文摘

一个铜(II)复杂(铜(bipy) (H2O)2(所以4)]n(bipy = 2, 2′关于环)是由水热合成方法和特征结构经元素分析、单晶x射线衍射、红外光谱、热重量分析法和差示扫描量热法。铜(II)是由两个N原子hexacoordinated bipy,两个O原子从不同的硫酸根离子,和两个O原子两个水分子,组成一个稍微扭曲的八面体几何,和桥接sulfato组到聚合物链。生理条件下的pH值,之间的相互作用机理复杂,hsDNA探索与吖啶橙荧光探针的光谱方法。绑定模式之间的复杂和hsDNA静电和嵌入式模式。

1。介绍

有机金属配合物的设计与合成已经成为一个活跃的研究领域,因为它们新颖的拓扑结构,吸引人的功能,特殊的属性,和潜在的应用,如生物利用率、多功能材料、分子吸附、气体存储、催化、磁性等(1- - - - - -6]。化学家合成许多有机-无机杂化材料与氮杂环化合物是有机构建块7- - - - - -10]。微量元素铜中扮演一个重要的角色在内源性DNA氧化损伤与衰老和癌症(11,12]。铜(II)配合物具有许多生物活性,如抗肿瘤(13,14),抗菌15- - - - - -17,抗坏血酸氧化的氧(18]。此外,铜(II)配合物可以通过共价结合DNA和共价相互作用[19]。许多研究人员发现铜(II)配合物的潜在治疗癌症和其他疾病(20.]。2,2′关于环是一个潜在的抗肿瘤剂,常作为辅助配体加强复杂的绑定能力通过增强分子平面性(21]。配合物2,2′关于环及其衍生物已报告的作者(22,23]。水热合成的方法已被用于生产各种固体,如氧化物陶瓷、微孔晶体,金属配合物、纳米材料等等24- - - - - -29日]。特别是,该方法获得的分子结构是意想不到的较常见的解决方案获得的方法(30.]。

金属配合物与DNA的共价相互作用模式包括夹层、静电效应,槽绑定,等等,和有效性主要取决于绑定模式和配合物与DNA之间的共用性31日- - - - - -34]。有持续的兴趣,一些金属配合物与DNA相互作用[35]。此外,金属配位聚合物的研究的交互与DNA的极大的兴趣(36,37]。然而,这种金属配位聚合物的例子还很少。因此,探索具有重要意义的绑定模式的DNA包含刚性配体与金属配位聚合物。

我们在此报告x射线单晶结构、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重量分析法和差示扫描量热法(TG-DSC)铜(II)复杂的包含2,2′关于环,水热合成的方法,并探索其生物活性与鲱鱼精DNA (hsDNA)用吖啶橙(AO)作为荧光探针的光谱方法。

2。材料和方法

2.1。材料

使用的所有化学试剂均为分析试剂和收到没有进一步净化。2,2′关于环和AO从阿尔法蛇丘、购买和硫酸铜五水化物和其他试剂从默克公司购买。hsDNA从σ生物有限公司购买,它的纯度进行吸光度的比值在260 - 280海里,和1.8 - -1.9的比率表明,hsDNA从蛋白质是免费的。hsDNA是溶解在重蒸馏的水与50更易·L−1氯化钠和透析4°C 48 h (38]。hsDNA浓度测定的紫外可见在260海里。Tris-HCl缓冲溶液(pH值7.40)是通过使用triple-distilled水准备的。

2.2。物理测量

C、H、N在复杂的分析不同的EL立方体元素分析仪、和铜被EDTA滴定法确定。红外光谱谱获得了KBr小球在优秀的频谱One-Spectrometer范围4000 - 400厘米−1。热分析是由SDT Q600热重量分析仪从30到800°C的加热速度10°C·分钟−1100毫升的气流下·分钟−1。紫外可见光谱在Tris-HCl缓冲溶液(pH值7.40)与整合分光光度计测定(uv - 2102)在200 - 600海里。荧光光谱被记录在PE LS-55 spectrofluorophotometer。粘度测量的乌氏毛细管粘度计有直径0.40 - -0.50和0.50 - -0.60 nm,分别。粘度计是选择的基础上的流动时间复杂,流动时间至少是120年代。

