环金属钌(Ⅱ)亚硝酰配合物的制备及其光化学性质

以2-(4-甲基)苯基吡啶为C,N-配体构筑的环金属钌配合物1与NOBF₄在不同反应条件下,以较高产率获得了2个环金属钌(Ⅱ)亚硝酰配合物2和3。温度提高和有氧条件更有利于3的生成。核磁共振谱、质谱、红外光谱及单晶结构显示这2个亚硝酰配合物均具有{Ru^Ⅱ-NO⁺}特征。电化学及紫外可见吸收光谱进一步证实了这一点。随后,对钌亚硝酰配合物2在光照下的产物进行分离并通过NMR和质谱表征,结果表明:此类亚硝酰配合物在光照下断裂Ru-NO并释放NO,金属中心以Ru (Ⅱ)稳定存在。     

Ru(Ⅱ)和Ru(Ⅲ)配合物[Ru(bpy)(PH3)(-C≡CC6H4NO2-p)Cl]m(m=0，+1)的光谱性质的密度泛函-含时密度泛函理论研究

我们利用DFT中的B3LYP方法优化了Ru(Ⅱ)配合物和氧化的Ru(Ⅲ)配合物[Ru(bpy)(PH₃)(-C≡CC₆H₄NO₂-p)Cl]^m[bpy=2，2′-bipyridine;m=0 (1)，+1 (1⁺)]的基态几何结构，得到的几何参数与实验结果吻合的很好。采用TDDFT方法，得到了配合物1和1⁺的激发态电子结构和电子吸收光谱。研究结果表明，配合物1和1⁺随着氧化过程的发生，光谱性质也发生变化，Ru(Ⅱ)配合物的低能吸收被指认为MLCT/LLCT混合跃迁，而氧化的Ru(Ⅲ)配合物1⁺的低能吸收具有LMCT跃迁性质。     

TiO2纳米颗粒对钌(II)三联吡啶配合物光损伤小牛胸腺DNA能力的影响

由于极短的激发态寿命, 钌(II)三联吡啶配合物对脱氧核糖核酸(DNA)的光损伤能力低下. 设计合成了三个钌(II)三联吡啶配合物[Ru(ttp)(tpy)]^2＋ (1), [Ru(ttp-COOH)(tpy)]^2＋ (2)和[Ru(ttp-COOH)(tpy-pyr)]^2＋ (3), 其中tpy为2,2':6',2"-三联吡啶, ttp为4′-(4-甲苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, ttp-COOH为4′-(4-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, tpy-pyr为4'-(1-芘基)-2,2':6',2"-三联吡啶. 比较了TiO₂纳米颗粒对它们光损伤小牛胸腺DNA的影响. 发现TiO₂纳米颗粒在空气和氩气条件下均可显著提高配合物3光损伤DNA的能力. TiO₂纳米颗粒和配合物3间的光诱导电子转移作用及其该作用生成的钌(III)物种可能是促进配合物3对DNA光损伤的主要原因.     

含有席夫碱配体的钌配合物的合成、表征及抗肿瘤活性

设计并合成了3个含有席夫碱基团的配体（BLⁿ,n=1~3）及相应的双核联吡啶钌配合物[Ru （BLⁿ）（bpy）₂]₂（ClO₄）₄,其中bpy=2,2''-联吡啶,BLⁿ=（（PyCHN）-Ph-O-C₆H₄）₂R （PyCHN=N-2-吡啶亚甲基,R=none （Ru1）,—C （CH₃）₂（Ru2）,—SO₂（Ru3））。通过元素分析、核磁氢谱、红外光谱、质谱等方法对配体和配合物进行了表征。通过体外细胞毒性实验研究了Ru1~Ru3对宫颈癌细胞（Hela）、胃癌细胞（BGC823）、胃癌细胞（SGC-7901）三种肿瘤细胞和人正常胚肺成纤维细胞MRC-5的细胞毒性,实验结果表明Ru3的抗肿瘤活性最好,而Ru1~Ru3均对BGC823具有选择性。     

