CN115246934B - 2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(ii)配合物及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了2‑(1‑甲基四氮唑)‑4,5‑咪唑二甲羧铁(II)配合物及制备方法和应用，该配合物化学式为[Fe(H2tmidc)2(H2O)2]·2H2O，分子式为C14H18FeN12O12。本发明采用溶剂热法，使FeSO4·7H2O与2‑(1‑甲基四氮唑)‑4,5‑咪唑二甲羧在水‑甲醇的混合溶剂中进行化学反应，使配位能力很强的螯合配体与相应的金属离子发生配位，从而得到一种新的氮杂环铁(II)配合物。本发明Fe(II)配合物与BSA、HSA之间具有较强的相互作用，且在接近人体温度时，本发明Fe(II)配合物与BSA、HSA的结合常数Kb在104L·mol‑1，这说明本发明Fe(II)配合物与BSA、HSA的相互作用弱于Co(II)配合物与BSA的相互作用，表明本发明的Fe(II)配合物与生物大分子具有更加适合的结合力，更有利于药物的释放。

Description

2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物及制备方 法和应用
技术领域
本发明涉及一种2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物及其制备方法和应用，属于药物化学及配位化学领域。
背景技术
由于血清白蛋白(Serum albumin,SA)在人血浆中含量丰富，并且可以运载、储存、传递许多内源性和外源性药物，因此常被用作研究蛋白与药物之间相互作用的模型蛋白。蛋白与生物活性化合物之间的相互作用可影响药物在生物体内的分布、储存、运输、药效和药物代谢。蛋白也被认为是药物治疗的靶点之一。通过了解蛋白与药物之间的相互作用可以了解药物分子的靶向传递和靶向释放。因此，监测蛋白与生物活性化合物之间的相互作用不仅对体外药物筛选具有重要意义，而且可以为药物分子的合成提供有价值的理论指导。与配体相比，配合物通常具有更好的生物活性，近几年来人们对研究配合物的生物活性产生了新的兴趣。然而，配合物的设计和制备受到多种因素的影响，其中最关键的是金属中心和有机配体的选择。
铁是人体必需的微量元素，毒性小，生物相容性好，与人的生命健康密切相关。铁又是血红蛋白和肌红蛋白的重要组成部分，也是许多酶反应的辅助因子。由于血红蛋白含有二价铁，二价铁可以和氧气结合，携带氧气到全身组织，释放出来供机体使用，同时又把组织细胞产生的二氧化碳运输到肺部排出体外。
氮杂环羧酸是一类常用的有机配体，可以同时提供氮、氧配位原子，并可以与几乎所有的软、硬金属离子配位，从而得到结构独特、性能优良的功能配合物。在这些配体中，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧(H3tmidc)便是一种优良的氮杂环羧酸配体。发明专利(申请号：2020101753028)公开了以H3tmidc作为配体，与CoSO4·7H2O形成的一维结构配合物[Co(Htmidc)(H2O)2]n的技术方案，但该技术方案涉及的Co(II)配合物是一个聚合物，溶解之后会解离成大小不同的片段，这些片段的组成和结构具有不确定性，从而导致其在溶液中所表现出的性能可重复性差，阻碍其使用。另外，接近人体温度(35℃/308K)时，Co(II)配合物与BSA之间的结合力偏强，不利于药物的释放，会影响药效的发挥。因此为了拓展配合物的种类和数量并开发性能优良的配合物，本发明旨在构建一种新的以氮杂环羧酸为配体，更适于生理条件下药物释放的单核金属离子配合物，并研究该配合物的组成与结构。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物及其制备方法和应用，该配合物与BSA、HSA之间具有较强的相互作用，且合成方法简单，反应条件温和，纯度高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物，该配合物为单核配合物，化学式为[Fe(H2tmidc)2(H2O)2]·2H2O，分子式为C14H18FeN12O12。
对所述的配合物进行单晶结构测试，其测试结果如下：该配合物属于单斜晶系，P21/C空间群；晶胞参数α＝90°，β＝111.5800(10)°，γ＝90°；/>Z＝2；Dc＝1.769g/cm3。
对所述的配合物使用红外光谱仪进行测试，得到所述配合物的红外光谱；其中，红外光谱中的特征吸收峰(cm-1)如下：3431、3189、3129、3012、2972、1557、1535、1451、1428、1394、1372、1285、1110、976、773、670、508。
