癌症的发病率和死亡率逐年升高,极大地威胁着人类健康,因此抗肿瘤药物的研究进展一直是人们关注的热点。其中,以金属为中心的铂类抗肿瘤药物在临床上得到广泛的应用,但却伴随着一系列严重的副作用,如选择性差,耐药性强和肾毒性等。即便如此,铂类抗肿瘤药物在临床上的成功应用依然激发了人们对具有更理想靶向能力和新型作用机制金属类药物的研究。在此过程中,铱（Ⅲ）配合物的稳定性和广泛的生物学性质在抗肿瘤药物方面显示出较大的潜力。在此,我们合成并表征了一系列咪唑和苯并咪唑修饰的半三明治铱（Ⅲ）N-杂环卡宾（NHC）抗肿瘤配合物,其通式可以表示为[（η⁵-Cp*）Ir（C^C）Cl]和[（η⁵-Cp^x）Ir（C^N）Cl]Cl(Cp^x:五甲基环戊二烯基（Cp*）或联苯衍生物(Cp^xbiph);C^C:四种在不同位置含苯环的螯合配体;C^N:七种不同的咪唑和苯并咪唑修饰的NHC螯合配体)。通过核磁共振氢谱（¹H NMR）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）和元素分析等方法对螯合配体和配合物的结构进行表征。MTT法检测半三明治铱配合物对A549细胞的毒性。用紫外-可见光谱（UV-Vis）和¹H NMR研究半三明治铱配合物的水解和催化活性,用荧光和紫外-可见光谱研究铱配合物与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。流式细胞仪检测半三明治铱配合物对A549细胞的周期、凋亡、活性氧（ROS）水平和线粒体膜电位（MMP）的影响。由于配合物固有的发光特性,激光共聚焦显微镜可以显示配合物进入细胞的依赖机制和有效靶点。半三明治铱NHC抗肿瘤配合物与A549细胞作用24 h后,除1A-3A和1B外,配合物的抗肿瘤活性均优于顺铂。配合物在水性溶液中具有良好的稳定性,与BSA以静态猝灭的方式相互作用。其中配合物2、3、4B和7B催化NADH向NAD⁺的转化,最大转化数（TONs）为15.2,可以引起细胞内ROS水平的升高。铱配合物使A549细胞停滞在亚G₁期和S期,显著降低线粒体膜电位,进而诱导细胞凋亡。共聚焦显微镜观察配合物（3,4B和7B）主要定位于细胞的溶酶体,测试后的皮尔森共定位系数分别为0.82,0.72和0.71。作用机制研究表明配合物通过能量依赖的细胞摄取机制进入细胞。