新型双酰肼及其Cu(II)配合物的合成、晶体结构、光谱表征、理论研究及细胞毒性测定

N-酰基肼酮配体合成及其铜配合物的晶体结构、光谱表征和抗肿瘤活性研究。摘要通过X射线衍射和光谱学确认了H₂L1和H₂L2的晶体结构及配位特征，并评估了分子间作用力。细胞毒性测试显示铜配合物对骨肉瘤、结肠癌和乳腺癌细胞具有显著优于配体和金属离子的抑制效果。

作者：Lucía Santa Maria de la Parra、Mariana Rocha、Victoria de la Sovera、Gustavo A. Echeverría、Oscar E. Piro、Gonzalo Scalese、Diego M. Gil、Ignacio E. León

机构：CEQUINOR（阿根廷拉普拉塔国立大学（UNLP）与CONICET La Plata合作项目，同时与CIC有合作关系），隶属于拉普拉塔国立大学精确科学学院化学系，地址：阿根廷拉普拉塔1900

摘要

本研究合成了两种新型N-酰肼（H₂L1和H₂L2）及其铜(II)配合物[Cu(HL1)₂]和[Cu(HL2)₂]。通过X射线衍射确定了H₂L1和H₂L2的晶体结构，并利用Hirshfeld分析方法及其对应的二维指纹图谱详细研究了稳定这两种配体晶体堆积的分子间相互作用。通过量子分子力学（QTAIM）和非共价作用（NCI）等计算工具评估了分子间作用的强度和性质。通过多种技术（FTIR、EA、HRMS、UV-Vis光谱和热重分析（TGA）对这两种新的铜(II)配合物进行了表征。结果表明，这两种配体及其铜(II)配合物对三种人类肿瘤细胞系（MG-63（骨癌）、HCT-116（结肠癌）和MDA-MB-231（乳腺癌）以及非肿瘤细胞系（L929细胞）的细胞毒性均比游离金属离子更强。

引言

铜配位化学因多种化合物展现出优异的化学和药用特性而受到重视，例如催化作用、分析能力、抗菌性、抗炎作用以及对肿瘤细胞的增殖抑制作用，这些都增强了相应游离配体的活性[1]、[2]、[3]。 在具有多种重要特性的有机配体中，铜与Schiff碱（SB）形成的配位化合物备受关注。这些化合物在分析化学、生物化学和无机化学等领域具有广泛的应用前景。近年来，它们的抗炎、镇痛、抗菌、抗惊厥、抗肿瘤和抗氧化等特性在医学和药理学领域具有重要意义[4]、[5]、[6]、[7]。 N-酰肼是Schiff碱家族中一个特别引人注目的子类。其结构中的O=C(R)–NH–N=C<>键赋予了分子卓越的稳定性和独特的性质，使其能够作为配体并形成具有显著抗结核和抗肿瘤活性的生物活性配位分子[8]、[9]、[10]、[11]。 从肼配合物衍生的金属药物在体外和体内癌症模型中表现出优异的抗癌活性[12]、[13]、[14]、[15]。 特别是铜-肼配合物对乳腺癌、肺癌、结肠癌、白血病等多种类型的癌症具有治疗作用[16]、[17]。其抗癌机制主要包括DNA损伤、活性氧（ROS）的产生、细胞凋亡诱导以及蛋白酶体和脂质代谢的抑制。 作为一项旨在研究结构与抗癌活性之间关系的研究项目的一部分，我们的团队开发了一系列配体及其铜-酰肼配合物，这些配合物对多种实体瘤（尤其是骨肉瘤、结直肠癌和乳腺癌）显示出高效的治疗效果[12]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。本文报告了两种新型酰肼（H₂L1和H₂L2）及其铜(II)配合物[Cu(HL1)₂]和[Cu(HL2)₂]的合成过程。这些化合物通过红外光谱（IR）、UV-Vis光谱以及¹H和¹³C核磁共振（NMR）等光谱技术进行了表征，其晶体结构通过X射线衍射确定。此外，还利用Hirshfeld表面分析及QTAIM和NCIplot等计算工具详细分析了稳定这两种N-酰肼晶体堆积的分子间相互作用。同时，也测试了这些配体及其铜(II)配合物对多种人类癌细胞的细胞毒性，结果发现它们作为新的治疗剂具有潜力，且毒性低于传统的铂基金属药物。

材料

TrypLE™和Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM）购自Gibco（美国马里兰州盖瑟斯堡）。胎牛血清（FBS）由Internegocios S.A.（阿根廷梅赛德斯）提供；四唑盐MTT（3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑溴化物）由Invitrogen Co.（阿根廷布宜诺斯艾利斯）供应。组织培养材料购自JetBiofil（中国广州）。其他试剂均为分析级，来自商业渠道。

H₂L1和H₂L2的表征

两种三齿配体H₂L1和H₂L2（见图1）是通过4-H-3-NBA分别与相应的肼化合物4-MBH和2-FH缩合合成的。所得到的黄色晶体固体在固态和溶液中均通过元素分析、FTIR以及¹H和¹³C NMR光谱进行了表征。通过单晶X射线衍射（XRD）进一步确认了这两种配体的分子结构。元素分析结果显示...

结论

总之，本研究成功合成了两种新型酰肼H₂L1·H₂O和H₂L2·½H₂O及其铜(II)配合物[Cu(HL1)₂]和[Cu(HL2)₂]，并揭示了它们的结构特性和细胞毒性。这些化合物以较高的产率分离出来，并通过光谱（FTIR和NMR）、质谱和元素分析进行了表征。两种配体的晶体结构均通过X射线衍射方法确定。

作者贡献声明

Lucía Santa Maria de la Parra：方法研究、数据分析、论文撰写。 Mariana Rocha：论文初稿撰写、研究工作、数据分析、概念构建。 Victoria de la Sovera：数据分析、概念构建。 Gustavo A. Echeverría：研究工作、数据分析。 Oscar E. Piro：论文初稿撰写、研究工作、数据分析。 Gonzalo Scalese：论文修订与编辑、资金申请。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了UNLP、SCAIT-UNT（项目D728）、CONICET（PIP 2051和PIP 215）、ANPCyT（PICT 2019-2322和PICT-Serie A-02988）的支持。D.M.G.、G.A.E.、I.E.L.、M.R.和O.E.P.是阿根廷CONICET研究员计划的成员。L.S.M.d.l.P.获得了CONICET的奖学金。G.S.和V.d.l.S.感谢FOCEM（Mercosur结构融合基金COF 03/11）和PEDECIBA的资助，以及A. Leyva（蒙得维的亚巴斯德研究所）的协助。