邻菲罗啉衍生物铜_配合物作为模拟酶催化酯水解反应动力学及机理研究

在医药和生物技术中选择性断裂 DNA 一直是 人们所关注的热点问题[1 - 12 ] . 由于过渡金属配合物 不同的结构特点和反应特性 ,其一直被作为人工核
酸酶的模型化合物[1 - 4] . 金属离子的氧化还原作用 和双氧被用来产生反应氧组分 ,通过直接断裂方式 或碱基修饰来断裂 DNA[5 - 6] . 1 ,102邻菲罗啉及其
配体与金属离子的物质的量比为 1 ∶1 ,在高纯 N2 保护 、(25. 0 ±0. 1) ℃, I = 0. 1 mol ·dm - 3 KNO3 条件下测定 p H 值 ,所测定 p H 值均经过校正. 数据 处理采用改进的 TI TFIT 程序在计算机上进行曲线 拟合和参数优选 ,所得结果至少是 3 次测量的平均 值. 图 2 为铜 ( Ⅱ) 配合物的物种分布曲线.
和 CuSO4 经二次重结晶提纯 , 42硝基苯酚醋酸酯 (NA) 在干燥乙醚中重结晶提纯 ,三羟甲基胺基甲 烷 ( Sino2American Biotechnology 公司) 等为分析纯 试剂 , 1 ,102邻菲罗啉衍生物 2 ,92二 ( n25’, 8’2二氮 杂壬烷基) 21 ,102邻菲罗啉为新合成.
( College of Chemist ry and Life Science , Tianjin Normal U niversit y , Tianjin 300074 , China)
Abstract : The kinetics of copper ( II) complex of 1 ,10 phenanthroline derivative ligand as catalyst s to un2 dergo hydrolysis of 42nitrophenyl acetate (NA) ester has been examined. The ligand forms a copper (Ⅱ) complex in the p H range of 7. 4 - 9. 2. In the kinetic studies , the hydrolysis result s of the copper com2 plex in 10 % (V / V ) CH3 CN at 298 K , I = 0. 10 mol/ dm3 KNO3 and p H 7. 4 - 9. 2 show that the Cu (Ⅱ) …O H - serves as a good nucleophile that effectively catalyze NA hydrolysis. The hydrolysis rate follows t he law v = koTbs [ NA ] = ( koMbLs [ ML ] T + kOH - [ O H - ] + k0 + i) [ NA ]. The second2order rate constant of CuL H - 1 is 0. 131 mol - 1 ·dm3 ·s - 1 ( t = (25. 0 ±0. 1) ℃, I = 0. 10 mol/ L KNO3 , 0. 020 mol/ L Tris buffer ,10 %CH3 CN aqueous solution) . The catalytic reaction mechanism is suggested by the experimen2 tal result s. Key words : kinetics ; catalytic hydrolysis ; metalloenzyme ; 1 ,10 phenanthroline ; copper (Ⅱ) complex
第 26 卷 第 2 期 2006 年 6 月
Journal of
天 津 师 范 大 学 学 报 (自然科学版) Tianjin No rmal U niversity (Nat ural Science
Edit io n)
文章编号 : 167121114 (2006) 0220001205
件下 , Tris 不与中心铜 (Ⅱ) 离子配位 ,为了增加 NA 的 溶解性 ,溶剂中加入了 10 %的乙腈. 1. 2 配体的合成与表征
2 ,92二 ( n25’, 8’2二氮杂壬烷基)21 ,102邻菲罗啉 ·4 HCl ·1. 5 H2 O 的合成 : 向溶解 1. 2 g (5 mmol) 1 , 102邻菲罗啉22 ,92二醛的 50 mL 无水乙醇溶液中 , 加入溶解在 50 mL 无水乙醇中的 1. 85 g (11 mmol) N2正丁基 取 代 乙 二 胺 溴 酸 盐 和 三 乙 胺 1. 64 mL (44 mmol) ,N2 保护 ,室温搅拌 12 h , 过滤 ,向滤液 中分批加入 NaB H4 , 保持温度 35～45 ℃继续搅拌 6 h , 减压蒸除溶剂 ,得白色残留物. 将白色残留物 溶解在含 1 g N H4 OAc 的 10 mL 水中 ,用 C HCl3 萃 取 (4 ×80 mL ) , 合并有机相 ,水洗 , MgSO4 干燥 , 减压蒸除溶剂 ,得浅黄色油状物. 油状物用乙醇/ 盐 酸重结晶 ,得到产物 1. 54 g ,产率 50. 3 %.
C , H , N 含 量 用 美 国 Leeman2Labs 公 司 的 CE2440元素分析仪测定 ; Eo uino x 55 F T 红外光谱 仪 , KBr 压片 , 德国 Bruker 仪器有限公司 ; Bruker AC2 P 400 1 H NM R 谱 ( CDCl3 溶液) 核磁 共振 谱 仪. 实验使用二次蒸馏水 ,称量法配制溶液.
