文摘

新颖的混合配体二价铜配合物(铜。l·a·克罗4]和[铜。洛杉矶),“l“希夫碱,即2 - ((3 4-dimethylisoxazol-5-ylimino)甲基)4-bromophenol (DMIIMBP) / 2 - ((3 4-dimethylisoxazol-5-ylimino)甲基)4-chlorophenol (DMIIMCP)和“一个“是杂环化合物,如1,10-phenanthroline(苯酚的)/ 2,218 -羟基喹啉(喔星联吡啶(bipy) /) / 5-chloro-8-hydroxyquinoline (5-Cl-oxine),合成。这些配合物的特征红外光谱、紫外- ESR、元素分析、磁矩、TG和DTA。光谱的基础上,研究和分析数据,five-coordinated广场锥体/ four-coordinated广场平面几何是分配给所有复合物。配体及其三元复合物与铜(II)筛查对细菌和真菌的抗菌活性纸碟法。希夫碱及其金属配合物的抗菌研究显示重大活动,进一步观察到,金属配合物显示活动比相应的希夫碱。体外抗肿瘤活性铜(II)配合物对人类宫颈癌化验(海拉)肿瘤细胞,观察到一些配合物具有良好的抗肿瘤活性海拉细胞线。DNA裂解研究也进行了pBR 322和观察到,这些铜(II)配合物能够裂开超螺旋质粒DNA的H2O2和紫外线。

1。介绍

杂环,半个中发现大量的化合物,在多个生物过程起着重要的作用。这些化合物的生物活性主要是依赖于他们的分子结构1- - - - - -3]。希夫碱的偶氮甲碱组(n = CH -)是一个重要的功能,使他们重要的化合物由于其广泛的生物活性(4- - - - - -7]。希夫碱能够抑制几种动物肿瘤的生长,可以改变取决于取代基的类型出现在芳香环。铜中扮演着重要的角色在人类器官和人体中铜的功能是复杂和不完全理解8- - - - - -11]。铜是一种生物催化剂的作用在氧化还原反应。铜(II)配合物展示了各种各样的协调几何图形在铜(II)原子与N, N, N, O捐赠配体和复杂的结构取决于数量,类型和安排关于铜的配体中心。配体形成稳定的五或六元环与金属离子络合后(12- - - - - -15]。8-Hydroxyquinoline和它的一些衍生品monoprotic N, O捐赠双齿螯合剂和展出大量的细胞毒性活动与癌症细胞。平面的本质“苯酚的”是其参与的能力作为一个插入或者groove-binding代理与DNA (16- - - - - -19]。

铜(ⅱ)金属配合物与DNA相互作用可能通过共价或共价的绑定。这些配合物的不稳定部分被鸟嘌呤等氮基的DNA通过N7供体原子。在另一方面,DNA共价相互作用包括intercalative、阳离子的静电和槽绑定沿着DNA螺旋以外的金属配合物。夹层包括部分插入DNA碱基对之间的芳香杂环戒指。铜路易斯酸度高,最终促进DNA乳沟。

有趣的生物活性与希夫碱及其混合配体配合物促进我们调查它们的DNA的相互作用。本文描述了合成、表征、抗菌和抗肿瘤活性、DNA分裂活动的小说三元铜(II)配合物(铜(DMIIMBP)苯酚的克罗4)(1),(铜(DMIIMBP) (bipy)克洛4)(2),(铜(DMIIMBP)(喔星))(3),(铜(DMIIMBP) (5-Cl-oxine)) (4),(铜(DMIIMCP)苯酚的克罗4)(5),(铜(DMIIMCP) (bipy)克洛4)(6),(铜(DMIIMCP)(喔星))(7),(铜(DMIIMCP) (5-Cl-oxine)) (8)。

