金属配合物在中药中的应用

分子或离子。 酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位 共价键的反应。 这种理论包含的酸碱范围很广，但是对于酸碱的相对强弱来说没有统一的 标度，对酸碱的反应方向难以判断。后来，皮尔逊提出的软硬酸碱理论弥 补了这种理论的缺陷。
中药配位化学简介
配位化合物是指由可给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子 (统称配位体)和具 有接受孤对电子或多个不定域电子空位的原子或离子 (统称中心原子)按一定组成和空间构型所形 成的化合物。 中药中的有机成分大多含有羟基、羧基、氨基、巯基、羰基、杂环氮等有氮、氧、硫等配位原子 的配位基团[1]。无机金属离子大多可作为中心离子与有机分子形成配合物，有机成分、金属离子
金属配合物在中药中的应用
学生：郭晓宇
CONTENTS
目 录
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酸碱Lewis理论
中药配位化学简介
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金属配合物在中药中的应用
参考文献
酸碱 Lewis 理论
Lewis酸(Lewis acid)：指能作为电子对接受体的原子， 分子或离子；
Lewis碱(Lewis base)：指能作为电子对给予体的原子，
L1
L2
MIC值测定
按照初筛实验的结果，将抑菌 率较高的样品分别进行二倍稀 释成浓度为 5mg/mL、 2.5mg/mL 、
1.25mg/mL、0.625mg/mL，按上
述过程进行操作，在不同浓度 下测试样品的抗菌活性，在630 nm 的条件下用酶标仪测定其吸 光度，计算其抑菌率，确定最 低抑菌浓度即MIC值。
以降低川芎嗪的毒副作用、改善其在药代动力学方面的缺点。
实验内容
对川芎嗪（四甲基吡嗪）的结构进行修饰与改造，发现含有2-乙酰基吡嗪 基团的化合物具有良好的抗菌效果。
1.以2-乙酰基吡嗪为原料合成查尔酮配体L1，希夫碱配体L2,L3。 2. 以配体 L1,L2,L3 合成一系列过渡金属配合物，并对配合物 [Cd(L2)](Ac) 2 ] 和 [Ag3(L2)2(NO3)3] 的晶体结构进行了表征。
3.对配体及由其合成的金属配合物做了荧光性能分析。
4.测试了2-乙酰基吡嗪类配体L1,L2,L3及由其合成的15种金属配合物的抗菌活性。
配体L1, L2, L3以及 由其合成的15种配合 物的抑菌率
1. 配体 L1 对大肠杆菌、蜡状芽孢杆菌、枯 草芽孢杆菌的抑菌活性较差，但是L1 的配 合物 1 和 2 对于这三种菌均有较好的抑菌效 果； 2. 配体 L2 对藤黄八叠球菌、枯草芽孢杆菌 有较差的抗菌作用，然而L2的配合物 4、5、 6、8 对于这两种细菌都有很高的抑菌率， 说明金属离子的引入提高了配体的抗菌活 性。 3. 配体 L3 对于这七种细菌均有较好的抗菌 效果，特别是对于金黄色葡萄球菌和蜡状 芽孢杆菌具有全抑制效果。
铜( Ⅱ) ，锗( Ⅳ) 锰( Ⅱ) ，镧( Ⅱ) 镍( Ⅱ) ，钴( Ⅱ) ，铜( Ⅱ) ，铝( Ⅲ) ，稀土金属 铜( Ⅱ) ，钴( Ⅱ) ，镍( Ⅱ) ，锌( Ⅱ) ，锰( Ⅱ) ，铝( Ⅲ) ，稀土金属
近年来中药配位化学研究情况统计见表[4]。
应用实例 1
川芎嗪衍生物的合成及其抗菌活性的研究[5] • 川芎嗪是从中草药川芎中被分离得到的物质，属于生物碱单体，又称为四甲基吡嗪。 • 研究表明，川芎嗪在杀菌抗癌、抗炎、改变微循环、制止血栓形成等方面具有很好的
应用实例 3
姜黄素是高度生物活性的，来自姜黄根的多酚化合物。其中，姜黄素是最有名的化 合物，具有抗肿瘤，神经退行性疾病，自身免疫和感染性疾病等多种疾病的潜力， 并具有高毒性和高荧光性。但其具有在水中的溶解度差，半衰期短等一些缺点。
• Michael Pröhl[7]等人综述了姜黄素及其衍生物用于成像和抗癌应用的金属配合物。 • 揭示了姜黄素及其衍生物的一些金属配合物除具有较好的溶解性和较高的稳定性 外，还具有良好的生物活性。 • 配体和辅助配体与各种金属离子之间存在复杂的相互作用，提供了许多可能的应 用，包括细调荧光性质和细胞毒性。
• 考察了BMC对人肝癌 SMMC-7721 细胞的影响, 从基因水平和蛋白水平观察BMC对
Bcl-2及Bax表达的影响, 探讨其作用机制。
研究内容
