2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于铜配合物技术领域，特别涉及一种2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物及其制备方法和应用。
背景技术：2.5-氟尿嘧啶能抑制胸腺嘧啶核苷酸合成酶，阻断脱氧嘧啶核苷酸转换成胸腺嘧啶核苷酸，干扰dna合成，对rna合成也具有一定的抑制作用，临床被用于缓解或抑制结肠癌、直肠癌、胃癌、乳腺癌、肝癌等。然而，5-氟尿嘧啶具有较为严重的毒副作用，引起肠胃不适，并伤害神经系统，严重时可引起脑瘫、小脑变性等。
3.研究表明，5-氟尿嘧啶的衍生物及其金属配合物或簇合物具有良好的抗癌活性。例如，专利号为专利号为201910029680.2的中国发明专利公开了一种独立双中心银配合物，显示该配合物相比5-氟尿嘧啶具有良好的抗癌活性；专利号为202110332723.1的中国发明专利公开了一种三环己基膦5-氟尿嘧啶-1-基乙酸单核银配合物及其制备方法和应用，显示该配合物相比5-氟尿嘧啶具有良好的抗癌活性。再如，专利号为202010775904.7的中国发明专利公开了一种5-氟尿嘧啶-1-基乙酸联吡啶铜四氟硼酸盐抗癌功能配合物的制备方法与应用，专利号为202010775894.7的中国发明专利公开了一种5-氟尿嘧啶-1-基乙酸邻菲啰啉铜四氟硼酸盐抗癌功能配合物的制备方法与应用，上述两篇专利均指示了5-氟尿嘧啶的铜配合物具有一定的抗癌活性。然而，报道的5-氟尿嘧啶的铜配合物的抗癌活性较低。
技术实现要素：4.基于此，本发明提供一种2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物，以解决现有技术中存在的5-氟尿嘧啶的铜配合物的抗癌活性较低的技术问题。
5.本发明还提供一种上述2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法。
6.本发明还提供一种上述2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物在制备抑制肿瘤细胞的药物中的应用。
7.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
8.一种2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物，所述2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的结构式为：
[0009][0010]
所述2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物属于三斜晶系，空间群为p-1；晶胞参数为：
[0011]
α＝73.5070(10)
°
，β＝89.4130(10)
°
，γ＝61.5200(10)
°
。
[0012]
一种2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，包括以下步骤：
[0013]
s01.将四氟硼酸四乙腈铜(i)和尿嘧啶-1-基乙酸溶于甲醇和dmf的混合溶剂中，得到混合液a；
[0014]
s02.向混合液中加入2,2
′‑
联吡啶，得到深棕色溶液b；
[0015]
s03.深棕色溶液b在密封条件，预定温度下，恒温反应预定时长后，冷却至室温，得到蓝色块状晶体，即为2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物。
[0016]
优选地，步骤s01中，四氟硼酸四乙腈铜(i)和尿嘧啶-1-基乙酸的物质的量的比为1:1。
[0017]
优选地，步骤s01中，所述“甲醇和dmf的混合溶剂”中，甲醇和dmf的体积比为5:1。
[0018]
优选地，步骤s02中，2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸的物质的量的比为2:1。
[0019]
优选地，步骤s03中，预定温度为70
±
5℃。
[0020]
优选地，步骤s03中，预定时长为20
±
5h。
[0021]
优选地，步骤s01中，尿嘧啶-1-基乙酸通过以下步骤制备：
[0022]
t01.将溴乙酸加入到尿嘧啶、氢氧化钾和水溶液中；
[0023]
t02.反应2-3h后冷却，使用盐酸将ph调节至5-6，过滤沉淀；
[0024]
t03.再次加入盐酸，调整滤液的ph值为1-1.5，溶液在低温中冷却，然后过滤；
[0025]
t04.将沉淀物用水洗涤并干燥，得到尿嘧啶-1-基乙酸。
[0026]
