CN107286199B - 一种双核芳基钌金属配合物及其合成方法和应用 - Google Patents

一种双核芳基钌金属配合物及其合成方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双核芳基钌金属配合物，还公开了上述双核芳基钌金属配合物的合成方法：在惰性气体氛围下，将一定量的芳基钌二聚体溶解于有机溶剂中，得到初始溶液；将1，3‑二(1H‑咪唑‑1‑基)苯1，3‑bib配体加入到初始溶液中，于一定温度下反应一段时间，得到混合溶液；往混合溶液中加入所需的阴离子盐，室温搅拌一段时间，然后过滤、滤液浓缩，粗产物通过柱层析进一步纯化，即可得到双核芳基钌金属配合物。本发明制备方法工艺流程简单、易于操作，产品收率高；制得的双核芳基钌金属配合物具有良好的抗癌活性，可应用于制备抗癌药物或抗癌药物组分，拥有良好的药物应用前景。

Description

一种双核芳基钌金属配合物及其合成方法和应用
技术领域
本发明涉及一种双核芳基钌金属配合物，还涉及上述双核芳基钌金属配合物的合成方法以及用于制备抗癌药物和制备抗癌药物组分方面的应用。
技术背景
金属抗癌药物在生物无机化学领域占据着重要的地位，其中铂类药物在临床上的使用率已超过50％，其通过改变DNA的空间结构来抑制癌细胞的增殖，但是其抗药性阻碍了该类药物的临床使用，除此之外，在治疗过程中，铂类药物出现了严重的副作用，例如：肾毒性、神经毒性、血小板减少症和嗜中性白血球减少症等。因此，研究低毒金属抗癌药物具有非常重要的意义。由于钌类金属配合物溶解在水中时，其配体交换速率与铂类药物类似(均为10-3～10-2s-1)，这一速率指标对抗癌活性有较大的影响。并且，钌类金属配合物的合成方法较多、在体内以多种价态存在(RuII、RuIII、RuIV)。因此，钌类金属抗癌药物引起了人们的广泛关注。其中芳基钌金属配合物被认为是最有前景的非铂类金属抗癌药物，它具有高活性，选择性(只选择与癌细胞发生作用，不与正常细胞发生作用)，多靶点，低耐药性及低毒性等优点。因此一种具有良好的抗癌活性的芳基钌金属配合物的研究很有意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双核芳基钌金属配合物，具备该结构的双核芳基钌金属配合物具有很好的抗癌活性，同时对正常细胞仅有极低的副作用。
本发明还要解决的技术问题是提供上述双核芳基钌金属配合物的合成方法，该方法工艺流程简单、易于操作，且产率高。
本发明最后要解决的技术问题是提供上述双核芳基钌金属配合物在用于制备抗癌药物和制备抗癌药物组分方面的应用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种双核芳基钌金属配合物，具有如下结构通式：
Figure BDA0001371733650000021
其中：R为对甲基异丙基苯或联苯，X为Cl-、Br-或I-中的一种，Y为Cl-、Br-、I-、CF3SO3 -、NO3 -、PF6 -、BF4 -或SbF6 -中的一种。
其中，该双核芳基钌金属配合物具有碗状结构，且配合物中包含的阴离子可以调节其水溶性，即配合物中所含的阴离子种类不同，配合物的水溶性也不同。
上述双核芳基钌金属配合物的合成方法，包括如下步骤：
步骤1，在惰性气体氛围下，将一定量的芳基钌二聚体溶解于有机溶剂中，得到初始溶液；
步骤2，将1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体加入到步骤1的初始溶液中，于一定温度下反应一段时间，得到混合溶液；
步骤3，往步骤2的混合溶液中加入所需的阴离子盐，室温搅拌一段时间，然后过滤、滤液浓缩，粗产物通过柱层析进一步纯化，即可得到双核芳基钌金属配合物。
其中，所述芳基钌二聚体为二氯芳基钌二聚体、二溴芳基钌二聚体或二碘芳基钌二聚体。
其中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈或氯仿中的一种或多种按任意比例混合的混合溶剂。