利用络合配位法合成黄芩苷−金属(Ni2+、Co2+、Cu2+)配合物(BMC)； 紫外光谱、红外光谱、质谱、热重分析、元素分析全表征BMC的组成和结构; MTT法检测BMC对 SMMC-7721细胞增殖的影响； Annexin-V/FITC和PI染色法检测BMC对SMMC-7721细胞周期和凋亡的影响；
功效，临床上主要被用来治疗心脑血管方面的疾病。
• 然而川芎嗪却有代谢较快、半衰期又短等缺点，需多次给药，容易导致蓄积性中毒。 • 查碱也曾被报道具 有杀菌抗癌的作用。因此实验对川芎嗪结构进行了修饰与改造，得到了一系列2-乙酰 基吡嗪类查尔酮和希夫碱化合物，将其与不同的过渡金属离子反应生成金属配合物。
应用实例 2
黄芩苷-金属配合物的合成及其抗肿瘤活性研究[6] • 黄芩苷(baicalin, BC)是我国传统中药黄芩的主要成分, 具有抗菌、抗病毒、降 血糖、清除自由基等多种生物活性, 对前列腺癌、肺癌、肝癌等有抑制作用； • BC分子结构中含有羟基或羰基等基团而与金属离子有较强的螯合作用,以BC作为 配体, 选用 Ni2+、 Co2+和 Cu2+ 3种金属离子与 BC 在碱性条件下络合形成配合物；
荧光定量RT-PCR法检测BMC对SMMC-7721细胞凋亡基因Bcl-2、Bax mRNA的表达,
流式细胞仪分析BMC对SMMC-7721细胞凋亡Bcl-2 、Bax 蛋白的表达, 分析BMC 的抗肿瘤活性及其作用机制。
结论
本实验合成了BC-Ni、BC-Co和BC-Cu, 通过分析表征, 获得了配合物的准确结构。
及其形成的配合物之间的配位平衡可以使它们之间产生相互协同、拮抗或产生新的生物学活性[2]。
中药配位化学学说有助于从分子水平上解释中药作用的物质基础、体内的作用机制、中药作用的
双向性和综合性，对研究中药复方、中药理论、开发中药新药具有一定的借鉴意义。
金属配合物在中药中的应用
天然药物中的双甾体类、黄酮类、蒽醌类、三萜类、各种苷、生物碱、糖类及氨基 芦丁 酸等有机分子在结构上多数能满足形成配合物的条件 ,可作为络合物的配体和过渡金 钙（Ⅱ) ，钌 ( Ⅲ) ，稀土金属 属离子或某些金属离子之间形成络合物 ,从中可能得到新的活性药物,而这些新的成 槲皮素 铬( Ⅲ) ，镍( Ⅱ) ，稀土金属 分大多具有一定的药理作用。[3]
将所得配合物作用于SMMC-7721细胞, 结果显示配合物的抗肿瘤活性明显强于BC, 抗肿瘤活性大小为: BC-Cu > BC-Co > BC-Ni > BC, 并呈现量−效关系； 配合物可明显地抑制SMMC-7721细胞的增殖, 诱导细胞发生凋亡, 机制可能与下调 Bcl-2和上调Bax的表达有关。
谢谢大家！
参考文献
[1]李玉贤. 配位化学在中药研究中的应用进展[A]. 中国药学会中药与天然药物专业委员会.第十届 全国中药和天然药物学术研讨会论文集[C].中国药学会中药与天然药物专业委员会:,2009:3. [2]谭明雄,陈振锋,罗旭健,朱林,梁宏. 天然药物有效成分的金属配合物研究进展[J]. 林产化学与 工业,2008,28(06):93-99. [3]何军,梁国刚. 配位化学在中药研究中的应用[J]. 中国实验方剂学杂志,2008,14(12):77-80. [4]周发阳,徐翊雯,孙宇,梁海珍,冀娇娇,董洁,赵爽,王贝贝,刘永刚. 中药配位化学研究进展[J]. 中国现代中药,2015,17(05):502-508. [5]刘亚杰. 川芎嗪衍生物的合成及其抗菌活性的研究[D].广东药科大学,2016. [6] 郭明 , 伍周玲 , 王春歌 , 高小艳 . 黄芩苷 - 金属配合物的合成及其抗肿瘤活性研究 [J]. 药学学 报,2014,49(03):337-345. [7]M. Prddotohl, U.S. Schubert, W. Weigand, M. Gottschaldt, Metal complexes of curcumin and curcumin derivatives for molecular imaging and anticancer therapy, Coordination Chemistry Reviews (2015), /10.1016/r.2015.09.001
木犀草素 姜黄素 锌( Ⅱ) ，锡( Ⅱ) ，铜( Ⅱ) ，钴( Ⅱ) ，锰( Ⅱ） 锌( Ⅱ) ，锡( Ⅱ) ，铜( Ⅱ) ，钒( Ⅱ) ，稀土金属 化合物 金属元素
白花丹素
白杨素 茶多酚 黄芩苷 黄酮、木脂素、生物碱
铜( Ⅱ) ，钴( Ⅱ) ，镍( Ⅱ) ，锌( Ⅱ) ，锰( Ⅱ) ，钙( Ⅱ) ，镁( Ⅱ) ，稀土金属