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基于DNA相互作用的功能分子的合成、结构及抗癌活性研究

作　者: 姜曼
导　师: 李延团
学　校: 中国海洋大学
专　业: 药物化学
关键词: N，N’-双取代草酰胺桥联配体多核配台物晶体结构 DNA相互作用抗癌活性抗菌活性拓扑异构酶I 切割DNA活性
分类号: R96
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

基于DNA相互作用的功能分子设计、合成、结构及相关性质研究,以其在药物设计与合成及药物作用机理研究方面的重要意义,引起广泛的兴趣。本论文以寻找具有抗癌活性的功能分子为主要目标,以草酰胺桥联的多核配合物和天然有机物等功能分子为研究对象,围绕功能分子的合成、结构及抗癌活性和抗菌活进行了较系统地研究,为靶向DNA新结构类型无机抗癌药物的合理设计提供了一定的理论依据和某些有用的信息,其主要研究工作体现在以下几个方面：1、桥联多核配合物的合成与结构解析。基于草酰胺基的有效桥联功能及其配合物所表现出的抗癌活性,以合成的对称和不对称两大类N,N’-双取代草酰胺配体为桥基,应用现代配位化学合成技术手段,通过变换合成条件,调控不同的金属离子、桥基、端基配体、抗衡阴离子、溶剂等策略实现了合成配合物的种类、结构和配位方式的多样性,定向合成了4种双核配合物、4种四核配合物和5种配位聚合物,1个羟桥与双氧桥联接的双核钴配合物；在应元素分析、摩尔电导测定、红外和电子光谱等手段对所合成配合物进行常规表征的基础上,应用X-射线衍射测定并解析了这14种配合物的单晶结构,揭示了这些配合物体系中的氢键和各种堆积等弱相互作用对构筑超分子的影响。首次发现在由草酰胺基和叠氮酸根共同桥联的配位聚合物[Cu2(heae)(N3)2]n中,叠氮酸根只采取μ-1,1一种桥联方式参与构筑二维网状结构；在一维链状聚合物{Mn[Cu(bhyox)]2}n·2nH2O中,草酰胺采取由环状四核铜(Ⅱ)单元共用一个锰(Ⅱ)离子构筑配位聚合物,这种配位方式在含有羟基的草酰胺桥联配合物中尚属首例。上述化合物的合成,为抗肿瘤活性化合物的筛选提供了化学物质基础。2、抗癌与抗菌活性研究。应用SRB法和液体培养基稀释法分别研究了所合成的桥联多核配合物和天然小分子羟基鱼藤素和鱼藤酮的抗癌活性和抑菌活性。发现含有羟基的草酰胺配体和过氧桥桥联的多核配合物对白血病细胞P388和人肝癌细胞株BEL7404具有明显抑制作用,其最低IC50达8.1μM；羟基鱼藤素和鱼藤酮对大肠癌细胞HCT8HCT8,人肝癌BEL7402,人卵巢癌细胞A2780等癌细胞株具有强的抑制作用,其最低IC50达0.1μM；抑菌活性研究表明,部分配合物对所供试的菌株表现强的抑菌活性。这些发现为从细胞水平上研究非铂类的抗肿瘤活性化合物以及寻找新的杀菌剂提供了重要信息,开辟了桥联多核配合物在生物领域应用的新途径。3、DNA相互作用与切割活性研究。采用紫外光谱、荧光光谱、粘度法、电化学及凝胶电泳等方法从定性和定量两个方面系统地研究了草酰胺配体、多核金属配合物以及羟基鱼藤素和鱼藤酮与鲱鱼精DNA(HS-DNA)的相互作用及切割DNA活性,发现了羟基鱼藤素和鱼藤酮以及大部分桥联多核配合物采取插入模式与DNA结合,其结合强度与金属离子、桥基配体以及端基配体的结构有关,端基配体的刚性与平面度对DNA的结合强度具有调控作用；首次发现了3种含有羟基的不对称草酰胺桥联四核铜(Ⅱ)配合物通过水解磷酸二酯键对DNA有直接切割作用,其最低有效切割浓度达到12.5μM,为进一步探讨桥联多核配合物及天然小分子化合物等功能分子的抗癌机理和构效关系提供了一定的理论依据。4、靶向拓扑异构酶Ⅰ抑制活性初探。突破目前基于喜树碱类化合物构效关系设计TopoⅠ抑制剂的束缚,初步探索了桥联多核配合物对拓扑异构酶Ⅰ抑制活性。首次发现了两个草酰胺桥联配合物[Cu2(heae)(Me2phen)2](ClO4)2·H2O和[Cu4(bhyox)2(phen)2](ClO4)2具有抑制拓扑异构酶1活性,其抑制半数作用剂量(IC50)分别为8.8μM和13.2μM,为靶向TopoⅠ新结构类型抗癌药物的合理设计提供了可资借鉴新思路。

