8-羥基喹啉-鐵配合物的合成、表征及生物活性

8-羥基喹啉（8-HQ）是一種含氮雜環化合物，其分子中的羥基（-OH）和吡啶氮（-N-）可通過配位鍵與金屬離子結合，形成穩定的配合物，其中，8-羥基喹啉-鐵配合物因鐵元素的生物相容性及配體的多功能性，在醫藥、材料等領域備受關注。以下從合成方法、表征手段及生物活性三方面展開闡述。

一、合成方法

8-羥基喹啉-鐵配合物的合成需通過配體與鐵離子的配位反應實現，核心是控制反應條件以確保配位鍵的穩定形成，常見方法包括：

溶液沉淀法：這是十分常用的合成路徑，通常將8-羥基喹啉溶解于乙醇或甲醇中，加入適量堿（如NaOH、三乙胺）調節pH至7-9，使配體形成負離子（8-HQ⁻）；隨后將Fe²⁺或Fe³⁺的鹽溶液（如FeCl₂、FeCl₃、FeSO₄）按一定摩爾比（配體與鐵離子通常為 2:1 或 3:1）緩慢滴入配體溶液中，在 60-80℃下攪拌反應2-4小時。反應過程中，8-羥基喹啉的羥基氧和吡啶氮與Fe離子配位，生成棕黃色或橙紅色沉淀，經離心、洗滌（用乙醇或蒸餾水去除未反應的配體和鹽）、干燥后得到配合物，例如，合成Fe³⁺配合物時，配體與Fe³⁺的摩爾比為3:1時，易形成穩定的八面體構型配合物 [Fe (C₉H₆NO)₃]。

溶劑熱法：適用于需要更高結晶度的配合物合成，將8-羥基喹啉、鐵鹽（如Fe (NO₃)₃）按比例溶解于DMF（二甲基甲酰胺）或乙二醇中，轉移至高壓反應釜，在120-180℃下反應8-12小時。高溫高壓環境可促進配體與金屬離子的充分配位，生成的配合物顆粒更均勻，結晶度更高，但成本相對較高，適用于對純度要求嚴格的場景。

固相合成法：將8-羥基喹啉與鐵鹽按比例研磨混合，在室溫或低熱（50-100℃）下通過固相擴散反應生成配合物，該方法無需溶劑，操作簡單，環保性好，但反應速率較慢，可能存在未反應的原料殘留，需通過多次研磨或延長反應時間優化。

二、表征手段

為確認配合物的結構、純度及配位方式，需結合多種表征技術：

紅外光譜（IR）：通過分析特征官能團的振動頻率變化，可驗證配位鍵的形成。自由 8 - 羥基喹啉在3400-3600cm⁻¹ 處有羥基（-OH）的伸縮振動峰，在 1600-1500 cm⁻¹ 處有吡啶環的骨架振動峰；形成配合物后，羥基峰消失（因羥基氧與 Fe 配位，失去質子），吡啶氮的振動峰向低波數移動（通常偏移20-50cm⁻¹），同時在 500-600 cm⁻¹ 處出現 Fe-O 和 Fe-N 鍵的特征振動峰，可作為配合物生成的直接證據。

紫外-可見光譜（UV-Vis）：自由8-羥基喹啉在250-350nm處有π-π躍遷吸收峰，在350-450nm 處有n-π躍遷吸收峰；與Fe離子配位后，由于金屬離子與配體間的電荷轉移（MLCT），吸收峰通常發生紅移（如移至400-500 nm），且吸光度顯著增強，可通過吸收峰位置和強度變化判斷配合物的形成及穩定性。

元素分析（EA）：通過測定配合物中C、H、N的含量，結合理論計算可確定配合物的組成（如配體與金屬離子的比例），例如，若實測C、H、N含量與理論值 [Fe (C₉H₆NO)₃] 的偏差小于0.5%，則可確認配合物的化學式。

X射線衍射（XRD）：對于結晶態配合物，XRD可通過特征衍射峰確定其晶體結構。對比自由配體與配合物的 XRD 圖譜，若配合物出現新的衍射峰且配體峰消失，說明形成了新的晶體相；通過與標準卡片比對或單晶衍射分析，可進一步確定配合物的空間構型（如八面體、四面體）。

熱重分析（TGA）：用于評估配合物的熱穩定性。自由8-羥基喹啉通常在200-250℃開始分解，而配合物因配位鍵的穩定作用，分解溫度可提高至300-400℃，通過失重曲線可計算配位數（如失重階段對應配體的脫落）。

三、生物活性

8-羥基喹啉-鐵配合物的生物活性與其結構密切相關，主要體現在抗菌、抗氧化及潛在的抗腫liu等方面：

抗菌活性：8-羥基喹啉本身具有一定抗菌性，與Fe離子配位后，因金屬離子的協同作用，抗菌活性顯著增強，其作用機制可能是通過破壞細菌細胞膜（與膜蛋白結合）或抑制細菌的酶活性（如干擾鐵代謝相關酶）。研究表明，該配合物對革蘭氏陽性菌（如金黃色葡萄球菌）和革蘭氏陰性菌（如大腸桿菌）均有抑制作用，抑菌濃度下限（MIC）通常在10-50μmol/L，優于自由配體。

抗氧化活性：鐵離子在生物體內參與氧化還原反應，而8-羥基喹啉-鐵配合物可通過螯合游離Fe²⁺（避免其參與Fenton反應生成羥基自由基）發揮抗氧化作用。實驗顯示，該配合物對DPPH自由基、超氧陰離子的清除率可達50%-70%（濃度為100μmol/L 時），且穩定性優于單純的抗氧化劑（如維生素C），不易被氧化失活。

抗**潛力：部分研究發現，8-羥基喹啉-鐵配合物可通過靶向腫liu細胞的鐵代謝（腫瘤細胞對鐵的需求高于正常細胞）抑制其增殖，例如，配合物可進入腫瘤細胞后釋放Fe³⁺，誘導活性氧（ROS）積累，導致DNA損傷；同時，配體8-羥基喹啉可抑制拓撲異構酶活性，阻斷腫liu細胞分裂。不過，目前相關研究多處于體外細胞實驗階段，其體內毒性和靶向性仍需進一步驗證。

其他生物活性：該配合物還可能具有抗寄生蟲（如瘧原蟲）、抗病毒等作用，其機制與干擾病原體的鐵吸收或酶功能相關，但具體活性強度和適用范圍需結合具體病原體類型進一步研究。

8-羥基喹啉-鐵配合物的合成需通過調控反應條件實現高效配位，多種表征手段可協同確認其結構；其生物活性源于配體與金屬離子的協同作用，在抗菌、抗氧化等領域展現出良好的應用潛力，未來需通過結構修飾（如引入取代基）進一步優化活性和靶向性。

本文來源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網 http://www.c7lunwen.cn/