2.3。合成的复杂

2,2′关于环(0.2更易,31.7毫克)和氢氧化钠(0.2更易,8.0毫克)溶解在蒸馏水的最小数量。硫酸铜(0.2更易,51.3毫克)被添加到上面的解决方案,和混合溶液的体积增加到18毫升蒸馏水。混合物被转移到30毫升Teflon-lined不锈钢反应器和加热到140°C 72 h,然后冷却的速度10°C·h−1到室温。蓝贴适合x射线单晶衍射分析。晶体是由少量的蒸馏水洗和无水乙醇和干自然(收益率84%)。肛交。Calc。中联科利(%)10H12N2O6S: C, 34.14;H, 3.44;N, 7.96;铜、18.06。发现(%):C, 34.12;H, 3.30;N, 7.77;18.14铜。

2.4。x射线晶体学

一个蓝色的水晶与尺寸0.374毫米×0.199毫米×0.117毫米力量顶端II CCD衍射仪上安装了石墨全色盲者莫Kα辐射(λ= 0.71073)。衍射数据收集在296 (2)Kθ范围3.273 - -27.639°。shelxl的项目- 97和shelxtl - 97用于结构确定和细化39,40]。结构是通过直接的方法解决,所有nonhydrogen原子被从傅里叶地图和受到不同各向异性获得细化的全矩阵最小二乘法F2。与剑桥晶体晶体数据存入数据中心,控烟条例,英国。副本的数据可以获得免费的引用标题复杂保管人ccdc - 1028718 ((电子邮件保护),http://www.ccdc.cam.ac.uk)。

2.5。程序的生物活性

生物活性的实验方法主要是指(38,41]。吸收和荧光的标本是通过稀释股票的解决方案标题复杂(缩写为Cu-bipy)和hsDNA Tris-HCl缓冲溶液到所需的浓度。固定Cu-bipy浓度条件下,改变只hsDNA浓度、紫外可见光谱和荧光进行了1厘米的石英比色皿。荧光的激发波长测量为411.7 nm。

粘度测定的样本被填充到清洗和干燥的粘度计。恒温器被用来保持温度不变的偏差在±0.01°C。重蒸馏的水用于校准实验,纯水的粘度是源自兰格化学手册》(42]。时间被记录在数字秒表的偏差在±0.01年代,三个实验结果和平均偏差在±0.2 s。hsDNA 1.0×10−5摩尔·L−1与不同浓度的Cu-bipy混合。流时间被记录在20±0.1°C的反应混合物放置在黑暗中为0.5 h。hsDNA的相对粘度测量与摩尔比(r=c(Cu-bipy) /c从0.0到4.0 (hsDNA))在大气压力和15°C的环境温度。

