五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物及其製備方法

2023-10-05 22:29:29

專利名稱：五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物及其製備方法
技術領域：
本發明屬於無機材料化學、無機藥物化學和晶體工程學領域，尤其涉及五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物及其製備方法。
背景技術：
多金屬氧酸鹽(POMS)以其豐富多彩的結構以及其自身的優良分子特性，包括極性、氧化還原電位、表面電荷分布、形態及酸性，使其在很多領域，尤其是材料、催化、藥物等方面具有廣泛的應用前景。多酸藥物(文獻[I] BernoldHasenknopf, Polyoxometalates:1ntroductiontoaclassofinorganiccompoundsandtheirbiomedicalapplications,FrontiersinBioscience,2005,10:275-287.文獻[2]. JeffreyT. Rhule, CraigL Hill， andDeborahA. Judd,Polyoxometalates in Medicine[J]，Chem. Rev. 1998，98:327-357.)由於種類繁多、結構可調、性質可變、價格低廉、市場巨大等誘人的前景，引起世界上越來越多的科學家關注。1971年Raynaud等首次報導了雜多陰離子[SiW12O4J4—的抗病毒活性，開創了多酸的藥物化學。Yamase用PM-8 ((NH3PiO 6[Mo7O24]. 3H20)進行了抗腫瘤的研究，不僅得出了"Mo7O24框架結構對於抗腫瘤具有決定性作用」的結論，而且提出了目前為止唯一的一個多酸抗腫瘤的氧化一還原機理假設[Mo7O24]6 +e +H+ — [Mo7O23 (OH) J0o金屬取代的雜多酸具有顯著的生物活性。如文獻[4](HuDH，ShaoC, GuanW, etal. StudiesontheinteractionsofT1-containingpolyoxometalates (POMs) withSARS-CoV3CLpr°bymolecularmodeling [J]，JInorgBioohem, 2007,101:89-94.)公開鈦取代的五種雜多酸鹽異構體[a-PTiWiciOj7—進行抗SARS病毒的模擬計算研究，結果表明，此類雜多酸能與影響SARS病毒複製的關鍵蛋白酶3CL_形成穩定化合物，從而抑制SARS病毒。如文獻[5] (JianxinLi, RongxinTan, RuiLi, XiaohongWang, etal. Syntheses,propertiesandbiologicalactivityoforganogermaniumsubstitutedheterpolytungstates[J]，InorganicChemistryCommunications, 2007,10:216-219.)、文獻[6] JianxinLi,FengyingZhai， XiaohongWang， etal.Synthesisandbiologicalactivityoftriorganogermaniumsubstitutedheteropolytungstates[J]，Polyhedron,2008,27:1150-1154.)公開有機鍺取代雜多鎢酸鹽在(HOOCCH2CH2Ge) 3 (PW9)2用量約為52. 20 u g/mL時，其活性要比Na8H [PW9O34]高。如文獻[7](FengyingZhai， XiaohongWang, DongliuLi， etal.SynthesisandbioIogicalevaluationofdecavanadateNa4Co (H2O) 6V10028 18H20 [J]，Biomedicine&Pharmacotherapy，2009，63:51-55.)公開鈷取代雜多鑰!酸鹽(Na4Co (H2O)J10O28 18H20)，簡寫為(CoVici)對抑制人的肝癌(SMMC-7721)細胞、卵巢癌(SK-0V-3)細胞，被體外實驗(MTT法)證實有效，且IC5。