《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》:Photophysics and anticancer potential of ruthenium(II) coordination compounds with 4-phenylacetylene substituted 2,6-bis(thiazol-2-yl)pyridine
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•合成了一种新型的双同配体Ru(II)多吡啶配合物Ru_A,其配体为4-苯基乙炔基-2,6-双(噻唑-2-基)吡啶(pH–C≡C–dtpy)。该配合物表现出可见光MLCT(金属到配体电荷转移)吸收、长寿命3MLCT发射、高热稳定性和生理稳定性、高效的细胞摄取以及针对4T1癌细
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合成了一种新型的双同配体Ru(II)多吡啶配合物Ru_A,其配体为4-苯基乙炔基-2,6-双(噻唑-2-基)吡啶(pH–C≡C–dtpy)。该配合物表现出可见光MLCT(金属到配体电荷转移)吸收、长寿命3MLCT发射、高热稳定性和生理稳定性、高效的细胞摄取以及针对4T1癌细胞的选择性细胞毒性,凸显了其作为基于Ru(II)的抗癌骨架的潜力。
引言
主要多吡啶配体及其结构类似物作为超分子和材料化学中的多功能构建单元,受到了广泛关注。[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]
由于多吡啶衍生物对过渡金属具有强配位亲和力,它们已成为现代配位化学的关键组成部分,促使人们对其结构、电子和光物理行为展开深入研究。[6]、[7]、[8]、[9] Ru(II)多吡啶化学的起源可追溯至1936年[Ru(bpy)?]2+(bpy = 2,2′-联吡啶)的合成。[10] 其发光性质首次报道于1959年,随后于1968年被归因于三重态电荷转移激发态。[11]、[12] 这些发现为理解三重态金属到配体电荷转移(3MLCT)态奠定了基础,该态独特的光物理特征此后引发了大量研究关注,并在光化学、催化及多种技术应用中获得了广泛应用。[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19] 带有2,2′:6′,2″-三吡啶(terpy)衍生物三齿配体的钌(II)配合物已被广泛研究并有充分文献记载。[15]、[20]、[21]、[22] [Ru(terpy)2]2+在室温下发光微弱且寿命短(250 ps)是一个引人关注的特征,这可归因于顺式配位的terpy配体不利的咬合角,导致能量较低的金属中心(3MC)态易于被热激发到达。[23]、[24]、[25]、[26]
双三齿Ru(II)配合物的光物理性质的改善可以通过增大辐射3MLCT态与热可及非辐射3MC态之间的能隙来实现。[24]、[25]、[26]、[27] 通过在2,2′:6′,2″-三吡啶骨架的4′-位进行取代,对三齿配体进行结构修饰即可达到此目标。已证明引入给电子或吸电子取代基、芳香基团通常可以调节3MLCT与3MC态的相对位置,从而获得长寿命3MLCT激发态。[23]、[28]、[29] 确实,此类方法使所得配合物的发射寿命较母体化合物更长。(参见补充材料中的表S1)[7]、[27]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]、[35]、[36]、[37]、[38]、[39]、[40]、[41]、[42]、[43]、[44]、[45]、[46]、[47]、[48]、[49]、[50]、[51]、[52]、[53] 三吡啶骨架的一个有趣的结构变体是将terpy衍生物的外围吡啶亚单元替换为N-杂环(噻唑、三唑、嘧嗪、喹诺酮、卡宾),从而形成五元和六元螯合模式。[23]、[54] 2,6-双(噻唑-2-基)吡啶(dtpy)是2,2′:6′,2″-三吡啶的一种结构修饰,其中外围吡啶环被噻唑单元所取代。含硫噻唑的引入使dtpy骨架相较于母体terpy配体具有更强的吸电子性。[55]、[56]、[57] 此外,噻唑环是生物活性分子中公认的药效团,已报道多种带有dtpy衍生物的过渡金属配合物表现出显著的细胞毒性。[58]、[59]、[60] 已有研究表明,噻唑基团及其衍生物具有广泛的生物活性,如抗菌、抗原生动物、抗结核、驱虫、抗真菌、抗利尿、抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗疟和抗丝虫等。[61]、[62] 迄今为止,我们的研究主要集中于带有dtpy基配体的Cu(II)、Re(I)和Pt(II)配合物的物理化学和生物特性。[60]、[63]、[64]、[65]、[66]、[67]、[68]、[69]、[70]、[71] 基于钌的抗肿瘤化合物,尤其是多吡啶钌(II)配合物,因其作为化疗药物和光动力疗法(PDT)光敏剂在抗肿瘤和抗菌活性方面的前景而日益受到关注。[72]、[73]、[74]、[75]、[76]、[77] 然而,尽管该类化合物已报道了有趣的抗癌性质,但仅有少数带有dtpy衍生物的异配体钌(II)配合物被研究其生物活性。[78]、[79]、[80]、[81](方案1)。
在我们的近期研究中,我们初步探讨了连接在dtpy骨架中心吡啶环上的4-苯基乙炔基取代基在游离配体Ph-C≡C-dtpy及其Re(I)和Pt(II)配位化合物中的作用,特别关注其对几何结构和光学性质的影响。[82]
基于上述发现,我们合成了一种新型基于4-苯基乙炔基-2,6-双(噻唑-2-基)吡啶(pH-C≡C-dtpy)的钌(II)配合物(Ru_A),旨在研究其光学、电化学和理论性质并评估其生物应用潜力。(方案2)据我们所知,这是首次报道仅含dtpy基配体的同配体钌(II)配合物用于生物潜力研究。此外,这也是首次全面评估Ru(II)–dtpy基体系的光物理和电化学性质的研究。
各节摘要
结果与讨论
实验工作的初始阶段涉及4-苯基乙炔基-2,6-双(噻唑-2-基)吡啶(pH–C≡C–dtpy)的合成,该化合物通过苯基炔丙醛与2-乙酰基噻唑在氢氧化钾和氨存在下的缩合反应制备。合成方法的详细描述已在此前报道。[82] 用于高产率制备Ru(II)多吡啶双同配体配位化合物的路线采用
实验部分
所有化学品均购自Sigma-Aldrich,未经进一步纯化直接使用。顺式-[Ru(DMSO)4Cl2]按照文献方法制备[100],游离配体4-苯基乙炔基-2,6-双(噻唑-2-基)吡啶(pH-C≡C-dtpy)的合成方法已有描述[82]。详细的实验条件和方法见补充信息。
结论
总之,成功合成并全面表征了一种含有4-苯基乙炔基-2,6-双(噻唑-2-基)吡啶(pH–C≡C–dtpy)配体的新型双同配体Ru(II)多吡啶配合物。所采用的合成策略以良好收率获得了目标化合物,并通过多种光谱技术(HR-MS、FT-IR、NMR)和元素分析的组合确认了其纯度。该配合物具有高热稳定性,热重分析(TGA)显示其分解
利益冲突声明
作者声明,他们没有任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由波兰国家科学中心SONATA基金项目资助,编号2020/39/D/ST4/00286。研究活动由卡托维兹西里西亚大学研究卓越计划拨款共同资助。(POB-2)
Bartosz Zowi?lok|Dagmara Wójkowska|Anna Maria Maroń|Karol Erfurt|Bogus?awa Luzak|Anna ?witlicka