基于蒽醌Schiff碱的新型Cu(II)/Ru(III)/VO(II)配合物的设计合成、DFT计算与抗癌抗菌活性研究

本研究针对传统抗菌抗癌药物耐药性问题，设计合成了一种新型蒽醌Schiff碱配体(BOA)及其Cu(II)、Ru(III)、VO(II)金属配合物。通过FT-IR、UV-Vis、DFT计算和分子对接等技术证实，BOA-Ru配合物具有最优的八面体结构和生物活性，其抗菌效力超越Ofloxacin，抗癌效果优于Doxorubicin，为开发新型金属药物提供了重要参考。

　　

在医药领域，细菌耐药性和癌症治疗瓶颈始终是亟待解决的全球性难题。传统抗生素如Ofloxacin和抗癌药Doxorubicin面临日益严重的失效风险，而过渡金属配合物因其独特的电子结构和配位多样性，成为突破现有治疗局限的新希望。德国化学家Hugo Schiff于1864年发现的Schiff碱类化合物，凭借其氮氧原子提供的螯合位点，能与金属离子形成稳定配合物，在生物医药领域展现出巨大潜力。

为开发新型金属药物，研究人员设计合成了一种创新性的四齿Schiff碱配体2-[(5-溴-2-羟基-亚苄基)-氨基]-1-(2-氧代-1,2-二氢-吲哚-3-亚基氨基)蒽醌(BOA)，并制备了其Cu(II)、Ru(III)、VO(II)配合物。通过元素分析、磁矩测定、FT-IR光谱等技术证实，BOA通过氮氧原子与金属中心配位，形成1:1化学计量比的稳定配合物。其中BOA-Cu和BOA-Ru呈八面体构型，BOA-VO为四方锥构型，pH稳定性范围达4-10。

研究采用多项关键技术：密度泛函理论(DFT)计算用于解析配合物电子结构和反应活性参数；分子对接技术预测与生物靶标相互作用；体外抗菌实验以Ofloxacin和Fluconazole为对照；抗癌活性测试针对Hep-G2(肝癌)、MCF-7(乳腺癌)和HCT-116(结肠癌)细胞系；自由基清除实验评估抗氧化能力。

表征结果
通过¹
H NMR和FT-IR证实配体成功合成，配合物中C=N伸缩振动位移证实金属配位。UV-Vis光谱显示配体与金属的特征电荷转移带，磁矩数据支持Cu(II)(d⁹
)和Ru(III)(d⁵
)的电子构型。

DFT计算
理论计算显示BOA-Ru的HOMO-LUMO能隙最小(2.3eV)，电子转移能力最强，与其优异生物活性相符。分子静电势图显示配体蒽醌区域为亲电位点，利于与生物靶标结合。

分子对接
BOA-Ru与抗菌靶标DNA旋转酶和抗癌靶标拓扑异构酶II的对接分数最高(-9.2kcal/mol)，形成稳定氢键和π-π堆积，解释其超越对照药物的活性。

生物活性
抗菌实验显示BOA-Ru对革兰氏阴性菌抑制率比Ofloxacin高40%；抗癌测试中对HCT-116细胞的IC₅₀
为12μM，优于Doxorubicin(18μM)；DPPH自由基清除率达89%，证实其多靶点治疗潜力。

这项研究通过"合成-表征-计算-验证"的全链条研究策略，首次将蒽醌骨架引入Schiff碱金属配合物设计，证实BOA-Ru配合物兼具抗菌、抗癌和抗氧化三重功效。其创新性体现在：1)通过DFT计算阐明构效关系；2)发现Ru(III)配合物在生物活性上的独特优势；3)为克服现有药物耐药性提供新思路。该成果发表于《Journal of Molecular Structure》，为开发新一代金属基药物奠定了重要基础，对推动医药无机化学发展具有里程碑意义。