值較小。CoV1。對SMMC-7721的抗瘤效果比對SK-0V-3的效果好，在1. 5625 u g/mL時對SMMC-7721的活性就相當於25 y g/mL的5_Fu(5-fIuorouraciI, 5-氟尿嘧啶)。CoV10還被證實對抑制鼠體內的H印-A-22 (肝癌)有效。王恩波研究組在多酸藥物研究方面作了大量的篩選和抗病毒(抗HIV)活性的研究工作，獲得了大量的創新性研究成果。1998年，Rhule、Hill等對多酸在醫藥方面的應用作了詳盡的綜述。另外，文獻[8](A. Ogata, S. Mitsui, H. Yanagie, etal. Anovelant1-tumoragent,poIyoxomolybdateinducesapoptoticcelldeathinAsPC-lhumanpancteaticcancerceIIs[J], Biomedicine&Pharmacotherapy,2005,59:240-244.)> 文獻[9] (XiaohongWang,JingfuLiu, JianxinLi, etal.Synthesisandantitumoractivityofcyclopentadienyltitaniumsubstitutedpolyoxotungstate [Coff11O39 (CpTi)]卜(Cp= n 5-C5H5) [J]，JournalofInorganicBiochemistry, 2003, 94 :279-284.)> 文獻[10] (XiaohongWang,FengLi, ShuxiaLiuandM. T. Pope, Newliposome-encapsulated-polyoxometalates:synthesisandantitumoralactivity[J], JournalofInorganicBiochemistry,2005,99:452-457)、文獻[11] (FengyingZhai, DongliuLi, ChunliZhang, XiaohongWang, RuiLi, Synthesisa ndcharacterizationofpolyoxometalatesloadedstartchnanocomplexanditsantitumoralactivity [J]，EuropeanJournalofMedicinalChemistry, 2008,43:1911_1917)、文獻[12](Xiao-Hongffang, Jing-FuLiu,Ya-GuangChen,QunLiu,Ju-TaoLiuandM. T. Pope,Synthesis,characterizationandbioIogicalactiveityoforganotitaniumsubstitutedheteropoIytungstates, J. Chem. Soc. , DaltonTrans. , 2000,1139-1141)、文獻[13](劉紅,三缺位 Keggin型雜多鎢酸鹽與過渡金屬的配位組裝、晶體結構和磁性研究[D]，長春東北師範大學，2007.)等也公開了金屬氧簇化合物。據不完全統計，發現已有近200種和近20種金屬氧簇化合物分別被體外、體內實驗確證具有抗病毒、抗腫瘤效果，且毒性較低。其中絕大多數是雜多鎢簇，特別是缺位、夾心結構的雜多鎢簇。目前金屬氧簇藥物化學的主要研究方向，一是向金屬氧簇中引入稀土元素；二是單缺位、多缺位和混合型金屬氧簇的研究；三是在金屬氧簇的外界或內界引入有機基團，所有這些工作都能有效地改善金屬氧簇的生物活性。

發明內容
本發明的一個目的是提供五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物，該化合物具有潛在的抗腫瘤、抗病毒活性。同時，該化合物在催化劑和分子基光、電、磁性材料等方面也具有潛在的應用。本發明的另外一個目的是提供一種上述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物的製備方法。為了實現上述的第一個目的，本發明採用了以下的技術方案五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物，該化合物具有以下的陰離子化合物單元，陰離子化合物單元的化學式為[M
