摘要模拟维生素B₁₂，合成了水溶性的高氯酸二氯合5，7，7，12，14，14-六甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四-4，11-二烯钴(Ⅲ)配合物，用先进的Union Giken RA-401停流分光光度计首次对甲硝唑等四种咪唑类化合物与该配合物的轴向配位快速反应动力学性质进行了研究，探讨了它们的反应机理，对实验数据进行了拟合处理，得到预平衡步的平衡常数K和速控步的速率常数k，并算出了预平衡步的Δ_r，Δ_r以及速控步的活化参数Δ_rH^≠_m,Δ_rS^≠_m.

The Kinetic Study on the Axial Coordination Faster Reaction of the Metal Acrocyclic Complexes on Imidazole Compounds

Yan Xi,Shao Ying,Zhu Shourong,Lin Huakuan,Zhu Zhi′ang,Chen Rongti

Department of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071

AbstractThe dichloro(5,7,7,12，14，14-hexamethyl-1,4，8，11-tetraazacyclotetradeca-4，11，diene)cobalt(Ⅲ)perchlorate［Co(C₁₆H₃₂N₄)Cl₂］ClO₄ was prepared by imitating vitamin B₁₂.The kinetic study on axial coordination faster reaction of ［Co(C₁₆C₃₂N₄)Cl₂］ClO₄ of four imidazolates compounds at different temperatures by means of the union Giken RA-401 stopped-flow was reported.The mechanism of the reaction was postulated.The equilibrium constants K of the pre-equilibrium step and the rate constants k of rate-determing step were evaluated.The Δ_rH^0—_m，Δ_rS^0—_m of a pre-equilibrium step and Δ_rH^≠_m，Δ_rS^≠_m of a rate-determining step were also calculated.

Key wordsmacrocyclic complex;reaction mechanism;equilibrium constant;dynamics

许多药物都含有咪唑环结构，如氟马西尼、甲硝唑、酮康唑、雷可唑、速效肠虫净等.这些药物都含有氮，而氮是较好的配位原子，特别容易与金属或其配合物形成配键，如金属卟啉、大环多胺金属配合物等等.探讨这类反应的动力学过程，对于进一步了解咪唑类药物的药理反应是十分必要的.咪唑类药物在医治疾病的同时会引起患者的贫血症，目前其原因还有待于进一步研究.本文采用生物配位化学模拟研究法，从动力学的角度首次提出：咪唑类药物引起患者贫血症的原因可能是其破坏了人体中维生素B₁₂的生物功能所致.

维生素B₁₂是一类大环金属配合物^〔1，2〕，该物质不仅分子量大，结构复杂而且空间位阻也较大，因而采用了结构与其相似，但分子量较小的模拟物，模拟它的性质，用快速反应动力学的研究手段，深入探讨了它与咪唑类化合物的相互作用机理，对于药物的改性研究具有一定的意义.

1实验部分

高氯酸二氯合5，7，7，12，14，14-六甲基-1,4,8，11-四氮杂环-4，11-二烯钴(Ⅲ)(简称CoAL₂，其中L₂表示络合物中轴向配位的两个氮原子)参照文献〔3〕方法合成.元素分析，实验值(%)：C 37.9，H 6.7，N 11.4；计算值(%)：C 37.7，H 6.3，N 11.0.其余试剂都为分析纯试剂(包括咪唑类化合物配体).其中咪唑、2-甲基咪唑、硝酸钾在使用前进行重结晶.

测试波长选择在日本UV-240紫外分光光度计上进行.快速反应动力学表观反应速率常数在日本Union Giken RA-401停流分光光度计上测试.

在实验中采用轴向配体大过量，对金属大环配合物为假一级反应的条件，金属大环配合物的浓度为10^-4 mol/L，轴向配体的浓度为2×10^-3～2×10^-1 mol/L.表观速率常数由Union Giken RA-401停流分光光度计的微机计算后自动给出.所有的表观速率常数k_obs至少测量三次，误差在±0.5%以内，实验温度为(25±0.1)～(40±0.1)℃.溶剂采用二次蒸馏水，用0.1 mol/L硝酸钾控制离子强度，为了增加轴向配体的溶解度，在二次水中加入30%(v/v)的二甲基甲酰胺.

2结果与讨论

2.1轴向单取代配位反应

在大环配合物与轴向配体反应的过程中，大环配合物CoAL₂与甲硝唑(MND)相互作用时，实验中测得的k_obs随配体［MND］的浓度变化关系曲线如图1所示，将实验数据1／k_obs～1/［MDN］作图，得到很好的直线关系，如图2所示.其直线关系可表示为：

1/kobs=a+b/［MND］(1)

Fig.1Plot of k_obs vs.［MND］ at 25°

Fig.2Plot of k_obs vs.1/［MND］ at 25°

在对金属大环配合物为假一级反应的条件下，轴向单取代配位反应的实验动力学方程为：

(2)

(2)式中的［B］为实验过程中轴向配体的初始浓度，因此提出如下反应机理^〔4～5〕：

CoAL₂+BCoAL₂B(3)

CoAL₂B［CoAL₂B］+L(4)

根据提出的机理，在金属大环配合物为假一级反应的条件下，采用平衡态近似方法，推得理论动力学方程为：

^1/kobs=(5)

第(5)式与第(2)式相一致.对比(5)式与(1)式可知：^K=，k=

整理(5)式得：^kobs=(6)

从(6)式可看出，当［MND］较小时，k_obs将正比于［MND］，即k_obs与［MND］成直线关系，如果［MND］逐步增大，则kobs与［MND］将变为曲线关系，图1证实了这一点，从另一侧面说明该机理的合理性.

2.2轴向双配位取代反应

轴向配体咪唑(Im)、2-甲基咪唑(MIm)、2-乙基-4-甲基咪唑(EMIm)与金属大环配合物发生轴向取代配位反应，图3表示k_obs随咪唑浓度的变化曲线.

Fig.3Plot of k_obs vs.［lm］at 25°

将实验数据［B］/k_obs对1/［B］作图，得到很好的直线关系，其图形类似图2所示.该直线可表示为：

［B］/kobs=a+b/［B］(7)

在对金属大环配合物为假一级反应的条件下，得到实验动力学方程为：

^{［B］/kobs=}(8)

据此，提出如下反应机理：CoAL₂+BCoAL₂B(9)

CoAL₂B+BCoAB₂+2L<