一种2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将FeSO4·7H2O溶于溶剂中，制成FeSO4溶液；将配体2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧溶于溶剂中，制成配体溶液；
(2)把FeSO4溶液滴加到配体溶液中，搅拌均匀，反应；
(3)反应结束后，降温至室温，过滤，自然干燥，即得。
溶剂为水、甲醇。
FeSO4溶液的浓度为0.01mol/L，配体溶液的浓度为0.01mol/L。
FeSO4溶液和配体溶液的体积比为1:1～1:2。
反应温度为80～90℃，升温速率为5℃/h，反应时间为12～16h。
降温速率为5℃/h。
一种2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物在制备与牛血清白蛋白(BSA)、人血清白蛋白(HSA)结合药物中的应用。
本发明的有益效果：
1、本发明以2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧(H3tmidc)作为螯合配体，与金属离子Fe(II)自组装构建配合物，得到一种全新的单核氮杂环铁(II)配合物，该配合物为单斜晶系，P21/C空间群；晶胞参数α＝90°，β＝111.5800(10)°，γ＝90°；/>Z＝2；Dc＝1.769g/cm3。
2、本发明采用溶剂热法，使FeSO4·7H2O与2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧在水-甲醇的混合溶剂中进行化学反应，使配位能力很强的螯合配体与相应的金属离子发生配位，从而得到一种新的氮杂环铁(II)配合物。该合成方法反应条件温和、简单、便捷，所得配合物纯度很高，有利于后续生物活性研究的开展。
3、本发明借助荧光光谱仪研究2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物与BSA、HSA的相互作用。结果表明，本发明Fe(II)配合物与BSA、HSA之间具有较强的相互作用，且在接近人体温度(35℃)时，本发明Fe(II)配合物与BSA、HSA的结合常数Kb在104L·mol-1，这说明本发明Fe(II)配合物与BSA、HSA的相互作用弱于Co(II)配合物与BSA的相互作用，表明本发明的Fe(II)配合物与生物大分子具有更加适合的结合力，更有利于药物的释放，有望作为药物前体应用于临床。
4、本发明采用Autodock 4.2分子对接软件对2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物与BSA、HSA之间的结合情况进行了模拟。结果表明，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物与BSA、HSA之间除了分子间氢键之外还有疏水作用力，是对热力学实验结果的一个有效补充。
附图说明
图1为2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的配位环境图。
图2为2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的二维层状结构图。
图3为2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的三维超分子网状结构图。
图4为不同温度下，BSA溶液随着2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物浓度的增加荧光光谱的变化(箭头所指方向表示2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物浓度增加的方向)，(a：298K，b：308K，c：313K)。
图5为不同温度下，HSA溶液随着2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物浓度的增加荧光光谱的变化(箭头所指方向表示2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物浓度增加的方向)，(a：298K，b：308K，c：313K)。
图6为不同温度下，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物对BSA的Stern-volmer曲线图(a：298K，b：308K，c：313K)。
图7为不同温度下，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物对HSA的Stern-volmer曲线图(a：298K，b：308K，c：313K)。
图8为不同温度下，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物对BSA的双对数图(a：298K，b：308K，c：313K)。