3所示。结果与讨论

3.1。晶体结构分析

复杂的分子结构图如图1。给出了晶体数据和结构优化参数表1债券的距离和角度,选择如表所示2。


图1
标题的分子结构复杂。
表1
晶体结构数据和改进参数复杂。
表2
选择债券的长度(A)和角度(°)标题复杂。

复杂的单元由一个铜(II)、一个2,2′关于环,两个水分子,和一个硫酸根离子。铜(II)的两个O原子hexacoordinated协调水分子和两个吡啶基N原子从bipy位于赤道网站和两个O原子从不同的双齿桥接sulfato组位于轴向位置。协调配置稍微扭曲的八面体,铜(II)是弥合sulfato组到聚合物链。的距离Cu-O aqua配体和sulfato组是1.9728和2.455,分别和Cu-N的距离是1.9947。因为姜泰勒铜(II)的影响d9电子配置,铜的轴向距离(1)(1)- o - o(2)及铜(2)# 1捉襟见肘。如图2,生成的链延长沿(001)面方向,和交叉的螯合bipy形式制定聚合物链(铜(bipy) (H2O)2(所以4)]n。在图3分子结构显示,面对面的存在π- - - - - -π堆积弱相互作用。3.495 - -3.627的晶面间的距离之间的两个相邻镜子飞机bipy是正常的弱π- - - - - -π交互。氢的键长和键角表3,复杂的分子通过分子间氢键连接在一起。很明显,跨链氢键的形成与各层平面平行于(100)。一个弱氢键d(C⋯O) = 3.282外碳氢键之间形成一个链和协调sulfato O原子相邻链的,跨链和链稳定π- - - - - -π交互和跨链碳氢键⋯O氢键(23]。每个水分子在复杂几乎形成了一个线性链内的与不协调的跨链氢键sulfato O原子。


图2
复杂的水晶包装图标题。

图3
弱π- - - - - -π堆积相互作用的复杂。
表3
氢键长度(A)和键角(°)标题复杂。
3.2。红外光谱

复杂的红外光谱谱图所示4。很少数量的红外光谱的吸收波段光谱意味着复杂的对称性很好。广泛强烈的吸收带大约3428厘米−1是由于羟基的伸缩振动43,44]。这表明,协调水或晶格水分子的复杂。相对应的乐队累积双键的伸缩振动(C =碳碳= C)吡啶环位于2328厘米−1。吸收峰在1651和1444厘米−1被分配到的伸展振动C = N和C = C债券,分别为(45]。


图4
红外光谱谱的复杂。

作为一个自由离子,硫酸四面体对称,然而,如果硫酸形成双齿双核的(桥接)复杂,对称性降低,乐队分裂成两个乐队(46]。如图4,复杂的红外光谱谱峰在1169和1082厘米−1。吸收峰928和775厘米左右−1被分配到摇摆,摇摆振动的羟基,这表明复杂的协调的水分子的存在(47]。由于Cu-N债券的形成,相应的碳氮键变得如此脆弱,消失在红外光谱(48]。吸收峰在553和466厘米−1被分配到Cu-N债券和Cu-O债券,分别为(49),同意的x射线晶体结构复杂。

3.3。热分析

标题的TG-DSC曲线复杂图所示5,有一个吸热峰和两个放热峰的DSC曲线。在169°C的吸热峰是伴随着明显的质量损失,和样本失去两个H2O分子。实验质量损失(10.31%)接近计算一个(10.24%)。由于高温的水损失,应协调水分子。水分子丢失后,复杂的变成了铜(C10H8N2)(所以4)]。顺序放热峰值在393和423°C的DSC曲线对应于bipy的氧化和分解,这一步是CuSO的分解产物4,质量损失的43.89%与44.39%的计算结果一致。质量损失保持不变,直到800°C,最后剩余质量是31.86%,铜渣2所以4(计算为31.72%)。


图5
TG-DSC曲线的复杂。
3.4。生物活性
3.4.1。绑定的比率

如图6的紫外可见光谱是通过测定Cu-bipy hsDNA浓度的解决方案与一个独立的变量。从图的波长6和摩尔比方法中使用214 nm,和绑定比率n(Cu-bipy):n(hsDNA) = 3: 1)如图7。


图6
影响hsDNA Cu-bipy的紫外可见光谱(pH值7.40)。从曲线0-15,c(Cu-bipy) = 4.0×10−6摩尔·L−1;c(hsDNA) = 0.00, 0.17, 0.33, 0.50, 0.67, 0.83, 1.00, 1.17, 1.33, 1.50, 1.67, 1.83, 2.00, 2.17, 2.33,和2.50×10−6摩尔·L−1,分别。

