[Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH的合成、晶体结构和超氧化物歧化酶模拟活性

2014-09-07张若璇陈世明马志刚陈雪梅

湖北理工学院学报 2014年1期

关键词：键角苯并咪唑歧化酶

张勇，张若璇，陈世明，王强,李伟，马志刚，陈雪梅

(1湖北理工学院化学与材料工程学院，湖北黄石 435003;2黄石市中心医院，湖北黄石 435000)

[Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH的合成、晶体结构和超氧化物歧化酶模拟活性

张勇1，张若璇1，陈世明2，王强1,李伟1，马志刚1，陈雪梅1

(1湖北理工学院化学与材料工程学院，湖北黄石 435003;2黄石市中心医院，湖北黄石 435000)

超氧化物歧化酶；晶体结构；NBT光照还原法；模拟活性

超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)广泛存在于各类动物、植物和微生物中，它能够清除超氧化物，保护细胞免受氧化损伤，是一种体内免除自由基损伤的主要防御酶。研究表明，SOD与某些癌症或糖尿病等疾病有关，能延缓人和动物衰老，具有提高植物的抗寒、抗旱和抗病害能力[1-3]。天然SOD具有分子量大、易透过细胞膜、保存期短和价格昂贵等缺点，难以在工农业等方面推广应用，因此，用化学方法来合成小分子量的SOD模拟物成为当前研究的热点之一[4-7]。SOD以多种常见形式存在，根据金属辅基的不同可将超氧化物歧化酶分为Cu-Zn-SOD, Mn-Fe-SOD, Fe-SOD 和Ni-SOD等。钴是人体必需的一种微量元素，在生物体内均以配合物的形式存在。它可作为一种优良的探针离子取代金属蛋白和金属酶中Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)等离子而具有载氧、氧化还原、水解等作用，这使得钴配合物的研究在药理学、配位化学以及生物无机化学方面具有重要意义[8-10]。本文选用含有苯并咪唑的配体(2-苯并咪唑亚甲基)胺(C24H21N7,NTB) 来模拟SOD活性中心的组氨酸残基，合成和表征了一种没有报道过的以钴(Ⅱ)为中心的SOD模型化合物，并用NBT光照还原法对它进行了SOD的活性检测。

1 实验部分

1.1仪器与试剂

除邻苯二胺和氨三乙酸为化学纯以外，实验所用试剂均为市售分析纯。所用仪器为PHS- 3C酸度计，Perkin-Elmer 2400元素分析仪, Perkin-Elmer 1700 红外光谱仪(KBr 压片法),HP 8453 UV-Vis紫外光谱仪, 722型分光光度计，晶体结构测定使用Brucker Smart-2000 CCD 单晶衍射仪。

1.2配合物的合成

配体NTB参照文献[11]的方法合成。称取0.26 g (1.1 mmol) CoCl2·6H2O和0.41 g (1 mmol)配体NTB，将它们一起加入到40 mL甲醇溶液中，然后在搅拌条件下于60 ℃加热反应3 h，冷却至室温后，过滤，静置数天后得到了适合X射线单晶衍射测试的红色块状晶体，产率：45%. mp 142～143 ℃.UV-Vis spectra [λmax,nm (ε,L mol-1cm-1)]：(MeOH solution)282(22750). IR (KBr, cm-1)：3325,1668,1465,1386,748 cm-1.Anal.Calcd for C52H58Cl6N14O4Co3：C,46.85;H,4.35;N,14.71；Found：C,46.55;H,4.58;N,15.02。

1.3晶体的测定

选取大小为0.23 mm × 0.12 mm × 0.10 mm 的红色块状标题化合物单晶置于Brucker Smart-2000 CCD单晶衍射仪上, 采用石墨单色化的Mo Kα射线(λ=0.071 073 nm),于298(2) K, 以ω/2θ方式扫描, 在1.93°<θ<25.00°范围内共收集到衍射点37 578个, 其中独立衍射点10 967个(Rint=0.048 5),I>2σ(I)的可观测的衍射点9 446个。全部衍射数据经Lp因子和经验吸收校正。晶体结构由直接法解出,非氢原子坐标在以后的数轮差值Fourier合成中陆续确定。对全部氢原子的坐标及各向异性参数用SHELXS-97程序，以最小二乘法对结构进行精修。标题化合物的剑桥晶体数据库编号：CCDC 933484。

