阅读说明：本技术 一种含铁的金属-有机配位聚合物及制备方法与应用 (Iron-containing metal-organic coordination polymer, preparation method and application ) 是由 孟江平 唐洁 于 2019-11-04 设计创作，主要内容包括：一种含铁的金属-有机配位聚合物,其特征在于：其为三维(3D)结构,分子式为C<Sub>50</Sub>H<Sub>35</Sub>FeN<Sub>6</Sub>O<Sub>4</Sub>,其中配体为1,1’:2’,1”-三联苯-4,4”-二羧酸(<I>H</I><Sub><I>2</I></Sub><I>tpdca</I>)和1,4-二苯并咪唑基苯(<I>bbib</I>),本发明提出的所述含铁的金属-有机配位聚合物C<Sub>50</Sub>H<Sub>35</Sub>FeN<Sub>6</Sub>O<Sub>4</Sub>合成简单,产率为84%,120-400℃稳定存在,稳定性强,对乳腺癌MDA-MB-453有显著的抗癌活性,对乳腺癌MDA-MB-453的IC<Sub>50</Sub>为1.4mM,作为抗乳腺癌药物具有可进一步开发应用的前景。(An iron-containing metal-organic coordination polymer characterized by: it is of three-dimensional (3D) structure with molecular formula of C 50 H 35 FeN 6 O 4 Wherein the ligand is 1,1 ', 2', 1 '-terphenyl-4, 4' -dicarboxylic acid(s) ((II)) H 2 tpdca ) And 1, 4-dibenzoimidazolylbenzene (b) bbib ) The iron-containing metal-organic coordination polymer C provided by the invention 50 H 35 FeN 6 O 4 Simple synthesis, 84% yield, stable existence at the temperature of 120-400 ℃, strong stability, obvious anticancer activity to breast cancer MDA-MB-453 and IC of breast cancer MDA-MB-453 50 Is 1.4mM, and has the prospect of further development and application as an anti-breast cancer medicament.)

一种含铁的金属-有机配位聚合物及制备方法与应用

技术领域

本发明属于金属-有机配位聚合物技术领域，尤其是涉及一种具有抗乳腺癌活性的含铁的金属-有机配位聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

金属-有机配位聚合物(coordination polymers)具有高的比表面积、可调节的孔尺寸，广泛应用于气体吸附、气体储存、催化、光电器件、生物医学成像、活性分子以及药物分子运载等领域。

肿瘤，特别是恶性肿瘤，是近年来严重威胁人类健康的常见疾病之一。据不完全统计，全球乳腺癌发病率自20世纪70年代末开始一直呈上升趋势，乳腺癌已成为当前社会严重威胁人类健康的重大问题。因此，设计与构筑结构新颖、具有抗肿瘤活性，特别是抗乳腺癌活性的金属-有机配位聚合物具有重要的现实意义。

基于上述原因，本发明人制备了一种含铁的金属-有机配位聚合物，具有显著的体外抗乳腺癌活性，对乳腺癌MDA-MB-453的IC₅₀＝1.4μM，可作为抗乳腺癌药物进行进一步开发。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种稳定性强的含铁的金属-有机配位聚合物。

本发明第二个目的在于提供上述含铁的金属-有机配位聚合物的制备方法。

本发明第三个目的在于提供上述含铁的金属-有机配位聚合物的应用。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种含铁的金属-有机配位聚合物，其特征在于：其为三维(3D)结构，分子式为C₅₀H₃₅FeN₆O₄，其中配体为1,1’:2’,1”-三联苯-4,4”-二羧酸(H₂tpdca)和1,4-二苯并咪唑基苯(bbib)，所述含铁的金属-配位聚合物的不对称单元为：

所述不对称单元中包含4个Fe(Ⅲ)离子、1个tpdca^2-和来自于3个bbib中各0.5个bbib，晶体学上独立的Fe1表现为五配位模式，分别与来自于四个tpdca^2-的4个羧基氧原子和来自于1个bbib配体的1个氮原子配位，形成扭曲的三角双锥结构。

