一种含铜Weakley型钨氧簇化合物、制备方法及其抗肿瘤应用转让专利
申请号 : CN202111645446.6
文献号 : CN114275818B
文献日 : 2023-04-11
发明人 : 黄晓辉
申请人 : 宁德师范学院
摘要 :
本申请提供了一种含铜Weakley型钨氧簇化合物，其结构式为H8[Cu6(H2O)6(GeW9O34)2]·4H2O；属于单斜晶系，P21/n空间群，其晶胞参数为α＝90.00°，β＝95.918(2)°，γ＝90.00°。该化合物制备方法简单，抗肿瘤活性高。
权利要求 :
1.一种含铜Weakley型钨氧簇化合物，其特征在于，其结构式为H8[Cu6(H2O)6(GeW9O34)2]·4H2O；属于单斜晶系，P21/n空间群，其晶胞参数为α＝90.00°，β＝95.918(2)°，γ＝90.00°；
所述含铜Weakley型钨氧簇化合物的制备方法包括以下步骤：
S1，配置1mmol/L的La(ClO4)3·6H2O溶液、1mmol/L的盐酸二甲胺的溶液、pH为10的NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、0.2mmol/L的Cu(NO3)2溶液；
S2，称取Na2WO4·2H2O、GeO2，加入已配置好的La(ClO4)3·6H2O溶液、盐酸二甲胺溶液、NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、Cu(NO3)2溶液，混合均匀，于常温下静置3.5‑4.5天后，析出绿色块状晶体。
2.根据权利要求1所述的含铜Weakley型钨氧簇化合物，其特征在于，其不对称单元包含有一个六边形{Cu6}过渡金属簇取代的Keggin型夹心阴离子[Cu6(H2O2)6(B‑α‑GeW9O33)2]8‑和四分子游离水；其三缺位为[B‑α‑GeW9O33]10‑，是由三个共顶点{W3O13}的三金属簇通过三IV个3桥氧原子连接中心原子Ge 形成穴状结构。
3.一种权利要求1或2所述的含铜Weakley型钨氧簇化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，配置1mmol/L的La(ClO4)3·6H2O溶液、1mmol/L的盐酸二甲胺的溶液、pH为10的NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、0.2mmol/L的Cu(NO3)2溶液；
S2，称取Na2WO4·2H2O、GeO2，加入已配置好的La(ClO4)3·6H2O溶液、盐酸二甲胺溶液、NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、Cu(NO3)2溶液，混合均匀，于常温下静置3.5‑4.5天后，析出绿色块状晶体。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述Na2WO4·2H2O、GeO2、La(ClO4)3·6H2O溶液、盐酸二甲胺溶液、NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、Cu(NO3)2溶液的比例为0.3‑0.4g：0.1‑0.2g：0.15‑0.25ml：4.5‑
5.5ml：4.5‑5.5ml：0.10‑0.20ml。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2还需用醋酸调节pH为7.1‑7.3。
6.一种权利要求1或2所述的含铜Weakley型钨氧簇化合物在制备抗肿瘤药物方面的应用。
说明书 :
一种含铜Weakley型钨氧簇化合物、制备方法及其抗肿瘤应用
技术领域
[0001] 本申请涉及一种含铜Weakley型钨氧簇化合物、制备方法及其抗肿瘤 应用，属于多金属氧酸盐技术。
背景技术
[0002] 多金属氧酸盐又称多酸(polyoxometalates，简称为POMs)，是前过渡 金属(如V、Mo、W等)与氧原子通过M‑O‑M键连接形成多面体，各多面体 之间再通过共面、共边等方式相连构建形成的金属‑氧簇化合物。多酸可以 依据其结构分为两大类:同多酸和杂多酸。其n‑ 4+中，同多酸是指只包含一种过 渡金属的多酸，通式为{MmOy} ，而含有一些杂原子(如Si 、
5+ 4+ ]
