本论文主要研究了喹诺酮钯化合物的合成、晶体结构和抗癌活性；研究了喹诺酮与DNA之间的相互作用及影响因素；用分子静电势参数法研究了喹诺酮药物的定量结构-活性关系。本文还研究了邻菲咯啉金属配合物与DNA相互作用。论文由以下几部分组成。1．喹诺酮钯化合物的合成和表征及其与DNA作用光谱学研究。首次合成了诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星和恩诺沙星等喹诺酮药物与钯的化合物。其中，诺氟沙星钯化合物为橙红色晶体，其他化合物为浅黄色粉末。通过单晶衍射法解析，得到诺氟沙星钯化合物晶体结构为：（NFLXH）₂[PdCl₄]·2H₂O。用元素分析、红外、紫外、热重分析等方法对合成的四个喹诺酮钯化合物的结构进行了表征。根据表征结果并结合诺氟沙星钯晶体结构，推测环丙沙星、氧氟沙星、恩诺沙星与钯的化合物结构为：（CPLXH）₂[PdCl₄]·2H₂O，（OFLXH）₂[PdCl₄]·2H₂O，（ERLXH）₂[PdCl₄]·2H₂O。通过紫外可见光谱法和荧光光谱法，对上述合成的四个化合物与ct-DNA作用情况进行了研究。研究结果表明，上述化合物与ct-DNA存在相互作用，其作用方式可能为插入作用。2．用紫外吸收光谱、荧光光谱法分别研究了诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星和恩诺沙星等喹诺酮药物分子与DNA之间的相互作用，计算了喹诺酮药物分子与DNA的结合常数。结果表明，喹诺酮药物与DNA存在着较强的相互作用，喹诺酮分子中的芳香基团可能插入了DNA的碱基平面中。其结合能力为：恩诺沙星＞环丙沙星＞氧氟沙星＞诺氟沙星。研究了金属离子La³⁺、Cu²⁺对环丙沙星和氧氟沙星与DNA体系光谱的影响。研究结果表明，金属离子的存在亦影响喹诺酮药物与DNA之间的相互作用，La³⁺离子使喹诺酮-DNA体系的紫外吸收光谱发生增色效应，而Cu²⁺离子使喹诺酮-DNA体系发生减色效应，原因可能是在实验条件pH=7.4的情况下，La³⁺与喹诺酮药物分子可形成带正电的缔合物，且亲氧的稀土离子La³⁺本身亦是强的核酸切割剂，它们将与DNA的磷酸基团发生静电作用，从而使吸光度增大。而Cu²⁺离子作为较软的酸可能直接与DNA碱基嘌呤上的N原子通过共价键配位结合。因此，在Cu²⁺存在下，各喹诺酮分子紫外吸收光谱仍随DNA的增加而减小，且减小幅度较大。金属离子的存在，喹诺酮药物荧光光谱随DNA增加而明显降低，此结果亦佐证了金属离子的存在，有利于喹诺酮药物分子与DNA的相互作用。首次合成了苦味酸-诺氟沙星超分子化合物，分析了该化合物的晶体结构。研究了有机小分子苦味酸、苯酚对诺氟沙星与DNA作用的影响。发现苦味酸能促进诺氟沙星与DNA的相互作用。其原因为苦味酸含有三个吸电子的-NO₂基团，使其羟基上H⁺离子转移到诺氟沙星分子的N6原子上，此时，带正电荷的诺氟沙星的N6原子上的氢原子反过来与苦味酸形成氢键，同时诺氟沙星分子中的羧基上氢原子又与羰基氧形成分子内氢键。由于诺氟沙星与苦味酸形成层状的超分子化合物，使其与DNA之间可发生静电作用、堆积作用和氢键等多位点结合作用，因此，喹诺酮药物在苦味酸等有机分子的共存下表现出与DNA之间有明显的相互作用。3．喹诺酮钯化合物抗癌、抗菌活性研究。对合成的喹诺酮钯化合物（NFLXH）₂[PdCl₄]·2H₂O和（CPLXH）₂[PdCl₄]·2H₂O进行了抗肿瘤生物活性体外筛选试验，并与相应的喹诺酮进行对照。从受试物对肿瘤细胞的抑制作用和肿瘤细胞增殖（72h）的半数抑制浓度(IC₅₀)可见，喹诺酮钯化合物对人肺腺癌A549细胞和人白血病HL-60细胞的增殖抑制作用显著强于喹诺酮本身。其中④号样品（CPLXH）₂[PdCl₄]·2H₂O，在浓度为300μmol／L时对人肺腺癌A549细胞增殖的抑制率高达95.4±3.7％，是一个有望开发和应用的抗癌新药。本章还进一步对喹诺酮钯化合物抗癌活性的原因作了初步的探讨，认为喹诺酮钯化合物的抗癌活性与其特殊的组成和结构有关。另外，本章测试了喹诺酮及其化合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌等细菌生长抑制的情况，结果可知：喹诺酮钯化合物与喹诺酮一样，均对上述格兰氏菌有抑制作用，比较而言，环丙沙星钯化合物的抗菌性能较好。4．喹诺酮药物的定量结构-活性关系研究。用量子化学方法和多元回归分析模块建立了喹诺酮药物的结构参数与抑制DNA促旋酶、Ⅱ型拓扑异构酶的活性和活性差值间的定量关系。三个定量关系式的相关系数R分别为0.912、0.930、和0.904，均大于0.9，说明所建立模型较为理想。通过喹诺酮结构与抑制活性、选择活性差值的定量关系，能较好地计算和预测喹诺酮药物的活性。同时，提供了喹诺酮化合物影响抑制DNA促旋酶、人类Ⅱ型拓扑异构酶生物活性和选择性差别的结构信息，表明分子静电势参数结合疏水常数、分子的最低空轨道能级和偶极矩，特别是结合表征分子三维结构信息的3D-MoRSE参数可较好地用于定量描述喹诺酮药物结构与抑制生物大分子（酶）活性之间地相关关系，使得分子静电势参数结合三维立体参数3D-MoRSE可以拓展其应用范围到定量结构—活性关系的研究中。5．邻菲咯啉锌（Ⅱ）配合物与DNA相互作用的研究。采用紫外可见吸收光谱、荧光光谱等光谱方法研究了配离子[Zn（phen）]²⁺（phen=邻菲咯啉）与DNA的相互作用。在DNA存在下，配合物的紫外吸收光谱产生了明显的减色效应，DNA的碱变性曲线在配合物的存在下向pH值增大的方向移动，增色效应减小。荧光光谱表明EB（溴化乙锭）-DNA体系的荧光强度随[Zn（phen）]²⁺的加入而迅速减弱，表明锌的邻菲咯啉配合物与DNA之间发生了插入作用。6．邻菲咯啉铈（Ⅲ）配合物与生物大分子DNA相互作用。用光谱法研究[Ce（NO₃）₃（phen）₂]与DNA之间的相互作用。研究发现，DNA加入后，配合物的紫外吸收峰和表面增强拉曼峰明显降低，而荧光强度明显增强。配合物对EB与DNA作用有竞争。这些表明配合物与DNA有较强的相互作用，并且主要键合模式是插入作用。测得配合物与DNA的键合常数为1.7×10⁵。