2。材料和方法

2.1。物理测量

1H - NMR和13配体的C - NMR光谱被记录在力量400 MHz核磁共振仪器和使用经颅磁刺激作为内部标准。EI质谱被记录在一个VG micromass 7070 - h仪器;应急服务国际公司质量光谱被记录在VG AUTOSPEC质谱仪。数字的电导仪模型di - 909有一个dip-type细胞与氯化钾溶液校准。金属配合物的电子光谱在DMSO记录在1601年Schimadzu紫外可见分光光度计。磁性复合物的脆弱的感情决定在7550年古伊平衡模型使用Hg[有限公司(nc)4)作为标准。复合物的抗磁性修正计算使用帕斯卡常数。TG的复合物进行梅特勒-托利多恒星系统的温度范围0 - 1000°C。熔点的配体和配合物的分解温度是决定Polmon仪器(型号mp - 96)。化合物的红外光谱记录使用KBr颗粒范围内(4000 - 400厘米−1于337年优秀的红外模型)。组成百分比的C、H、N化合物是由使用微量分析技术的珀金埃尔默240 C(美国)元素分析仪。铜配合物的电子顺磁共振光谱被记录在EPR瓦里安- e - 112在室温下。固体金属配合物中金属离子的比例组成由EDTA滴定过程决定。所有使用的化学物质的分析试剂级。水等溶剂甲醇、丙酮、石油醚和氯仿净化标准程序(20.]。

2.2。异恶唑希夫碱的合成一般程序

3,4-Dimethyl-5-aminoisoxazole(1.0更易)溶解在热甲醇5-bromosalicylaldehyde / 5-chlorosalicylaldehyde(1.0更易)补充说,混合回流2小时在氮气氛。深黄色的产品形成的过滤和清洗石油醚和甲醇重结晶。薄层色谱的化合物的纯度检查显示单点在石油醚和乙酸乙酯(6:4)溶剂混合物。产量是80 - 85%。

2.3。三元铜(II)金属配合物的合成

铜配合物的合成1- - - - - -8在方案描述1。金属配合物的制备、金属配体的比例维持在1:1:1。热甲醇溶液的配体(1.0更易),热甲醇溶液醋酸铜一水(铜(CH3首席运营官)2 H2O)(1.0更易)和甲醇溶液的10-phenanthroline / 2, 218 -羟基喹啉/关于/ 5-chloro-8-hydroxyquinoline(1.0更易)与恒定搅拌混合在一起。混合物是回流2 - 3小时70 - 80°C水浴。慢慢冷却后,几滴0.1 NaClO4被添加的复合物1,2,5,6常激动人心的一段时间内的1 h和冷却,深绿色/棕色有色金属配合物沉淀。产品被过滤,用低温甲醇洗净,干下真空/ P4O10。

691260. sch.001
方案1
示意图路线合成的复合物。
2.4。细胞培养

人类宫颈癌细胞系(海拉)培养作为罗斯威尔公园纪念研究所单层介质(rpmi - 1640),补充10% (v / v)胎牛血清(的边后卫),2毫米谷酰胺,葡萄糖4.5 g / L, 1 不重要的氨基酸,1 抗生素包括青霉素、链霉素、庆大霉素、两性霉素B、制霉菌素在37°C,在湿润的气氛中5%的有限公司2,在一个公司2孵化器。

2.4.1。细胞毒性试验(MTT试验)

MTT试验被用来评估细胞毒性(21]。人类宫颈癌细胞系(海拉)是来自国立细胞科学中心(国立),印度浦那。简单地说,铜配合物(1,2,5,6)在DMSO溶液溶解,稀释培养基,用于治疗癌症细胞,与复杂的浓度范围2到10μ克/毫升,一段72 h。DMSO溶液稀释培养基中用作溶剂控制。小型可行性分析使用3 - 4 5-dimethylthiazol-2-yl 2, 5-diphenyltetrazolium溴化(MTT)是根据前面描述的方法(22]。海拉细胞呈指数级增长被添加到96孔板的密度(橙色科学)3 x 103 /后指望亮线血球计(σ有限公司)。化合物(2 - 10μg / mL)被添加到井,确保同等体积的200μL在盘子。细胞毒性/扩散以72 h使用标准甲基thiazol四唑(MTT)基于试验没有修改。短暂,MTT(嗨媒体有限公司)是添加到每个工作产生0.4毫克毫升的浓度−1,盘子也回到了孵化器进一步2 h。这一次后,介质是吸气,200μL (DMSO(σ有限公司)被添加到每个好,和盘子轻轻搅拌5分钟前测量光密度在每使用600纳米热科学Multiskan前任Elisa读者。的集成电路50价值决定所需的浓度复杂减少吸光度的一半控制。

