[00140974]基于多三氮大环过渡金属配合物的顺磁CEST磁共振成像对比剂的制备及效能研究

功能化单/多三氮大环是构筑生物功能性配合物如金属酶模型物、顺磁CEST造影对比剂的重要脚手架分子,基于此类配体的金属配合物在生物医药领域展现出广泛的应用前景。本项目设计合成了一系列修饰有不同功能侧臂的单/多三氮大环配体以及4种柔性的含氮杂环配体,利用其与过渡金属、稀土金属组装获得了60多例过渡及过渡-稀土/碱金属的单核/多核配合物以及配位聚合物。对部分配合物的溶液稳定性、光磁学性质、仿酶活性、磁共振成像性能以及配合物的结构调控、多因素诱导配合物的结构转换开展了深入系统的研究。取得的主要研究成果如下：（1）发展了一种利用Cd（II）调控具有腈烷基功能的单三氮大环化合物发生醇解作用制备具有同功能侧臂或杂功能侧臂的三氮大环衍生物的简便化学途径,该研究成果已发表于SCI期刊Inorg. Chim. Acta, 2014, 415, 14-21;（2）从具酰胺侧臂的三氮大环的顺磁金属配合物中筛选得到2例具有良好的顺磁CEST对比效能的成像对比试剂,分析了影响配合物对比效能的相关参数,为发展高灵敏度的顺磁CEST试剂提供了一定的理论依据;（3）探索了侧臂基团对双三氮大环Cu（II）配合物的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性的影响,厘清了配合物的仿酶活性与侧臂取代基性质的关联,发现非配位的烷基侧臂可有效阻止无活性/弱活性的二聚体的形成,同时又可保证金属活性中心附近存在足够的易变配位点用于结合底物超氧阴离子,从而使得这两个双核铜配合物表现出更为优异的SOD酶和过氧化氢酶活性,为寻找高效的超氧化物歧化酶/过氧化氢酶模型物奠定了理论和实验基础。鉴于一例双核铜配合物所具有的SOD酶活性远远优于目前已报道的各类基于1,4,7-三氮杂环壬烷衍生配体的SOD酶模拟物,我们已经以“一种具有SOD酶活性的双三氮大环双核铜配合物及制备方法”为题申请国家发明专利一项。这类同时具备SOD酶和过氧化氢酶活性的双功能模拟物有望开发成为用于抗衰老或者治疗炎症及神经退行性疾病的抗氧化药物。研究成果已整理成文并发表于SCI期刊Appl. Organometal. Chem. 2018, 32, e4297;（4）以具有丙醇功能侧臂的单三氮大环配体构筑了4例单/多核过渡金属配合物,证实配合物结构（核数）的不同与侧臂羟基的质子化状态、配位模式以及参与配位的羟基的数目有关,研究成果已发表于SCI期刊J. Coord. Chem., 2017, 70, 3019-3034。由具有丙酸功能侧臂的单三氮大环配体合成了2个过渡/碱金属二维混合金属配聚物和1例一维的单一金属链状配位聚合物,揭示了Na+在异金属有机配位聚合物的组装中发挥了重要的模板作用,成果已发表于SCI期刊Transit. Metal Chem., 2017, 42, 41-50;（5）采用金属插入反应作为配合物结构转换的新型策略,报道了1例罕见的通过金属插入实现的基于丙酸功能化双三氮大环的二维配位聚合物间的单晶-单晶结构转换,并利用基于丙酸功能化多三氮大环的金属配体作为构筑单元组装得到2例结构新颖的纳米尺寸高核异金属笼簇以及2例对苦味酸具有高选择性、高灵敏性识别作用的六核过渡-稀土异金属笼簇;（6）以柔性的含氮杂环羧酸配体可控合成了一系列结构多变的低维配位聚合物以及多核簇合物,阐明了金属离子在分子自组装过程中发挥的重要导向作用,通过多因素调控实现了部分配合物之间的可控结构转换,其中1例通过阴离子在金属中心的配位层与晶格间可逆移动诱导的零维配合物至一维配合物的单晶-单晶结构转换为首次报道,研究结果为如何借助外部反应条件的变化操控柔性配体构筑具有不同拓扑结构以及物化性能的配合物提供了有益的信息。研究成果已发表于CrystEngComm, 2015, 17, 6724-6735;CrystEngComm, 2017, 19, 5442-5459。项目研究迄今已在国际SCI期刊上正式发表7篇具有较高学术水平的研究论文,其中影响因子3.0以上的SCI论文3篇;发表会议论文4篇;申请国家发明专利1项;项目研究期间共培养6名硕士研究生,其中4名顺利毕业并获得硕士学位。