其中，芳基钌二聚体和1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体的反应摩尔比1∶20～10∶1。
其中，反应时间为25～80℃，反应时间为1～80h。
其中，所述阴离子盐为NaCl、AgCF3SO3、AgNO3、AgBF4、AgPF6、LiCF3COO、KI、LiSbF6、LiBr或KBr。
上述双核芳基钌金属配合物在用于制备抗癌药物和制备抗癌药物组分方面的应用。
上述双核芳基钌金属配合物在用于制备抗***、乳腺癌、肝癌和肺癌药物以及制备抗***、乳腺癌、肝癌和肺癌药物组分方面的应用。
本发明合成方法中1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体的制备方法如下：在氩气环境下，将所需量的1，3-二碘苯、咪唑、氢氧化钾和氧化亚铜溶解在二甲基亚砜(DMSO)中，于120℃下反应48h，反应结束后将混合液冷却到室温，再将冷却后的混合液倒入体积比为1∶3的水和乙酸乙酯混合溶剂中，抽滤，滤液用乙酸乙酯萃取，干燥，浓缩，柱层析纯化后得到1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体。
本发明双核芳基钌金属配合物合成方法的反应链为：
Figure BDA0001371733650000031
与现有技术相比，本发明技术方案具有的有益效果为：
本发明制备方法工艺流程简单、易于操作，产品收率高；制得的双核芳基钌金属配合物具有良好的抗癌活性，能与DNA发生作用，可应用于制备抗癌药物或抗癌药物组分，同时该双核芳基钌金属配合物对癌细胞和正常细胞具有较高的选择性，因此具有低毒副作用和较高的药物研究价值。
附图说明
图1是实施例3制得的双核芳基钌金属配合物3晶体结构图；
图2是实施例4制得的双核芳基钌金属配合物4晶体结构图；
图3是实施例6制得的双核芳基钌金属配合物6晶体结构图；
图4是实施例2制得的双核芳基钌金属配合物2与DNA相互作用的圆二色谱图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所要求的保护范围并不局限于此。
实施例1
在氩气氛围下，将0.06mmol二氯(对甲基异丙基苯基)钌(II)二聚体溶解在乙腈中，制成初始溶液；将0.4mmol 1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体加入到二氯芳基钌二聚体的乙腈溶液中，80℃下反应72h后，向反应液中加入1mmol所需阴离子盐AgCF3SO3，室温下搅拌4h；过滤，滤液浓缩，粗产物通过柱层析分离纯化，得到黄色粉末双核芳基钌金属配合物1，产率为92.1％。
元素分析：理论值(％)：Ru2C46H48Cl2N8F6S2O6·(C2H6O)1.5：C 44.28，H 4.32，N8.43；实验值：C 44.28，H 4.04，N 8.28。1H NMR(CDCl3-d，400MHz)：7.69(2H，m，Hbz，1，3-bib)，7.65(4H，s，Him)，7.47(4H，dd，J＝8.2Hz，J＝2.0Hz，Him)，7.36(4H，s，Hbz，1，3-bib)，7.24(6H，s，Hbz，1，3-bib)，5.94(4H，d，J＝5.7Hz，Hbz，p-cymene)，5.85(4H，d，J＝5.3Hz，Hbz，p-cymene)，2.45(2H，m，CH)，1.93(6H，s，CH3)，1.18(12H，d，J＝6.9Hz，CH3)。ESI-MS(+)：理论值：[1-CF3SO3]+m/z：1111.03，实验值：m/z 1111.17。
实施例2
在氩气氛围下，将0.06mmol二氯(对甲基异丙基苯基)钌(II)二聚体溶解在氯仿中，制成初始溶液；将0.2mmol 1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体加入到二氯芳基钌二聚体的氯仿溶液中，60℃下反应10h后，向反应液中加入1mmol所需阴离子盐KI，室温下搅拌48h；过滤，滤液浓缩，粗产物通过柱层析分离纯化，得到黄色粉末双核芳基钌金属配合物2，产率为54.7％。
