潘銘銘，郭佳彥，趙一鵬，王 瑋，趙正午，李冰

（寧夏大學化學化工學院，寧夏銀川 750021）

蛋白質是藥物小分子在體內發(fā)揮作用時的主要結合靶點[1]。牛血清白蛋白（BSA）可與許多內源性和外源性化合物特異性結合，有助于維持滲透壓的平衡和血液中pH 的穩(wěn)定。另外，BSA 還能與結構各異的配合物作用，探究配合物與BSA 間的結合過程以及響應機理有助于全面了解藥物在體內的運輸和分布輸送及其作用機制[2]。

5-三氟甲基吡啶-2-甲酸具有豐富的配位位點，引入的三氟甲基可有效的改善藥物的極性、電子遷移率、偶極矩、化學穩(wěn)定性、親脂性，是研究BSA 作用的優(yōu)良配體[3]。本文制備了一種未見文獻報道的基于5-三氟甲基吡啶-2-甲酸的鐵基配合物，在充分結構表征的基礎上研究了其與BSA 作用的機理。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

APEX ⅡCCD 型X-射線單晶衍射儀；EQINOX-55型紅外光譜儀；Vario EL cube 型元素分析儀，SETSYS-1750CSEvol 熱分析儀；F-7000 型熒光光譜儀。5-三氟甲基吡啶-2-甲酸（Htpc）和FeCl2·4H2O 均為分析純。

1.2 配合物［Fe（Htpc）2（H2O）2］的制備

在5 mL 蒸餾水和1 mL 乙醇的混合溶劑中，依次加入配體Htpc（19.11 mg，0.1 mmol）、FeCl2·4H2O（16.33 mg，0.1 mmol）。室溫下攪拌10 min，待二者混合均勻后，用0.1 mol/L 的NaOH 溶液調pH≈8，再將混合液倒入10 mL 的反應釜內，140 ℃下反應3 d，再以5 ℃/h 的速率降溫至室溫。將所得晶體過濾后用蒸餾水洗滌3 次，室溫干燥后收集淡黃色柱狀晶體。產(chǎn)率：56%（基于FeCl2·4H2O）。元素分析（C14H10FeF6N2O6）：理論值C 為35.62%；H 為2.14%；N 為5.93%；實際值C 為35.76%；H 為2.26%；N 為5.83%。IR（cm-1，KBr）：3 254 w，1 647 m，1 520 m，1 414 m，1 165 w，950 w，832 w，657 w，484 w。

1.3 單晶衍射實驗

選擇外觀無雜質裂紋，大小合適的配合物晶體，用Bruker-SMART-APEXIICCD 型的X-射線單晶衍射儀來獲取晶體數(shù)據(jù)，用石墨單色化的Mo-Kα 射線（波長λ=0.071 nm）作為入射光源，采用SADABS 程序進行多組分吸收校正，使用SAINT 軟件進行數(shù)據(jù)優(yōu)化和還原，晶體的大致結構在SHELXS-2014 程序中通過直接法解出。配合物的晶體學數(shù)據(jù)和精修參數(shù)見表1，其部分鍵長和鍵角數(shù)據(jù)見表2。

表1 配合物的主要晶體學數(shù)據(jù)

表2 配合物的部分鍵長鍵角數(shù)據(jù)

1.4 熒光光譜實驗

在0.1 mol/L Tris-HCl 緩沖溶液（pH=7.40）中，配合物與BSA 相互作用。保持BSA 濃度（2×10-5mol/L）恒定下，依次向比色皿中加入濃度梯度為0～10×10-6mol/L的配合物溶液。以280 nm 為激發(fā)波長，記錄混合體系在298 K、308 K 和318 K 下的熒光光譜。

