中国传统中药中的药用植物提供了很多具有药理活性的化合物，对这些活性成分进行结构修饰是发现新型药物的重要研究方向。大黄素(Emodin)为蒽醌衍生物，是蓼科植物虎杖、大黄根及根茎中的主要活性成分，具有抗菌、抗炎、抗病毒和保肝利尿等多种药理活性。Emodin对多种肿瘤细胞具有抗增殖能力，但抗肿瘤活性较低。由此，以Emodin为先导化合物，对其进行结构修饰以改善其抗肿瘤活性的研究具有十分重要的现实意义。本论文基于天然化合物金属配合物中配体结构效应以及金属元素电子效应对配合物药理活性的协同作用，以Emodin为配体，合成其+2价过渡金属配合物，通过波谱手段对配合物分子结构进行表征，并利用生物化学、细胞生物学方法研究Emodin金属配合物的抗肿瘤活性，采用分子生物学方法初步探讨配合物对肿瘤细胞的凋亡诱导机制，结论如下：（1）以Emodin为配体，合成了Cu (II)、Co (II)、Ni (II)、Zn (II)和Mn (II)金属配合物，应用元素分析法、热重分析法、红外光谱法、紫外–可见分光光度法、质谱法以及1H–NMR和13C–NMR对其进行结构鉴定。结果表明，Emodin通过1位羟基O和9位羰基O与金属离子配位形成稳定的六元环结构，且配合物分子中Emodin与金属离子的化学计量比为2:1，同时含有两个结晶水分子，分子式为M (II)(Emodin)2[M=Cu，Co，Ni，Zn，Mn]。（2）采用紫外–可见分光光度法研究Emodin金属配合物对活性自由基DPPH，OH·和O2-·的清除能力。结果显示，Emodin及其金属配合物对三种活性自由基的清除能力随浓度增加而增大，配合物的IC50值范围在18.85μmol/L–34.98μmol/L之间，抗氧化能力优于(Emodin)2和抗坏血酸（Vc），说明金属元素的参与，提高了抗氧化能力，而金属元素的种类对配合物的抗氧化能力存在影响。Emodin金属配合物具有优异的抗氧化活性，可预防或治疗与氧化应激有关的疾病，如癌症。（3）使用紫外–可见分光光度法、荧光分光光度法以及粘度法研究了Emodin及其金属配合物与DNA的相互作用方式。结果表明，Emodin金属配合物主要以插入方式与DNA结合，根据结合常数Kb值以及淬灭常数Kq值，Emodin金属配合物与DNA的结合能力较Emodin强，顺序为Zn (II)(Emodin)2> Ni (II)(Emodin)2>Cu (II)(Emodin)2> Co (II)(Emodin)2> Mn (II)(Emodin)2>(Emodin)2。与金属元素配位后，共轭平面结构增加，使Emodin金属配合物更容易插入到DNA的碱基对之间。此外，金属元素对平面结构有影响，因此，金属配合物与DNA的结合能力存在差异。（4）使用MTT法、显微镜观测法、流式细胞术和分子生物学方法研究了Emodin过渡金属配合物的抗肿瘤活性及作用机制。结果表明：I.五种Emodin过渡金属配合物对五种肿瘤细胞（肝癌Hep G2，宫颈癌HeLa，乳腺癌MCF–7和MDA–MB–231以及黑色素瘤F10–B16）均有明显的抗增殖作用，呈浓度依赖性及时间依赖性。配合物的半数抑制浓度IC50值与(Emodin)2、Cisplatin的相比，降低了2–3倍，配合物的肿瘤细胞生长抑制活性强于Emodin与Cisplatin。其中， Hep G2、HeLa和MCF–7细胞对配合物较敏感。五种金属配合物抗增殖活性顺序与其DNA结合能力一致，说明配合物主要通过影响DNA生命活动而产生抗肿瘤活性。II.显微镜观察Emodin金属配合物对肿瘤细胞形态的影响。结果显示，随着配合物作用浓度的增加，肿瘤细胞贴壁性变差，悬浮细胞数量增多，细胞发生皱缩、体积变小的现象，细胞膜出现多个突起，有凋亡小体出现，肿瘤细胞产生凋亡现象。III.采用流式细胞术分析Emodin金属配合物对肿瘤细胞生长周期以及早期凋亡细胞的影响。结果表明，随着作用浓度的增加，Emodin金属配合物使肿瘤细胞生长周期停滞于G1期，无法向S期和G2期移行，延长生长周期，降低增殖能力。而且，还使处于S期细胞数减少，降低了DNA复制能力，使肿瘤细胞的繁殖速度降低，抑制肿瘤细胞生长。此外，随配合物作用浓度增加而增多的早期凋亡细胞数则说明Emodin金属配合物对肿瘤细胞具有诱导凋亡作用。IV.应用Real–Time PCR(RT–PCR)技术，研究Emodin金属配合物对Hep G2和MCF–7肿瘤细胞中凋亡相关蛋白（p53，p21，caspase–3，bcl–2和bax蛋白）表达量的影响，以分析Emodin金属配合物对肿瘤细胞的诱导凋亡机制。结果显示，随着配合物作用浓度的增加，肿瘤细胞中的p53蛋白被激活，随之使下游p21和bax蛋白表达量增加，使细胞周期延长，并产生细胞凋亡现象。此外，p53蛋白所导致的bcl–2蛋白表达量降低，使肿瘤细胞的抗凋亡能力减弱，bax/bcl-2值随作用浓度增加而增大，使肿瘤细胞凋亡。此外，bax蛋白的高表达以及bcl–2蛋白的低表达，激活了线粒体凋亡途径，活化caspase–3蛋白，最终诱导肿瘤细胞凋亡。在Hep G2细胞中，凋亡基因p53，p21，caspase–3和bax蛋白的表达量较MCF–7细胞中多，而抗凋亡基因bcl–2的表达量则较MCF–7细胞少，说明了Emodin金属配合物对Hep G2细胞较敏感，凋亡作用较强，与抗增殖活性研究中的IC50值结果一致。本论文以具有抗肿瘤活性的Emodin作为先导化合物，合成了一系列+2价过渡金属配合物，并对Emodin金属配合物的抗氧化活性、与DNA结合方式、抗肿瘤活性进行研究，并初步探讨了其抗肿瘤机制，获得了具有优异抗肿瘤活性的金属配合物，为开发高效无机化疗药物的设计和合成提供了非常有价值的实践基础。