席夫碱金属SOD模型配合物李金芳屠淑洁周荫庄*(首都师范大学化学系北京 100037)O的清除表现出一定的活性且明摘要席夫碱为配体的Cu、Zn、Mn等单核、双核配合物对•2显高于非席夫碱单核及双核配合物。

近年来该领域新化合物的合成、结构表征及构效关系的研究甚为活跃，对CuZn-SOD、Mn-SOD、Fe-SOD的席夫碱SOD模型配合物的研究已取得进展。

本文介绍了席夫碱金属SOD模型配合物的合成、表征及相关活性的研究进展。

关键词超氧化物歧化酶席夫碱模型配合物生物活性The Superoxide Dismutase Mimics of Metal Complexes of Schiff-basesLi Jinfang, Tu Shujie, Zhou Yinzhuang*(Department of Chemistry, Capital Normal University, Beijing 100037)Abstract The design and application of the synthesis of low molecular weight metal complexes containing Cu, Zn, Mn etc. as SOD mimics have received considerable attention during the last decades. Large number of the complexes of Cu, Zn, Mn etc with various donor ligands have been characterized as •O promising models of the enzyme, including Schiff-base ligands.The results showed that the 2Schiff-base complexes exhibited that the abilities of eliminating •O are much higher than that of other2kinds of complexes. The research progress in the studies of the SOD model complexes with Schiff-base ligands and its biological activities have been introduced in this paper.Key words Superoxide dismutase, Schiff-bases, Mimic complexes, Biological activity 超氧化物歧化酶(SOD)广泛存在于生物体内，是机体清除超氧阴离子自由基的一种重要酶，在维持机体的氧化——抗氧化平衡中起着重要作用。

研究表明SOD活力的高低与机体衰老、肿瘤、炎症等疾病有关。

由于天然SOD在稳定性、膜穿透性、生物利用度和免疫原性等方面存在一些限制。

因此，对具有SOD活性且能在生理条件下保持稳定的小分子模型物的研究成为热点。

当前报道的SOD模型物多为苯并咪唑类、氨羧类、氨基酸及席夫碱等金属配合物。

相对于天然SOD，这些小分子模型物具有分子量小、脂溶性好、膜渗透性强、性质稳定等优点，最有望用于药物筛选。

SOD模型化合物的活性优劣，取决于中心金属原子的配位结构与天然SOD活性部位微环境的相似程度，配位结构越相似，活性越强，而与核的多寡无关。

含有N、O、S给体的席夫碱配体被广泛应用于生物模型配合物的研究中[1,2]。

比较以席夫碱为配体和以非席夫碱为配体的单、双核模型配合物对•O清除表现出的活性，则前者明显高于后者[3]。

为此，对以席夫碱为2李金芳女，24岁，硕士生，现从事功能配合物的研究。

*联系人，E-mail: zhouyz7813@2004-03-18收稿，2005-01-27接受配体的金属SOD 模型配合物的合成、表征及构效关系的研究等工作倍受关注并已取得显著成果。

本文对天然SOD 的席夫碱金属模型物的研究及相关工作加以介绍。

1酶促机制氧自由基或称活性氧(Reactive Oxygen Species ，ROS)，主要包括超氧阴离子自由基(•2O )、羟自由基以及有机过氧化物自由基等。

生命体在正常代谢中产生ROS ，一些外界环境因素能增加细胞中的ROS 浓度，若不能及时清除以恢复平衡，会引起生物膜的过氧化损伤，甚至造成细胞器的损害和DNA 与蛋白质的降解与失活。

生命体在进化过程中形成并发展了清除活性氧的系统，例如抗氧化酶系统和非酶性小分子抗氧化系统。

超氧化物歧化酶(SOD)于1968年被发现，它广泛存在于生物体内，在生命体的自我保护系统中起着极为重要的作用，在免疫系统中也有重要的功能。

目前，在人体中仅发现3种SOD ，即CuZn-SOD 、Mn-SOD 和Ni-SOD 。

植物中还有一种 Fe-SOD 。

Mn-SOD 主要分布在线粒体中而CuZn-SOD 主要分布在细胞浆中。

SOD 是催化•2O 歧化反应、专一清除生物体内的•2O ，而平衡机体氧自由基的金属酶，其催化作用是通过所含金属的氧化和还原过程实现的。

在生理条件下，SOD 可使2O 歧化产生O 2的反应速度提高104倍[3]。

n n M O MO 22+⎯→⎯++• 1222M O H M OH +•+⎯→⎯+n n 在CuZn-SOD 的活性中心部位，Cu 与四个His 残基的咪唑基N 原子配位形成畸变的平面四方形，Zn 与三个His 残基N 原子和一个门冬氨酸残基的O 原子配位形成四方锥构型。

Ni-SOD 的活性中心结构尚未知，基于SOD 进化保守性，推测Ni 仍与3个组氨酸残基、1个Asp 残基及1个H 2O 配位[4]。

Mn-SOD 活性部位有一个是底物或其它内源性配体接近Mn II 离子的通道，该通道由疏水残基构成的疏水穴和2个亚基链共同形成，终止于金属离子附近的Tyr36和His32残基。