2 結果與討論

2.1 單晶衍射分析

目標配合物是單核的零維結構，單斜晶系，P21/n空間群。該對稱單元包含一個Fe（Ⅱ）離子、兩個螯合tpc-配體和兩個配位水分子，見圖1。由圖1 可以看出，F(xiàn)e（Ⅱ）離子是六配位結構的，兩個螯合tpc-配體的羧酸基團中的O2 原子和吡啶環(huán)上的N1 原子在赤道平面位置上形成了N-O 螯合模式的穩(wěn)定五元環(huán)，而兩個來自于配位水分子的O3 原子則占據(jù)著軸向位置，呈畸變的八面體構型。O-Fe-O 的鍵角范圍是89.64（2）～178.62（9）°，N（1）-Fe（1）-N（2）的鍵角是177.53（8）°，F(xiàn)e-O鍵（2.068（1）～2.137（4））和Fe-N 鍵（2.138（4））的鍵長均在正常范圍內。

圖1 配合物的配位環(huán)境圖

2.2 熱重分析

配合物［Fe（Htpc）2（H2O）2］的熱重曲線見圖2。由圖2 可知，隨著溫度的升高，該配合物有兩次質量損失。第一次質量損失發(fā)生在142.9～210.4 ℃，損失率為7.5%（計算值為7.6%），對應失去兩個配位水分子。第二次質量損失在328.4～551.1 ℃，對應于Htpc 配體的損失（質量損失率：75.1%，計算值：74.9%），這與配合物單晶衍射結果一致。

圖2 配合物1 的熱重圖

2.3 配合物與BSA 的作用機理分析

BSA 的熒光強度隨著配合物濃度變化的規(guī)律見圖3。隨著配合物濃度的增加，BSA 在340 nm 左右處的熒光強度不斷降低，反映出配合物與BSA 發(fā)生作用，并猝滅了其內源性熒光。

圖3 配合物對BSA 的熒光猝滅圖

通過Stern-Volmer 方程研究配合物對BSA 熒光的猝滅機理。通過298 K、308 K 和318 K 溫度下的猝滅曲線，計算其猝滅常數(shù)為4.405×105L/mol，大于最大擴散碰撞猝滅常數(shù)，確定配合物與BSA 的熒光猝滅過程是靜態(tài)猝滅機制[4]。

對于靜態(tài)猝滅機制，可以運用Scatchard 方程來計算該配合物和BSA 相互作用時的結合常數(shù)（Ka）和結合位點個數(shù)（n）：

式中：Ka-配合物與BSA 作用時的結合常數(shù)；Q-配合物（猝滅劑）的濃度；n-BSA 分子與配合物結合時所具有的結合位點個數(shù)。在溫度為298 K、308 K 和318 K時，以］作圖，所得曲線的斜率和截距即為配合物與BSA 分子作用的結合常數(shù)Ka和結合位點個數(shù)n。計算可知，配體Htpc 和配合物與BSA 結合常數(shù)Ka分別為3.247×103和5.438×106。當配體Htpc與Fe（Ⅱ）配位形成配合物后，其與BSA 分子的鍵合能力明顯增強，這可能是N，O-螯合配位模式增加了配合物的對稱性和平面性，降低了結構中五元環(huán)內π 電子離域作用，使得該配合物具有更強的細胞膜穿透性，繼而展現(xiàn)出了較強的鍵合活性。另外，配合物與BSA 作用時結合位點數(shù)為1，說明二者1∶1 發(fā)生作用。

一般來說，熱力學參數(shù)（吉布斯自由能ΔG，焓變ΔH 和熵變ΔS）可以用來判斷其與BSA 結合時相互作用力的類型。根據(jù)Ross 理論和van't Hoff 公式計算配合物與BSA 的作用力類型。

由此可知，二者相互作用的ΔH 為-179.44 kJ/mol、ΔS 為-469.53 J/K、ΔG 為-39.52 kJ/mol，可知配合物與BSA 作用時都是自發(fā)過程，氫鍵和范德華力起主導作用。

3 結論

以5-三氟甲基吡啶-2-甲酸為配體制備了一種新型鐵（Ⅱ）基配合物［Fe（Htpc）2（H2O）2］。利用X-射線單晶衍射、熱重等確定了其結構。熒光光譜研究表明該配合物對BSA 的靜態(tài)猝滅作用是自發(fā)的，氫鍵和范德華力起主導作用，這為該配合物的生物活性研究提供了理論依據(jù)。