将Sn(II)传感技术与抗氧化及抗癌活性相结合：苯甲酮接枝的三唑官能化有机硅烷作为双重功能平台

《Inorganic Chemistry Communications》：Integrating Sn(II) sensing with antioxidant and anticancer activities: benzophenone appended triazole functionalized organosilane as a dual functional platform

　　

Gurjaspreet Singh| Jyoti|Amanpreet Singh|Baljinder Singh Gill|Shipra Goyal|Amarjit Kaur

印度昌迪加尔旁遮普大学化学系，邮编160014

摘要

通过叠氮-炔烃环加成反应合成了一个苯甲酮连接的三唑功能化有机硅烷（3），并利用¹H和¹³C核磁共振光谱、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）及质谱分析等技术对其进行了表征。（3）在检测Sn(II)方面表现出很强的潜力，通过紫外-可见光谱和荧光光谱可达到27.04 nM和9.26 nM的检测限。FT-IR分析和质谱分析进一步验证了这种结合现象。此外，该化合物还显示出抗氧化活性，这一点通过DPPH实验和分子对接分析得到了证实。实验和对接模拟还表明其具有适度的抗癌活性。这些结果证明，（3）化合物可作为高效的化学传感器，同时具备显著的抗氧化和抗癌潜力。因此，由于其稳定性、易于合成且成本低廉，（3）化合物在环境和治疗领域具有应用前景。

引言

锡是一种重要的元素，支持多种生理活动，如促进头发生长、预防癌症、肌肉生长等，并对人类健康有积极影响。锡在多种生化过程中起催化作用，例如蛋白质形成和核酸合成[1]、[2]、[3]。Sn(II)存在于动物组织中，包括肝脏、大脑、甲状腺和肾上腺[4]。在日常生活中，锡常见于食品罐头、牙科修复材料以及各种工业应用中，例如钢容器的电解镀锡[5]、[6]。联合国粮食及农业组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）建议，食品或饮料中锡的含量超过200 μg/kg可能导致胃肠道问题[7]。过量摄入锡可能导致其在生物系统中的积累，从而对人类和其他生物造成负面影响[8]。过量的Sn(II)可能对细胞造成损害，并干扰锌的代谢。水系统中的Sn(II)污染会对藻类、真菌和浮游植物产生毒性[9]。有多种检测技术可用于检测Sn(II)，如电化学传感、原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）[10]。其中，紫外-可见光谱和荧光法因其操作简便、成本效益高、灵敏度优异以及分析响应速度快而受到青睐。

苯甲酮衍生物具有多种药理活性，如抗炎[11]、抗肿瘤[12]、抗菌[13]和抗氧化[14]。1,2,3-三唑作为多功能构建块，在分子框架中起到连接作用，并展现出潜在的生物活性[15]。1,2,3-三唑衍生物在药物化学中有广泛的应用[16]。它们具有多种药理特性，包括抗菌[17]、抗氧化[19]、抗癌[20]和抗增殖[21]作用。

三唑基团与有机硅烷部分的结合增强了其在抗寄生虫、抗真菌、抗氧化和抗菌等领域的应用潜力[22]。三唑类化合物与金属有良好的结合能力，而有机硅烷与生物系统具有较好的相容性[23]、[24]、[25]。

氧化应激的主要问题在于活性氧（ROS）与其利用之间的平衡被打破，这会导致细胞损伤和多种疾病的发生[26]。必须维持适当的ROS浓度，因为它们在细胞功能、信号传导、分化及许多其他过程中起着重要作用[27]。然而，氧化应激会导致ROS浓度升高，从而损害DNA和蛋白质，引发癌症、白内障、糖尿病和神经退行性疾病等多种疾病；因此，应将ROS浓度控制在适当范围内以避免负面影响[28]。因此，抗氧化剂的合成受到了广泛关注。癌症仍然是全球主要的健康挑战之一，也成为研究的热点领域[29]。

后续研究重点关注了苯甲酮连接的有机硅烷的传感能力和抗氧化活性。本文描述了其合成和表征过程，并强调了其独特性质。研究采用了紫外-可见光谱和荧光光谱等传感技术，并通过FT-IR光谱和质谱对其进行了进一步表征。实际样品分析证明了（3）化合物在实时应用中的潜力。DPPH清除实验和分子对接研究证实了该化合物能够稳定自由基并与抗氧化蛋白相互作用。计算对接分析有助于解释实验观察到的抗癌效果。

章节摘录

化学试剂

所用化学品均来自Sigma Aldrich、SD Fine Chem和Merck公司，无需预先纯化。叠氮化钠、80%丙炔基溴化物溶液（溶于甲苯）、亚硝酸钠和碳酸钾购自Sigma Aldrich；四氢呋喃（THF）和三乙胺（TEA）购自Merck，并按照相关协议进行干燥[30]。（2,4-二甲氧基苯基）（4-羟基苯基）甲酮作为反应物，由Avra公司提供；金属离子由SD Fine Chem Ltd.提供。

制备过程

本研究采用分步合成策略制备了苯甲酮连接的三唑功能化有机硅烷（3），具体步骤如图1所示。首先在二甲甲酰胺溶液中用丙炔基溴化物对苯甲酮（1）进行烷基化，以碳酸钾为催化剂，得到化合物（2）；随后将（2）与3-叠氮丙基三乙氧基硅烷以1:1的比例进行环加成反应，最终获得目标有机硅烷（3）。

结论

有机硅烷（3）的灵活结构为创新研究提供了坚实的基础，特别是在金属离子传感和生物科学应用领域。广泛的光物理和光谱研究表明，该化合物对Sn(II)具有高选择性和灵敏度，这一结论通过FT-IR和质谱分析得到了明确验证。极低的检测限进一步体现了其优越性。

CRediT作者贡献声明

Gurjaspreet Singh：撰写 – 审稿与编辑、可视化处理、结果验证、项目监督、资源协调、方法设计、资金获取、概念构思。Jyoti：撰写 – 初稿撰写、方法设计、实验研究、数据分析。Amanpreet Singh：数据分析。Baljinder Singh Gill：数据分析。Shipra Goyal：数据分析。Amarjit Kaur：项目监督。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢DST-FIST-0215（SR/FST/CS11-36）和RUSA 2.0项目提供的仪器支持。

Gurjaspreet Singh是一位在无机化学、有机金属化学和有机硅化学领域拥有超过30年教学和研究经验的杰出学者。根据Elsevier-Stanford大学数据库的数据（2022–2023至2023–2024年度），他位列全球被引用次数最多的科学家前2%之列，体现了其科学贡献的全球影响力。Singh博士在有机金属化学、生物无机化学领域拥有深厚的专业知识。