Co、N1、Cu或Zn ;所述的n=l(Tl4 ;所述的M、P、W、0具有以下的結構式0A β°作為優選，該化合物的陽離子化合物單元採用水合鈉離子、水合鉀離子和水合銨離子中的一種或多種混合。作為再優選，該化合物的陽離子化合物單元採用水合鈉離子。作為再優選，水合鈉離子採用「H」型、「Ζ」型、「S」型、」 C」型水合鈉離子中的一種或幾種嫁接。為了實現上述的第二個目的，本發明採用了以下的技術方案一種製備所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物的製備方法，該方法包括以下的步驟I)取易溶於水的過渡金屬鹽，所述的過渡金屬為Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu或Zn，加適量蒸餾水溶解，再加過量的NaOH溶液，將所得的氫氧化物沉澱離心分離並用蒸 餾水洗滌，直至沉澱中不含陰離子；2)取磷鎢酸鈉Na2H5P(W2O7)6溶於有機溶劑與蒸餾水的混合溶劑中，攪拌2(T40min後加入新制的氫氧化物和甲醇；3)用氫氧化鈉溶液調pH，攪拌1. 5^3小時後裝入內襯聚四氟乙烯的不鏽鋼反應釜中；4)程序控溫，升溫速率4飛小時由室溫升至15(T170°C，保持4飛天后開始降溫，降溫速率10 14小時由15(Tl70°C降至室溫；5 )過濾除去固體不溶物，濾液在室溫條件下自然蒸發，2個月後發現有適合單晶測試的晶體析出。作為優選，所述的步驟2)中有機溶劑為丙酮或甲醇。作為優選，所述的有機溶劑與蒸餾水的體積比為1:2 2. 5。作為優選，所述的步驟3)中氫氧化鈉溶液調pH=5. 5^8. 5。本發明所述的五缺位過渡金屬七鎢磷氧簇系列化合物，在七鎢磷氧簇單元中，七個WO6八面體未能把一個PO4四面體包裹在中心，使得PO4四面體的一側明顯地裸露在外；一個過渡金屬原子橋聯兩個七鎢磷氧簇構成了過渡金屬夾心雙七鎢磷氧簇單元。本發明的五缺位過渡金屬七鎢磷氧簇系列化合物具有以下的特性(I)五缺位過渡金屬七鎢磷氧簇具有與缺位化合物HPA-23 ((NH4)17Na[NaSb9W21O86])相似的滲透細胞的能力，通過滲透進入病毒細胞核從而實現抗腫瘤、抗病毒的目的；(2)五缺位過渡金屬七鎢磷氧簇具有與PM-8相似的氧化還原性質，通過氧化還原反應殺死病毒細胞；(3)五缺位過渡金屬七鎢磷氧簇具有與病毒蛋白質通過氫鍵形成鏈內交鏈，阻止病毒蛋白酶複製，從而實現抗腫瘤、抗病毒的目的；(4)五缺位過渡金屬七鎢磷氧簇在催化劑和分子基光、電、磁性材料等方面具有潛在的應用。


圖1 為[Mn (HPff7O28) 2]14_ 的結構單元。圖2 為[Na14 (H2O) 38Mn (HPW7O28) 2] · 6H20 的結構單元。圖3為「H」型水合鈉離子的結構單元。 圖4為「Z」型水合鈉離子的結構單元。圖5 為[Na14 (H2O) 38Mn (HPW7O28) 2] · 6H20 的 X-射線粉末衍射圖。圖6 為[Na14 (H2O) 38Mn (HPW7O28) 2] · 6H20 的紅外光譜圖。圖7 為[Fe (H2Pff7O28) 2]12_ 的結構單元。圖8 為[Na12 (H2O) 34Fe (H2Pff7O28) 2] · IOH2O 的結構單元。圖9為「S」型水合鈉離子的結構單元。圖10為「C」型水合鈉離子的結構單元。圖11 為[Na12 (H2O) 34Fe (H2Pff7O28) 2] · IOH2O 的 X-射線粉末衍射圖。圖12 為[Na12 (H2O) 34Fe (H2Pff7O28) 2] · IOH2O 的紅外光譜圖。
具體實施例方式實施例1十四鈉水合離子橋聯錳(II)雙七鎢磷氧簇化合物[Na14 (H2O)38Mn (HPff7O28)2] ·6Η20化合物及其製備方法。十四鈉水合離子橋聯錳(II)雙七鎢磷氧簇化合物[Na14 (H2O)38Mn (HPff7O28)2] ·6Η20的製備方法，該方法包括如下步驟(I)稱取一水硫酸猛(MnSO4 *H20)0. 845g (O. 50mmol),加適量蒸懼水溶解,再加過量的Imol/LNaOH溶液，將所得的氫氧化錳沉澱離心分離並用蒸餾水洗滌5次，直至沉澱中不含硫酸根離子；(2)稱取磷鎢酸鈉(Na2H5P (W2O7)6)1. 480g (O. 50mmol)溶於 30mLl: 2 (v/v)丙酮與蒸餾水的混合溶劑中，攪拌半小時後加入新制的氫氧化錳和IOmL甲醇，用氫氧化鈉溶液調pH=8. 5，攪拌2小時；(3)將反應懸浮液裝入50mL內襯聚四氟乙烯的不鏽鋼反應釜中，程序控溫，升溫速率5小時由室溫升至160°C，保持160°C 5天後開始降溫，降溫速率12小時由160°C降