如上所述的2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物在制备防治肿瘤的药物中的应用。
[0027]
一种用于防治肿瘤的药物组合物，包含如上所述的2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物。
[0028]
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
[0029]
本发明以尿嘧啶-1-基乙酸、四氟硼酸四乙腈铜(i)和2,2
′‑
联吡啶为原料，制备了2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物(为便于描述，以下称x1)。x1的基本单元是由一个铜离子，两个2,2-联吡啶分子，一个尿嘧啶-1-基乙酸阴离子和一个游离的四氟硼酸根组成，铜离子周围的几何形状为畸变的八面体。实验表明，x1与ct-dna的相互作用方式为静电方式，其与有溴化乙锭(eb)存在的小牛胸腺dna体系的猝灭常数k
sv
是：4.102
×
103m-1
。相比专利号为202010775904.7的中国发明专利记载的一种5-氟尿嘧啶-1-基乙酸联吡啶铜四氟硼酸盐，其对mda-mb-231(人乳腺癌细胞)、hct116(人结肠癌细胞)的抑制活性显著提高，ic
50
结果分别为12.32
±
1.58，8.56
±
0.52，经红外灯照射后，其抗癌活性进一步提高。
附图说明
[0030]
图1为x1的晶体结构图。
[0031]
图2为x1的tg-dtg曲线。
[0032]
图3为ph＝6.2下x1和ct-dna相互作用的紫外光谱。
[0033]
图4为ph＝7.2下x1和ct-dna相互作用的紫外光谱。
[0034]
图5为ph＝8.2下x1和ct-dna相互作用的紫外光谱。
[0035]
图6为x1和eb-dna相互作用的荧光光谱。
[0036]
图7为x1和不同浓度ct-dna相互作用的循环伏安曲线图。
[0037]
图8为x1在不同扫速下的循环伏安曲线图。
[0038]
图9为峰电流与二分之一次方扫速的线性关系图。
[0039]
图10为x1和0.05mg/ml ct-dna在不同扫速下相互作用的循环伏安曲线图。
[0040]
图11为峰电流与二分之一次方扫速的线性关系。
具体实施方式
[0041]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下将结合本发明实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，本发明不仅限于以下具体实施方式。
[0042]
一实施例中，一种2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物，所述2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的结构式为：
[0043][0044]
所述2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物属于三斜晶系，空间群为p-1；晶胞参数为：α＝73.5070(10)
°
，β＝89.4130(10)
°
，γ＝61.5200(10)
°
。
[0045]
以下从不同方向对所述2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物(以下简称x1)进行性能分析。
[0046]
一、晶体学分析
[0047]
选取0.20mm
×
0.17mm
×
0.15mm的单晶，固定在bruker smart-apex ccd型单晶衍
射仪上，使用石墨单色器单色化的mo kα射线辐射和ω扫描方式，在293k的温度下，2.222
°
≤θ≤25.346
°
范围内收集到4664个独立衍射强度数据。收集到的数据通过saint软件处理，经过sadabs程序进行吸收校正，晶体结构由shelxs-97软件利用直接法解出。所有非氢原子坐标通过各向异性参数确定，有机配体的氢原子位置使用理论加氢得到，配合物结构的各向异性参数进行全矩阵最小二乘法修正，目标配合物x1的详细晶体学数据列于表1中。之后将数据导入diamond软件，绘制晶体结构图，如图1。
[0048]
表1 x1的晶体学数据
[0049]
[0050][0051]