3所示。结果与讨论

3.1。的配体

两个配体DMIIMBP和DMIIMCP早些时候报道是黄色的颜色和稳定的空气和水分。物理和光谱数据,如红外、质量,1核磁共振,13理化性质,获得了这些配体是在良好的协议与文献数据(22]。

3.2。金属配合物的表征

所有的大楼都在室温下稳定,不吸湿性的。在加热,在高温下分解。的配合物不溶于水,但溶于DMSO溶液。推导了复合物的组成元素分析。从数据很明显,实验值显示为每个复合物是在良好的协议与理论计算值为1:1:1的比例(见部分2。3材料和方法)。分析数据提出了希夫碱及其金属配合物在表1。

表1
希夫碱及其金属配合物的分析数据。

3.3。红外光谱

重要的红外光谱波段和合成配体和配合物的作业记录为KBr丸,表中给出2。的红外数据自由配体及其金属配合物进行了红外光谱范围内4000 - 400厘米−1。希夫碱,偶氮甲碱伸展振动出现在1633 - 1605厘米−1的范围内。这些乐队转移到较低频率区域的范围10 - 35厘米−1复合物,表明氮偶氮甲碱与金属离子(协调23- - - - - -26]。一个宽带3453至3446厘米左右−1酚羟基配体由于已经消失在他们的复合物指示协调通过酚羟基27]。一个中等强度乐队大约1189到1159厘米−1由于酚类ν切断组的配体转移到更高或更低的频率区域复合体,表明氧气的参与的羟基与金属离子结合(28,29日]。这些事实表明,这些变化是由于协调配体与金属原子的偶氮甲碱氮和氧酚醛。这一事实也支持nonligand乐队的出现在适当的位置远红外线地区(528 - 563厘米−1和410 - 454厘米−1)由于νM-O和νmn振动,分别30.- - - - - -33]。相对应的峰值环拉伸频率(ν(C = C)ν(C = N))已经1505岁了,1421厘米−1苯酚的自由,在1509年,1423厘米−1自由bipy被转移到更高频率络合(1518、1430厘米−1为1、1514、1446厘米−1为2、1516、1431厘米−1为5,到1516年,1447厘米−1为6),表明苯酚的杂环氮原子和协调bipy金属离子。氢特征平面外弯曲模式的免费苯酚的观察到851和735厘米−1bipy 848, 740厘米−1被转移到849,722厘米−1为1、841、731厘米−1为2、849、720厘米−1为5,到830年,30厘米−1为6在金属络合(34]。周围的山峰1112、1104和1034厘米−1(ν(克罗4)确认一个协调的高氯酸盐离子的存在(35,36]。一个强大的ν(切断)乐队在1105至1135厘米范围−1表明喔星的存在一部分的复合物协调通过其氮和氧原子mononegative双齿配体(37- - - - - -40]。

表2
一些重要的红外吸收频率(cm−1)希夫碱和金属配合物。
3.4。热分析

铜的热分析图(DMIIMBP)苯酚的克罗4]和[铜(DMIIMCP)(喔星)]给出的数据1(一)和1 (b)。从这些数据1(一)和1 (b)发现加热率适当控制在10°C min−1在氮气气氛下,减肥是测量环境温度高达1000°C。(铜(DMIIMBP)苯酚的克罗4]复杂经历1步的分解温度范围从100°C到370°C,估计质量损失70.52%(70.91%计算)。在热法观察到一个放热峰出现在310°C将高氯酸盐。此质量损失对应的热解DMIIMBP, 10-phenanthroline配体分子离开措残渣。(铜(DMIIMCP)(喔星)]复杂经历2步的分解温度范围从100°C到370°C,估计质量损失44.85%(45.01%计算)。此质量损失对应的热解DMIIMCP喔星配体分子离开措残渣。