全文目录

中文摘要  10-12
英文摘要  12-14
第一章绪论  14-36
  1 论文选题的思想背景与研究意义  14-27
    1.1 DNA与其靶向功能分子相互作用研究  15-26
      1.1.1 DNA与其靶向分子相互作用的模式  15-20
      1.1.2 功能分子与DNA相互作用的研究方法  20-24
      1.1.3 草酰胺桥联多核配合物及其与核酸相互作用研究  24-26
      1.1.4 天然小分子及其衍生物与核酸相互作用研究  26
    1.2 拓扑异构酶Ⅰ抑制剂的研究进展  26-27
  2 本论文的主要研究内容  27-29
  参考文献  29-36
第二章 N'N'-双取代草酰胺配体的合成及其与DNA相互作用研究  36-52
  1 实验部分  36-42
    1.1 试剂与仪器  36-37
      1.1.1 试剂  36
      1.1.2 仪器  36-37
    1.2 配体的合成及表征  37-40
      1.2.1 配体N-[2-(2-羟乙基氨基)乙基]-N'-(2-羧基苯基)草酰胺(H_3bhyox)(L1)的合成及表征  37-38
      1.2.2 配体N-[(2-(2-羟乙基氨基)丙基]-N'-(2-羧基苯基)草酰胺(H_3bhpox)(L2)的合成及表征  38-39
      1.2.3 配体N-[2-(2-羟乙基氨基)丙基]-N'-(2-羟基苯基)草酰胺(H_3heapbe)(L3)的合成及表征  39-40
    1.3 配体L1-L4与DNA的相互作用研究  40-42
      1.3.1 紫外-可见吸收光谱滴定  41
      1.3.2 荧光光谱滴定  41
      1.3.3 粘度测定  41-42
  2 结果与讨论  42-49
    2.1 化合物一般性质  42
    2.2 配体L1-L4与HS-DNA的相互作用的研究  42-49
      2.2.1 紫外-可见吸收光谱滴定  42-45
      2.2.2 荧光光谱滴定  45-48
      2.2.3 粘度测定  48-49
  3 本章小结  49
  参考文献  49-52
第三章双核配合物的合成、结构、抗菌和抗癌活性及其与DNA相互作用研究  52-97
  1 实验部分  52-58
    1.1 试剂与仪器  52-53
      1.1.1 试剂  52-53
      1.1.2 仪器  53
    1.2 配合物的合成  53-55
      1.2.1 [Cu_2(heae)(pic)_2](1)的合成  53-54
      1.2.2 [Cu_2(heae)(Me_2phen)_2](ClO_4)2·H_2O(2)的合成  54
      1.2.3 [Cu_2(heae)(Me_2bpy)_2](ClO_4)_2(3)的合成  54
      1.2.4 [Cu_2(heapbe)(phen)](ClO_4)_2(4)的合成  54-55
      1.2.5 [CO_2(μ-O_2)(μ-OH)(Me_2bpy)_4](ClO_4)_3(5)的合成  55
    1.3 抗肿瘤活性研究  55-56
      1.3.1 药物及试剂配制  55
      1.3.2 细胞的培养及传代  55
      1.3.3 药物处理  55-56
      1.3.4 注意事项  56
    1.4 配合物(1)-(5)与HS-DNA的相互作用研究  56-57
      1.4.1 紫外-可见吸收光谱滴定  57
      1.4.2 荧光光谱滴定  57
      1.4.3 循环伏安法  57
      1.4.4 粘度测定  57
    1.5 DNA松弛实验测试化合物(1)-(5)对DNA TopoⅠ活性的影响  57-58
      1.5.1 pBR322 DNA的提取  57
      1.5.2 DNA拓扑异构酶的提取  57
      1.5.3 DNA拓扑异构酶活性测定  57-58
      1.5.4 松弛实验  58
    1.6 抗菌活性试验  58
      1.6.1 滤纸片法  58
      1.6.2 液体培养基稀释法  58
  2 结果与讨论  58-93
    2.1 配合物结构的表征  58-75
      2.1.1 配合物(1)-(5)的组成及溶解性  59
      2.1.2 配合物(1)-(5)的红外光谱  59-60
      2.1.3 配合物(1)-(5)的电子光谱  60
      2.1.4 配合物(1)-(5)的单晶结构解析  60-75
    2.2 抗肿瘤活性研究  75-76
    2.3 配合物(1)-(5)与HS-DNA的相互作用研究  76-90
      2.3.1 紫外-可见吸收光谱滴定  76-80
      2.3.2 荧光光谱滴定  80-83
      2.3.3 循环伏安法  83-90
      2.3.4 粘度测定  90
    2.4 DNA松弛实验测试化合物(1)-(5)对DNA TopoⅠ活性的影响  90-92
    2.5 抗菌活性试验  92-93
      2.5.1 滤纸片法  92
      2.5.2 液体培养基稀释法  92-93
  3 本章小结  93-94
  参考文献  94-97
第四章 N-[2-(2-羟乙基氨基)乙基]-N'-(2-羧基苯基)草酰胺桥联四核铜(Ⅱ)配合物的合成、结构及相关性质研究  97-140
  1 实验部分  98-101
    1.1 试剂与仪器  98
      1.1.1 试剂  98
      1.1.2 仪器  98
    1.2 配合物的合成  98-100
      1.2.1 Cu_4(bhyox)_2(bpy)_2(ClO_4)_2(6)的合成  98-99
