含不同对位取代基的酚氧桥联型双核金属配合物的合成、表征及其与核酸作用研究

论文摘要

分子生物学的迅猛发展为不同科学背景的研究者涉足该领域提供了良好的机遇，人们可以利用各自领域的研究方法和知识来攻克生物学中的一些重要难题。化学家所能做的贡献就是合成一些特异识别和高效切割的核酸断裂试剂，并阐明其作用机理，从而使通过分子设计寻找有效的治疗试剂和探针成为可能。近年来，人类在研究磷酸二酯键水解断裂的化学模拟方面已经取得了很大进展。在所发现的具有水解断裂核酸能力的金属配合物中，有单核金属配合物，也有双核金属配合物，涉及的金属离子有过渡金属离子，也有镧系金属离子，但反应速率同天然酶相比仍差几个数量级。用双核乃至多核金属配合物来模拟核酸酶对磷酸二酯键的水解断裂应当是一个很有前途的方向。人工化学核酸酶受到生物无机化学领域的广泛关注。其中重要的推动原因是人们从结构上逐步认识到与核酸有关的多种天然酶的活性部位含有两个或三个协同作用的金属离子，如Zn（Ⅱ）、Mg（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）等。与此同时，有关稀土及其配合物作为人工酶的研究越来越受到人们的重视，因为它们能以水解方式断裂核酸中的磷酸二酯键，并且断裂效率较高。本文合成了能为两个金属离子提供相同配位环境的配体R-HXTA（即2,6-二（二羧基氨）甲基-4-R苯酚，2,6-bis[bis-（carboxylato-methyl）aminomethyl]-4-R phenolate），R依次为-CH3、一Cl、-NO2、-Br、-C（CH3）3，分别对应配体HNa4L1、HNa4L2、HNa4L3、HNa4L4、HNa4L5，并用这些配体合成了一系列双核金属配合物，研究了它们与pBR322 DNA、小牛胸腺DNA以及磷酸二酯键模型化合物BDNPP的作用。本工作包含以下几个方面：1．首先合成了一系列配体R-HXTA（R=-CH3、-C1、-NO2、-Br、-C（CH3）3）。2．合成了上述配体与几种过渡金属的配合物，得到了Zn2L1、Ni2L4、Zn2L4的单晶。在Zn2L1的结构中，形成了链状高聚物结构，由Zn-O-Zn桥联，包含Zn（H2O）4单元。3．合成了Ce2L2、Mg2L3、Zn2L3、Mg2L4、Eu2L4、Nd2L4等一系列配合物，并用IR、EA等方法推测了它们的结构。4．通过电泳实验研究了Mg2L3、Zn2L3、Mg2L4、Zn2L4四种配合物与pBR322DNA的作用，发现在pH=7．20的Tris-HCl缓冲溶液、37℃的准生理条件下，这四种配合物均可以和pBR322DNA单独作用，使其由ccc型转化为oc和linear型；在此基础上，研究了这三种配合物与pBR322 DNA作用的最佳条件；通过加入自由基清除剂（DMSO，谷氨酸，甲醇），排除了羟基自由基参与反应的可能。5．用UV-Vis光谱和荧光光谱（EB为探针）研究了以上配合物与DNA的作用方式。我们发现，配合物与DNA的结合方式极有可能不止一种，除插入方式结合以外还伴随有静电结合；并用UV光谱研究了镧系配合物与磷酸二酯键模型化合物BDNPP的相互作用。实验表明，我们所合成的镧系配合物可以有效地断裂BDNPP中的P-O键。其中，配合物Nd2L4可使BDNPP的水解速度加快3000多倍，而配合物Eu2L4和Ce2L2也可使其加快500多倍。综上所述，本文合成的系列金属配合物能有效断裂DNA或水解DNA的模型化合物，是较好的化学核酸酶体系，其细节有待于进一步的深入研究。

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ABSTRACT

第一章综述

1.1 核酸、核酸酶简介及其研究意义

1.2 化学核酸酶的研究背景及进展

1.3 金属配合物与核酸的作用方式

1.3.1 非共价作用

1.3.2 共价结合

1.3.3 切割作用

1.4 本文设计思路

1.4.1 配体的选取

1.4.2 金属离子的选取

1.4.3 双核配合物的活性研究

参考文献:

