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随着生活水平的提高,糖尿病患者人数日益增加。时至今日,糖尿病已成为继肿瘤与心脑血管疾病后的第三大非传染疾病,得到世界卫生组织的高度重视。目前对于糖尿病尚未有根治的措施,仅可通过药物控制病情。上世纪五十年代,Cr（Ⅲ）首次被提出可有效改善II型糖尿病病症。随后,Cr（Ⅲ）化合物得到广泛关注。本世纪初,吡啶甲酸铬（Cr（pic）3）成为市售最畅销的Cr（Ⅲ）添加剂,并得到了科研工作者的深入研究。近期,人们对Cr（pic）3补充剂的安全性及必要性产生了怀疑:（1）Cr（pic）3在氧化剂与还原剂共同存在下可通过类Fenton反应生成羟基自由基（·OH）,进而对机体造成损伤;（2）Cr（pic）3在体内可被生物体中的多种氧化剂氧化生成Cr（VI）,而Cr（VI）具有产生诱变性风险;（3）目前Cr（Ⅲ）的吸收机理尚不明确。基于以上问题,本文以吡啶甲酸及其衍生物为原料,合成15种“新型”Cr（Ⅲ）配合物并对其结构进行表征。随后,探究了配合物的基本理化性质、氧化还原活性（Cr（VI）及·OH生成）、急性毒性与降糖活性等。本文从配合物的结构类型、取代基种类等多种因素着手,试图改善Cr（pic）3的安全性及降糖活性。（1）Cr（pic）3衍生物的合成及表征为了提高Cr（pic）3的生物活性,降低毒副作用,了解代谢机理,本文以吡啶甲酸及其衍生物为原料合成15个新型Cr（Ⅲ）配合物。这些配合物的结构可分为三种不同类型:Cr2（R-pic）4（OH）2、[Cr（R-pic）2（H2O）2]?NO3与Cr（R-pic）3。配合物的结构通过X-射线单晶衍射、电喷雾质谱、元素分析及红外光谱等手段得以表征。（2）Cr（pic）3衍生物的理化性质研究首先,通过紫外-可见吸收光谱法研究了配合物与水分子、乙二胺四乙酸二钠（EDTA）及伴清蛋白（OTF）存在下配合物的配体取代反应速率。实验结果表明,配合物的配体取代反应速率与配合物的配位类型及配体取代基有关:相同配体的不同配合物中[Cr（R-pic）2（H2O）2]?NO3反应速率常数最大,而桥联配合物速率常数最小;相同配位类型的不同配合物中,配体取代基吸电子效应越强则反应速率常数越大。其次,通过循环伏安法研究了配合物的氧化还原电位,研究发现Cr（Ⅲ）/Cr（II）的氧化还原电位在-0.9--1.5 V范围内。Cr（R-pic）3的氧化还原电位与其配体取代基相关,取代基的吸电子效应越强则配合物的氧化还原电位越正。最后,研究了配合物与人血清白蛋白（HSA）及伴清蛋白（OTF）的相互作用,研究发现配合物的取代基及配位类型对配合物与蛋白的结合无明显影响。配合物与OTF之间的Cr（Ⅲ）转移依赖于伴阴离子浓度:在伴阴离子浓度较高（≥5 mM）时,配合物与OTF之间的Cr（Ⅲ）转移速率较快。（3）Cr（pic）3衍生物的毒理学及降糖活性第一,以H2O2为氧化剂,在不同介质（缓冲、蛋白存在及细胞培养基）中采用H2O2对Cr（Ⅲ）配合物氧化生成Cr（VI）的能力进行探究。测定了配合物被氧化生成诱变性Cr（VI）的水平,并探究了还原剂Vc存在下的氧化状况。研究表明,在竞争配体存在下配合物被氧化生成的Cr（VI）增多。还原剂（Vc）的存在可减少Cr（VI）生成,但不能完全抑制。第二,通过类Fenton反应评价了不同配合物在不同介质（缓冲、蛋白溶液及细胞培养基）中生成的·OH。随后,通过不同价态Cr化合物的自由基产生与氧化实验结合,探究了配合物的自由基产生机理。实验结果表明:（i）配合物在模拟生理条件下生成的自由基含量远远小于在缓冲溶液中生成自由基的含量;（ii）配合物生成自由基为先氧化后还原机理而非先还原后氧化机理。第三,通过细胞毒性及小鼠急性毒性实验研究了部分配合物的细胞毒性及动物毒性,表明配合物没有明显毒性。最后,通过降糖活性实验研究了配合物的降糖效应,发现配合物能够有效降低空腹血糖（FBG）、空腹胰岛素（FINS）及低密度脂蛋白（LDL）的含量。（4）吡啶甲酸铬衍生物的细胞作用基础初探通过合成两类能够检测Cr（Ⅲ）的荧光探针,对吡啶甲酸铬衍生物在细胞中能否分解为Cr（Ⅲ）,而生成的Cr（Ⅲ）又将如何分布的实验进行研究。实验结果表明,吡啶甲酸铬衍生物进入细胞后可有效释放出Cr（Ⅲ）,且分解后的配体分布于细胞中,因此推测配合物可以在细胞内分解。综上所述,本文从生物化学角度对吡啶甲酸铬衍生物的基础理化性质、潜在毒性、降糖活性及细胞行为进行初步探究。实验结果表明,结构类型及配体取代基均对配合物的理化性质、降糖活性具有较大影响。向配体引入取代基后,配合物1降低糖尿病小鼠FBG及LDL的效果优于Cr（pic）3。Cr（pic）3衍生物的安全性及降糖活性均有改善,吸电子基团可有效提高配合物的生物活性。因此,该研究有望为改善Cr（pic）3的疗效提供重要支撑。