As 、Ge 等)的多酸化合物称为杂多酸。多酸有六种经典的构型：Keggin型、Dawson 型 、Anderson型、Waugh型、Silverton型、Lindqvist型。其中Keggin型、 Dawson型、Anderson型、Waugh型、Silverton型属于杂多酸，Lindqvist 型属于同多酸。
5+ 4+ ]
As 、Ge 等)的多酸化合物称为杂多酸。多酸有六种经典的构型：Keggin型、Dawson 型 、Anderson型、Waugh型、Silverton型、Lindqvist型。其中Keggin型、 Dawson型、Anderson型、Waugh型、Silverton型属于杂多酸，Lindqvist 型属于同多酸。
[0003] 在目前对POMs的研究中，对Keggin型多酸的研究较为常见，Keggin 型多酸可以形10‑
成多种缺位结构。三缺位钨氧酸簇[XW9O34] 可认为是 Keggin簇块失去三个WO6八面体得
10‑
到。基于[XW9O34] 建筑块的夹心型 化合物种类繁多，是多酸化学的一个重要分支。
Weakley型是Keggin型的 衍生结构，其是由两个Keggin型多阴离子的三缺位衍生物与过渡金属簇构 筑的夹心型结构。
成多种缺位结构。三缺位钨氧酸簇[XW9O34] 可认为是 Keggin簇块失去三个WO6八面体得
10‑
到。基于[XW9O34] 建筑块的夹心型 化合物种类繁多，是多酸化学的一个重要分支。
Weakley型是Keggin型的 衍生结构，其是由两个Keggin型多阴离子的三缺位衍生物与过渡金属簇构 筑的夹心型结构。
[0004] 大量文献报道，多金属氧酸盐其在抗肿瘤，抗病毒以及抗菌等方面的 作用，但是，对Weakley型的多金属氧酸盐在抗肿瘤方面的报道较少。因 此，开发出更多的Weakley型的多金属氧酸盐具有重要意义。
发明内容
[0005] 本申请提供了一种含铜Weakley型钨氧簇化合物、制备方法及其抗肿 瘤应用，可以有效解决上述问题。
[0006] 本申请是这样实现的：
[0007] 一种含铜Weakley型钨氧簇化合物，其结构式为 H8[Cu6(H2O)6(GeW9O34)2]·4H2O；属于单斜晶系，P21/n空间群，其晶胞参数 为 α
＝90.00°， β＝95.918(2)°，γ＝90.00°。
＝90.00°， β＝95.918(2)°，γ＝90.00°。
[0008] 作为进一步改进的，其不对称单元包含有一个六边形{Cu6}过渡金属簇 取代的8‑
Keggin型夹心阴离子[Cu6(H2O2)6(B‑α‑GeW9O33)2] 和四分子游离水； 其三缺位为[B‑α‑
10‑ IV
GeW9O33] ，是由三个共顶点{W3O13}的三金属簇通过三个 3桥氧原子连接中心原子Ge 形成穴状结构。
Keggin型夹心阴离子[Cu6(H2O2)6(B‑α‑GeW9O33)2] 和四分子游离水； 其三缺位为[B‑α‑
10‑ IV
GeW9O33] ，是由三个共顶点{W3O13}的三金属簇通过三个 3桥氧原子连接中心原子Ge 形成穴状结构。
[0009] 一种上述的含铜Weakley型钨氧簇化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0010] S1，配置1mmol/L的La(ClO4)3·6H2O溶液、1mmol/L的盐酸二甲胺 的溶液、pH为10的NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、0.2mmol/L的Cu(NO3)2溶 液；
[0011] S2，称取Na2WO4·2H2O、GeO2，加入已配置好的La(ClO4)3·6H2O溶液、 盐酸二甲胺溶液、NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、Cu(NO3)2溶液，混合均匀，于 常温下静置3.5‑4.5天后，析出绿色块状晶体。
[0012] 作为进一步改进的，步骤S2中，所述Na2WO4·2H2O、GeO2、 La(ClO4)3·6H2O溶液、盐酸二甲胺溶液、NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液、Cu(NO3)2溶液的比例为0.3‑0.4g：0.1‑0.2g：0.15‑0.25ml：4.5‑5.5ml：4.5‑5.5ml： 0.10‑0.20ml。