元素分析：理论值(％)：Ru2(C20H28)(C24H20N8Cl2)I2·(C2H6O)1.5：C 43.93，H 4.47，N8.72；实验值：C 43.58，H 4.60，N 8.25。1H NMR(DMSO-d6，400MHz)：9.76(4H，s，Him)，8.71(2H，s，Hbz，1，3-bib)，8.06(4H，s，Him)，7.79(6H，d，J＝6.9Hz，Hbz，1，3-bib)，7.54(4H，s，Hbz，1，3-bib)，6.11(8H，s，Hbz，p-cymene)，2.56(2H，m，CH)，1.85(6H，s，CH3)，1.14(12H，d，J＝6.9Hz，CH3)。ESI-MS(+)：理论值：[2-I-]+m/z：1090.75，实验值：m/z 1090.7，理论值：[2-2I-]2+m/z：481.0，实验值：m/z 481.17。
实施例3
在氩气氛围下，将0.2mmol二氯(对甲基异丙基苯基)钌(II)二聚体溶解在二氯甲烷中，制成初始溶液；将0.05mmol 1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体加入到二氯芳基钌二聚体的二氯甲烷溶液中，25℃下反应24h后，向反应液中加入1mmol所需阴离子盐AgNO3，室温下搅拌24h；过滤，滤液浓缩，粗产物通过柱层析分离纯化，得到黄色粉末双核芳基钌金属配合物3，产率为55.4％，晶体结构图如图1所示。
元素分析：理论值(％)：Ru2C44H48Cl2N10O6·CH2Cl2：C 46.16，H 4.30，N 11.96；实验值：C 46.60，H 4.55，N 11.98。1H NMR(DMSO-d6，400MHz)：10.34(4H，s，Him)，9.09(2H，s，Hbz，1，3-bib)，8.08(4H，t，J＝1.6Hz，Him)，7.77(4H，m，Hbz，1，3-bib)，7.73(2H，m，Hbz，1，3-bib)，7.48(4H，s，Hbz，1，3-bib)，6.09(8H，m，Hbz，p-cymene)，2.53(2H，m，CH)，1.82(6H，s，CH3)，1.14(12H，d，J＝1.9Hz，CH3)。ESI-MS(+)：理论值：[3-NO3 -]+m/z：1023.96，实验值：m/z1023.23，理论值：[3-2NO3 -]2+m/z：480.98，实验值：m/z 481.25。
实施例4
在氩气氛围下，将0.06mmol二氯(对甲基异丙基苯基)钌(II)二聚体溶解在甲醇中，制成初始溶液；将0.6mmol 1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体加入到二氯芳基钌二聚体的甲醇溶液中，70℃下反应40h后，向反应液中加入1mmol所需阴离子盐AgBF4，室温下搅拌2h；过滤，滤液浓缩，粗产物通过柱层析分离纯化，得到黄色粉末双核芳基钌金属配合物4，产率为80.3％，晶体结构图如图2所示。
元素分析：理论值(％)：Ru2C44H48C14N8B2F8·C2H6O·(CH2Cl2)2：C 42.66，H 4.33，N8.29；实验值：C 42.42，H 4.37，N 8.28。1H NMR(DMSO-d6，400MHz)：10.24(4H，d，J＝1.4Hz，Him)，8.91(2H，d，J＝1.9Hz，Hbz，1，3-bib)，7.82(4H，t，J＝1.7Hz，Him)，7.70(4H，m，Hbz，1，3-bib)，7.65(6H，m，Hbz，1，3-bib)，6.06(8H，m，Hbz，p-cymene)，2.55(2H，m，CH)，1.94(6H，s，CH3)，1.23(12H，d，J＝6.9Hz，CH3)。ESI-MS(+)：理论值：[4-BF4 -]+m/z：1048.76，实验值：m/z1049.08，理论值：[4-2BF4 -]2+m/z：481.0，实验值：m/z 481.25。