      1.2.2 [Cu_4(bhyox)_2(Me_2bpy)_2](ClO_4)_2·2(C_2H_5OH)(7)的合成  99
      1.2.3 Cu_4(bhyox)_2(bpy)_2(NO_3)_2(8)的合成  99
      1.2.4 [Cu_4(bhyox)_2(phen)_2](ClO_4)_2(9)的合成  99-100
    1.3 抗肿瘤活性研究  100
    1.4 配合物(6)-(10)与HS-DNA的相互作用研究  100
    1.5 琼脂糖凝胶电泳法研究配合物对质粒pBR322 DNA的切割作用  100-101
      1.5.1 溶液的配制  100
      1.5.2 配合物(6)、(7)和(9)与pBR322 DNA反应  100
      1.5.3 制备凝胶和胶板  100-101
      1.5.4 电泳  101
    1.6 四核草酰胺桥联配合物模拟水解酶催化酯水解的动力学研究  101
    1.7 DNA松弛实验测试配合物(6)-(9)对DNA TopoⅠ活性的影响  101
    1.8 抗菌活性试验  101
  2 结果与讨论  101-136
    2.1 配合物结构的表征  101-114
      2.1.1 配合物(6)-(9)的组成及溶解性  101-102
      2.1.2 配合物(6)-(9)的红外光谱  102
      2.1.3 配合物(6)-(9)的电子光谱  102-103
      2.1.4 配合物(6)-(9)的单晶结构解析  103-114
    2.2 抗肿瘤活性研究  114
    2.3 配合物(6)-(9)与HS-DNA的相互作用研究  114-124
      2.3.1 紫外-可见吸收光谱滴定  114-117
      2.3.2 荧光光谱滴定  117-119
      2.3.3 循环伏安法  119-123
      2.3.4 粘度测定  123-124
    2.4 琼脂糖凝胶电泳法研究配合物对质粒pBR322 DNA的切割作用  124-126
    2.5 四核草酰胺桥联配合物模拟水解酶催化酯水解的动力学研究  126-134
    2.6 DNA松弛实验测试化合物(9)对DNA TopoⅠ活性的影响  134-135
    2.7 抗菌活性试验  135-136
      2.7.1 滤纸片法  135-136
      2.7.2 液体培养基稀释法  136
  3 本章小结  136-138
  参考文献  138-140
第五章草酰胺桥联配位聚合物的合成、结构、抗癌活性及其与DNA相互作用研究  140-169
  1 实验部分  141-143
    1.1 试剂与仪器  141
    1.2 配合物的合成  141-143
      1.2.1 [Cu_2(heae)(SCN)_2]_n·nH_2O(10)的合成  141
      1.2.2 配合物[Cu_2(heae)(N_3)_2]_n(11)的合成  141-142
      1.2.3 {Mn[Cu(bhyox)]_2}_n·2nH_2O(12)的合成  142
      1.2.4 {Fe(CN)_2[Cu_(prod)(CN)_2(NO)}_n·nCN(13)的合成  142
      1.2.5 {Fe(CN)_2[Cu_2(ethd)(CN)_2(NO)}_n·nCN(14)的合成  142-143
  2 结果与讨论  143-166
    2.1 配合物的表征  143-157
      2.1.1 配合物(10)-(14)的组成及溶解性  143
      2.1.2 配合物(10)-(14)的红外光谱  143-144
      2.1.3 配合物(10)-(12)的电子光谱  144
      2.1.4 配合物(10)-(14)的单晶结构解析  144-157
    2.2 抗肿瘤活性研究  157-158
    2.3 配合物(10)-(12)与HS-DNA的相互作用研究  158-166
      2.3.1 紫外-可见吸收光谱滴定  158-159
      2.3.2 荧光光谱滴定  159-161
      2.3.3 循环伏安法  161-165
      2.3.4 粘度测定  165-166
    2.4 抗菌活性试验  166
      2.4.1 滤纸片法  166
      2.4.2 液体培养基稀释法  166
  3 本章小结  166-167
  参考文献  167-169
第六章羟基鱼藤素和鱼藤酮化合物抗肿瘤活性及其与DNA相互作用研究  169-177
  1 实验部分  169-171
    1.1 材料与试剂  169-170
    1.2 主要仪器  170
    1.3 化合物的分离与鉴定  170
    1.4 化合物的抗肿瘤活性测定  170
    1.5 紫外-可见吸收光谱滴定  170
    1.6 荧光光谱滴定  170-171
  2 结果与讨论  171-175
    2.1 化合物的结构表征  171-172
    2.2 抗肿瘤活性研究  172
    2.3 化合物与DNA的相互作用  172-175
      2.3.1 紫外-可见吸收光谱滴定  173-174
      2.3.2 荧光光谱滴定  174-175
  3 本章小结  175-176
  参考文献  176-177
主要结论与创新  177-181
附录  181-193
致谢  193-194
个人简历  194-195
发表论文情况  195-196

基于DNA相互作用的功能分子的合成、结构及抗癌活性研究

内容摘要

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