CN103788128A - 一种有机膦四核铜配合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种有机膦四核铜配合物，其化学式为：Na₄[Cu₄(HMMPA)₄]·16H₂O，其中HMMPA=2-羟基苯甲胺甲基亚膦酸乙酯。其制备方法：将摩尔比为1：1的2-羟基苯甲胺甲基亚膦酸乙酯配体和CuCl₂·2H₂O溶解于甲醇水溶液中，加热回流反应1～3小时后用20%的NaOH调反应液的pH值为8-9之间，继续加热回流反应1～4小时，停止反应，反应液冷却静置过夜，过滤得深绿色滤液，该滤液缓慢挥发，析出绿色块状晶体；再经抽滤、洗涤、干燥，得绿色晶体即可。本发明配合物制备方法简单，原料易得，成本低，产品纯度高；本发明配合物能够有效地抑制蛋白酪氨酸磷酸酶活性，可以用作高效的蛋白酪氨酸磷酸酶抑制剂。

Description

一种有机膦四核铜配合物及其制备方法和应用

技术领域：

本发明涉及金属配合物，具体涉及一种有机膦四核铜（II）配合物及其制备方法和应用。

背景技术：

铜是生物体必需的微量元素之一，构成许多含铜金属酶和含铜生物活性蛋白，参与一些重要的细胞过程，比如呼吸作用、自由基防御、神经髓鞘的形成和血管新生等，铜离子也能参与蛋白激酶和磷酸酶的信号传导过程，而且近年来研究表明铜配合物能够通过抑制蛋白酶体从而引起癌细胞的凋亡，这一观点为我们研究铜配合物的生物功能提供了新的思路。考虑到铜配合物能够治疗疾病的机理与蛋白的磷酸化水平有很大的关系，因此铜配合物有望通过抑制蛋白酪氨酸磷酸酶（PTPs）的活性治疗多种疾病。这为我们研究铜在生物体内的代谢过程以及开发含铜药物提供理论依据。

PTPs在细胞信号传导和调节细胞过程中发挥重要作用，例如细胞的生长、分裂、增殖等，PTPs活性紊乱能够引起蛋白酪氨酸磷酸化水平的异常，从而引起包括癌症、糖尿病、肥胖、免疫紊乱等在内的多种人类疾病，鉴于PTPs在疾病控制方面的突出作用，将蛋白酪氨酸磷酸酶作为靶点，研究和开发高效、选择性的PTPs抑制剂，特别是基于金属离子的抑制剂，作为疾病的治疗药物具有重要意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种有机膦四核铜（II）配合物及其制备方法，以及该配合物作为蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)抑制剂的应用。

本发明提供的一种有机膦四核铜（II）配合物，其化学式为：Na₄[Cu₄(HMMPA)₄]·16H₂O，其中HMMPA=2-羟基苯甲胺甲基亚膦酸乙酯，其结构式为：

本发明提供的一种有机膦四核铜配合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）2-羟基苯甲胺甲基亚膦酸乙酯配体的合成

按摩尔比2：1将水杨醛与甲胺加入圆底烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，加热回流反应2～6h后，向反应液中缓慢滴加含有与水杨醛等摩尔量的亚磷酸二乙酯的无水乙醇溶液,加毕，继续加热回流反应至产生的固体不再增加，冷却反应液至室温，静置，抽滤，用冰无水乙醇和无水乙醚各洗涤至少3次得到黄色固体；黄色固体经无水乙醇/水混合溶剂重结晶得到浅黄色配体。

（2）称取上述配体与等摩尔量的CuCl₂·2H₂O溶解于甲醇水溶液中，加热回流反应1～3小时后用20%的NaOH调反应液的pH值为8-9之间，继续加热回流反应1～4小时后，停止反应，将反应液冷却静置过夜，过滤得深绿色滤液，室温缓慢挥发，两周后析出绿色块状晶体；抽滤，无水甲醇、水各洗涤至少3次，真空干燥，得绿色晶体样品。