至室溫。(4)一周後出釜，過濾除去固體不溶物，濾液在室溫條件下自然蒸發，2個月後發現有適合單晶測試的黃色塊狀晶體析出。將實施例1製備的五缺位錳雙七鎢磷氧簇化合物進行X—射線單晶衍射、紅外光譜分析，確認晶體結構。其簇單元如圖2，抗衡陽離子為水合陽離子如圖3、4，X—射線粉末衍射圖5，紅外光譜圖6。其晶體學數據為H9tlMnNa14OicitlP2W14,Fff=4703. 22, triclinic, spacegroupP-1, a =11.877 (2), b = 12. 125 (2),^17. 960A, α =80. 13 (3) °，β =85. 40 (3) °，γ =60. 80(3)。，戶2224. 3 (10) A3, Z = I,Dcalc=3. 51 lMg/m3,71073A, T = 273K,R1 (wR2)=0. 0405(0.1008)。IR (KBr)cm-1:3430 (OH, ), 1090 (P_0a (W)), 1010 (P_0a (Mn)),930 (ff-Od),890(W-Ob-W),800 (W-Oc-W)0上述的五缺位錳七鎢磷氧簇化合物具有以下的特性
(I)五缺位錳七鎢磷氧簇化合物具有與缺位化合物HPA-23 ((NH4)17Na[NaSb9W21O86])相似的滲透細胞的能力，通過滲透進入病毒細胞核從而實現抗腫瘤、抗病毒的目的；(2)五缺位錳七鎢磷氧簇化合物具有與PM-8相似的氧化還原性質，通過氧化還原反應殺死病毒細胞；(3)五缺位錳七鎢磷氧簇化合物具有與病毒蛋白質通過氫鍵形成鏈內交鏈，阻止病毒蛋白酶複製，從而實現抗腫瘤、抗病毒的目的；(4)五缺位錳七鎢磷氧簇化合物在催化劑和分子基光、電、磁性材料等方面具有潛在的應用實施例2十二鈉水合離子橋聯五缺位鐵雙七磷氧簇化合物及其製備方法。本發明提供的五缺位鐵雙七磷氧簇化合物的製備，該方法包括如下步驟(I)取硫酸亞鐵晶體(FeSO4.7H20)，加適量蒸餾水溶解，再加過量的Imol/LNaOH溶液，將所得的氫氧化亞鐵(氫氧化鐵)沉澱離心分離並用蒸餾水洗滌5次，直至沉澱中不含硫酸根離子；(2)稱取磷鎢酸鈉(Na2H5P (W2O7) 6)溶於1:2 (v/v)丙酮與蒸餾水的混合溶劑中，攪拌半小時後慢慢加入新制的氫氧化鐵和IOmL甲醇；(3)用氫氧化鈉溶液調pH，攪拌2小時後裝入50mL內襯聚四氟乙烯的不鏽鋼反應
釜中；(4)程序控溫，升溫速率5小時由室溫升至160°C，保持160°C 5天後開始降溫，降溫速率12小時由160°C降至室溫；(5)過濾除去固體不溶物，濾液在室溫條件下自然蒸發，2個月後發現有適合單晶測試的淺黃色塊狀晶體析出。將實施例2十二鈉水合離子橋聯鐵(II)雙七鎢磷氧簇化合物[Na12 (H2O) 34Fe(H2Pff7O28) 2] · IOH2O 的結構確證。其晶體學數據為H92FeNa12OltltlP2W14,Fff=4660. 17, triclinic, spacegroupP-1, a =10.572 (2)，b = 11.009 (2),^21.029 (4) A, a =85. 01 (3) °，β =77. 72 (3) °，γ =67.48 (3) °，盧2209.1 (7) A3jZ = 1，Dcalc=3. 503Mg/m3，和0 71073A,T = 273K, R1 CwR2)=0.0532 (0.1589)。標題配位聚合物結構單元是由一個鐵(II )雙七鶴磷氧簇，12個水合鈉離子和6個結晶水分子組成。在七鎢磷氧簇單元中，包含七個WO6八面體和一個PO4四面體，一個Fe (II)原子橋聯兩個七鎢磷氧簇構成了鐵夾心雙七鎢磷氧簇單元(圖7，圖8)。抗衡陽離子為水合陽離子如圖9、10，X-射線粉末衍射圖11，紅外光譜圖12。上述的五缺位鐵七鎢磷氧簇化合物具有以下的特性(I)五缺位鐵七鎢磷氧簇化合物具有與缺位化合物HPA-23 ((NH4)17Na[NaSb9W21O86])相似的滲透細胞的能力，通過滲透進入病毒細胞核從而實現抗腫瘤、抗病毒的目的；(2)五缺位鐵七鎢磷氧簇化合物具有與PM-8相似的氧化還原性質[2]，通過氧化還原反應殺死病毒細胞；(3)五缺位鐵七鎢磷氧簇化合物具有與病毒蛋白質通過氫鍵形成鏈內交鏈，阻止病毒蛋白酶複製，從而實現缺腫瘤、抗病毒的目的；