(一)
(一)
(b)
(b)
图1
(a)的TGA(铜(DMIIMBP)苯酚的克罗4]。(b)的TGA(铜(DMIIMCP)(喔星)]。
3.5。磁化率和电子光谱

电子光谱数据,摩尔扩展系数值,提出了金属配合物的磁化率值表3从数据可以看出,所有的磁矩值铜(II)配合物的范围在1.85 - -1.96 B.M.这是按照一个未配对电子。在目前的研究中,所有铜(II)配合物显示一个宽频带范围从14989到16920厘米−1由于之间的过渡 建议方形锥体几何和规划师几何学。广场锥体和广场平面铜(II)配合物将给三个乐队。然而,这三个乐队通常重叠在这些复合物给只有一个广泛的吸收带。的电子光谱和磁矩数据铜(II)配合物显示复合物的方形锥体几何1,2,5,6和广场平面几何3,4,7,8铜(II)配合物。

表3
电子光谱数据和磁化率值的铜(II)配合物。
3.6。ESR谱

ESR谱的铜(II)配合物多晶样品在X波段频率为9.3 GHz磁场强度下3400 G。铜金属配合物的ESR数据1- - - - - -8展示在表4。代表的ESR谱(铜(DMIIMBP)苯酚的克罗4)如图2。根据数据 和 值为所有铜(II)配合物被发现在2.149 - -2.171和2.039 - -2.061的范围,分别。从数据,很明显 这表明未配对电子出现在 轨道给 基态和所有的复合物在广场平面几何(41]。进一步观察到 铜(II)配合物值都小于2.3协议的共价的金属配位键。的 轴向对称相关参数值 由Hathway表达式, 。

表4
ESR铜金属配合物的数据1 - 8。

图2
铜的ESR谱(DMIIMBP)苯酚的克罗4]。

根据数据, 值为所有铜(II)配合物被发现是少于4表明配体是强场和金属配体结合在这些复合物共价[42,43]。

4所示。分子建模

成功对接执行所选DMIIMBP和DMIIMCP化合物及其相应的黄金健身得分和化学成绩表5 和5 。DMIIMBP DMIIMCP与蛋白质的相互作用是如图3(一个)和3 (b)。

表5
(一)黄金健身的配体DMIIMBP值和DMIIMCP。(b)配体的化学评分值DMIIMBP DMIIMCP。
(一)
(一)
(b)
(b)
图3
(一)酪氨酸和LYS-DMIIMBP水晶配体之间的相互作用(黄色)和目标蛋白(浅绿色)。酪氨酸残基(灰色)和赖氨酸残留物(粉红色)肌酸磷酸激酶所示模型的交互。氢键相互作用被表示为线(红色)。(b) ASN-DMIIMCP水晶配体之间的相互作用(绿色)和靶蛋白(浅绿色)。ASN残渣(粉红色)肌酸磷酸激酶所示模型的交互。氢键相互作用被表示为线(红色)。

对于任何对接构成(44),黄金通常得分计算静电之和,范德瓦尔斯,疏水相互作用和氢键相互作用。化学评分函数包括metal-binding和溶解条件。黄金健身范围从57.67到57.70,化学分数范围从19.16到19.03。对接结果表明DMIIMBP DMIIMCP配体参与氢键和范德华相互作用与DNA拓扑异构酶i的活性位点残基在这些配体中,DMIIMBP是最好的抑制剂的DNA拓扑异构酶i的结合能和总能量DMIIMBP和DMIIMCP被列在表中6。LUMO HOMO DMIIMBP结构和DMIIMCP如图4(一)和4 (b)。LUMO能级和人类揭示DMIIMBP非常潜在的抗菌活性。