[0013] 作为进一步改进的，所述步骤S2还需用醋酸调节pH为7.1‑7.3。
[0014] 一种上述的含铜Weakley型钨氧簇化合物在制备抗肿瘤药物方面的应 用。
[0015] 本申请的有益效果是：本申请制备的含铜Weakley型钨氧簇化合物的 制备方法简单，具有良好的抗肿瘤活性，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中 所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的 某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员 来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关 的附图。
[0017] 图1是本申请实施例1提供的含铜Weakley型钨氧簇化合物的晶体结 构图。其中，10‑ 12+
a)基本簇块[B‑α‑GeW9O33] ； b)二聚体中心的Cu6簇[Cu6(H2O)6] (Symmetry codes:a[2‑
8‑
x,‑y,1‑z])； c)聚阴离子结构[Cu6(H2O)6(GeW9O34)2] 。
a)基本簇块[B‑α‑GeW9O33] ； b)二聚体中心的Cu6簇[Cu6(H2O)6] (Symmetry codes:a[2‑
8‑
x,‑y,1‑z])； c)聚阴离子结构[Cu6(H2O)6(GeW9O34)2] 。
[0018] 图2是本申请实施例1提供的的含铜Weakley型钨氧簇化合物的三维 超分子结构。
[0019] 图3是本申请实施例1提供的的含铜Weakley型钨氧簇化合物的X‑射 线粉末衍射图。
[0020] 图4是本申请实施例1提供的的含铜Weakley型钨氧簇化合物的红外 谱图。
[0021] 图5是本申请实施例1提供的的含铜Weakley型钨氧簇化合物的热分 析图。
[0022] 图6是本申请实施例1提供的的含铜Weakley型钨氧簇化合物对Huh7、 SW480的抑制作用图。
具体实施方式
[0023] 为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合 本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全 部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在 限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基 于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
[0024] 在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解 为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此， 限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特 征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具 体的限定。
[0025] 实施例1
[0026] 通过挥发法，依次称取0.3266g Na2WO4·2H2O，0.1743g GeO2,于烧杯 中,加入La(ClO4)3·6H2O(0.2ml,1mmol)，盐酸二甲胺(5ml,1 mmol),NH3·H2O‑NH4Cl缓冲液(5ml，pH＝10.0)，Cu(NO3)2(0.15ml,0.2mmol)， 5滴醋酸(溶液的最终pH＝7.2)，混合均匀，于常温下静置4天后，析出绿色 块状晶体。
[0027] 单晶结构解析
[0028] 在SZ680连续变倍体式倍显微镜下挑选大小适中，质量好的晶体。在 Bruker APEX II CCD衍射仪上且在低温条件下收集。采用SHELX‑97程 序，用直接法对晶体结构进行模拟和计算，得到化合物的晶体学数据如表1 所示。
[0029] 表1
[0030]
[0031]
[0032] 表2‑3 化合物晶体结构参数