图7
摩尔比块Cu-bipy hsDNA (pH = 7.40,λ= 214海里),c(Cu-bipy) = 4.0×10−6摩尔·L−1。
3.4.2。双倒数法

双倒数方程(50)列出如下表达Cu-bipy和hsDNA之间的关系:

在(1),c(hsDNA)是hsDNA浓度, 和 吸光度的存在和缺乏hsDNA Cu-bipy,分别和 hsDNA-Cu-bipy的结合常数。在图81 /c(hsDNA)作为横坐标 是作为纵坐标。结合常数,分别计算: (295.15 K) = 1.97×105L·摩尔−1和 (313.15 K) = 1.55×104L·摩尔−1。众所周知,有些方法大分子与小分子结合,包括氢键、范德华力、疏水的力量,静电相互作用,等等。根据以下公式,我们可以计算出一系列热力学参数( , ,和 )确认互动力量。 在哪里 295.15 K, 313.15 K, 和 是标准摩尔反应焓和标准摩尔反应吉布斯自由能,分别。表的计算结果4表明Cu-bipy之间的交互和hsDNA是由熵驱动的(51]。的值 和 表明这是一个放热反应,有一个自发Cu-bipy和hsDNA之间的互动。


图8
双倒数块hsDNA-Cu-bipy在295.15 K和313.15 K (pH值7.40)。c(Cu-bipy) = 4.0×10−6摩尔·L−1;c(hsDNA) = 0.00, 0.60, 1.20, 1.80, 2.40, 3.00, 3.60, 4.20, 4.80, 5.40, 6.00, 6.60, 7.20, 7.80,和8.40×10−6摩尔·L−1,分别。
表4
在两种不同温度下热力学参数。
3.4.3。竞争结合实验

AO荧光探针被广泛用于研究小分子与DNA之间的绑定方式(38),它可以在两个相邻的DNA碱基对之间嵌入螺旋,增强荧光强度。随着AO (Cu-bipy)的浓度的增加,荧光强度的Cu-bipy-hsDNA (hsDNA-AO)逐渐减少的最大波长528(531)纳米数字9和10。实验结果表明,该反应Cu-bipy之间的竞争和AO hsDNA引人注目,Cu-bipy之间的结合模式和hsDNA主要包括插入绑定。


图9
发射光谱hsDNA-Cu-bipy混合物在不同浓度的AO (pH = 7.40,λ 前女友= 411.7海里)。从曲线0-15,c(hsDNA-Cu-bipy) = 1.0×10−5摩尔·L−1;c(Cu-bipy) = 0.00, 0.33, 0.67, 1.00, 1.33, 1.67, 2.00, 2.33, 2.67, 3.00, 3.33, 3.67, 4.00, 4.33, 4.67,和5.00×10−6摩尔·L−1,分别。

图10
发射光谱hsDNA-AO混合物在不同浓度的Cu-bipy (pH = 7.40,λ 前女友= 411.7海里)。从曲线0-15,c(hsDNA-AO) = 1.0×10−5摩尔·L−1;c(Cu-bipy) = 0.00, 0.33, 0.67, 1.00, 1.33, 1.67, 2.00, 2.33, 2.67, 3.00, 3.33, 3.67, 4.00, 4.33, 4.67,和5.00×10−6摩尔·L−1,分别。
3.4.4。Scatchard方法

Scatchard方程(3)可用于研究之间的绑定模式hsDNA和AO Cu-bipy,其浓度是逐渐变化的。 在哪里 AO的摩尔数是每摩尔的DNA, AO浓度, 结合常数, 的最大值与AO结合位点。一般来说,如果 价值没有Cu-bipy Cu-bipy的存在都是一样的,绑定模式是一个插入模式。如果 价值没有Cu-bipy Cu-bipy的存在都是一样的,有noninsertion绑定模式。如果 值是不同的 价值,Cu-bipy之间的绑定模式和hsDNA noninsertion的混合模式和插入绑定。Scatchard情节没有和氯化钠的存在数据所示11和12的数据 和 表中列出5。从表可以看出5这两个值 和 随Cu-bipy的浓度。结果表明混合相互作用的存在。的 值的氯化钠低于没有氯化钠,这表明有Cu-bipy和hsDNA之间的静电相互作用。


