氨基胍希夫碱配体的铜(II)配合物——其对DNA和BSA的结合能力，以及对组氨酸的高选择性、高效荧光响应传感特性

《Inorganic Chemistry Communications》：Copper(II) complex of an aminoguanidine Schiff base ligand-its DNA and BSA binding activity and highly selective and efficient fluorescence turn-on sensing of histidine

　　安图·蒙达尔（Antu Mondal）|昌德里玛·达斯（Chandrima Das）|舒班卡尔·戈赖（Shubhankar Ghorai）|斯瓦拉杰·森古普塔（Swaraj Sengupta）|希亚马尔·库马尔·查托帕德哈亚（Shyamal Kumar Chattopadhyay） 印度工程学院科学和技术学院化学系，希布普尔，豪拉 711103，印度 **摘要** 合成了一种新的Cu(II)配合物 [Cu(L)(H2O)]ClO4，该配合物使用了三齿N,N,O-给体Schiff碱配体3,5-二溴水杨酰亚胺胍（3,5-dibromosalicylideneaminoguanidene），该配体由胺胍与3,5-二溴水杨醛衍生而来。Cu(II)配合物的单晶X射线结构显示，Cu(II)采用平面四方几何构型。通过密度泛函理论（DFT）计算分析了配体和Cu(II)配合物的电子结构，并通过时间依赖密度泛函理论（TD-DFT）计算解释了其紫外-可见光谱中观察到的跃迁性质。该配合物与小牛胸腺DNA的结合非常牢固，结合常数约为10^7 M^-1。对该配合物与小牛胸腺B-DNA序列的对接研究表明，配合物在DNA结构中能够良好对齐，从而形成氢键和疏水相互作用，这些相互作用有助于提高整体稳定性，其结合亲和力计算值为-8.03 kcal mol^-1。在pH 7.4的条件下，该配合物还能通过荧光开启方法选择性检测组氨酸（His），其结合常数为1.864 × 10^13 M^-2，检测限为1.95 × 10^-8 M。同时研究了该配合物的pH值和温度依赖性。该配合物还能与牛血清白蛋白（BSA）结合，结合常数为4.52 × 10^7 M^-1，结合位点数量为1.48。此外，还报道了使用3,5-二溴水杨酰亚胺胍作为荧光探针用于Cu(II)的荧光检测。 **引言** 对于生物和环境重要分析物的快速、可靠、灵敏且低成本的检测方法需求很大。为此，荧光化学传感器因其高灵敏度、分析简便以及相对低成本的仪器设备而受到广泛关注[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]。螯合增强荧光（CHEF）和螯合增强淬灭（CHEQ）是设计用于检测金属离子或利用金属配合物作为传感器的荧光化学传感器的主要方法[2]、[3]、[4]、[6]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]。通常，通过将分析物从金属配合物中置换出来，并结合CHEF或CHEQ过程来开发新的传感器：(i) 当配体在配位后荧光增强（CHEF），在分析物将其从配合物中置换出来时荧光会减弱；或者 (ii) 当荧光团在配位后荧光被淬灭（CHEQ），在分析物将其从配位体系中置换出来后荧光会增强[2]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]。 铜是一种对大多数生物体至关重要的过渡元素。鉴于铜的生物学重要性，关于铜的荧光化学传感器以及利用铜配合物作为其他生物重要或有毒分析物检测的文献非常多。丹磺酰偶联的双齿或三齿胺给体在与Cu(II)配位时，会抑制丹磺酰基团的荧光（CHEF）。当Cu(II)与NO反应时，会被还原为Cu(I)，从而重新激活荧光。这一反应已被用于基于荧光的NO检测[21]、[22]、[23]。利用金属从Cu(II)配合物中置换的荧光开启传感器在文献中有广泛报道，可用于检测氰化物和硫化物等环境污染物[16]、[19]、[20]、[24]、[25]、[26]、[27]、[28]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]、[35]。有一种由Cu(I)和罗丹明染料组成的体系被报道可用于检测肝摩尔浓度的OCl^-。OCl^-的加入会导致Cu(I)氧化为Cu(II)，后者与染料结合并引发染料骨架的重排，从而实现荧光开启[36]。许多与荧光团偶联的铜肽配合物在检测CN^-、S2^-、H2S、Zn(II)和Hg(II)方面也显示出良好的效果[37]。一种基于吡唑酸根的卟啉金属有机框架，由Cu(II)构成，能够在纳摩尔浓度下检测多巴胺[38]。 **组氨酸的功能** 组氨酸（Histidine）在生物系统中起着重要作用[39]、[40]。含有组氨酸的蛋白质在多种生物过程中发挥关键作用，如氧结合、清除活性氧和氮物种、蛋白质水解、质子缓冲、金属离子转运等[41]。它还是神经递质组胺的前体[42]、[43]。哮喘、肝硬化和类风湿性关节炎等疾病患者体内组氨酸丰富的蛋白质会过度积累[44]、[45]、[46]、[47]、[48]、[49]。慢性肾病患者血液中组氨酸的缺乏会导致营养不足[12]。研究表明，Cu(II)与L-组氨酸的配合物在铜进入细胞前对其在血浆中的转运起着重要作用[51]、[52]。此外，Cu(II)-L-组氨酸配合物与人类血清白蛋白保持平衡，并调节细胞对铜的摄取[51]、[52]、[53]。因此，快速准确地检测组氨酸具有重要的临床意义。尽管有多种色谱、光谱和电化学方法可用于生物样品中组氨酸的检测，但许多方法存在样品制备复杂、响应时间慢以及需要昂贵仪器等缺点[54]、[55]、[56]、[57]、[58]、[59]、[60]、[61]、[62]、[63]、[64]、[65]、[66]、[67]、[68]。鉴于荧光方法因成本低、灵敏度高和适用范围广而日益流行，现在已有多种荧光探针可用于检测各种氨基酸[69]、[70]、[71]、[72]、[73]、[74]、[75]、[76]。由于Cu(II)对组氨酸具有很强的结合亲和力（例如Cu(II)-His复合物在Menkes病治疗中的疗效[52]），研究人员正致力于设计含有Cu(II)的荧光探针用于组氨酸的检测[77]、[78]、[79]、[80]、[81]、[82]。 自从发现顺铂及其类似物的抗癌活性，并后续研究表明这些配合物与DNA的结合是其抗癌活性的原因后，研究金属配合物与DNA的结合活性成为了一个充满活力的研究领域，旨在发现新的金属药物[83]、[84]、[85]、[86]、[87]。