本发明的四核铜配合物可以用作高效的蛋白酪氨酸磷酸酶抑制剂。

本发明的有机膦四核铜配合物是在常温常压常规化学合成条件下得到的，制备方法工艺简单，其原料易得，成本低，产品以晶体形式析出，样品纯度高；本发明配合物能够有效地抑制蛋白酪氨酸磷酸酶活性。

附图说明

图1本发明配合物Na₄[Cu₄(HMMPA)₄]·16H₂O的晶体结构图

图2本发明配合物的X-射线粉末衍射图

图3本发明配合物的热重分析图

图4本发明配合物对PTP1B活性的抑制类型及抑制常数测定

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

实施例1

配合物的制备：

（1）合成2-羟基苯甲基胺甲基亚膦酸乙酯配体：在100mL圆底烧瓶中加入0.04mol(4.18mL)水杨醛与0.02mol(0.94mL)甲胺，加入30mL无水乙醇作为溶剂，加热回流反应4h后，向上述反应液中缓慢滴加含0.04mol(5.14mL)亚磷酸二乙酯的20mL无水乙醇溶液,加毕，继续加热回流反应35h至产生的固体不再增加，冷却反应液至室温，静置，抽滤，用冰无水乙醇和无水乙醚各洗涤三次得到黄色固体。黄色固体经无水乙醇/水（v/v=1:1）混合溶剂重结晶得到浅黄色纯品。白色产品重2.93g，产率为54%。元素分析结果按照C₁₀H₁₆NO₄P计算（%），理论值：C48.98;H6.58;N5.71,实验值:C49.08;H6.51;N5.65。红外光谱数据(cm^-1,s,强;m,中强):3420m,ν(O-H,N-H);2984m,ν(C-H);1228,ν(P=O);1064,1048s,ν(P-O-C);957s,ν(P-C)。

（2）合成Na₄[Cu₄(HMMPA)₄]·16H₂O配合物：称取1.0mmol(0.245g)上述配体与1.0mmol(0.170g)CuCl₂·2H₂O溶解于8mL H₂O和16mL无水甲醇的混合溶剂中，加热回流反应2小时后停止反应，冷却至室温。用20%的NaOH调反应液的pH值为8-9之间，继续加热回流反应2小时后，停止反应，将反应液冷却静置过夜，过滤得深绿色滤液，室温缓慢挥发，两周后析出绿色块状晶体。抽滤，无水甲醇、水各洗涤三次，真空干燥，绿色晶体样品重0.112g，产率为26.9%。元素分析结果按照Na₄C₃₂H₃₅Cu₄N₄O₁₆P₄·16H₂O计算（%），理论值：C25.74;H4.73;N3.75,实验值：C25.67;H4.71;N3.49。红外光谱数据(cm^-1,s,强;m,中强):3430m,ν(O-H,N-H);2980m,ν(C-H);1182s,ν(P=O);1095,1012s,ν(P-O-C);983s,ν(P-C)。

配合物晶体结构测定：

本发明配合物的晶体衍射数据在北京同步辐射1W2B线站100K下收集（2.2GeV的工作电压，采用MARCCD-165探测器），HKL2000程序还原数据，SHELXTL解析。详细的晶体测定数据见表1，结构见图1。晶体结构测定结果表明该配合物晶体为四方晶系，空间群为P4，晶胞参数为a=b=30.9020(2)，c=12.4990(10)，α=β=γ=90。该配合物主体结构中四个有机膦配体的膦酸O以μ_1,3-O,O和μ₂-O这两种桥连方式，分别形成Cu-O-P-O-Cu和Cu-O-Cu链，连接四个金属铜离子，形成四核阴离子笼状结构。在该四核阴离子结构中，四个金属铜离子均为五配位，而且每个铜离子都有相同的配位环境，以Cu1为例，Cu1离子除了与一个有机膦配体分子中的N1原子、酚羟基O1原子以及膦酸部分的O3原子配位外，还与另外两个配体中膦酸部分的氧原子O14、O6分别配位，形成四方锥构型，其中配位原子N1、O1、O14以及O6构成了四方锥的锥底，O3处在四方锥的轴线上。轴向Cu-O间的配位键长为2.351(11)-2.436(10)