[0033] aR1＝∑││F0│‑│Fc││/∑│F0│.bwR2＝{∑[w(F02‑Fc)2]/∑[w(F02)2]}1/2[0034] 化合物H8[Cu6(H2O)6(B‑α‑GeW9O33)2]·4H2O属于单斜晶系，P21/n空间 群。化合物是零维结构。它的不对称单元包含有一个六边形{Cu6}过渡金属 簇取代的Keggin型夹心阴离8‑ 10‑
子[Cu6(H2O2)6(B‑α‑GeW9O33)2] 和四分子游离 水。三缺位的[B‑α‑GeW9O33] (图1a)是由三IV
个共顶点{W3O13}的三金属簇通 过三个3桥氧原子连接中心原子Ge 形成穴状结构。该结构单元中含有三 种氧原子，其中有9个仅与一个W原子相连的端氧(Ot)，W‑Ot的键长范围 为
15个连接两个W原子的二桥氧原子(OW2)，W‑OW2的 键长范围为
3个连接三个W原子和一个中心Ge原子的 四重氧原子(W‑OW3Ge：
Ge‑OW3Ge为 )。
子[Cu6(H2O2)6(B‑α‑GeW9O33)2] 和四分子游离 水。三缺位的[B‑α‑GeW9O33] (图1a)是由三IV
个共顶点{W3O13}的三金属簇通 过三个3桥氧原子连接中心原子Ge 形成穴状结构。该结构单元中含有三 种氧原子，其中有9个仅与一个W原子相连的端氧(Ot)，W‑Ot的键长范围 为
15个连接两个W原子的二桥氧原子(OW2)，W‑OW2的 键长范围为
3个连接三个W原子和一个中心Ge原子的 四重氧原子(W‑OW3Ge：
Ge‑OW3Ge为 )。
[0035] 二聚体中心的Cu6簇中的六个Cu通过十二个μ3‑O连接而成(Cu‑O键 长:)，这十二个氧分别来自两个缺位块“腰”位置的上的三 个共边连接的
W2O10多面体上的氧。如图1b所示，这个Cu6簇上的六个 Cu也可以看做是一个规则的六边形，簇中的Cu1和Cu2都是六配位的， Cu1连接2个μ3‑O(O9，O34)，3个μ2‑O(O12，O29，O33)和一个配位水(O1W)。 Cu2连接3个μ3‑O(O9，O34，O34A)，3个μ2‑O(O12，O18，O31)。Cu3都 是五配位的Cu3连接1个μ3‑O(O9)，2个μ2‑O(O18，O33)和2个配位水(O2W， O3W)。簇阴离子间通过配位水的氢键构成三维拓展结构(图2)。
W2O10多面体上的氧。如图1b所示，这个Cu6簇上的六个 Cu也可以看做是一个规则的六边形，簇中的Cu1和Cu2都是六配位的， Cu1连接2个μ3‑O(O9，O34)，3个μ2‑O(O12，O29，O33)和一个配位水(O1W)。 Cu2连接3个μ3‑O(O9，O34，O34A)，3个μ2‑O(O12，O18，O31)。Cu3都 是五配位的Cu3连接1个μ3‑O(O9)，2个μ2‑O(O18，O33)和2个配位水(O2W， O3W)。簇阴离子间通过配位水的氢键构成三维拓展结构(图2)。
[0036] X‑射线粉末衍射(XRD)
[0037] X‑射线粉末衍射数据是在福州大学化学化工学院实验教学中心的 Rigaku公司Mini‑FlexⅡ台式粉末衍射仪上测定得到的。
[0038] 化合物H8[Cu6(H2O)6(GeW9O34)2]·4H2O的X‑射线粉末衍射图(如图3所 示)，通过对比可知，两个谱图的主要吸收峰的位置重合，由此可说明该化 合物为纯相。
[0039] 傅里叶变换红外光谱(FT‑IR)
[0040] 红外光谱图是在宁德师范学院化学实验楼Nicolet IS 10傅里叶变换红 外光谱仪上测得。在室温(293K)条件下采用KBr压片法进行常规测试实验， 实验中扫描次数是32‑1 ‑1次，扫描范围是从500cm ‑4000cm 。
[0041] 从化合物的红外谱图可看出，化合物在3158cm‑1、3030cm‑1、1625 cm‑1、1418cm‑1、‑1 ‑1 ‑1 ‑1 ‑1915cm 、856cm 、652cm 处有吸收峰(如图4所示)。 3158cm 和3030cm 处出现的吸收峰归‑1 ‑1
属为化合物中水的O‑H的伸缩 振动，1625cm 和1418cm 处出现的吸收峰归属为化合物中‑1
水的H‑O‑H 的弯曲振动。而νas(W–Od)，νas(W–Ob–W)，νas(W–Oc–W)的吸收峰位分别在 915cm 、‑1 ‑1
856cm 、652cm 。
属为化合物中水的O‑H的伸缩 振动，1625cm 和1418cm 处出现的吸收峰归属为化合物中‑1
水的H‑O‑H 的弯曲振动。而νas(W–Od)，νas(W–Ob–W)，νas(W–Oc–W)的吸收峰位分别在 915cm 、‑1 ‑1
