溫會(huì)玲

（青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，山東青島266042）

1,2-雙（苯并咪唑-2-甲氧基）苯合鋅配合物的合成、熱穩(wěn)定性及電化學(xué)性質(zhì)研究*

溫會(huì)玲

（青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，山東青島266042）

合成了1,2-雙（苯并咪唑-2-甲氧基）苯合鋅配合物[ZnL]SO4，用元素分析、紅外光譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。熱分析數(shù)據(jù)表明，該配合物具有較好的熱穩(wěn)定性，熱分解起始溫度為282.3℃，配合物有4次失重過(guò)程，最終的分解產(chǎn)物是ZnO。用電化學(xué)方法研究了配合物的電化學(xué)性質(zhì)及其與DNA的鍵合性質(zhì)。循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，配合物與DNA作用后峰電流明顯降低，且與dsDNA的作用明顯強(qiáng)于ssDNA，因此，該配合物有望用于dsDNA和ssDNA的識(shí)別探針。

雙苯并咪唑；鋅配合物；DNA；熱穩(wěn)定性；電化學(xué)性質(zhì)

金屬配合物與DNA相互作用的研究一直是生物無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域十分活躍的研究課題。金屬配合物已經(jīng)廣泛用于DNA結(jié)構(gòu)探針、DNA分子開(kāi)關(guān)、DNA足跡試劑以及DNA斷裂試劑等研究領(lǐng)域[1,2]。癌癥是威脅人類生命的一大頑癥，研究表明，苯并咪唑類配合物具有有效的抗癌活性，開(kāi)發(fā)潛力良好。張濤等人合成了8種這類配合物，并測(cè)試證明了其不錯(cuò)的抗腫瘤作用[3]。本工作合成了1,2-雙（苯并咪唑-2-甲氧基）苯合鋅配合物，用熱重分析法研究了其熱穩(wěn)定性，采用電化學(xué)方法研究了其與DNA的結(jié)合作用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

鯡魚(yú)精DNA（dsDNA，Sigma產(chǎn)品），使用前未進(jìn)一步提純。測(cè)定260和280nm處吸光值，A260/A280>1.80，表示其純度符合要求；dsDNA濃度以堿基對(duì)表示，通過(guò)260nm（ε260=6600L·（mol·cm）-1處吸光度確定。變性單鏈DNA（ssDNA）根據(jù)文獻(xiàn)制備[4]。實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水，其它試劑均為分析純。1,2-雙（苯并咪唑-2-甲氧基）苯（L）根據(jù)文獻(xiàn)[5]合成。

CHI832電化學(xué)分析儀（上海辰華儀器公司）；三電極系統(tǒng)：飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，鉑片電極為對(duì)電極，碳糊電極為工作電極；ZRY-1P型綜合熱分析儀（上海天平廠）；VarioEL型CHNS元素分析儀（德國(guó)Elementar公司）；510P FT-IR紅外光譜儀（KBr壓片美國(guó)Nicolet）。

1.2 配合物的合成與表征

稱取0.1848g·L加入20mL乙醇加熱回流溶解，稱取0.1428gZnSO4·7H2O，加入2mL水溶解。將ZnSO4溶液滴入L的乙醇溶液中，即有白色沉淀生成，攪拌4h，過(guò)濾，自然干燥，得白色沉淀0.2037g。

配合物的元素分析結(jié)果為，計(jì)算值（%）：C49.68; H3.41;N10.53；實(shí)驗(yàn)值（%）：C49.76;H3.37;N10.46。紅外光譜（KBr,cm-1）數(shù)據(jù)：3424（m）,3108（m）,3065（m）,2925（w）,1625（m）,1597（w）,1498（m）,1471（m）,1456（m）,1405（w）,1265（w）,1236（m）,1193（m）,1116（s）,1083（m）,1053（m）,1006（m）,873（w）,747（s）,619（m）,476（w）,436（w）。