实施例5
在氩气氛围下，将0.05mmol二氯(对甲基异丙基苯基)钌(II)二聚体溶解在乙醇中，制成初始溶液；将1.0mmol 1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体加入到二氯芳基钌二聚体的乙醇溶液中，80℃下反应30h后，向反应液中加入1mmol所需阴离子盐AgPF6，室温下搅拌16h；过滤，滤液浓缩，粗产物通过柱层析分离纯化，得到黄色粉末双核芳基钌金属配合物5，产率为89.2％。
元素分析：理论值(％)：Ru2C44H48N8Cl2P2F12·H2O：C 41.62，H 3.97，N 8.83；实验值：C 41.40，H 3.18，N 8.38。1H NMR(DMSO-d6，400MHz)：9.05(4H，s，Him)，8.14(2H，s，Hbz，1，3-bib)，7.81(4H，m，Him)，7.74(7H，m，Hbz，1，3-bib)，7.66(3H，m，Hbz，1，3-bib)，5.90(8H，dd，J＝6.29Hz，J＝6.0Hz，Hbz，p-cymene)，2.55(2H，m，CH)，1.88(6H，s，CH3)，1.23(12H，d，J＝6.9Hz，CH3)。ESI-MS(+)：理论值：[5-PF6 -]+m/z：1106.9，实验值：m/z 1108.0，理论值：[5-2PF6 -]2+m/z：481.0，实验值：m/z 481.25。
实施例6
在氩气氛围下，将0.06mmol二氯(联苯)钌(II)二聚体溶解在氯仿中，制成初始溶液；将0.2mmol 1，3-二(1H-咪唑-1-基)苯1，3-bib配体(简称1，3-bib)加入到二氯芳基钌二聚体的氯仿溶液中，70℃下反应10h后，向反应液中加入1mmol所需阴离子盐NaCl，室温下搅拌2h，过滤，滤液浓缩，粗产物通过柱层析分离纯化，得到黄色粉末双核芳基钌金属配合物6，产率为78.9％，晶体结构图如图3所示。
元素分析：理论值(％)：Ru2C48H44N8Cl4·C5H12·(H2O)0.5：C，43.69；H，2.44；N，5.66；实验值：C，43.82；H，2.49；N，5.59。1H NMR(DMSO-d6，400MHz)：10.37(4H，s，Him)，9.09(2H，s，Hbz，1，3-bib)，8.11(4H，t，Him)，7.80(4H，m，Hbz，1，3-bib)，7.74(2H，m，Hbz，1，3-bib)，7.50(4H，s，Hbz，1，3-bib)，6.11(4H，d，Hbz，p-cymene)，6.07(4H，d，Hbz，p-cymene)，2.57(2H，m，CH)，1.84(6H，s，CH3)，1.16(12H，d，CH3).ESI-MS(+)：calcd.for[2-Cl-]+m/z：997.42，foundm/z 998.92，calcd.for[6-2C1-]2+m/z：480.98，found m/z 475.55。
表1为实施例3、实施例4和实施例6制得的双核芳基钌金属配合物晶体的X-ray单晶衍射检测数据。
表1晶体X-ray单晶衍射检测数据表
Figure BDA0001371733650000061
Figure BDA0001371733650000071
随着实施例1～6反应时间的延长，反应温度的升高，产物产率呈上升趋势，同时反应原料的不同对产率也会产生一定的影响。
本发明双核芳基钌金属配合物对于肿瘤细胞以及正常人体细胞的作用：