(4)五缺位鐵七鎢磷氧簇化合物在催化劑和分子基光、電、磁性材料等方面具有潛在的應用。
權利要求
1.五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物，其特徵在於該化合物具有以下的陰離子化合物單元，陰離子化合物單元的化學式為[M(H(1_3)PW7028) 2]n_ ;所述的M為Sc、T1、V、Cr、 Mn、Fe、Co、N1、Cu或Zn ;所述的n=l(Tl4 ;並且所述的Μ、P、W、O具有以下的結構式
2.根據權利要求1所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物，其特徵在於該化合物的陽離子化合物單元採用水合鈉離子、水合鉀離子和水合銨離子中的一種或多種混口 ο
3.根據權利要求2所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物，其特徵在於該化合物的陽離子化合物單元採用水合鈉離子。
4.根據權利要求3所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物，其特徵在於水合鈉離子採用「H」型、「Z」型、「S」型、「C」型水合鈉離子中的一種或幾種嫁接。
5.一種製備權利要求1所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物的製備方法， 其特徵在於該方法包括以下的步驟1)取易溶於水的過渡金屬鹽，所述的過渡金屬為Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu或 Zn，加適量蒸餾水溶解，再加過量的NaOH溶液，將所得的氫氧化物沉澱離心分離並用蒸餾水洗滌，直至沉澱中不含陰離子；2)取磷鎢酸鈉Na2H5P(W2O7) 6溶於有機溶劑與蒸餾水的混合溶劑中，攪拌2(T40min後加入新制的氫氧化物和甲醇；3)用氫氧化鈉溶液調pH，攪拌1.5^3小時後裝入內襯聚四氟乙烯的不鏽鋼反應釜中；4)程序控溫，升溫速率4飛小時由室溫升至15(T170°C，保持4飛天后開始降溫，降溫速率:10 14小時由15(Tl70°C降至室溫；5)過濾除去固體不溶物，濾液在室溫條件下自然蒸發，2個月後發現有適合單晶測試的晶體析出。
6.根據權利要求4所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物的製備方法，其特徵在於步驟2)中有機溶劑為丙酮或甲醇。
7.根據權利要求4或5所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物的製備方法， 其特徵在於有機溶劑與蒸餾水的體積比為1:2 2. 5。
8.根據權利要求4所述的五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物的製備方法，其特徵在 於步驟3)中氫氧化鈉溶液調pH=5. 5^8. 5。
全文摘要
本發明屬於無機材料化學、無機藥物化學和晶體工程學領域，尤其涉及五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物及其製備方法。五缺位過渡金屬雙七鎢磷氧簇系列化合物，該化合物具有以下的陰離子化合物單元，陰離子化合物單元的化學式為[M(H(1-3)PW7O28)2]n-；所述的M為Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn；所述的n=10~14；本發明的優點在於該化合物具有潛在的抗腫瘤、抗病毒活性。同時，該化合物在催化劑和分子基光、電、磁性材料等方面也具有潛在的應用。
文檔編號B01J31/18GK103011120SQ20121056665
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者張必松, 殷之武, 李雲霞, 施存元, 吳昌勝, 裘建平 申請人:金華職業技術學院, 浙江尖峰藥業有限公司