图9为不同温度下，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物对HSA的双对数图(a：298K，b：308K，c：313K)。
图10为室温下2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物对BSA的同步荧光光谱图，(Δλ＝15nm(a)，Δλ＝60nm(b)，箭头所指方向表示2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物浓度增加的方向)。
图11为室温下2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物对HSA的同步荧光光谱图，(Δλ＝15nm(a)，Δλ＝60nm(b)，箭头所指方向表示2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物浓度增加的方向)。
图12为2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物与BSA相互作用的模拟对接图。(a)铁(II)配合物与BSA的键合模式；(b)铁(II)配合物与氨基酸残基之间的氢键用不连续绿线表示，与铁(II)配合物形成氢键的氨基酸残基也标记为绿色，而形成疏水空腔的氨基酸残基则标记为黑色。
图13为2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物与HSA相互作用的模拟对接图。(a)铁(II)配合物与HSA的键合模式；(b)铁(II)配合物与氨基酸残基之间的氢键用不连续绿线表示，与铁(II)配合物形成氢键的氨基酸残基也标记为绿色，而形成疏水空腔的氨基酸残基则标记为黑色。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明所用配体2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧为发明专利“2-(1H-四氮唑-1-甲基)-1H-咪唑-4,5-二羧酸钴配合物、制法和应用”(申请号：2020101753028)中的配体2-(1H-四氮唑-1-甲基)-1H-咪唑-4,5-二羧酸。
实施例1：2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法
(1)将0.02mmol FeSO4·7H2O溶于2mL中，制成FeSO4溶液；将0.02mmol配体2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧溶于2mL甲醇中，制成配体溶液；
(2)把FeSO4溶液滴加到配体溶液中，搅拌至完全混合均匀，把混合溶液转移至10mL的反应瓶中，再把反应瓶放入含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中，不锈钢水热釜放入烘箱中，缓慢升温至80℃反应12h，升温速率为5℃/h；
(3)反应结束后，采用程序控温装置降温至室温，降温速率为5℃/h，过滤，自然干燥，得到黄色晶体，即为2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物，产率为53％。
实施例2：2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的结构与组成表征
1、单晶结构解析
采用Bruker D8 VENTURE PHOTON型X-射线单晶衍射仪对实施例1得到的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物进行晶体结构测试，测试结果为：
该配合物的化学式为[Fe(H2tmidc)2(H2O)2]·2H2O，分子式为C14H18FeN12O12；其为单斜晶系，P21/C空间群；晶胞参数α＝90°，β＝111.5800(10)°，γ＝90°；/>Z＝2；Dc＝1.769g/cm3。
选择一颗0.22×0.20×0.17mm的黄色单晶并粘到一根长约10mm的细玻璃丝上，采用微焦斑钼靶室温下在Bruker D8VENTURE PHOTON衍射仪上以ω和/>扫描方式于3.207°≤θ≤27.573°范围内进行数据收集，得到16235个衍射点，其中独立衍射点为2596个[R(int)＝0.0234]。用Bruker SAINT程序对衍射数据进行数据还原，并采用SADABS程序进行半经验吸收校正。应用Bruker SHELXTL软件进行结构解析，用SHELXL-2018/3软件进行结构精修。用理论加氢的方法确定与C原子和N原子键合的氢原子的位置，羧基以及水上的氢原子则通过残峰的位置来确定。用全矩阵最小二乘法对结构进行精修。除氢原子采用各向同性热参数外，其它原子均采用各向异性热参数法。将结构精修所得的cif数据导入Diamond软件画图，得到如图1所示2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的配位环境图，如图2所示2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的二维层状结构图，如图3所示2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的三维超分子网状结构图。