x1属于三斜晶系，空间群为p-1，该配合物的基本单元是由一个铜离子，两个2,2-联吡啶分子，一个尿嘧啶-1-基乙酸阴离子和一个游离的四氟硼酸根组成。铜离子周围的几何形状为畸变的八面体。cu(1)-n(21)的键长为cu(1)-n(52)的键长为cu(1)-o(1)的键长为cu(1)-n(32)键长为cu(1)-n(41)的键长为其中o1、n52、n32、n21四个原子构成了八面体的赤道平面，通过比较发现铜与非赤道平面的两个原子距离，比到赤道平面的四个原子的平均距离要长的多，因此具有明显的姜泰勒效应，从而导致赤道平面偏差较大，
[0052]
表2显示了x1的原子坐标(
×
104)和等效温度因子表3显示了x1的部分键长和键角(
°
)。从表3可知，目标配合物x1中尿嘧啶环的键长与键角的大小都属于正常范围。从键长的值上看，o(3)-c(2)的键长为o(1)-c(2)的键长为比标准的c-o单键(约)短，但较标准的c＝o双键要长，表明在o(3)，c(2)，o(1)三原子之间存在明显的电子离域效应。
[0053]
表2目标配合物x1的原子坐标(
×
104)和等效温度因子
[0054][0055]
表3x1的部分键长和键角(
°
)
[0056][0057]
二、热重分析
[0058]
为探究目标配合物x1的稳定性，采用热重分析方法分析配合物的相变和分解。实验条件为如下：起始温度为30℃，以10℃/min的速率升温至650℃，全程氮气保护，气流速度为200ml/min。
[0059]
请参看图2，用热重法(tg)对合成的晶体进行了热稳定性研究。在复合物分解过程中存在两个主要的质量损失阶段。第一阶段发生在250.3℃和263.7℃之间，第二阶段发生在263.7℃和397.8℃之间。在第一阶段，随着bf
4-的损失，重量损失9.5％，接近计算值13.73％。在第二阶段中，有机部分完全分解，剩余部分可能是cuo，总的重量损失为78.2％。dtg曲线表明，在样品的分解过程中，两个主要失重速率变化最大的对应温度分别是253.0℃、314.9℃。由此可推断该配合物在环境温度下具有一定稳定性。
[0060]
三、x1与ct-dna的相互作用模式探究
[0061]
1.紫外可见吸收光谱法
[0062]
紫外可见吸收光谱法常被用来研究小分子配合物与dna相互作用的结合方式。通过紫外可见吸收光谱中最大吸收峰的吸光度和其所在的波长位置的变化，分析紫外可见吸收带的增色或减色效应、蓝移或红移现象，从而来确定配合物与dna的结合方式。根据long提出的标准，当小分子配合物与dna结合后的最大吸收峰出现红移，吸光度增加时，说明小分子与dna的结合是插入方式作用的；同样若小分子与dna相互作用的最大吸收峰位置不变
时，只有强度发生变化，则说明小分子与dna的相互作用是以静电作用方式结合。通过贝内西-希尔德布兰德方程可以得到药物与dna的结合常数，从而判断药物与dna的结合能力。
[0063]
将x1用ph为6.2的kh2po4/naoh缓冲溶液配制成0.1mmol/l目标溶液。分别取1ml的目标溶液，再加入不同浓度ct-dna(0-0.045mg/ml)，定容，得到一组待测液。用ph为7.2和8.2的kh2po4/naoh缓冲溶液按照上述方法配置另外两组待测液，进行紫外可见吸收实验。
[0064]
如图3至图5所示，随着小牛胸腺dna浓度的增加，x1在三种不同ph溶液中的最大吸收峰的波长位置均无明显变化，都在259nm处左右，同时吸光度在逐渐加强。这表明x1与ct-dna主要的结合方式是静电作用。
[0065]
根据贝内西-希尔德布兰德方程：
[0066][0067]
计算出在不同ph条件下x1与ct-dna的结合常数kb分别为：(a)272.47mg/ml；(b)99.27mg/ml；(c)89.69mg/ml。由此得出，在不同ph环境中，配合物x1在酸性环境中与ct-dna的相互作用能力最强。
[0068]
2.荧光光谱法
[0069]
荧光光谱法因为具有选择性和高灵敏度，常被用于核酸的定量检测。dna由于自身的荧光强度不高，所以无法直接通过荧光光谱法来研究生物学性能。因此，可借助小分子良好的荧光强度直接进行荧光光谱测试。溴化乙锭(eb)是一种高度灵敏的荧光染色剂，当其嵌入dna的碱基分子之间，会导致与dna结合的染料呈现荧光，其荧光产率比游离溶液中染料有所增加。将目标配合物加入该体系后，相较于荧光染色剂，配合物更易与dna结合，因此将会导致部分溴化乙锭分子从dna双螺旋结构中脱离出来的情况，体系的荧光强度随即降低，荧光淬灭就是这样一个过程，通过经典的斯特恩—沃尔默公式计算可得到淬灭常数k
sv
。
[0070]
将x1用ph为7.2的kh2po4/naoh缓冲溶液配制成0.1mmol/l的目标溶液；取不同体积(0，0.2-1.0ml)的目标溶液，分别加入1ml的0.06mmol/l的溴化乙锭溶液和1ml的0.1mg/ml的ct-dna溶液，定容，进行荧光光谱测试。
[0071]