比四方锥底部Cu-O的键长（1.900(8)-1.995(13)

长很多，这表明了中心金属铜离子受‘Jahn-Teller’效应的影响。四方锥底的Cu-N的键长分别为1.994(12)

2.067(12)

表1配合物的晶体学数据

配合物的粉末衍射：

X-射线粉末衍射结果表明，晶体物品物相均一，实验衍射图谱与依据晶体结构模拟的粉末衍射图谱一致，见图2。

配合物的热重分析：

热重分析结果表明该配合物在30℃-140℃之间逐渐失重约17.6%，说明在配合物中存在结晶水和配位水(理论值18.3%)，这一结果进一步佐证了配合物晶体结构中水分子的存在；另外从热重分析图3也可以看出，其主体结构在200℃以上发生分解，说明配合物具有较高的热稳定性。

实施例2

本发明配合物抑制PTPs活性的测定

实验结果表明（表2），有机膦四核铜配合物能够有效的抑制不同种类的PTPs(PTP1B,TCPTP,PTP-MEG2,SHP-1,SHP-2)的活性，其对PTP1B,TCPTP,SHP-1活性的抑制能力相近，IC₅₀值约为0.11-0.22μM，但是该配合物对SHP-2活性的抑制能力比抑制前面三种酶的能力要低10倍，而且该配合物对PTP-MEG2基本上没有抑制作用，这些结果说明铜配合物的结构影响其对不同PTP活性的抑制能力。

表2配合物对不同PTPs的抑制活性IC₅₀值(μM)

配合物对PTP1B抑制类型及抑制常数Ki的测定：在反应体系中，固体PTP1B酶的浓度，选取一系列不同浓度的抑制剂浓度(0,50,100,200,300μM)，在每个抑制剂浓度下，由低到高改变底物pNPP的浓度(0.2,0.3,0.5,1.0,2.0,8.0mM)，测定随着底物浓度的增大，酶促反应的初始反应速率变化值。按照双倒数1/ν-1/[S]图确定抑制剂的抑制类型及抑制常数Ki值。配合物的抑制类型测定结果如图4所示，从图中可以看出，不同抑制剂浓度的L-B方程交于y轴正半轴一点，表明该配合物属于典型的竞争性抑制剂，根据抑制类型测定结果，计算出配合物的抑制常数Ki值为0.15μM。

Claims (3)

1.一种有机膦四核铜配合物，其特征在于，结构式为：

2.如权利要求1所述的一种有机膦四核铜配合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按摩尔比2：1将水杨醛与甲胺加入圆底烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，加热回流反应2～6h后，向反应液中缓慢滴加含有与水杨醛等摩尔量的亚磷酸二乙酯的无水乙醇溶液,加毕，继续加热回流反应至产生的固体不再增加，冷却反应液至室温，静置，抽滤，用冰无水乙醇和无水乙醚各洗涤至少3次得到黄色固体；黄色固体经无水乙醇/水混合溶剂重结晶得到浅黄色配体；

（2）称取上述配体与等摩尔量的CuCl₂·2H₂O溶解于甲醇水溶液中，加热回流反应1～3小时后用20%的NaOH调反应液的pH值为8-9之间，继续加热回流反应1～4小时后，停止反应，将反应液冷却静置过夜，过滤得深绿色滤液，室温缓慢挥发，两周后析出绿色块状晶体；抽滤，无水甲醇、水各洗涤至少3次，真空干燥，得绿色晶体样品。

3.如权利要求1所述的有机膦四核铜配合物用作蛋白酪氨酸磷酸酶抑制剂。

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