由图1可知，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物是一个单核配合物，其化学式为[Fe(H2tmidc)2(H2O)2]·2H2O，分子式为C14H18FeN12O12。在每个配合物中有一个中心金属离子Fe(II)、两个配位的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧根阴离子、两个配位的水分子以及两个结晶水。在该配合物中Fe(II)为六配位，分别与H2tmidc-阴离子提供的两个氮原子以及两个氧原子(N1、N1#1、O1、O1#1)和配位水提供的两个氧原子(O1、O1#1)配位，形成一个稍微变形的FeN2O4八面体空间构型。咪唑(N1/N2/C2/C3/C5)环与螯合环(Fe1/O1/C1/C2/N1)几乎共面(它们之间的夹角为1.53(7)°)。键角N1-Fe1-N1#1、O1-Fe1-O1#1、O5-Fe1-O5#1均为180°，而Fe1周围的其它键角在77.39(4)与102.61(4)°之间。Fe-N键长为Fe-O键长分别为2.1031(11)和/>这些Fe-N、Fe-O均处于正常键长范围内，这说明2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧根配体以及水分子与金属离子Fe(II)成功配位，且Fe(II)离子与配位原子之间的形成了稳定的配位键。
在每个2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧根阴离子中有五个潜在的可以参与配位的氮原子，四个潜在的可以参与配位的氧原子(每个羧基可以提供两个氧原子)，但是只有一个羧基氧原子以及一个来自于咪唑环的氮原子以O、N螯合的模式与Fe(II)配位，其它三个氧原子以及四个氮原子并未参与配位。对于2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧根阴离子，两个羧基平面基本都与咪唑环共平面，而咪唑环与四氮唑环之间的夹角为73.46(9)°。在配合物结晶的过程中，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧根阴离子既作为氢键的给体，又作为氢键的受体。如图2所示，黄色虚线代表羧基与羧基之间的O3–H3···O2分子内氢键。相邻的配合物分子之间通过配位水与羧基之间的O5–H5A···O4氢键(粉色虚线)彼此连接形成沿a方向无限延伸的一维长链，链与链之间又通过配位水与羧基之间的O5–H5B···O2氢键(蓝色虚线)彼此连接形成二维层状结构。相邻的层之间进一步通过咪唑环、四氮唑环、羧基、溶剂水之间的N2–H2A···O6、O6–H6A···N6、O6–H6B···O4氢键彼此连接形成如图3所示的三维超分子网状结构。
另外，在2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物中，相邻层的四氮唑环之间还存在较强的π-π相互作用，其中质心到质心的距离为虽然这些π-π相互作用不及配位键强，但在配合物结晶过程中所起的作用也是不容忽视的。
2、元素分析
采用德国Elementar公司生产的FLASH smart元素分析仪对实施例1得到的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物进行C、H、N含量的测试。炉温为950℃，柱温箱为65℃，载气速率为140ml·min-1，参比气速率为100ml·min-1，氧气速率为250ml·min-1，平行测定三次。结果如表1所示：
表1配合物C、H、N的实际含量与理论计算值
C/％ H/％ N/％
1 28.19 3.05 28.15
2 28.05 3.00 27.86
3 27.89 3.03 28.02
平均值 28.04 3.03 28.01
理论值 27.92 3.01 27.91
从表中可以看出，三次测试的结果非常接近，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物中C、H、N的实际含量与理论计算值吻合良好，说明得到了目标产物并且其纯度足够高，可以满足性质测试的需要。