對(duì)比配體和配合物的紅外光譜圖發(fā)現(xiàn)，二者最大的差別就是配合物的紅外光譜圖中1116和619cm-1出現(xiàn)了的特征吸收峰。另外，在476和436cm-1出現(xiàn)了配位鍵的吸收峰。根據(jù)元素分析和紅外光譜結(jié)果推測(cè)配合物的結(jié)構(gòu)式[ZnL]SO4。

1.3 熱穩(wěn)定性測(cè)定

Zn配合物8.14g，在空氣氣氛中，升溫速度為10℃·min-1，測(cè)試溫度50～900℃，記錄了配合物的TG、DTG曲線。

1.4 電化學(xué)研究

緩沖溶液及pH值的選擇：測(cè)定樣品在B-R、HOAc-NaOAc、Tris-HCll緩沖溶液中的電化學(xué)行為。在選好的HOAc-NaOAc緩沖體系中，測(cè)定樣品不同pH值的循環(huán)伏安行為。

在含5.325×10-5mol·L-1Zn配合物的0.04mol· L-1HOAc-NaOAc緩沖溶液（pH4.5）中，以0.1mol· L-1的KCl為支持電解質(zhì)，加入相同濃度的dsDNA或ssDNA，充分反應(yīng)后，在碳糊電極上進(jìn)行循環(huán)伏安測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 配合物的熱穩(wěn)定性研究

圖1是Zn配合物的TG和DTG曲線。

圖1 Zn配合物的TG和DTG曲線Fig.1The TG and DTG curve of the complex

從TG曲線可見(jiàn)，配合物起始分解溫度為282.3℃，639.2℃后重量趨于穩(wěn)定，分解最終產(chǎn)物是ZnO。TG曲線的每一次失重對(duì)應(yīng)于DTG曲線的一個(gè)峰。由DTG曲線可知，配合物共有4次失重過(guò)程。DTG曲線的前3個(gè)峰，歸屬于配合物中2個(gè)苯并咪唑和SO3的失去。在TG曲線這3個(gè)基團(tuán)的失重區(qū)分不明顯，可能是它們的失重過(guò)程有交錯(cuò)的緣故，共失重59.40%（理論值59.12%）。568.0℃的峰對(duì)應(yīng)于二甲氧基苯部分的失去，失重23.90%，（理論值25.60%），熱重殘留物是白色粉末，推測(cè)是ZnO，殘留物所占比重為16.70%（ZnO的理論值是15.28%）。熱分析數(shù)據(jù)說(shuō)明配合物具有較好的熱穩(wěn)定性，同時(shí)進(jìn)一步證明配合物的組成是[ZnL]SO4。

2.2 配合物的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化

測(cè)定了Zn配合物在B-R、HOAc-NaOAc、Tris-HCl緩沖溶液中的電化學(xué)行為，結(jié)果表明，配合物在HOAc-NaOAc緩沖體系中電化學(xué)信號(hào)良好。在0.04mol·L-1的HOAc-NaOAc體系中，以0.1mol·L-1的KCl為支持電解質(zhì)，研究了pH值對(duì)Zn配合物電化學(xué)行為的影響。

圖2 Zn配合物的氧化峰電流隨pH變化的關(guān)系圖Fig.2Influence of pH on the oxidation peak current of complex

由圖2可見(jiàn)，pH值對(duì)Zn配合物的電化學(xué)行為有很大的影響，在pH值3.5～6.0范圍內(nèi)，隨著pH值的增大氧化峰電流逐漸增大，當(dāng)pH值為4.5時(shí)達(dá)到最大值，之后又逐漸減小。所以選擇pH值為4.5的HOAc-NaOAc體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.3 配合物的電化學(xué)行為及其與DNA的相互作用

在0.04mol·L-1HOAc-NaOAc（pH值為4.5）緩沖溶液中，研究了配合物的電化學(xué)行為。

圖3 配合物與dsDNA、ssDNA相互作用的循環(huán)伏安圖Fig.3Cyclic voltammograms of complex in the absence（a）and presence of dsDNA（b）and ssDNA（c）