[η5:σ-Me2C(C5H4)(C2B10H10)]Ru(NCCH3)2与中间炔的反应—— 钌环丁二烯和钌杂环戊三烯配合物的合成与结构

钌可以促使炔烃通过亚乙烯基钌卡宾金属配合物或钌金属杂环配合物的形式发生碳-碳偶联反应, 它的化学性质很大程度上取决于配体的电子和立体特征. 普通环戊二烯基钌配合物可以促使炔烃三聚生成苯环衍生物或使两分子炔烃和一分子含C=X键(X = C, O, S, N等)的不饱和底物发生环加成反应得到杂环化合物. 含桥联碳硼烷–环戊二烯基配体的钌乙腈配合物[η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(NCCH₃)₂ (1)表现出与环戊二烯基钌不同的反应性质. 例如, 配合物1与三甲基硅基取代的端炔或中间炔反应可生成含有单或双亚乙烯基有机钌卡宾配合物; 与末端芳炔则通过三分子炔和桥联配体中的环戊二烯基发生加成反应得到含有独特三环结构的有机钌配合物. 以上结果表明, 配体的位阻效应和炔烃的种类都可以影响产物的类型. 本文进一步研究了此钌乙腈配合物1与烷基或芳基取代的中间炔及中间二炔的反应. 配合物1与3-己炔或二苯乙炔在甲苯中于 80 ℃反应可以生成对空气和水稳定的η⁴-钌-环丁二烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η⁴-C4Et4) (2) 或 [η⁵:σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru(η4-C₄Ph₄) (3), 此反应相信是通过一个钌杂环戊三烯中间体进行的. 由于这个中间体既不能在反应中被分离到也不能在核磁反应中被监测到, 我们接下来尝试了1和1,6-二炔的反应. 在 1与2,7-壬二炔或3,8-十一碳二炔的反应中成功分离到钌杂环戊三烯配合物[η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂- (Me)₂C₂(CH₂)₃] (4) 或 [η⁵: σ-Me₂C(C₅H₄)(C₂B₁₀H₁₀)]Ru[=C₂(Et)₂C₂(CH₂)₃] (5). 化合物4与5 在甲苯回流温度仍然稳定. 由于位阻效应, 它们也不与苯乙炔、3-己炔、苯基异氰酸酯、二硫化碳以及叔丁基异腈反应. 以上新化合物通过了核磁和元素分析表征, 其中化合物2和4的结构得到了单晶X射线衍射确定. 在化合物2的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及η⁴-键与环丁二烯配位, 形成一个平面三角形结构. 在化合物4的晶体结构中, 钌原子通过η⁵-键与环戊二烯基配位, σ-键与硼笼相连, 以及与两个碳卡宾原子配位, 形成一个扭曲四面体构型. 钌与碳卡宾原子之间的键长显示其为Ru=C双键. 在以上实验结果基础上我们提出了1与炔烃反应生成2和3的反应机理: 钌-乙腈配合物通过与炔烃的配体交换反应得到钌-二炔配合物, 进一步氧化偶联得到钌杂环戊三烯中间体, 还原消除反应得到最终产物?钌-环丁二烯配合物. 在1与二炔的反应中, 4和5中的并环结构可以阻止还原消除反应, 从而起到稳定钌杂环戊三烯中间体的作用. 上述实验结果表明, 桥联碳硼烷配体和底物(炔烃)的空间位阻效应都对反应有很大的影响.     

类姜黄素-芳基钌配合物的合成、结构和光照激活抗癌活性

合成了3种含姜黄素衍生物（L¹~L³）和1，3，5-三氮杂-7-磷金刚烷（PTA）配体的芳基钌配合物[（η⁶-p-cymene）Ru（L）（PTA）]PF₆（1~3，L=L¹~L³），通过X射线单晶衍射、核磁共振波谱、高分辨质谱、元素分析等方法表征了这些配合物的结构，并用MTT法研究了它们在λ>400 nm的光照辅助下对HepG2人肝癌细胞的增殖抑制活性。结果表明，这3个配合物均为半三明治型结构；光辅助下，配合物抗癌活性明显提高，其中配合物3对HepG2细胞的IC₅₀值从（60.3±1.1）μmol·L^-1降低至（45.0±6.1）μmol·L^-1。说明光照可以有效提高此类配合物的抗肿瘤活性。     

高共轭性的四苯基卟啉-Ru(Ⅱ)联吡啶配合物的合成、光学性质及光动力抗癌活性

利用β位吡嗪环共轭连接的卟啉-菲咯啉配体L制备了两亲性的卟啉基-钌(Ⅱ)配合物PorRu和PorZn-Ru，对其进行了核磁及质谱的表征、线性与非线性光谱分析及光动力抗癌活性研究。实验结果显示所得的2个钌配合物具有高的¹O₂量子产率(0.93、0.82)和较高的双光子吸收截面(619、621GM)，鼻咽癌HK-1细胞株的摄取量可达每10⁶个细胞约22nmol。体外光动力抗癌活性测试显示在2J·cm^-2的光学剂量及4μmol·L^-1的给药浓度下，抑制效率分别达到(87.44±2.21)%、(45.03±2.85)%。     