3、红外光谱分析
采用美国Thermo Fisher公司生产的Nicolet iso 50FTIR傅里叶变换红外分光光度仪对实施例1得到的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物进行红外光谱测试，采用KBr压片，测量范围为4000～400cm-1，扫描次数为5次，分辨率为4cm-1，检测器为DTGS。红外光谱中的特征吸收峰(cm-1)：3431、3189、3129、3012、2972、1557、1535、1451、1428、1394、1372、1285、1110、976、773、670、508。
实施例3：2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物与BSA、HSA之间的相互作用
试验仪器：日本日立公司生产的F7000型荧光分光光度计。
试剂的配制及测试条件设置：
1、储备液的配制
配制Tris-HCl缓冲溶液：称取7.858g Tris(三羟甲基氨基甲烷)，用800mL二次重蒸水溶解，用盐酸调节溶液的pH值为7.36。将溶液定容至1L，高温高压灭菌后，置于4℃的冰箱中保存备用。
配制牛血清白蛋白(BSA)溶液：称取牛血清白蛋白0.08306g，用Tris-HCl缓冲溶液溶解，再用Tris-HCl缓冲溶液定容至25mL，配制成浓度为5×10-5mol/L的牛血清白蛋白溶液。置于4℃的冰箱中保存备用。
配制人血清白蛋白(HSA)溶液：称取人血清白蛋白0.08250g，用Tris-HCl缓冲溶液溶解，再用Tris-HCl缓冲溶液定容至25mL，配制成浓度为5×10-5mol/L的人血清白蛋白溶液。置于4℃的冰箱中保存备用。
铁(II)配合物溶液：准确称取2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物0.0452g，用DMSO(二甲基亚砜)并定容于100mL的容量瓶中，配制成浓度为7.5×10-4mol/L的铁(II)配合物溶液。
2、荧光光谱测试条件的设置
分别在298K、308K、313K条件下，固定激发波长为280nm，电压400V，激发和发射狭峰均为5nm，扫描速度为120nm/min，扫描范围285～450nm，所用比色皿均为光路长1cm的石英比色皿。同步荧光光谱并分别在波长差Δλ＝15nm和Δλ＝60nm时进行扫描。
3、荧光光谱的测定
用移液管移取1.5mL BSA溶液(或HSA溶液)于50mL圆底烧瓶中，再移入13.5mLTris-HCl缓冲溶液于烧瓶中。然后用微量进样器加入不同体积的铁(II)配合物溶液，搅拌均匀后测定其荧光光谱(测试液中铁(II)配合物的浓度范围：0～4.2×10-5mol/L)，并观察荧光光谱的变化规律。
荧光光谱法测定铁(II)配合物与BSA、HSA之间的相互作用：
(1)荧光猝灭
荧光光谱法以其独特的灵敏度、选择性、方便性和理论基础成为研究药物与蛋白之间相互作用的常用方法。采用荧光光谱法对实施例1所合成的铁(II)配合物与牛血清白蛋白(BSA)、人血清白蛋白(HSA)之间的相互作用进行研究。如图4所示，荧光强度最高的曲线为BSA溶液(浓度为5×10-6mol/L)的内源性荧光光谱图，随着铁(II)配合物的加入，BSA的内源性荧光强度逐渐减弱，当配合物浓度为4.2×10-5mol/L时，铁(II)配合物与BSA的相互作用基本达到平衡。如图5所示，荧光强度最高的曲线为HSA溶液(浓度为5×10-6mol/L)的内源性荧光光谱图，随着铁(II)配合物浓度的增加，HSA的内源性荧光强度也明显减弱，当配合物浓度为4.0×10-5mol/L时，铁(II)配合物与HSA的相互作用基本达到平衡。说明在这298K、308K、313K温度下，BSA、HSA的内源性荧光能有效地被铁(II)配合物猝灭，铁(II)配合物与BSA、HSA之间存在相互作用。而最大发射峰的位置和发射光谱的形状基本没有发生变化，说明铁(II)配合物与BSA、HSA之间形成了荧光较弱或者无荧光的复合物而造成BSA、HSA内源性荧光被猝灭。
(2)猝灭机制
猝灭机制通常分为动态(荧光团和猝灭剂之间的碰撞)或静态(荧光团和猝灭剂之间形成非荧光基态络合物)。用Stern-volmer方程(1)可以探讨药物对BSA、HSA的猝灭机理。
(F0-F)/F＝Kqτ0[Q]＝Ksv[Q] (1)
F0是没有配合物存在时BSA、HSA溶液的荧光强度，F是有配合物存在时BSA、HSA溶液的荧光强度，Kq为双分子猝灭过程的速率常数；Ksv为Stern-volmer猝灭常数；τ0为没有猝灭剂时生物大分子的平均寿命，约为10-8s；[Q]为药物小分子的浓度。
图6、图7是不同温度(298K、308K、313K)下铁(II)配合物对BSA、HSA的荧光猝灭Stern-volmer图。由图可知，铁(II)配合物-BSA(HSA)的Stern-volmer曲线呈现良好的线性关系。因此可以根据直线的斜率计算得到不同温度下的Stern-volmer猝灭常数(Ksv)值，并总结在表2中。