图11
Scatchard块Cu-bipy之间的交互和hsDNA-AO (pH = 7.40,没有氯化钠)。c(hsDNA) = 1.0×10−5摩尔·L−1;Rt =c(Cu-bipy) /c(hsDNA);Rt = 0.00;b, 0.40;c, 0.80;1.20 d。

图12
Scatchard块Cu-bipy之间的交互和hsDNA-AO (pH = 7.40,与生理盐水)。c(hsDNA) = 1.0×10−5摩尔·L−1;Rt =c(Cu-bipy) /c(hsDNA);Rt = 0.00;b, 0.40;c, 0.80;1.20 d。
表5
数据从Cu-bipy之间的交互和hsDNA Scatchard方程。
3.4.5。磷酸基的影响

上述结论是由磷酸实验进一步证明。如果Cu-bipy结合磷酸根,然后有一个Cu-bipy之间的静电相互作用和hsDNA通过改变Na2HPO4浓度,同时保持Cu-bipy浓度固定。如图13当大量的Na2HPO4增加,紫外可见光谱Cu-bipy略有改变。结果提示,Cu-bipy和hsDNA之间存在静电作用。


图13
影响磷酸的紫外可见光谱Cu-bipy (pH值7.40)。c(Cu-bipy) = 1.0×10−5摩尔·L−1;c(Na2HPO4)= 0.00,0.33,0.67,1.00,1.33,1.67,2.00,2.33,2.67,3.00,3.33,3.67,4.00,4.33,4.67,和5.00×10−5摩尔·L−1,分别。
3.4.6。粘度测量

配合物的粘度测量不同浓度可以获得有用的数据识别绑定模式(41,52]。如果一个小分子插入碱基对的空隙,DNA螺旋将扩展,因为碱基对可以容纳绑定配体分离。相反,粘度不会增加与DNA是在其他方面如果绑定;槽绑定并没有明显改变粘度,而部分夹层的复杂原因DNA螺旋弯曲,降低其粘度(53,54]。粘度是由固定hsDNA浓度和改变Cu-bipy浓度实验。在图14,hsDNA显示一致的相对粘度降低添加Cu-bipy期间,这可能是由于部分插入的复杂。根据粘度测量的结果,Cu-bipy之间的交互和hsDNA插入模式。


图14
的影响越来越多的Cu-bipy hsDNA的相对粘度,c(hsDNA) = 1.00×10−4摩尔·L−1。

4所示。结论

复杂的(铜(bipy) (H2O)2(所以4)]n由水热合成方法,特点是EA,单晶x射线衍射,红外光谱,TG-DSC。复杂的单斜晶系的结晶C2 /c空间群。铜(II)是由两个N原子和四个hexacoordinated O原子,形成稍微扭曲的八面体,桥接sulfato组到聚合物链。根据生理pH值,研究了复杂和hsDNA之间的交互与AO荧光探针的光谱方法。复杂的相互作用机理与hsDNA静电和intercalative绑定。计算热力学参数表明,复杂的交互和hsDNA是由熵驱动的。磷酸根的影响和Scatchard方法揭示了复杂结合hsDNA静电和插入的模式。

数据可用性

与剑桥晶体晶体数据存入数据中心,控烟条例,12联盟路,英国剑桥CB2 1 ez。副本的数据可以获得免费的引用标题复杂保管人ccdc - 1028718(传真:+ 44-1223-336-033;电子邮件:(电子邮件保护),http://www.ccdc.cam.ac.uk)。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由四川省教育部门的科学研究基金(10 za016)和西南科技大学的龙山学术人才研究支持计划(17 lzx414)。