高共轭性的四苯基卟啉-Ru(Ⅱ)联吡啶配合物的合成、光学性质及光动力抗癌活性

利用β位吡嗪环共轭连接的卟啉-菲咯啉配体L制备了两亲性的卟啉基-钌(Ⅱ)配合物PorRu和PorZn-Ru,对其进行了核磁及质谱的表征、线性与非线性光谱分析及光动力抗癌活性研究。实验结果显示所得的2个钌配合物具有高的¹O₂量子产率(0.93、0.82)和较高的双光子吸收截面(619、621 GM),鼻咽癌HK-1细胞株的摄取量可达每10⁶个细胞约22 nmol。体外光动力抗癌活性测试显示在2 J·cm^-2的光学剂量及4 μmol·L^-1的给药浓度下,抑制效率分别达到(87.44±2.21)%、(45.03±2.85)%。     

二氰氨根[N(CN)2-]/三氰甲根[C(CN)3-]桥联双核钌RuⅡRuⅢ混合价配合物的设计合成、表征和电子传递行为

trans-[XRu(py)₄(NO)]²⁺(X=Cl，Br)与等物质的量的NaN₃在甲醇中反应后生成中间体trans-[XRu(py)₄(CH₃OH)]⁺，它再与过量的Na[N(CN)₂]或K[C(CN)₃]反应后生成单核配合物trans-XRu(py)₃L(X=Cl，Br，L=N(CN)₂^-，C(CN)₃^-)。单核配合物XRu(py)₄L与[X′Ru(py)₄(CH₃OH)]⁺进行分子组装，生成了一系列双核钌配合物trans-[X(py)₄Ru(μ-L)Ru(py)₄X′]⁺。用等物质的量的NOBF₄或(NH₄)₂[Ce(NO₃)₆]氧化这些Ru^ⅡRu^Ⅱ双核钌配合物，得到了一系列Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物trans-[X(py)₄Ru(μ-L)Ru(py)₄X′]²⁺。N(CN)₂-桥联的Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物在近红外区存在中等强度的吸收，起源于混合价态间的电荷跃迁(Intervalence Charge Transfer，简称为IVCT)，且其最大吸收波长随着溶剂极性的改变而发生变化，它们属于Class Ⅱ类型的混合价化合物；而C(CN)₃-桥联的Ru^ⅡRu^Ⅲ混合价配合物在近红外的吸收要强得多，且溶剂极性的改变对IVCT最大吸收波长基本无影响，它们属于介于价态定域与离域之间的混合价配合物。     

带有位阻基团的钌多吡啶配合物与DNA键合及其光断裂DNA性质的研究

合成了两个钌多吡啶配合物[Ru(bpy)₂DMNP](C1O₄)₂ (Ru1)和[Ru(bpy)₂BOPIP](C1O₄)₂ (Ru2), 应用元素分析、核磁共振对配合物结构进行了表征, 通过电子吸收光谱、荧光光谱、粘度实验以及凝胶电泳技术对配合物与DNA相互作用的性质进行了研究. 结果表明, 配合物与DNA分子之间以插入模式结合. 在紫外光照下, 两种配合物均能使质粒pBR322DNA断裂, 机理研究表明, 其光断裂DNA的活性氧化物种为单线态氧.     

钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)2L]4+的合成、晶体结构及与G-四链体DNA的相互作用

以cis-[Ru(dpq)₂Cl₂]·2H₂O(dpq=二吡啶[3,2-d:2',3'-f]二氮萘)为原料与5,5'-二(1-(三乙胺)甲基)-2,2'-联吡啶阳离子(L)合成钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)₂L](PF₆)₄,并研究了该配合物与G-四链体DNA的作用:FRET实验表明,配合物对人端粒DNA h-telo具有选择性,其作用能力要强于同癌基因启动子区域的四链DNA,如c-myc和bcl2;CD光谱表明,在Na⁺和K⁺都不存在的情况下,配合物能诱导h-telo形成平行结构;此外,紫外和发射光谱都显示,配合物在K⁺溶液中与h-telo的作用力要大于在Na⁺溶液中的。     