表2铁(II)配合物与BSA、HSA相互作用的Ksv、Kq、Kb、n
从表2可以看出，随着温度的升高Stern-volmer猝灭常数Ksv逐渐降低，表明铁(II)配合物对BSA、HSA的猝灭方式为静态猝灭。另外，动态和静态淬火也可以通过猝灭速率常数Kq的大小来判断。根据公式Kq＝Ksv/τ0可以计算出不同温度下的Kq值，并汇总于表2。根据文献，各种猝灭剂与生物大分子的最大动态猝灭速率常数为2.0×1010L·mol-1·s-1，从表2可知，三个温度下铁(II)配合物对BSA、HSA的荧光猝灭速率常数均大于2.0×1010L·mol-1·s-1，这进一步说明铁(II)配合物对BSA、HSA的相互作用是因形成复合物而引起BSA、HSA内源性荧光猝灭，属于静态猝灭。
(3)结合常数和结合位点数
对于静态猝灭，荧光猝灭程度与猝灭剂的浓度之间的关系可以用变形的Stern-volmer方程(2)来表示。
log[(F0-F)/F]＝logKb+nlog[Q] 公式(2)
Kb为结合常数，n为结合位点数，以Log[(F 0-F)/F]对log[Q]作图，根据斜率可以计算出结合常数Kb，根据截距可以计算出结合位点数n。图8、图9为不同温度下，铁(II)配合物对BSA、HSA的双对数图。从图中可以求出铁(II)配合物与BSA、HSA相互作用的结合常数和结合位点数(见表2)。结果表明铁(II)配合物与BSA、HSA之间具有较强的相互作用。
(4)作用力类型
药物和白蛋白等生物大分子之间的作用力主要有分子间氢键、范德华力、静电作用力和疏水作用力等。根据体系焓变(ΔH)和熵变(ΔS)的正负可以推测药物和白蛋白之间主要作用力的类型。如果ΔH<0、ΔS<0，主要为范德华力和分子间氢键；如果ΔH>0、ΔS>0，主要为疏水作用力；如果ΔH≈0、ΔS>0，则主要为静作用引力。当温度变化不大时，反应的焓ΔH、熵变ΔS可认为是常数。根据Van’t Hoff方程(3)，LnKb对1/T作图得一直线，其截距为ΔS/R，斜率为-ΔH/R。由此可以计算出体系的ΔH和ΔS(表3)
LnKb＝(ΔS/R)+(-ΔH/RT) (3)
R为气体常数(8.314J·K-1·mol-1)，T为开尔文温度。不同温度下的吉布斯自由能变(ΔG)可以根据公式(4)计算得到。
ΔG＝ΔH-TΔS (4)
表3不同温度下铁(II)配合物与BSA、HSA相互作用的热力学参数
由表3可以看出，铁(II)配合物与BSA、HSA相互作用的ΔG均小于0，说明这些键合过程均是自发进行的，从298到313K，ΔG是数值逐渐增大，说明随着温度的升高键合的自发程度逐渐减小；负的焓变(ΔH<0)说明键合过程是放热的；焓变、熵变均小于0，说明铁(II)配合物与BSA、HSA之间存在较强的范德华力和分子间氢键。
(5)同步荧光光谱
为了更详细地研究铁(II)配合物的加入对BSA、HSA结构的影响，本发明测定了铁(II)配合物加入前后BSA、HSA的同步荧光光谱。血清白蛋白分子(BSA、HSA)的荧光主要来自于色氨酸和酪氨酸。通常情况下，Δλ＝15nm的同步荧光光谱只显示酪氨酸的特征光谱，Δλ＝60nm的同步荧光光谱只显示色氨酸的特征光谱。图10、图11为随着铁(II)配合物浓度的增大，BSA、HSA在Δλ＝15nm和Δλ＝60nm时的同步荧光光谱图。从图中可以看出，随着铁(II)配合物浓度的增大，色氨酸和酪氨酸残基的荧光强度均有不同程度的下降；Δλ＝15nm时(图10a、图11a)，酪氨酸残基的最大荧光发射峰的位置随着铁(II)配合物的增加没有明显的红移，说明其对酪氨酸残基的影响不大；Δλ＝60nm时(图10b、图11b)，色氨酸残基的最大荧光发射峰的位置随着铁(II)配合物的增加有比较明显的红移，说明铁(II)配合物更接近色氨酸残基，并说明色氨酸残基周围极性增加，疏水性降低。本发明实验结果表明，铁(II)配合物结合BSA、HSA后的构象发生了变化。
综上所述，2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物与BSA、HSA中的色氨酸和酪氨酸残基均有结合作用，但主要与BSA、HSA中的色氨酸残基发生结合。
实施例4：铁(II)配合物与BSA、HSA相互作用的分子模拟对接
