其光谱性质对外界环境依赖很大,表现出具有灵敏可调性。另外钌(II)多吡啶配合物在可见区发生从中心原子钌到配体的荷迁移,产生典型的MLCT吸收峰;同时在可见光的照射下会从激发态MLCT跃迁至基态,并发生辐射跃迁失去光子,伴随着可能会在610 nm左右产生荧光。正是由于它们具有这些特有性质,从而可以利用不同方法分别研究它们与核酸的相互作用。本论文包括四章。第一章简要介绍了本课题的理论基础和钌多吡啶配合物的应用领域。第二章设计合成了配合物[Ru(bpy)2(hnip)]2+并进行了表征;利用电子吸收光谱、荧光光谱、CD光谱和黏度法等手段对比研究了它与tRNA分子和CT-DNA分子的相互作用;利用MTT法研究了[Ru(bpy)2(hnip)]2+的抗癌活性。研究表明核酸的结构是影响钌(II)多吡啶配合物的核酸键合行为的一个重要因素;[Ru(bpy)2(hnip)]2+对实验中的四种癌细胞显示不同的抗癌性。第三章合成了[Ru(ip)2(mfip)]2+与[Ru(ip)2(nfip)]2+并进行了表征。利用光谱法和黏度测试分别研究了它们与CT-DNA相互作用的情况。结果表明插入配体取代基的电子效应和位阻效应是影响钌(II)多吡啶配合物的DNA键合强度的重要因素。第四章包含两部分内容,一部分是研究外界环境和试剂对[Ru(bpy)2(hnip)]2+的光谱性质的影响。实验表明钌(II)多吡啶配合物的光谱性质容易受外界环境的影响; Fe3+、Cu2+和Zn2+对[Ru(bpy)2(hnip)]2+的荧光光谱几乎没有影响;然而Co2+却能淬灭它的部分荧光,之后加入EDTA,荧光几乎又被完全恢复。第二部分是通过研究包含三个咪唑环的钌(II)多吡啶配合物[Ru(ip)2(mfip)]2+的电子吸收光谱、荧光光谱与pH的关系,推测出它在测试的pH范围内发生三次质子化去质子化反应,并得到了该配合物处于基态和激发态对应的三个pKa和pKa*。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-24
  1.1 前言  10
  1.2 核酸组成、结构与性质  10-14
    1.2.1 核酸的组成  10-11
    1.2.2 DNA 的结构  11-13
    1.2.3 RNA 的结构  13-14
    1.2.4 核酸的性质  14
  1.3 钌多吡啶配合物的结构与性质  14-15
  1.4 钌多吡啶配合物与DNA 的相互作用模式  15-16
  1.5 多吡啶配合物与核酸的相互作用的研究方法  16-18
    1.5.1 光谱法  16-17
    1.5.2 粘度法  17
    1.5.3 TDDFT  17
    1.5.4 SFM  17
    1.5.5 ESI-MS  17-18
  1.6 钌多吡啶配合物与核酸相互作用的影响因素  18-20
    1.6.1 核酸的结构  18
    1.6.2 配合物的构象  18
    1.6.3 插入配体的平面性和平面尺寸  18-19
    1.6.4 辅助配体的平面性  19
    1.6.5 配合物的电子结构  19-20
  1.7 钌(II)多吡啶配合物与核酸相互作用的应用  20-22
    1.7.1 核酸结构探针  20
    1.7.2 DNA 分子光开关  20-21
    1.7.3 抗癌药物  21-22
    1.7.4 识别DNA 错配碱基  22
    1.7.5 DNA 断裂试剂  22
  1.8 本论文的主要研究内容  22-24
第2章 [Ru(bpy)_2(hnip)]~(2+)核酸键合行为和细胞毒性的研究  24-38
  2.1 前言  24-25
  2.2 实验部分  25-31
    2.2.1 验试剂与仪器  25-26
    2.2.2 配体及其配合物的合成  26-27
    2.2.3 溶液的配制  27-28
    2.2.4 配合物与核酸相互作用的实施方法  28-31
  2.3 结果与讨论  31-37
    2.3.1 合成与表征  31-32
    2.3.2 电子吸收光谱滴定  32-33
    2.3.3 稳态荧光发射滴定测试  33
    2.3.4 荧光淬灭实验  33-35
    2.3.5 黏度测试  35
    2.3.6 CD 光谱测试  35-36
    2.3.7 MTT 测试  36-37
  2.4 小结  37-38
第3章 [Ru(ip)_2L]~(2+)(L= mfip/nfip)与DNA 相互作用的研究  38-46
  3.1 前言  38
  3.2 实验部分  38-41
    3.2.1 实验试剂和测试仪器  38-39
    3.2.2 配体及配合物的合成  39-40
    3.2.3 实验测试方法及溶液的配制  40-41
  3.3 结果与讨论  41-45
    3.3.1 电子吸收光谱滴定  41-42
    3.3.2 荧光光谱滴定  42-45
    3.3.3 黏度测试  45
  3.4 小结  45-46
第4章 [Ru(bpy)_2(hnip)]~(2+)和[Ru(ip)_2(mfip)]~(2+)光谱性质的研究  46-57
  4.1 前言  46
  4.2 实验部分  46-49
    4.2.1 测试仪器及实验试剂  46-47
    4.2.2 配体和配合物的合成  47
    4.2.3 溶液的配制  47-48
    4.2.4 测试方法及解析方法  48-49
  4.3 结果与讨论  49-56
    4.3.1 [Ru(bpy)_2(hnip)]~(2+)的光谱性质和金属离子滴定实验的研究与讨论  49-53
    4.3.2 [Ru(ip)_2(mfip)]~(2+)光谱酸碱滴定的研究与探讨  53-56
  4.4 小结  56-57
结论与展望  57-59
参考文献  59-69
致谢  69-70
个人简历及在学期间的研究成果  70

钌多吡啶配合物与核酸的键合机理及其光谱性质研究

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