1 HNM R ( D2 O ) : 0. 87 ( t , 6 H , C H3 ) , 1. 34 (m , 4 H , CH2 CH3 ) ; 1. 66 ( m , 4 H , CH2 CH2 CH3 ) , 3. 12 ( m , 4 H , CH2 CH2 CH2 CH3 ) ; 3. 55～3. 69 ( m , 8 H , N HCH2 ) ; 4. 80 ( s , 4 H , phen2CH2 ) ; 7. 82～7. 84 ( m , 4 H , phen H3 , 8 , p hen H5 , 6 ) ; 8. 45 (d , 2 H , phen H4 ,7 ) . IR ( KBr pellet)ν/ cm- 1 : 3 389 (N - H) ; 2960 ( C - H) , 862 , 1 453 , 1 590 ( Ar) . C26 H40 N6 ·4 HCl ·1. 5 H2 O 元素分析 : Calc. fo r H , 7. 72 % ; C ,51. 19 % ; N , 13. 79 %. Fo und for H , 7. 99 % ; C , 51. 46 % ; N , 13. 59 %. 1. 3 p H电位滴定
Sartorius pp220 型 p H 计 ,配有 (0101032082) 复合 电极. 水解反应动力学在 Varian Cary 300 型紫外光 谱仪上进行 ,水解反应的温度控制在 298 K ,42硝基苯 酚醋酸酯 (NA) 水解反应速率用初始速率法求得 ,跟 踪波长为 400 nm ,此波长的吸收为水解所生成的42硝 基苯酚的吸收 ,反应混合物用 0. 020 mol/ L Tris (三羟 甲基胺基甲烷) 作缓冲剂控制溶液的 p H 值 ,在此条
收稿日期 :2005209224 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (20571056) ,天津市自然科学基金资助项目 (043604111) 第一作者 :才 华 (1981 - ) ,女 ,辽宁省人 ,硕士研究生 ,主要从事配位化学及生物无机化学方面的研究. 通讯作者 :赵小军 (1955 - ) ,男 ,河北省人 ,教授 ,博士. E2mail : hsxyzxj @mail . tjnu. edu. cn
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天 津 师 范 大 学 学 报 (自然科学版)
2006 年 6 月
衍生物的金属配合物已经在诸如分析化学 、生物有 机探针等方面得到了应用[13] . 在获得能够催化水 解核酸中的磷酸二酯键的水解化学试剂 DNA 和 RNA 核酸酶的模型化合物的研究中 , 1 ,102邻菲罗 啉及其衍生物配体在酶模型化合物中扮演着重要的 角色[ 14 - 15 ] .
Kinetics and Mechanism of Catalytic Hydrolysis of 42Nitrophenyl Acetate Ester by Cu( Ⅱ) Complex of 1 ,102Phenanthrol ine Derivative as a Mimic Enzyme
CA I H ua , D U M i ao , Z H A O X i ao2j un
本文报导了 1 ,102邻菲罗啉衍生物 2 ,92二 ( n25’, 8’2二氮杂壬烷基)21 ,102邻菲罗啉铜 ( Ⅱ) 配合物 (见 图 1) 作为模拟酶催化 NA 酯水解的催化效果.
图 1 Cu( Ⅱ) 催化剂模型
1 实验部分
1. 1 试剂与仪器 C H3 CN 用 Ca H2 干燥并在 N2 中保存 , KNO3
由于铜金属配合物具有与生物体相近的氧化还 原电位和相对较高的核碱亲和力 ,用其作为化学核酸 酶的研究已有很多报导[5 - 6] , 其最著名和最成功的研 究例子是[ Cu (OP) 2 + ] (OP = 1 ,102邻菲罗啉) ,而且已 经被扩展到作为 DNA 和 RNA 分子印记试剂和重要 的细胞技术中[8 - 12 ,16 - 20] . 因此 ,有关 1 ,102邻菲罗啉 及其衍生物配体所形成的过渡金属配合物作为模拟 酶的研究已成为该领域的热点课题.
Vol . 26 No . 2 J un 2006
邻菲罗啉衍生物铜 ( Ⅱ) 配合物作为 模Βιβλιοθήκη Baidu酶催化酯水解反应动力学及机理研究
才 华 , 杜 淼 , 赵小军
(天津师范大学 化学与生命科学学院 , 天津 300074)
摘要 : 研究了 2 ,92二 ( n25’, 8’2二氮杂壬烷基)21 ,102邻菲罗啉合铜 (Ⅱ) 配合物作为水解酶模拟物催化 42硝基苯酚醋酸酯 (NA) 水解反应动力学. 在 p H 为 7. 4～9. 2 范围内配体与铜 (Ⅱ) 形成了 1 ∶1 (配体 ∶铜离子) 配合物. 结果表明 ,催化水解速率对 NA 及配合物浓度皆呈一级反应 , 其水解速率方程为 v = koTbs [ NA ] = ( koMbLs [ ML ] T + kOH - [ O H - ] + k0 + i) [ NA ] , 二级反应速率常数 kML H21 在一定范围内随 p H 值的增加而增加 ; kML H21 的最大值和 kOH 分别为 0. 131 ,18. 22 mol - 1 ·dm3 ·s - 1 , k0 为 NA 的溶剂 水解常数 , k0 = 1. 26 ×10 - 6 s - 1 ( (25. 0 ±0. 1) ℃, I = 0. 10 mol/ L KNO3 ,0. 020 mol/ L Tris 缓冲溶液) ; kMLH21 值显示该配合物催化活性较高 ,表明 Cu (Ⅱ) 配合物中的 Cu …O H - 是有效的亲核试剂 ,对底物 NA 酯的水解有较好的催化作用. 同时 ,依据实验结果提出了催化反应的机理. 关键词 :动力学 ; 催化水解 ; 金属酶 ; 1 ,10 邻菲罗啉 ; 铜 ( Ⅱ) 配合物 中图分类号 : O643. 3 文献标识码 : A