如图6所示，在550-650nm波长范围内，eb-dna体系的荧光光谱中出现了一个荧光峰。图中显示，eb-dna体系的荧光强度在未加入x1时最强，之后随着加入的x1的浓度增加，其呈现下降趋势，并且降低程度不同，这一现象显示eb-dna体系中有部分eb分子被x1无选择性地取代使其游离出来，从而导致体系的荧光强度降低。这表明了配合物x1与ct-dna的相互作用方式为静电方式。
[0072]
根据斯特恩-沃尔默公式：
[0073]
f0/f＝1+k
sv
[q]
[0074]
可计算得到配合物x1与有溴化乙锭(eb)存在的小牛胸腺dna体系的猝灭常数k
sv
＝4.102
×
103m-1
。
[0075]
3.电化学方法
[0076]
电化学方法具有操作简单方便、分析灵敏度高，试剂用量少等优点，因此其在很多领域都能得到应用。循环伏安法是最重要的电化学技术之一，也是研究配合物与dna相互反应的结合模式和机理的最常用和重要的方法之一。根据前人的经验，当配合物与dna相互反应后的峰电位发生负移，则说明它们的作用模式是静电作用；当小分子配合物与dna相互作
用之后的峰电位发生正移，则表明它们的作用模式是插入作用。x1是自身具有电化学信号的小分子配合物，因此可直接进行循环伏安法电化学实验。
[0077]
对工作电极进行处理。选取玻碳电极为工作电极，用1.0μm，0.3μm和0.05μm的三氧化二铝粉末依次对其进行时长约10分钟的抛光处理，将抛光好的玻碳电极进行简单清洗以除去电极表面的三氧化二铝粉末，然后将电极放入乙醇中超声1分钟。为了验证玻碳电极是否干净，先把玻碳电极放到0.6mol/l的硫酸溶液中扫描，直到出现稳定的循环伏安图。将电极简单清洗后，再放入到含有0.6mol/l的硫酸溶液和0.03mol/l的标准铁氰化钾溶液的混合溶液中扫描，得到稳定的循环伏安曲线，则说明该电极已经达到实验所需要的要求。
[0078]
将配合物x1用ph为7.2的kh2po4/naoh缓冲溶液配制成0.2mmol/l的目标溶液，分别取5ml目标溶液加入不同浓度ct-dna溶液(0-0.05mg/ml)，定容，配制成待测液。用已处理好的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极，分别取不同浓度的待测液注入地电化学池中，以同一速率(0.1v/s)记录循环伏安曲线图。
[0079]
请参看图7，由循环伏安曲线图中可以看出，x1出现一对稳定的可逆的氧化还原峰，峰电位的强度和位置随着小牛胸腺dna溶液浓度的增加几乎无变化，由此推测x1与小牛胸腺dna之间的反应主要以静电作用的方式结合。
[0080]
请一并参看图8，从循环伏安曲线图中可以看出，x1表出现一对稳定的可逆的氧化还原峰，峰电位随着扫描速率的增加朝负电位方向移动，且峰电流增加。从图9中可以看出，峰电流与扫描速度的二分之一次方呈线性关系，表明电极上发生了吸附作用。
[0081]
请参看图10与图11，从循环伏安曲线图中可以看出，配合物x1和0.05mg/ml ct-dna相互作用表出现一对稳定的可逆的氧化还原峰，峰电位随着扫描速率的增加向负电位方向移动，且峰电流增加，由此证明x1和ct-dna相互结合方式主要为静电作用。从图11中可以看出，峰电流与扫描速度的二分之一次方呈现良好的线性关系，表明电极上发生了吸附作用。
[0082]
四、x1的抗癌活性探究
[0083]
采用cck-8法测x1在近红外照射和不照射下，以浓度为1-100μm之间24h对mda-mb-231(人乳腺癌细胞)、hct116(人结肠癌细胞)两株细胞的半数抑制浓度(ic
50
)，探讨其结构与效应的关系。经过红外灯照射5min后，z1/mda-mb-231孔板温度由25℃上升达到42℃。由graphpadprism软件基于cck-8结果计算ic
50
(μm)，计算结果如表4所示。
[0084]
表4由graphpadprism软件基于cck-8结果进行计算的ic
50
(μm)结果
[0085][0086]
计算结果如表2，从表2计算结果看，x1对两种癌细胞的抗癌效果与5-氟尿嘧啶相当，但经过红外照射的ic
50
有所下降，具有一定的光热效应，说明x1是一种较有潜力的抗癌药物。
[0087]
相比专利号为202010775904.7的中国发明专利公开了一种5-氟尿嘧啶-1-基乙酸联吡啶铜四氟硼酸盐抗癌功能配合物，x1的抗癌活性显著提高。
[0088]
本发明的又一实施例中，一种2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物
o伸缩振动)。
[0104]
本发明又一实施例中，如上所述的2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物在制备防治肿瘤的药物中的应用。