三个单核钌配合物的合成、表征及抗肿瘤活性

对3种单核钌配合物[Ru（bpy）₂（paH）]PF₆（1）, [Ru（dmb）₂（paH）]PF₆（2）, [Ru（phen）₂（paH）]PF₆（3） （bpy=2,2''-联吡啶, dmb=4,4''-二甲基-2,2''-联吡啶, phen=菲咯啉, paH=2-吡啶甲酸）进行合成,并通过元素分析、红外、核磁和电喷雾质谱对其进行表征。此外,对配合物进行了光谱学和电化学测试,电化学实验表明1~3在0.7~1.0 V范围内均有1个氧化还原峰,说明钌中心发生了氧化还原反应。最后通过MTT法（MTT为3-（4, 5-二甲基噻唑-2）-2,5-二苯基四氮唑溴盐）对配合物进行了体外细胞毒性实验,结果表明：1~3对人乳腺癌细胞、胃癌细胞和肺癌细胞都表现出浓度依赖性,即随着配合物浓度的逐渐增大,细胞的存活率逐渐降低。值得注意的是2对乳腺癌细胞表现出非常明显的抑制作用（IC₅₀=2.85 μmol·L^-1）。     

手性双核钌(Ⅱ)配合物与DNA的相互作用研究

本文合成了1对手性双核钌(Ⅱ)配合物ΔΔ-和ΛΛ-[(bpy)₂Ru(mbpibH₂)Ru(bpy)₂](ClO₄)₄(bpy=2,2′-联吡啶,mbpibH₂=1,3-二(咪唑并[4,5-f][1,10-邻菲咯啉])苯)。通过元素分析、质谱、核磁共振、CD光谱对这两个化合物进行了结构表征。采用循环伏安法对配合物的电化学性质进行了分析。利用紫外-可见吸收光谱滴定、荧光光谱滴定     

联吡啶钌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及其在染料敏化太阳能电池中的应用

制备了一个多吡啶钌(Ⅱ)配合物[Ru(bipy)₂(Pyap)](PF₆)₂ (1)(bipy=2，2′-联吡啶，Pyap=4-(2-吡啶亚甲氨基)-苯酚)，研究了它在染料敏化太阳能电池中的应用，对它进行了元素分析、IR、 ¹H NMR、UV-Vis、PL、XRD、CV、IV等表征。将配合物1的水溶液自然蒸发，得到配合物[Ru(bipy)₂(Pyap)](PF₆)₂·H₂O (2)的晶体，我们测定了它的单晶结构，配合物2的晶体属单斜晶系，P2₁/c空间群。配合物1的乙腈溶液在410～490 nm处有较宽的对应于MLCT跃迁的紫外吸收峰。在波长为400 nm光的激发下，分别在436、463、490 nm处各出现了1个荧光发射峰。其CV曲线表明1有2对可逆的氧化还原峰，在-0.158 V处有1个不可逆的氧化峰。用配合物1作为光敏染料组装成电池，测得最大输出功率P_max为0.025 mW，短路电流I_sc为0.142 mA，开路电压V_oc为402 mV，填充因子ff为0.444，光电转化效率η为0.025%。     

钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)2L]4+的合成、晶体结构及与G-四链体DNA的相互作用

以cis-[Ru(dpq)₂Cl₂]·2H₂O(dpq=二吡啶[3,2-d:2',3'-f]二氮萘)为原料与5,5'-二(1-(三乙胺)甲基)-2,2'-联吡啶阳离子(L)合成钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)₂L](PF₆)₄,并研究了该配合物与G-四链体DNA的作用:FRET实验表明,配合物对人端粒DNAh-telo具有选择性,其作用能力要强于同癌基因启动子区域的四链DNA,如c-myc和bcl2;CD光谱表明,在Na⁺和K⁺都不存在的情况下,配合物能诱导h-telo形成平行结构;此外,紫外和发射光谱都显示,配合物在K⁺溶液中与h-telo的作用力要大于在Na⁺溶液中的。     

