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糖尿病是全球最重要的公共健康问题之一，主要表现为高血糖、高血脂和胰岛素抵抗，已被世界卫生组织列为三大疑难病之一。尽管患者已经进行了药物治疗和改变了生活方式，但病情仍在恶化，主要是由于胰腺 β-细胞功能的持续恶化，目前的药物治疗方法很难获得持久的血糖控制。因此，在 II 型糖尿病上开发一些新型的有机铬(III)药物配合物或功能性铬(III)补品仍是研究热点，配体在改善铬(III)复合物的生物活性方面起着重要的作用。 本文在课题组原有水杨酸铬配合物研究的基础上，以水杨酸和畅销的降糖药物二甲双胍、苯乙双胍为配体合成了新型的铬(Ш)配合物，并对其结构进行了表征，明晰了其基本的理化性质，探讨了铬(Ш)配合物与胰高血糖素的作用结合，并初步探究了生物活性和毒性等工作。主要内容如下： (1) 铬(III)配合物的制备与表征 本文主要采用常规的溶液合成方法。以水杨酸及其衍生物为配体，合成了 7 个新的铬(Ш)配合物：[Cr3O(SA)7·2CH3OH]·3CH3OH、[Cr3O(SA)7·2H2O]、[Cr(3-CH3-SA)·TETA]·Cl、[Cr(5-Cl-SA)·4H2O]·Cl、[Cr(5-Br-SA)·4H2O]·Cl、 [Cr4Na6(3-CH3-SA)8·2OH-·4C2H5OH·14H2O]·2H2O 和[Cr(4-CH3-SA)·4H2O]·Cl2；以二甲双胍和苯乙双胍为配体合成了 3 个新型的铬(Ш)配合物：[Cr(Met)3]、[Cr(dipic)2]·Met和[Cr(Phf)3]·Cl3。通过元素分析、红外光谱、荧光光谱、紫外可见吸收光谱、X-射线晶体衍射和电喷雾质谱等对配合物结构进行了全面表征。 (2) 铬(III)配合物理化性质 通过紫外可见吸收光谱法研究了配合物在不同温度、不同 pH 环境和介质中溶液的稳定性和抗氧化性。整体上看，配合物(1) [Cr3O(SA)7·2H2O]在水杨酸系列配合物中表现出好的稳定性，而且不易被氧化；在双胍系列配合物中，配合物(8) [Cr(Met)3]有很好的稳定性，且不易被氧化。使用热重分析法研究了固态配合物的热稳定性，总体上看，除了配合物(3)外，热分解的温度都高于100℃，这样有利于配合物的保存和贮存。 通过Gaussian 09软件包用密度泛函计算并优化了四种配合物的初始结构，并讨论了 HOMO，LUMO 和 Eg。结果表明：理论优化结果与晶体结构或推断结构较好的吻合，而且HOMO和LUMO的能级值及Eg值也符合实验结果。 使用循环伏安法研究了配合物(8)和(9)的电化学性质。结果表明：配合物在溶液中有较好的氧化还原性质，在生物体内也会发生可逆的氧化还原反应，这个与铬本身的多价态有很大关系。 此外，还研究了配合物(1)和(2)的磁性，在外加磁场1000 Oe，温度测量范围为 2~300 K。变温磁化率曲线表明：两个三核铬(III)配合物中Cr(III)…Cr(III)之间存在反铁磁耦合作用，都具有反铁磁性性质，与其它类似结构的配合物是一致的。 (3) 铬(III)配合物与胰高血糖素的结合作用研究 胰高血糖素是一种由胰腺α-细胞分泌的激素，与胰岛素的功能正好相反，由29个氨基酸组成的直链多肽，分子结构中含有1个色氨酸和2个酪氨酸残基，具有内源性荧光。若胰高血糖素分泌过多了，就会出现高血糖，因此抑制胰高血糖素的过剩分泌，有助于防止II型糖尿病的发病。 在生理条件下，应用荧光光谱研究了 CrCl3·6H2O 和配合物(1)、(8)和(10)与胰高血糖素(glucagon)分子间的结合作用。经初步的实验表明：(i) 四个铬化合物对 glucagon 荧光的猝灭机制属于形成glucagon复合物而引起的静态猝灭；(ii) 四个铬化合物与 glucagon 的结合常数分别是：0.96×105 (CrCl3·6H2O)，1.79×105 (1)，1.73×105 (8)和1.29×105 (10) L mol-1。配合物结合常数都大于105 L mol-1，证明配合物与胰高血糖素以较强的分子间作用力结合，而这四个化合物与 glucagon 的结合能力顺序为：[Cr3O(SA)7·2H2O]﹥[CrMet]﹥[CrPhf]﹥[CrCl3]；(iii) 初步推断二者结合比为2:1。 (4) 铬(III)配合物降糖降脂生物活性 配合物的生物活性是生物无机领域研究者非常关心的问题。本文以STZ诱导的糖尿病C57模型小鼠为研究对象，选取具有仿生结构的配合物[Cr3O(SA)7·2H2O]、[Cr(Met)3]、[Cr(dipic)2]·Met 和[Cr(Phf)3]进行灌胃干预，进行了为期4、8和12周的动物活性实验，每个周期都分别测试了生物活性的各项指标。初步推断：[Cr3O(SA)7·2H2O]、[Cr(Met)3]和[Cr(dipic)2]·Met 三个配合物有显著地降糖降脂等生物活性，其主要原因可能是Cr(III)与配体的协同效应。 (5) 铬(III)配合物毒性初探 通过 MTT 实验、口服急性和慢性毒性实验，评价了[Cr3O(SA)7·2H2O]、[Cr(Met)3]、[Cr(dipic)2]·Met 和[Cr(Phf)3]的安全性。实验结果表明：[Cr3O(SA)7·2H2O]、[Cr(Met)3]和[Cr(dipic)2]·Met 的生物相容性良好，对细胞低毒，对健康小鼠是无毒的和安全的。 总之，本文从生物无机化学的角度出发，通过配合物的晶体结构，与胰高血糖素结合作用初步分析，动物生物活性的探究和毒性的评估，全面分析了金属 Cr(III)与活性配体的生物协同效应，相信这一较原创性的研究结论可以为铬化学研究工作者提供一些科学依据和学术价值。