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羰基钌配合物的活性调控是目前生物金属有机化学的热点问题之一。本文发展了一种基于配体设计的羰基钌配合物活性调控策略,通过引入轴向杂环配体与亲水性桥跨配体,实现了羧酸桥跨四羰基双钌结构的一氧化碳释放、抗癌活性以及水溶性的精确调控。实验表明,含杂环配体的羰基钌配合物对癌细胞具有较高的毒性;以亲水性水杨酸和聚乙二醇单甲醚丁二酸酯为桥跨配体,可大幅度提高此类结构的水溶性,从而加速其CO释放速度。本文共合成24个全新的锯马羰基钌类一氧化碳释放分子(CO-releasing molecules,CORMs),全面表征了其配合物分子结构,其中配合物2a获得了单晶结构。肌红蛋白实验表明,所有的配合物均可响应紫外光在模拟生理环境下缓释一氧化碳。MTT实验表明,此类羰基钌配合物具有一定的细胞毒性,其中2a在HCT116细胞系的IC50值低于100 表现出明显的抗癌活性。本论文的具体工作总结为以下五部分:第一,基于羰基钌与羧酸的热解反应,成功制备了三类羧酸桥跨锯马羰基钌配合物,分别为含N杂环轴向配位的乙酸桥连锯马羰基钌配合物(1a-6a);水杨酸为桥连配体的锯马羰基钌配合物(1d-6d);聚乙二醇单甲醚丁二酸酯桥连锯马羰基钌配合物(1b-6c)。所有的CORMs均进行了核磁、红外、质谱等波谱学表征,其配合物结构与预期结果一致,对配合物2a的结构进行单晶X-射线衍射解析。第二,采用肌红蛋白法系统测定了羧酸桥跨锯马配合物的CO释放性能。实验表明,模拟生理环境下,这类配合物可稳定存在,不会分解释放CO,而365 nm紫外光照射可有效触发其CO缓释。CO释放动力学数据分析发现,这类配合物的CO释放性能与桥连配体和轴向位配体均有关。亲水性配体可提高此类配合物释放CO的能力。第三,采用摇瓶法测定了含亲水性桥跨配体的羰基钌配合物的油水分配系数(logP),同时评价了 CORMs的水溶性。实验结果表明,配合物1b-6b的logP在0.01-1.37之间,配合物1c-6c的logP在-0.29-0.32之间,说明水溶性与聚乙二醇的聚合度之间存在正相关。配合物1d-6d的logP在0.09-2.30之间。这些结果表明聚乙二醇基团对这类配合物的水溶性起重要的作用。第四,选择小鼠巨噬细胞系RAW264.7和人结肠癌细胞系HCT116,评价了此类羰基钌配合物的细胞毒性。MTT实验结果发现,配合物1a-6a在光照条件下对HCT116细胞系表现出明显的细胞活性。体外测试结果表明这些CORMs有潜在的抗癌作用,并且在光照条件下能够杀死癌细胞。第五,为了深入理解此类羰基钌的构效关系,通过核磁和红外光谱研究了此类羰基钌配合物的降解历程。实验发现,在光照条件下2a降解释放产生多个羰基钌中间体。核磁实验发现,此类配合物的轴向配体易于被DMSO取代。有趣的是,其DMSO取代产物(6a”)的细胞毒性远小于6a,说明此类配合物的抗癌活性可能源自含杂环的锯马羰基钌结构。