三种吡啶基过渡金属配合物的合成、晶体结构与DNA相互作用研究

摘要

脱氧核糖核酸(DNA)是生物体中最重要的遗传物质，它在遗传信息的储存、复制及转录中都具有非常重要的作用，是基因表达的基础。DNA的研究一直是生命科学领域中最重要的课题之一。为了进一步探索和认知DNA的结构和功能，从分子水平上加深对生命现象本质的理解，人们通过设计合成DNA靶向小分子(如过渡金属配合物)并研究二者之间的作用模式和作用性质，将帮助人们从基因水品上探寻某些疾病的病发机理，为我们在临床上研发、设计和筛选新型药物提供指导，这在分子生物学、生物工程技术及其它相关领域有着出十分重要的理论意义和应用价值。
　　本论文以设计、合成吡啶基过渡金属配合物为主线，分别将铜、钴、铁三种不同的过渡金属与具有良好平面性的的吡啶类配体进行配位，通过X-射线衍射法、元素分析法、红外光谱法表征它们结构，并采用紫外光谱、荧光光谱、电化学、凝胶电泳、粘度等分析手段研究了这些过渡金属配合物配合物与DNA之间的相互作用。本论文主要包括以下四部分：
　　第一章：首先重点介绍了DNA的结构、金属配合物与DNA的作用机制及常用的分析方法，然后总结了现阶段金属配合物的研究进展，并提出了本论文的研究意义。
　　第二章：合成了一种含吡啶-2-羧酸(PC)配体的单核铜配合物[Cu(PC)2]·H2O，通过X-射线衍射、元素分析、红外等表征了其结构，而后采用紫外光谱、荧光光谱和粘度分析方法研究了配合物与鲱鱼精子DNA之间的相互作用，最后运用琼脂糖凝胶电泳法探究了在以抗坏血酸作为还原试剂的条件下，铜配合物断裂超螺旋pBR322DNA的活性。结果表明铜配合物以嵌插结合的方式与DNA发生作用，并且展现出高效割切pBR322DNA的生物活性。
　　第三章：以羟基乙酸和邻菲咯啉作为配体，合成了一种电中性的单核三元钴配合物[Co(GA)2(phen)]·2H2O，通过傅里叶红外光谱和元素分析法对该配合物的结构进行了表征，并利用X-射线单晶衍射测定了其晶体结构。晶体分析结果表明配合物属单斜晶系，C2/c空间群，中心钴离子分别与两个羟基乙酸及一个邻菲咯啉配体配位，形成一个畸变的八面体配位几何构型。采用电子吸收光谱、荧光光谱、粘度等分析方法研究了该配合物与DNA的相互作用，结果表明该配合物的通过经典的嵌插方式与DNA结合，二者的结合常数Kb为3.8×104L/mol。琼脂糖凝胶电泳实验进一步表明，在过氧化氢(H2O2)的存在条件下，配合物能对质粒体超螺旋DNA产生切割作用，具有化学核酸酶活性。
　　第四章：以2,6-吡啶二羧酸(PDC)和1,10-邻菲咯啉(Phen)作为配体,合成了一种混合价型的铁配合物[FeII(phen)2][FeIII(PDC)2]2。通过元素分析、X-射线单晶衍射及红外光谱对配合物的结构进行了表征，晶体结构数据表明该配合物由一个[FeII(phen)2]2+配阳离子和两个[FeIII(PDC)2]-配阴离子构成。采用电子吸收光谱、荧光光谱和电化学分析方法探究了配合物与DNA可能的作用模式，实验结果说明配合物在与DNA作用时中即存在插入作用又存在静电结合，而配合物在ssDNA和dsDNA修饰电极表面上明显差异的富集和解离现象表明配合物具备电化学活性杂交指示剂的潜质。

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第1章 绪 论

1.1 DNA的发现与结构特性

1.2金属配合物作为靶向分子与DNA的作用研究

1.3 课题研究意义

参考文献

第2章 单核吡啶-2-羧酸铜(II)配合物的合成、晶体结构及其与DNA的相互作用

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第3章 羟基乙酸-钴(II)-1,10-邻菲咯啉三元配合物的合成、晶体结构及其与DNA的相互作用

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

参考文献

第4章 混合价型铁配合物[FeII(phen)2][FeIII(PDC)2]2的合成合成、晶体结构及其与DNA的相互作用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间参与的科研项目及主要成果