三个单核钌配合物的合成、表征及抗肿瘤活性

对3种单核钌配合物[Ru（bpy）₂（paH）]PF₆（1）,[Ru（dmb）₂（paH）]PF₆（2）,[Ru（phen）₂（paH）]PF₆（3）（bpy=2,2''-联吡啶,dmb=4,4''-二甲基-2,2''-联吡啶,phen=菲咯啉,paH=2-吡啶甲酸）进行合成,并通过元素分析、红外、核磁和电喷雾质谱对其进行表征。此外,对配合物进行了光谱学和电化学测试,电化学实验表明1~3在0.7~1.0 V范围内均有1个氧化还原峰,说明钌中心发生了氧化还原反应。最后通过MTT法（MTT为3-（4,5-二甲基噻唑-2）-2,5-二苯基四氮唑溴盐）对配合物进行了体外细胞毒性实验,结果表明：1~3对人乳腺癌细胞、胃癌细胞和肺癌细胞都表现出浓度依赖性,即随着配合物浓度的逐渐增大,细胞的存活率逐渐降低。值得注意的是2对乳腺癌细胞表现出非常明显的抑制作用（IC₅₀=2.85μmol·L^-1）。     

钌(Ⅱ)的氮杂环配体配合物的CNDO/2理论研究

本文运用CNDO/2方法经SCF计算获得了钌(Ⅱ)配合物Ru(L)₃²⁺(其中L=bpy, bpm和bpz)，分别是2，2′-联吡啶，2，2′- 联嘧啶，2，2′- 联吡嗪)和Ru(bpy)₂(bqdi)²⁺(其中bqdi是邻二亚胺苯醌)的电子结构参数，并且从电子微观结构层次研究了它们的结构—性能关系。计算结果与实验事实相吻合。     

新型双核配合物的形成、与DNA的作用机制及荧光性质研究

利用紫外、荧光和粘度等方法研究了含不同配体的钌(II)配合物[Ru(phen)₂CImP]^2＋(CImP＝3,4-二羟基-咪唑并[4,5-i][1,10]邻菲咯啉)和[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋(TPPZ＝四吡啶[3,2-a:2',3'-c:3',2'-h:2'',3''-j]吩嗪)与DNA的作用机制, 并研究了配合物与Zn^2＋配合后荧光性质变化. 结果表明[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋与DNA以插入模式作用, 而[Ru(phen)₂CImP]^2＋与DNA则以沟面结合模式作用. 向配合物溶液中滴加Zn^2＋后, 配合物[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋和[Ru(phen)₂CImP]^2＋均可以与Zn^2＋形成双核配合物[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋和[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋, 配合物的荧光减弱. 与DNA作用后, 配合物仍可以与Zn^2＋配位形成双核配合物, 但[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋保持插入模式与DNA作用, 配合物的荧光减弱. 而[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋与DNA则由沟面结合改为插入结合, 配合物的荧光增强.     

含磺基苯甲酸及联吡啶钌配合物的合成、结构和催化苯甲硫醚氧化研究

利用水热方法合成了一个三联吡啶钌磺基苯甲酸配合物, [Ru(2, 2′-bipy)₃](3-Hsb)(3-sb)·5H₂O (1)(2, 2′-bipy为2, 2′-联吡啶;3-sb^2-为3-磺基苯甲酸根离子), 对配合物进行了元素分析、红外、紫外、荧光和差热热重表征, 解析了配合物的晶体结构。晶体结构解析表明:配合物1是阴离子-阳离子型化合物, 阴离子与水分子形成三维有孔洞的氢键网络, 阳离子占据这些孔洞。电化学性质测试表明:氧化还原是一个单电子可逆的过程, 对应的可逆对为Ru(Ⅳ)/Ru(Ⅲ), E_1/2=1.350 V。室温苯甲硫醚氧化催化实验表明:钌配合物与酸结合具有较高的催化活性与亚砜选择性。     

TiO2纳米颗粒对钌(II)三联吡啶配合物光损伤小牛胸腺DNA能力的影响

由于极短的激发态寿命, 钌(II)三联吡啶配合物对脱氧核糖核酸(DNA)的光损伤能力低下. 设计合成了三个钌(II)三联吡啶配合物[Ru(ttp)(tpy)]^2＋ (1), [Ru(ttp-COOH)(tpy)]^2＋ (2)和[Ru(ttp-COOH)(tpy-pyr)]^2＋ (3), 其中tpy为2,2':6',2"-三联吡啶, ttp为4′-(4-甲苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, ttp-COOH为4′-(4-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, tpy-pyr为4'-(1-芘基)-2,2':6',2"-三联吡啶. 比较了TiO₂纳米颗粒对它们光损伤小牛胸腺DNA的影响. 发现TiO₂纳米颗粒在空气和氩气条件下均可显著提高配合物3光损伤DNA的能力. TiO₂纳米颗粒和配合物3间的光诱导电子转移作用及其该作用生成的钌(III)物种可能是促进配合物3对DNA光损伤的主要原因.