进一步，上述不对称单元中Fe-O键长为

Fe-N键长为

围绕Fe1形成的键角范围为86.82(11)°～163.12(13)°。

进一步，上述含铁的金属-有机配位聚合物属于三斜晶系，空间群为Pī，晶胞参数为：

α＝76.865(10)°，β＝77.473(12)°，γ＝86.899(10)°。

进一步，上述含铁的金属-有机配位聚合物的晶胞体积

晶胞中的分子个数为Z＝2。

上述含铁的金属-有机配位聚合物的制备方法，其特征在于：

分别将Fe₂(SO₄)₃、H₂tpdca、bbib和DMF依次加入15mL聚四氟乙烯高压反应釜内衬中，拧紧高压反应釜，将反应釜移至超声波中超声10分钟，再转移至微波反应器中，升温至150℃反应30-40分钟左右，自然冷却至室温，静置2天，过滤、95％乙醇洗涤，得浅绿色块状晶体，收集晶体，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到目标物。

进一步，所述Fe₂(SO₄)₃、H₂tpdca、bbib使用摩尔比为Fe₂(SO₄)₃：H₂tpdca：bbib＝1:3:2。

进一步，所述H₂tpdca与DMF的摩尔体积比为1:106mol/L。

在制备过程中，若控制不当，会导致配体和金属离子形成的结构发生改变，无法得到本发明所述的含铁的金属-有机配位聚合物的结构，甚至会抑制金属与配体结合。本发明选用特定的原料、溶剂、以及特定的成分比例，结合微波加热，成功制得本发明所述的含铁的金属-有机配位聚合物。

上述含铁的金属-有机配位聚合物具有显著的抗乳腺癌活性，应用于抑制乳腺癌MDA-MB-453，其对乳腺癌MDA-MB-453的IC₅₀为1.4μM。

本发明具有如下有益效果：

本发明提出的一种含铁的金属-有机配位聚合物C₅₀H₃₅FeN₆O₄，合成简单，产率为84％，稳定性强，120-400℃稳定存在，对乳腺癌MDA-MB-453有显著的抗癌活性，对乳腺癌MDA-MB-453的IC₅₀为1.4μM，作为抗乳腺癌药物具有可进一步开发应用的前景。

附图说明

图1：本发明所提出的一种含铁的金属-有机配位聚合物的不对称单元。

图2：本发明提出的一种含铁的金属-有机配位聚合物的堆积图。

图3：本发明提出的一种含铁的金属-有机配位聚合物的孔结构图。

图4：本发明提出的一种含铁的金属-有机配位聚合物三维(3D)结构图(比例模型)。

图5：本发明所提出的一种含铁的金属-有机配位聚合物的X-粉末衍射图谱。

图6：本发明所提出的一种含铁的金属-有机配位聚合物的热重曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种含铁的金属-有机配位聚合物的制备方法，按如下方案进行：

分别将0.025mmol Fe₂(SO₄)₃、0.075mmol H₂tpdca、0.05mmol bbib和8mL的DMF依次加入15mL聚四氟乙烯高压反应釜内衬中，拧紧高压反应釜，将反应釜移至超声波中超声10分钟，再转移至微波反应器中，升温至150℃反应35分钟，自然冷却至室温，静置2天，过滤、95％乙醇洗涤，得浅绿色块状晶体，收集晶体，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到目标物，产率为84％(按照Fe₂(SO₄)₃计算)。

实施例2

一种含铁的金属-有机配位聚合物的制备方法，按如下方案进行：

分别将0.0125mmol Fe₂(SO₄)₃、0.0375mmol H₂tpdca、0.025mmol bbib和4mL的DMF依次加入15mL聚四氟乙烯高压反应釜内衬中，拧紧高压反应釜，将反应釜移至超声波中超声10分钟，再转移至微波反应器中，升温至150℃反应40分钟，自然冷却至室温，静置2天，过滤、95％乙醇洗涤，得浅绿色块状晶体，收集晶体，再用无水乙醇洗涤、干燥，得到目标物，产率为83.6％(按照Fe₂(SO₄)₃计算)。

本发明制备的含铁的金属-有机配位聚合物C₅₀H₃₅FeN₆O₄的晶体结构表征为：选取大小合适的单晶在室温下进行X-射线衍射实验。单晶X-射线数据是由石墨单色器Mo Kα

作为放射源，在Bruker APEX-II CCD单晶衍射仪上采集的，所得到的数据都应用了经验吸收校正。晶体结构采用shelx2014程序通过直接法解出，运用F²全矩阵最小二乘方法进行了精修。所有的非氢原子的各向异性都进行了精修，所有氢原子的位置都是通过计算得到的。其晶体学数据和结构精修结果列于表1中，部分键长和键角列于表2中，结构见图1～4。