方法：MTT比色法，测定对人源癌细胞系(Hela(***)，MCF7(乳腺癌)，HepG2(肝细胞癌)，A549(非小细胞肺癌))在体外的抗癌活性和人正常细胞L02(肝细胞)在体外的毒副作用。Hela，MCF7，HepG2，A549和L02细胞在具有10％胎牛血清和1％青霉素-链霉素溶液的DMEM培养基中，37℃，5％CO2细胞培养箱中培养。将细胞以5000细胞/孔的初始密度接种到96孔细胞培养板中，在培养24小时后移除培养基，作八组平行对比试验，在八组试验中分别加入相同浓度的配合物1～6、1，3-bib以及顺铂(CDDP)，继续孵育48h。之后，在每个孔中加入10μL，5mg/mL的MTT，孵育4h，最后除去培养基，加入150ml DMSO，并在ELIASA(TecanInfinite M1000 Pro)酶标仪上读取490nm处的吸光度。
表2配合物1-6，1，3-bib和顺铂(CDDP)的IC50(μM)值
Figure BDA0001371733650000081
结果表明，配合物2显示出更高的抗癌活性，其对A549癌细胞表现出中等的抗增殖活性，而对正常细胞L02具有相对较低的细胞毒性(IC50＝215.9μM)，配合物2的细胞活性选择因子(SF＝L02正常细胞的IC50/A549细胞的IC50)为7.0，高于CDDP(SF＝3.3)。本发明配合物制备得到的抗癌药物对癌细胞与正常细胞具有高选择性，从而将减少患者潜在的副作用，反映了其低毒副作用和药物研究价值。
本发明实施例2制得的双核芳基钌金属配合物2与DNA作用的应用：
方法：圆二色谱法。通过CD光谱在PBS缓冲液(50mM，pH＝7.2)中研究配合物与CT-DNA的相互作用。制备含有不同摩尔比的[配合物]/[CT-DNA]的一系列样品，并在37℃孵育24小时。CT-DNA的初始浓度设定为100μM，配置[配合物]/[CT-DNA]摩尔比为0.01-0.07不断增加的一系列待测样品。在1cm路径的比色皿中记录CD光谱，扫描范围设置为200-350nm，扫描速率为100nm·min-1，狭缝宽度为1nm。
实施例2制得的双核芳基钌金属配合物2与DNA的作用如图4所示，随着[配合物]/[CT-DNA]的摩尔比的增加，配合物2正负信号的强度逐渐降低但并没有发生移动，其进一步证实芳基钌(II)配合物可以与CT-DNA结合。配合物2诱导的DNA构象变化可以从CD光谱中明显的看出，其中正负峰的强度随着配合物2的浓度增加而降低，表明扩展的苯环被***到DNA中。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种双核芳基钌金属配合物，其特征在于，具有如下结构通式：
Figure 470192DEST_PATH_IMAGE001
；
其中：
Figure 515508DEST_PATH_IMAGE002
为对甲基异丙基苯，X为Cl-，Y为I-；
上述双核芳基钌金属配合物采用如下方法制备而成，具体包括如下步骤：
步骤1，在氩气氛围下，将0.06 mmol二氯(对甲基异丙基苯基)钌(II)二聚体溶解在氯仿中，制成初始溶液；
步骤2，将0.2 mmol 1,3-二（1H-咪唑-1-基）苯1,3-bib配体加入到二氯芳基钌二聚体的氯仿溶液中，60℃下反应10 h后，得到混合溶液；
步骤3，往步骤2的混合溶液中加入1 mmol阴离子盐KI，室温下搅拌48 h；过滤，滤液浓缩，粗产物通过柱层析分离纯化，得到双核芳基钌金属配合物。
2.根据权利要求1所述的双核芳基钌金属配合物，其特征在于：所述1,3-二（1H-咪唑-1-基）苯1,3-bib配体的制备方法如下：在氩气环境下，将所需量的1,3-二碘苯、咪唑、氢氧化钾和氧化亚铜溶解在二甲基亚砜中，于120℃下反应48h，反应结束后将混合液冷却到室温，再将冷却后的混合液倒入体积比为1:3的水和乙酸乙酯混合溶剂中，抽滤，滤液用乙酸乙酯萃取，干燥，浓缩，柱层析纯化后得到1,3-二（1H-咪唑-1-基）苯1,3-bib配体。
3.权利要求1所述双核芳基钌金属配合物在用于制备抗癌药物和制备抗癌药物组分方面的应用。
4.权利要求3所述双核芳基钌金属配合物在用于制备抗癌药物和制备抗癌药物组分方面的应用，其特征在于：包括***、乳腺癌、肝癌和肺癌。
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