第二章双核金属配合物的合成及其结构表征

2.1 试剂及仪器

2.2 R-HXTA配体的合成及结构表征

2.2.1 R-HXTA配体的合成

2.2.2 R-HXTA配体的结构表征

2.2.3 R-HXTA配体的结构讨论

2L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的合成及结构表征'>2.3 Zn₂L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的合成及结构表征

2L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的合成'>2.3.1 Zn₂L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的合成

2L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的晶体结构表征'>2.3.2 Zn₂L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的晶体结构表征

2L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的晶体结构讨论'>2.3.3 Zn₂L1、Zn₂L4和Ni₂L4配合物的晶体结构讨论

2L3、Mg₂L3和Mg₂L4配合物的合成及结构表征'>2.4 Zn₂L3、Mg₂L3和Mg₂L4配合物的合成及结构表征

2L3、Mg₂L3和Mg₂L4配合物的合成'>2.4.1 Zn₂L3、Mg₂L3和Mg₂L4配合物的合成

2L3、Mg₂L3和Mg₂L4配合物的结构表征'>2.4.2 Zn₂L3、Mg₂L3和Mg₂L4配合物的结构表征

2.5 镧系配合物的合成及结构表征

2L2、Eu₂L4、Nd₂L4配合物的合成'>2.5.1 Ce₂L2、Eu₂L4、Nd₂L4配合物的合成

2L2、Eu₂L4、Nd₂L4配合物的结构表征'>2.5.2 Ce₂L2、Eu₂L4、Nd₂L4配合物的结构表征

参考文献:

第三章电泳法研究双核金属配合物与pBR322 DNA的作用

3.1 实验原理

3.2 实验所用的仪器与试剂

3.3 溶液的配制及实验方法

3.3.1 溶液的配制

3.3.2.实验方法

3.4 电泳的初步筛选

3.5 双核金属配合物对双链DNA的切割

3.5.1 配合物切割双链DNA的浓度梯度

3.5.2 配合物切割双链DNA的pH梯度

3.5.3 配合物切割双链DNA的时间梯度

3.5.4 配合物切割双链DNA的机理研究

3.6 结果与讨论

参考文献:

第四章双核金属配合物与CT DNA相互作用的光谱学研究

4.1 紫外光谱法研究金属配合物与CT DNA的作用

4.1.1 实验原理

4.1.2 实验仪器与试剂

4.1.3 实验方法

4.1.4 结果与讨论

4.2 荧光光谱法研究金属配合物与CT DNA的作用

4.2.1 实验原理

4.2.2 实验仪器和试剂

4.2.3 实验方法

4.2.4 结果与讨论

参考文献:

第五章金属配合物与磷酸二酯键模型化合物BDNPP的水解作用研究

5.1 BDNPP的合成与表征

5.1.1 所用仪器及试剂

5.1.2 试剂预处理

5.1.3 合成方法

5.1.4 结构表征

2L4（Ⅲ）与BDNPP的水解作用'>5.2 紫外光谱法研究金属配合物Eu₂L4（Ⅲ）与BDNPP的水解作用

5.2.1 仪器和试剂

5.2.2 实验方法

5.2.3 水解动力学参数测定

5.2.4 温度对水解反应的影响

2L₄（Ⅲ）与BDNPP的水解作用'>5.3 紫外光谱法研究金属配合物Nd₂L₄（Ⅲ）与BDNPP的水解作用

5.3.1 实验仪器与试剂同上

5.3.2 实验方法及结论:

2L₂（Ⅲ）与BDNPP的水解作用'>5.4 紫外光谱法研究金属配合物Ce₂L₂（Ⅲ）与BDNPP的水解作用

5.4.1 实验仪器与试剂

5.4.2 实验方法及结论:

5.5 镧系配合物与BDNPP作用的机理研究

5.6 小结

参考文献:

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

致谢

含不同对位取代基的酚氧桥联型双核金属配合物的合成、表征及其与核酸作用研究

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