2席夫碱金属SOD 模型配合物2.1席夫碱CuZn-SOD 与Ni-SOD 模型配合物席夫碱SOD 模型配合物的合成、表征与生物活性研究已成为SOD 模型物研究的一个重要领域。

最近研究表明[5]，超氧化物歧化酶Cu 伴护蛋白质(CCS ）对SOD1的功能完善至关重要。

SOD1的结构表明，除金属中心的特性外，Cys55和Cys144间的二硫键对于其发挥功能亦很重要。

SOD1的活化极可能由二分子的杂二聚体引起。

Ni-SOD 具有与CuZn-SOD 相类似的抑制类型和与其相当的生物活性。

呈四方锥构型且轴向配位被水或碱(羧酸根)的氧占据的铜配合物和天然SOD 结构非常接近因而具有极其相似的活性。

但报道铜配合物多近似平面结构。

席夫碱铜配合物{[Cu(bppn)](ClO 4)2}2·H 2O 的EPR 谱测定g ||/A ||值恰在135cm -1，具有可逆的构象转变，配位方式从Cu(Ⅱ)平面四方构型转化为Cu(Ⅰ)四面体构型，满足了还原-氧化循环过程，具有较高SOD 活性[6]。

而类似四方锥构型如[Cu(apy)L](ClO 4)2、CuPuPhePy(ClO 4)2和{[Cu(bppn)](ClO 4)2}2由于轴向配位原子非氢氧化物分子而阻碍了构象转变，导致活性较低[7]。

为进一步获得Cu 2Zn 2SOD 的Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)结构的相关信息，研究了6-甲基吡啶-2-甲醛双缩1,4-丁二胺配合物[Cu 2Ⅰ-(Pu-6-MePy)2](ClO 4)2·MeOH 及[Cu Ⅱ-(Pu-6-MePy)(H 2O)](ClO 4)2晶体结构和SOD 活性[8](见表1)。

Cu()Ⅱ为平面四方构型而二聚的Cu()Ⅰ为三角双锥构型。

热力学稳定的二聚Cu(Ⅰ)SOD 模型物可应用于类胞液需氧环境，为获得更加稳定、有效的Cu-di-席夫Cu()Ⅰ模型物提供了可能[8]。

近年来相继发现大量以席夫碱为配体的单核Cu Ⅱ、Zn Ⅱ、Co Ⅱ、Ni Ⅱ的新型结构配合物具有一定的SOD 样活性[10~21]。

表1 黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶介质NBT 还原测定的铜配合物的抑制率[8]Tab.1 Inhibitory effect of copper complexes on the xanthine-XOD mediated reduction of NBT [8]目前，SOD 活性测试主要采取黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶-Luminol 化学发光体系法、邻苯三酚自氧化法、核黄素-蛋氨酸光照法、荧光和吸收光谱法等。

半数抑制率IC 50可进行定性比较，其值越小活性越强，但因一些配合物未达到IC 50或溶解性方面的原因，这一指标的使用受到限制。

乔艳红等[9]测得一系列邻香兰素氨基酸席夫碱及其配合物IC 50，邻香兰素-半胱氨酸席夫碱IC 50=29.04µg/mL ，其锌配合物IC 50=6.28µg/mL ，钴配合物IC 50=53.3µg/mL ，镍配合物IC 50=18.41µg/mL ；铜配合物及其它邻香兰素氨基酸席夫碱金属配合物的最大抑制率未达到50%而未获其IC 50值。

席夫碱及其金属配合物的SOD 活性测试为进一步研究提供了重要信息。

在天然酶中，Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)配位环境不同、空间结构各异，而模型配合物中Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)分别与相同的配体键合，其结构等同，但由于Zn(Ⅱ)的配位环境和构型与天然酶中的Zn(Ⅱ)不尽相似，Cu(Ⅱ)配合物通常表现出更强的SOD 活性。

综合目前已见诸报道的结果，在一定程度上反映出席夫碱配体和相关配合物的浓度，取代基的种类、大小和位置，及中心金属原子的电子组态等对模型配合物SOD 活性的影响关系，并表现出一定的相关性。

苯甲醛类氨基酸席夫碱金属配合物不仅具有与SOD 相似的清除•2O 作用，而且可与DNA 作用为进一步研究其它相关生物活性提供了依据。

2-氯代苯甲醛丙氨酸锌配合物与DNA 侧链碱基发生作用、钴配合物可发生对DNA 的插入作用，但对•2O 抑制能力较弱；Cu()Ⅱ、Ni()Ⅱ配合物有较强的清除作用，但与SOD 相比相差较远，其余化合物几乎没有作用[20,21]。

新型席夫酰腙邻羟基苯乙酮缩2-氨-4-肼-6-甲基嘧啶[25]和对称的双-(7-甲醛基-8-羟基喹啉-5-磺酸)缩二胺类席夫碱[26]金属配合物的研究表明，配体中极性基团磺酸基的引入利于配合物在靶部位的分布，增大了其与微生物的作用机会。

吸电子基取代的席夫碱也会对配体的生物活性产生一定的影响。