由多卤代2-氨基酚席夫碱衍生的Ni(II)配合物的合成、结构及其抗癌活性

《Journal of Inorganic Biochemistry》：Synthesis, structure, and anticancer activity of Ni(II) complexes derived from polyhalogenated 2-aminophenol Schiff bases

抗肿瘤活性研究：合成六种卤代Schiff碱镍（II）立方配合物，通过X射线单晶衍射确认C1、C4、C5、C6为四方晶系（空间群I4?/a），C2、C3为三斜晶系（空间群P-1），体外实验显示C5、C6、C4对SKBR3乳腺癌细胞凋亡诱导显著，促进ROS生成及Bax/Bcl-2蛋白表达失衡，体内实验证实C5抑制裸鼠移植瘤生长且器官毒性低。

　　

侯聪莉|李慧娟|王明珠|郑叶帆|李文革|胡静

蚌埠医学院药学院，中国蚌埠233030

摘要

通过3,5-取代的水杨醛（F/Cl/Br）与2-氨基-4-取代的酚（F/Cl/Br）的反应合成了六种Schiff碱（H?L1-H?L6），并分别使用NiCl?·6H?O制备了它们的Ni(II)配合物（C1-C6）。所有配合物均通过红外光谱、核磁共振（NMR）谱分析、紫外-可见光谱、热稳定性分析、元素分析、X射线粉末衍射、单晶X射线衍射、ICP-OES分析以及亲脂性测定进行了表征。单晶X射线分析显示，配合物C1、C4、C5和C6属于单斜晶系，空间群为I4?/a，而配合物C2和C3属于三角晶系，空间群为P-1。通过MTT实验测定了多卤代2-氨基酚Schiff碱配体及其金属配合物对乳腺癌细胞（SKBR3）、鼻咽癌细胞（CNE-2Z）、肺癌细胞（A549）、直肠癌细胞（HCT-116）以及两种正常人细胞（IOSE 80和MCF-10A）的细胞毒性。结果表明，C1-C6配合物对SKBR3细胞的抗癌效果优于配体及顺铂。其中，C5、C6和C4能够在体外实验中增加细胞内活性氧水平，降低线粒体膜电位，使细胞停留在G0/G1期，诱导SKBR3细胞凋亡，并促进Bax蛋白表达同时抑制Bcl-2蛋白表达。体内实验表明，C5配合物在裸鼠模型中显著抑制了SKBR3肿瘤的生长，同时对主要器官的毒性较低。

引言

自从顺铂作为抗癌药物广泛临床应用以来，生物无机化学在设计和合成药用金属配合物方面取得了显著进展[[1], [2], [3]]。基于铂的金属配合物因其毒性副作用而受到限制，而非铂基金属配合物由于其结构多样性和独特的生物特性为癌症治疗带来了新的希望[[4], [5], [6]]。迄今为止，研究人员已设计出多种与过渡金属离子结合的灵活配体，构建出具有独特结构和性质的配合物，用于多种生物应用[[7], [8], [9], [10], [11], [12]]。在过渡金属中，镍在生物系统中起着关键作用：它不仅能够刺激造血功能，还是氢化酶、尿素酶和一氧化碳脱氢酶的重要组成部分，参与身体的代谢过程[[13], [14], [15]]。目前，已合成多种Ni(II)配合物，并证实它们对多种肿瘤细胞系具有显著的抑制作用[[16], [17], [18]]。

Schiff碱是一类含有亚胺或甲基亚胺官能团（-RC=N-）的有机化合物，由胺和活性羰基通过缩合反应生成[[19], [20], [21]]。通过引入多种胺和羰基化合物的取代基，可以调控其化学性质和生物活性[[22], [23]]。最近的研究表明，含有2-氨基酚结构的Schiff碱表现出特殊的抗癌生物活性[[24]]。此外，在苯环上引入卤素原子（F/Cl/Br）不仅有助于降低结构对称性、降低熔点、提高溶解度，还能显著增强化合物的脂溶性和细胞膜穿透能力[[25], [26], [27]]。迄今为止，已合成多种卤代Schiff碱过渡金属配合物，并在许多研究中显示出对某些肿瘤细胞系的强细胞毒性[[28], [29], [30]]。

在本研究中，基于2-氨基酚的Schiff碱及其卤代Schiff碱Ni(II)配合物的抗癌活性鲜有报道。在我们之前的研究中，制备了一种三齿5-溴水杨醛-2-氨基酚Schiff碱Ni(II)配合物，其对SMMC-7721和CNE-2Z细胞表现出显著的抗癌活性。这些发现表明值得进一步研究。本文合成了六种多卤代2-氨基酚Schiff碱衍生物Ni(II)配合物，分别为[Ni?L??(CH?CH?OH)?]（配合物C1）、[Ni?L??(CH?CH?OH)?]·CH?CH?OH（配合物C2）、[Ni?L??(CH?CH?OH)?]·CH?CH?OH（配合物C3）、[Ni?L?(CH?CH?OH)?]（配合物C4）、[Ni?L??(CH?CH?OH)?]（配合物C5）和[Ni?L??(CH?CH?OH)?]（配合物C6），并研究了这些多卤代Ni(II)配合物的立方烷结构与其抗癌活性之间的关系。同时测定了配体及其金属配合物对肿瘤细胞的细胞毒性效应，以及肿瘤细胞的迁移、凋亡、细胞周期、活性氧（ROS）、线粒体膜电位和凋亡途径。此外，还评估了C5配合物的抗癌效果及其对器官功能的潜在毒性。

核磁共振和红外光谱研究

这些Schiff碱配体在1H NMR(d?-DMSO)光谱中的峰位置分别为9.98–15.66 ppm（Ar-OH）、9.03–9.10 ppm（CH=N）和6.73–8.03 ppm（Ar-H）。在13C NMR(d?-DMSO)光谱中，峰位置分别为129.37–160.94 ppm（Ar-OH）、159.19–161.25 ppm（CH=N）和106.57–148.33 ppm（Ar-H）。这些主要的化学位移值可以确认这些Schiff碱配体的结合模式。

六种配体的红外光谱显示出相似的特征谱型，包括偶氮甲炔（C=N）基团和酚基Ar-O伸缩振动。

结论

本研究合成了六种多卤代2-氨基酚Schiff碱配体及其镍配合物，并通过X射线单晶衍射仪进行了结构鉴定。配合物C1、C4、C5和C6属于四方晶系，空间群为I4?/a；C2和C3属于三角晶系，空间群为P-1，所有配合物均具有四核立方烷结构。结果表明，Ni(II)配合物（C1-C6）的结构未受到影响。

材料与方法

所用化学品购自Aladdin（中国上海）和Sinopharm（中国），生物检测试剂盒由专业试剂供应商提供。X射线晶体数据使用Bruker APEX II衍射仪收集。配体在d?-DMSO中的NMR谱在Bruker光谱仪上记录。红外光谱使用KBr片在NICOLET iS50 FTIR光谱仪上测量。PXRD图谱使用Bruker D8衍射仪获得。元素分析由Perkin-Elmer公司完成。

作者贡献声明

侯聪莉：撰写初稿、数据可视化、软件处理、方法学设计、概念构思。李慧娟：数据验证、软件处理、概念构思。王明珠：数据验证、软件处理、概念构思。郑叶帆：数据验证、形式分析、数据管理。李文革：撰写、审稿与编辑、项目监督、方法学设计、资金申请。胡静：撰写、审稿与编辑、项目管理、方法学设计、资金申请。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了安徽省自然科学基金重大项目（KJ2021ZD0079）和安徽省重点自然科学基金（2022AH051442）的支持。