表6
配体的能量价值DMIIMBP DMIIMCP。
(一)
(一)
(b)
(b)
图4
(一)LUMO DMIIMBP和人类结构。(b) LUMO DMIIMCP和人类结构。

5。抗菌活性

在目前的调查,配体的生物活性,即DMIIMBP, DMIIMCP及其与铜(II)、三元配合物已经筛选抗菌活性与细菌(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和真菌(答:尼日尔和r . oryzae纸碟法)。这些样品的浓度在DMSO溶液保持为1毫克/毫升。取得的结果解释的基础上,泛音的概念和螯合理论(45,46]。化合物的作用方式可能包括氢键的形成通过偶氮甲碱组与活性中心的细胞成分,导致一个干扰正常的细胞过程(47]。

不同复合物的活性的变化对不同生物要么取决于细胞的不渗透性的微生物或微生物细胞的核糖体上的差异。比较合成化合物的生物活性与一些已知的抗生素(环丙沙星和酮康唑)提出了表7。这是观察到的一些席夫碱比相应的配体金属配合物表现出更好的活动。

表7
希夫碱的抗菌活性和金属配合物。

6。细胞毒性的活动

铜(II)配合物的细胞毒性活动化验在培养人类宫颈癌细胞系(海拉)72 h中包含相应的配合物在2到10μ克/毫升浓度和采用MTT测定结果表8。

表8
体外细胞毒性(海拉细胞线)铜(II)配合物。

细胞毒性活动确定的剂量值所需的复杂的接触减少细胞的生存得到了图5。10的毒性μ克/毫升(铜(DMIIMBP)苯酚的克罗4)(1),(铜(DMIIMBP) (bipy)克洛4)(2),(铜(DMIIMCP)苯酚的克罗4)(5),(铜(DMIIMCP) (bipy)克洛4)(6)复合物被发现是54.41%,57.51%,52.79%,和50.22%,分别。根据这些结果,(铜(DMIIMBP) (bipy)克洛4)(2)发现复杂的行为作为一个很好的抗肿瘤剂对海拉细胞线。的集成电路50这一研究获得的值是在表9。的集成电路50(铜的价值(DMIIMBP)苯酚的克罗4)(1),(铜(DMIIMBP) (bipy)克洛4)(2),(铜(DMIIMCP)苯酚的克罗4)(5),(铜(DMIIMCP) (bipy)克洛4)(6)复合物72 h治疗组更高,也就是说, μ克/毫升,而对于铜(DMIIMBP) (bipy)克洛4的集成电路50值是 μ克/毫升。

表9
集成电路50海拉细胞的铜(II)配合物范围。

图5
比例的细胞生存能力和对海拉细胞暴露于不同浓度72 h孵化后的金属配合物。

7所示。DNA裂解研究

乳沟活动证明了凝胶电泳实验使用超螺旋DNA (SC)质粒pBR 322在一个中等TAE缓冲区。这些实验被添加不同浓度的监测复杂(40 - 200μ米)。当DNA与配合物的浓度增加,孵化SC DNA降解带切口的循环(NC)的形式。配合物的催化活性1和2是描绘在图6。的活动1是从一个浓度低至40岁μ在40 m .μ米、80μ米,120μ米,一个完整的SC质粒转化为数控形式观察,和DNA完全抹如图6(一)(通道2,3,4)。相比之下,只有63%的乳沟得以实现2如图6(一)(通道6、7和8)。这可能是由于有效的约束力1与DNA的相比2。确保铜配合物单独负责乳沟,几个控制实验在相同的条件下进行。没有观察到乳沟的DNA与自由铜(100毫米)和自由配体(100毫米)。在DMSO溶液对照实验(1毫米),一个已知的游离基清除剂,只有轻微的抑制(ca。2%)观察DNA的乳沟,排除DNA分裂的可能性通过OH-based脱嘌呤途径也可能氧化裂解(48,49]。环形质粒DNA进行电泳时,相对快速迁移将观察到完整的超螺旋形式(我)。如果分离发生在一个链(轻伤),超螺旋将放松生成速度开环形式(Form-II)。如果这两个链裂解,线性形式(Form-III)和我之间迁移Form-II将生成(50]。质粒的乳沟影响辐照pBR322 DNA在不同浓度的复合物1和2已经测试,如图6 (b):巷1 DNA, DNA道2 - 4 +复杂(1),通道6 - 8 DNA +复杂(2),增加浓度(40μ米、80μ米,120μ米)的复杂。Form-II逐渐增加,我减少复杂的浓度增加。结果显示浓度单条乳沟的超螺旋刻痕Form-II我。在类似的实验条件下,复杂1比复杂的展品更有效的DNA分裂活动2。不同的酶切效率可能归因于不同的DNA复合物的亲和力。