856cm 、652cm 。
[0042] 热重分析(TGA)
[0043] 热重分析是使用宁德师范学院化学实验楼的NETZSCH STA 409 PC 同步热分析仪测试所得。
[0044] 化合物的热重分析表明，化合物共经历了两步失重(如图5所示)。第一 阶段发生在30‑200℃区间，失重4.66％(理论失重为5.01％)，对应于结构 中4个游离水，6个配位水的失去。第二阶段发生在210‑800℃区间，失重 12.62％(理论失重为13.22％)，对应结构中8‑
[Cu6(H2O2)6(B‑α‑GeW9O33)2] 阴 离子的失去和锗钨氧簇骨架结构的坍塌。
[Cu6(H2O2)6(B‑α‑GeW9O33)2] 阴 离子的失去和锗钨氧簇骨架结构的坍塌。
[0045] 抗肿瘤活性测试
[0046] 本申请中采用CCK‑8法测定各种化合物对肿瘤细胞的增殖抑制。采用 酶标仪测量450nm波长下的OD值。根据测量的细胞抑制率利用GradPad Prism 8软件计算化合物作用于细胞的半抑制浓度(IC50值)。
[0047] 细胞抑制率％＝1‑(OD实验组‑OD空白组)/(OD阴性组‑OD空白组)*100％
[0048] 选取了人肝癌细胞Huh7和人结肠癌细胞SW480分别测试了化合物对 它们的抑制作用。图6表示不同浓度下化合物对两种癌细胞的抑制作用， 在高浓度下，化合物对细胞生长的抑制作用比较明显。通过最小二乘法拟 合出不同细胞的半抑制浓度IC50，结果见表2。
[0049] 结果表明，化合物对Huh7细胞、SW480细胞具有较好的抑制作用，IC50值分别为72.96±1.54μM、93.94±1.45μM。对比前驱体 K9Na2[A‑α‑GeW9O34]·25H2O的IC50值发现化合物的对Huh7、SW480的抑制作 用变强了，这可能由于铜离子的引入引起的，具体的抗肿瘤活性的机理还 有待于进一步的研究。
[0050] 表2 化合物对肠癌细胞HCT116、SW480的IC50值a
[0051]
[0052] a用连续的稀释液处理72h后的细胞的细胞活力采用CCK‑8法方测试。IC50值用 GraphPad Prism 8软件计算。
[0053] 综上所述，用挥发法合成未见报道的化合物H8[Cu6(H2O)6(GeW9O34)2]·4 H2O通过X‑单晶衍射确定了化合物是一例新的基于六核过渡金属簇取代多 金属氧酸的无机有机杂‑1化的零维结构。PXRD谱图表明所得化合物晶体粉 末为纯相。红外谱图表明在500到1000cm‑1 ‑1 ‑1
范围内出现的特征峰为915c m 、856cm 、652cm 分别对应νas(W–Od)，νas(W–Ob–W)，νas(W–Oc–W)。 热稳定分析表明，化合物共经历了两步失重。第一阶段发生在50‑150℃区 间，失重
4.96％(理论失重为5.21％)，对应于结构中4个游离水，6个配 位水的失去。第二阶段发生在210‑800℃区间，失重12.62％(理论失重为 13.22％)，对应结构中[Cu6(H2O2)6(B‑α‑
8‑
GeW9O33)2] 阴离子的失去和锗钨氧 簇骨架结构的坍塌。化合物的体外抗肿瘤活性实验表明，该化合物对Huh7 细胞、SW480细胞有抑制作用。构效关系分析，经过铜离子修饰后的锗钨酸盐抗肿瘤活性比前驱体强，这将为抗肿瘤药物的研发提供一定的理论依 据。
范围内出现的特征峰为915c m 、856cm 、652cm 分别对应νas(W–Od)，νas(W–Ob–W)，νas(W–Oc–W)。 热稳定分析表明，化合物共经历了两步失重。第一阶段发生在50‑150℃区 间，失重
4.96％(理论失重为5.21％)，对应于结构中4个游离水，6个配 位水的失去。第二阶段发生在210‑800℃区间，失重12.62％(理论失重为 13.22％)，对应结构中[Cu6(H2O2)6(B‑α‑
8‑
GeW9O33)2] 阴离子的失去和锗钨氧 簇骨架结构的坍塌。化合物的体外抗肿瘤活性实验表明，该化合物对Huh7 细胞、SW480细胞有抑制作用。构效关系分析，经过铜离子修饰后的锗钨酸盐抗肿瘤活性比前驱体强，这将为抗肿瘤药物的研发提供一定的理论依 据。
[0054] 以上所述仅为本申请的优选实施方式而已，并不用于限制本申请，对 于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申 请的保护范围之内。