由圖3中曲線a可見(jiàn)，在-0.2～0.7V掃描范圍內(nèi)，Zn配合物于0.411V出現(xiàn)一個(gè)氧化峰，其峰電流為5.757×10-7A，反向掃描過(guò)程中，于0.290V出現(xiàn)還原峰，峰電流為2.046×10-7A，氧化還原峰峰形良好。式電位E1/2=（Epa+Epc）/2=0.351V，ΔEp=Epc-Epa= 121mV，Ipa/Ipc=2.32，可見(jiàn)配合物的氧化還原過(guò)程屬于不可逆過(guò)程。

研究了掃描速度對(duì)配合物循環(huán)伏安行為的影響，在0.04～0.12V·s-1掃速范圍內(nèi)，隨著掃速的增加，配合物的氧化峰電流逐漸增大，可逆性變差。氧化峰電流都與掃速（v）成良好的線性關(guān)系，說(shuō)明配合物的電化學(xué)行主要受吸附控制。

當(dāng)配合物中加入1.542×10-5mol·L-1的dsDNA后，配合物在0.411V附近的氧化峰幾乎消失，而在電位更正的位置出現(xiàn)一個(gè)新氧化峰。加入相同濃度的ssDNA后，0.411V附近的氧化峰電流明顯減小，在0.52v附近也出現(xiàn)一個(gè)小峰。說(shuō)明配合物與DNA發(fā)生了相互作用，且生成了新的電活性物質(zhì)，但其電活性較弱；而且配合物與dsDNA的相互作用強(qiáng)于ssDNA。

3 結(jié)論

本文合成了1,2-雙（苯并咪唑-2-甲氧基）苯合鋅配合物，應(yīng)用元素分析和紅外光譜表征了其結(jié)構(gòu)。用熱分析法研究了其熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明配合物有較高的熱穩(wěn)定性。循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)表明，配合物電化學(xué)活性較好，與dsDNA相互作用強(qiáng)于ssDNA，可用于dsDNA與ssDNA的識(shí)別。

［1］Uma V,Kanthimathi M,Weyhermuller T,et al.Oxidative DNA cleavage mediated by a newcopper（II）terpyridine complex:Crystal structure and DNA binding studies［J］.J.Inorg Biochem,2005, 99:2299-2307.

［2］Kou Y,Tian J,Li D,et al.Synthesis,structure,magnetic properties and DNA cleavage of binuclear Cu（II）Schiff-base complexes［J］. Dalton Trans,2009,2374-2382.

［3］張濤，王宇寧，夏勇，等.新型苯并咪唑衍生物的合成及生物活性研究［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2012,24（7）：1136-1140.

［4］Pang D W,Abruna H D.Micromethod for the investigation of the interactions between DNA and redox-active molecules［J］.Anal. Chem.,1998,70:3162-3169.

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Synthesis,thermal stability and electrochemical behavior of the Zn（II）complex with 1,2-di（benzimidazol-2-methoxy）benzene*

WEN Hui-ling
（College of Chemistry and Molecular Engineering,Qingdao University of Science&Technology,Qingdao 266042,China）

A new Zn complex，[ZnL]SO4（L=1,2-di（benzimidazol-2-methoxy）benzene）,was synthesized and characterized by FT-IR and elemental analysis.The thermal gravimetric（TG）data indicate the complex has good thermal stability.The first weight loss is observed at 282.3℃,through four decomposition steps the final remaining residue is ZnO.The electrochemical behaviors and DNA-binding properties of the Zn（II）complex have been studied.The cyclic voltammetry studies show that the peak currents of the complex declined obviously after DNA were added.The complex shows stronger interaction with dsDNA than ssDNA,indicating the Zn（II）complex could be used as a probe to distinguish dsDNA from ssDNA.

bisbenzimidazole;zn complex；DNA；thermal stability；electrochemical property

1002-1124（2014）09-0004-03

2014-05-12

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20971076)資助

溫會(huì)玲（1970-），女，實(shí)驗(yàn)師，2006年畢業(yè)于青島科技大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，碩士研究生，在青島科技大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心工作。

O657.1

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