[0105]
本发明又一实施例中，一种用于防治肿瘤的药物组合物，包含如上所述的2,2
′‑
联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物。
[0106]
显然，本发明的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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物，其特征在于，所述2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的结构式为：所述2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物属于三斜晶系，空间群为p-1；晶胞参数为：α＝73.5070(10)
°
，β＝89.4130(10)
°
，γ＝61.5200(10)
°
。2.一种2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s01.将四氟硼酸四乙腈铜(i)和尿嘧啶-1-基乙酸溶于甲醇和dmf的混合溶剂中，得到混合液a；s02.向混合液中加入2,2'-联吡啶，得到深棕色溶液b；s03.深棕色溶液b在密封条件，预定温度下，恒温反应预定时长后，冷却至室温，得到蓝色块状晶体，即为2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物。3.如权利要求2所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，其特征在于，步骤s01中，四氟硼酸四(乙腈)合铜(i)和尿嘧啶-1-基乙酸的物质的量的比为1:1。4.如权利要求2所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，其特征在于，步骤s01中，所述“甲醇和dmf的混合溶剂”中，甲醇和dmf的体积比为5:1。5.如权利要求2所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，其特征在于，步骤s02中，2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸的物质的量的比为2:1。6.如权利要求2所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，其特征在于，步骤s03中，预定温度为70
±
5℃。7.如权利要求2所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，其特征在于，步骤s03中，预定时长为20
±
5h。8.如权利要求2所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物的制备方法，其特征在于，步骤s01中，尿嘧啶-1-基乙酸通过以下步骤制备：t01.将溴乙酸加入到尿嘧啶、氢氧化钾和水溶液中；t02.反应2-3h后冷却，使用盐酸将ph调节至5-6，过滤沉淀；t03.再次加入盐酸，调整滤液的ph值为1-1.5，溶液在低温中冷却，然后过滤；t04.将沉淀物用水洗涤并干燥，得到尿嘧啶-1-基乙酸。9.如权利要求1所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物在制备防治
肿瘤的药物中的应用。10.一种用于防治肿瘤的药物组合物，其特征在于，包含如权利要求1所述的2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物。
技术总结本发明提供一种2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物及其制备方法和应用，属于铜配合物技术领域。以尿嘧啶-1-基乙酸、四氟硼酸四(乙腈)合铜(I)和2,2'-联吡啶为原料，制备2,2'-联吡啶与尿嘧啶-1-基乙酸四氟硼酸铜配合物(X1)。X1的基本单元是由一个铜离子，两个2,2-联吡啶分子，一个尿嘧啶-1-基乙酸阴离子和一个游离的四氟硼酸根组成，铜离子周围的几何形状为畸变的八面体。实验表明，X1与CT-DNA的相互作用方式为静电方式，其与有溴化乙锭(EB)存在的小牛胸腺DNA体系的猝灭常数K
技术研发人员：吴东林 叶玲迪 奚云红 胡茂林
受保护的技术使用者：温州大学新材料与产业技术研究院
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/5