表1一种含铁的金属-有机配位聚合物的主要晶体学数据和结构精修结果

R₁＝ΣllF₀l-lF_cll/ΣlF₀l；wR₂＝Σ[w(F₀ ²–F_C ²)²]/Σ[w(F₀ ²)²]²

表2一种含铁的金属-有机配位聚合物的部分键长

和键角(°)

Fe(1)-O(1)	2.026(3)	Fe(1)-O(2)#1	2.053(3)
				Fe(1)-O(3)#2	2.038(3)	Fe(1)-O(4)#3	2.039(3)
Fe(1)-N(1)	2.070(4)	O(3)-Fe(1)#4	2.038(3)
				O(1)-Fe(1)-O(2)#1	163.12(13)	O(1)-Fe(1)-O(3)#2	89.47(12)
O(1)-Fe(1)-O(4)#3	91.01(12)	O(1)-Fe(1)-N(1)	102.35(13)
				O(1)#1-Fe(1)-N(1)	94.50(13)	O(3)#2-Fe(1)-O(4)#3	163.08(13)

用于产生等效原子的对称变换为：#1-1-X，-Y，1-Z；#2-1+X，+Y，+Z；#31-X，-Y，1-Z；#4 1+X，+Y，+Z。

X-粉末衍射(PXRD)图谱与模拟图谱吻合较好，说明该配位聚合物为纯相，为其作为抗乳腺癌药物的应用提供了保证，配合物的X-粉末衍射(PXRD)图谱见图5，所用仪器为TD-3500X-粉末衍射仪。

本发明制备的含铁的金属-有机配位聚合物的热重曲线图见图6，在25-110℃发生失重，这是由于样品中为配位的水分子引起的。120-400℃稳定存在，400℃以后开始骨架分解(仪器型号：NETZSCH5 STA 449C)。

由上述结构表征可知，本发明制备的含铁的金属-有机配位聚合物属于三斜晶系，空间群为Pī，晶胞参数为：

α＝76.865(10)°，β＝77.473(12)°，γ＝86.899(10)°，不对称单元中包含4个Fe(Ⅲ)离子、1个tpdca^2-和来自3个bbib中各0.5个bbib。晶体学上独立的Fe1表现为五配位模式，分别与来自于四个tpdca^2-的4个羧基氧原子和来自于1个bbib配体的1个氮原子配位，形成扭曲的三角双锥结构，Fe-O键长为

Fe-N键长为

围绕Fe1形成的键角范围为86.82(11)°～163.12(13)°。

本发明制备的含铁的金属-有机配位聚合物的抗癌活性测试：

①本发明抗肿瘤测试所用的乳腺癌细胞为MDA-MB-453。

细胞使用的培养液为含的青霉素-链霉素溶液的胎牛血清的DMEM细胞培养液，培养条件为37℃、含5％CO₂的恒温培养箱。具体步骤：

(1)用血球计数板对细胞进行计数后，用DMEM low glucose培养液将其稀释至5×10⁴个/mL；

(2)在96孔板的每个孔里加入100μL细胞悬液吹打混匀，培养箱37℃温育24h；

(3)将所要测试化合物稀释至不同浓度，按照该浓度依次加药，培养箱37℃温育48h；

(4)加入浓度为5mg/mL的MTT，培养箱37℃温育4h；

(5)加DMSO将细胞溶解，利用酶标仪测490nm和630nm下的OD值；

(6)处理数据，根据OD值计算IC₅₀值。

体外抗乳腺癌活性测试表明：所述本发明制备的金属-有机配位聚合物具有显著的抗乳腺癌活性，对乳腺癌MDA-MB-453的IC₅₀为1.4μM，具有可进一步开发的潜力。

②本发明制备的含铁的金属-有机配位聚合物对肺癌细胞A549进行抗癌活性检测，IC₅₀值为128μM。

③本发明制备的含铁的金属-有机配位聚合物对人胶质细胞LN229进行抗癌活性检测，IC₅₀值为256μM。

由检测结果可知：本发明制备的含铁的金属-有机配位聚合物C₅₀H₃₅FeN₆O₄对乳腺癌MDA-MB-453有显著的抗癌活性，作为抗乳腺癌药物具有开发潜力。