(一)
(一)
(b)
(b)
图6
琼脂糖凝胶电泳模式pBR 322个DNA的氧化裂解1和2 (a)和DNA光解的乳沟pBR 322 1和2 (b)。(一)巷1、DNA控制;2,DNA +1(40 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 3巷1(80 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 4巷1(120 米)+ H2O2(1毫米);巷5、DNA + H2O2(1毫米)+ DMSO(1毫米)。6巷,DNA +2(40 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 7巷2(80 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 8巷2(120 米)+ H2O2(1毫米);(b)巷1,DNA控制;2,DNA +1(40 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 3巷1(80 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 4巷1(120 米)+ H2O2(1毫米);巷5、DNA + DMSO(1毫米)。6巷,DNA +2(40 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 7巷2(80 米)+ H2O2(1毫米);DNA + 8巷2(120 米)+ H2O2(1毫米)。

8。结论

混合配体金属螯合物的铜(II) DMIIMBP / DMIIMCP和苯酚的/ bipy喔星/ 5-Cl-oxine已经合成并表征。金属配位化学计量学在所有配合物被发现1:1:1。希夫碱作为单碱的双齿协调通过偶氮甲碱和酚氧氮原子。根据分析,电导、红外、磁性的时刻,复合物的电子和ESR谱数据1,2,5,6和复合物3,4,7,8five-coordinated平方锥体几何和four-coordinated广场平面几何被分配,分别。对接希夫碱的研究显示,DMIIMBP席夫碱更潜在的抗菌活性。进一步可以看出金属配合物显示活动高于相应的希夫碱和一些与标准药物复合物显示类似的活动。的细胞毒性铜(II)配合物化验,发现的细胞毒性(铜(DMIIMBP) (bipy)克洛410点)复杂μ克/毫升浓度显示57.51%毒性显示良好的抗肿瘤剂对人类宫颈癌细胞系。在DNA裂解的研究可以看出(铜(DMIIMBP)苯酚的克罗4)(1)显示更多潜在的活动比其他复合物由于其较高的平面性的本质。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢化学的主管部门提供必要的设施。作者感谢导演,面板堆石坝,Osmania大学,海德拉巴,和导演,IICT,海德拉巴,提供光谱和分析数据。作者也感谢UGC,新德里,提供金融援助。

补充材料

含有配体的摩尔文件DMIIMBP和DMIIMCP图的复合物的合成路线示意图,TG-DTA谱的复杂(铜(DMIIMBP) ClO4(苯酚的)]和[铜(DMIIMCP)(喔星)),ESR光谱的铜(DMIIMBP) ClO4(苯酚的)),数据的交互DMIIMBP和DMIIMCP残留的DNA拓扑异构酶I,HOMO-LUMO的结构DMIIMBP和DMIIMCP,图海拉细胞的细胞毒性活性的复合物,琼脂糖凝胶电泳模式的氧化裂解和光解的乳沟pBR 322 DNA (铜(DMIIMBP) ClO4(苯酚的))(1)和(铜(DMIIMBP) (bpy) ClO4]。

  1. 补充材料