采用Autodock 4.2分子对接软件对铁(II)配合物与BSA、HSA之间的结合情况进行了模拟。BSA和HSA的结构来自于蛋白质数据库(Protein Data Bank)，它们的编码分别为6qs9和5X52。铁(II)配合物的结构来自于单晶X-射线衍射的结果。图12和图13分别为铁(II)配合物与BSA、HSA相互作用的模拟分子对接图。图12a与13a给出了铁(II)配合物与BSA、HSA键合模式，图12b与13b给出了铁(II)配合物与BSA、HSA中氨基酸残基之间的氢键。如图12b所示，铁(II)配合物分别与BSA中的精氨酸(Arg194)残基、赖氨酸(Lys221)残基、天门冬氨酸(Asp450)残基、酪氨酸(Tyr451)残基、精氨酸(Arg435)残基之间形成五种氢键。另外，虽然前面的热力学研究表明分子间氢键是铁(II)配合物与BSA之间的主要作用力，但也不排除铁(II)配合物与BSA之间的疏水作用力，如图12b所示，铁(II)配合物位于BSA中的丙氨酸(Ala190)残基、赖氨酸(Lys294)残基、赖氨酸(Lys439)残基、脯氨酸(Pro446)残基、半胱氨酸残基(Cys447)残基、谷氨酸(Glu443)残基等氨基酸围成的疏水空腔中。如图13b所示，铁(II)配合物与HSA中的精氨酸(Arg218)残基、脯氨酸(Pro339)残基、组氨酸(His440)残基、赖氨酸(Lys195)残基之间共有六种氢键存在，与此同时铁(II)配合物又位于HSA中的谷氨酰胺(Gln221)残基、天门冬酰胺(Asn295)残基、脯氨酸(Pro447)残基、半胱氨酸(Cys437)残基、半胱氨酸(Cys448)残基、赖氨酸(Lys436)残基、天门冬氨酸(Asp451)残基等氨基酸围成的疏水空腔中。血清白蛋白的结构很复杂，它和药物之间往往存在几种作用力类型，分子模拟的研究结果显示除了分子间氢键之外还有疏水作用力，是对热力学实验结果的一个有效补充，二者并不矛盾。另外，通过比较图12a与13a可以看出，BSA中的活性口袋比HSA中的活性口袋大，由此导致铁(II)配合物与BSA之间的键合作用比铁(II)配合物与HSA之间的键合作用强，这与铁(II)配合物-BSA体系的吉布斯自由能变比铁(II)配合物-HSA体系的吉布斯自由能变小，而键合常数大是一致的。

Claims (8)

1.一种2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物，其特征在于，该配合物为单核配合物，化学式为 [Fe(H2tmidc)2(H2O)2]·2H2O，分子式为C14H18FeN12O12；
对所述的配合物进行单晶结构测试，其测试结果如下：该配合物属于单斜晶系，P21/C空间群；晶胞参数a = 9.2443(3) Å，b = 18.8504(7) Å，c = 6.9777(3) Å；α= 90 o，β =111.5800(10) o，γ = 90 o；V = 1130.69(7) Å3；Z=2；Dc=1.769 g/cm3；
对所述的配合物使用红外光谱仪进行测试，得到所述配合物的红外光谱；其中，红外光谱中的特征吸收峰（cm -1）如下：3431、3189、3129、3012、2972、1557、1535、1451、1428、1394、1372、1285、1110、976、773、670、508。
2.一种如权利要求 1所述的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将FeSO4·7H2O溶于溶剂中，制成FeSO4溶液；将配体2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧溶于溶剂中，制成配体溶液；
（2）把FeSO4溶液滴加到配体溶液中，搅拌均匀，反应；
（3）反应结束后，降温至室温，过滤，自然干燥，即得。
3.根据权利要求2所述的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法，其特征在于，溶剂为水、甲醇。
4.根据权利要求2所述的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法，其特征在于，FeSO4溶液的浓度为0.01mol/L，配体溶液的浓度为0.01mol/L。
5.根据权利要求2所述的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法，其特征在于，FeSO4溶液和配体溶液的体积比为1:1~1:2。
6.根据权利要求2所述的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法，其特征在于，反应温度为80~90℃，升温速率为5℃/h，反应时间为12~16 h。
7.根据权利要求2所述的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物的制备方法，其特征在于，降温速率为5℃/h。
8.一种如权利要求 1所述的2-(1-甲基四氮唑)-4,5-咪唑二甲羧铁(II)配合物在制备与牛血清白蛋白（BSA）、人血清白蛋白（HSA）结合药物中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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