1.4 SOD模拟活性实验

NBT光照还原法测定配合物的SOD模拟活性参照文献[12]的方法。用0.05 mol·L-1磷酸缓冲溶液(pH 7.8)配制含6.80×10-6mol·L-1的核黄素，1.0×10-4mol·L-1的四甲基乙二胺，9.32×10-5mol·L-1的NBT和系列浓度(0～1.0×10-4mol ·L-1)的标题配合物溶液。室温下，用恒定光强(50 500±500 lx)的冷光灯照射, 固定测定波长560 nm,用722型分光光度计测定混合溶液每光照一分钟的吸光度。实验温度用水浴锅控制为25 ℃，每个样品平行测定3个数据，然后取平均值，每种浓度测定10个点，以不加配合物的作为空白对照实验。

2 结果与讨论

2.1配合物的结构

配合物紫外光谱图中282 nm处的吸收归属为苯并咪唑环π-π*跃迁。配合物的红外光谱图中，3 325 cm-1归属为溶剂分子甲醇的υ(O-H),1 668,1 465归属为苯环骨架振动,1 386 cm-1为溶剂分子甲基的C-H弯曲振动，748 cm-1为苯环面外伸缩振动。标题配合物的结构示意图见图 1，其晶体参数列于表 1，重要键长和键角列于表 2。在标题配合物的晶体结构中(图 2)，中心离子Co2+的配位构型有2种：一种是在[CoCl4]2-中，Co2+与4个Cl-形成近似于正四面体的构型(Cl(3)-Co(3)-Cl(4)，Cl(3)-Co(3)-Cl(6)，Cl(3)-Co(3)-Cl(5)，Cl(6)-Co(3)-Cl(5)，Cl(4)-Co(3)-Cl(5)，Cl(4)-Co(3)-Cl(6)的键角分别为111.8(3)°，110.2(2)°，109.97(19)°，107.5(3)°，109.30(18)°，107.94(19)°)；另一种是在[Co(NTB)Cl]-中，中心离子Co2+的配位构型为变形的三角双锥结构，其中苯并咪唑N2,N4,N6(或N9,N11,N3)形成三角平面，烷氨氮N1(或N8)和氯原子Cl1(或Cl2)处于三角双锥的2个顶点，其中Cl(1)-Co(1)-N(1)和Cl(2)-Co(2)-N(8)的键角分别为176.4(2)°和176.3(2)°，稍微偏离了理想的180°键角。在分子中有2个[Co(NTB)Cl]-，这是由于它们不对称导致的。配合物中心离子Co2+与烷胺氮之间的距离[Co(1)-N(1),Co(2)-N(8)]明显长于其与苯并咪唑氮的距离[Co(1)-N(4),Co(1)-N(2),Co(2)-N(11),Co(2)-N(9)]。此外，配合物的阴离子[CoCl4]-的4个Co-Cl键长分别为2.272(4)，2.294(4)，2.236(6)，2.252(5)，这也从键长的角度表明它为不规则的四面体构型。从化合物的晶胞堆积图(图3)可以看出，相邻分子间苯并咪唑环存在π-π堆积作用；此外，溶剂甲醇的氧原子、氯离子和苯并咪唑的氮原子相互作用形成O-H…Cl，C-H…Cl，N-H…O，N-H…Cl等多种氢键，这使得化合物彼此形成三维网络结构(表 3)。

图1 标题配合物的结构示意图

图2 标题配合物的晶体结构

表1 标题配合物的晶体学数据和精修参数

表2 标题配合物的部分键长和键角(°)数据

图3 标题配合物的晶胞堆积图

表3 标题配合物的氢键数据

注：#1 -x,-y,-z+1;#2 -x+1,-y+1,-z+1;#3x,y-1,z;#4 -x+1,-y+1,-z。

2.2 SOD模拟活性

图4 标题配合物在不同浓度时溶液的吸光度随时间变化([complex]a-e=0,6.0×10-5,8.0×10-5,1.0×10-4,1.2×10-4 mol ·L-1)

3 结论

用X射线单晶衍射等方法表征了单核钴配合物[Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH，它具有一定的SOD模拟活性，IC50为0.884 μmol·L-1，而且催化O2歧化分解速度随着其浓度增加而增加。

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(责任编辑吴鸿霞)

Synthesis，Crystal Structure of [Co(NTB)Cl]2[CoCl4]·4CH3OH and Its Superoxide Dismutase Mimic Activity

ZhangYong1,ZhangRuoxuan1,ChenShiming2,WangQiang1,LiWei1,MaZhigang1,ChenXuemei1

(1School of Chemical and Materials Engineering,Hubei Polytechnic University,Huangshi Hubei 435003;2Huangshi Central Hospital,Huangshi Hubei 435000)