雙（三環(huán)己基錫）丁二酸酯的合成、晶體結(jié)構(gòu)和抑菌性質(zhì)

曹 慧，李東亮，于 游，田來進(jìn)

雙（三環(huán)己基錫）丁二酸酯的合成、晶體結(jié)構(gòu)和抑菌性質(zhì)

曹 慧，李東亮，于 游，*田來進(jìn)

(曲阜師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，山東，曲阜 273165)

利用三環(huán)己基氫氧化錫和丁二酸在苯-乙醇中反應(yīng)合成了雙（三環(huán)己基錫）丁二酸酯 (-C6H11)3SnO2CCH2CH2CO2Sn(C6H11-)3（1），通過元素分析、IR、1HNMR和X-射線單晶衍射分析確定了其結(jié)構(gòu)。化合物1屬三斜晶系，-1空間群，= 0.9891(9),= 1.5402(8),= 2.1316(15) nm,= 78.55(3),= 82.39(3),= 83.71(4)°,= 3,= 3.143(4) nm3,1= 0.0503,wR= 0. 1361。該化合物為錫原子具有4配位[SnC3O]畸變四面體構(gòu)型的雙核有機(jī)錫配合物，分子間通過Sn…O弱作用形成了鏈狀三聚體超分子結(jié)構(gòu)?；衔?對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較強(qiáng)的抑制作用。

有機(jī)錫羧酸酯；丁二酸；晶體結(jié)構(gòu)；抑菌活性

有機(jī)錫羧酸酯是一類重要的有機(jī)錫化合物，廣泛用作催化劑、PVC熱穩(wěn)定劑、殺菌劑及木材防腐劑[1]。近年來，有機(jī)錫羧酸酯顯現(xiàn)出的良好抗癌活性，使其合成、結(jié)構(gòu)及生物活性的研究倍受關(guān)注[1-5]?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明[4-7]，有機(jī)錫羧酸酯的生物活性與錫原子上的烴基類型和數(shù)目以及羧酸配體密切相關(guān)，如三苯基錫羧酸酯具有高的殺菌活性，而三環(huán)己基羧酸酯具有高的殺螨活性。到目前為止，許多三有機(jī)錫羧酸酯的合成、結(jié)構(gòu)和生物活性被報(bào)道，但有關(guān)三環(huán)己基錫二元羧酸酯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)報(bào)道較少，據(jù)筆者所知，在文獻(xiàn)（CCDC數(shù)據(jù)庫, 2012, version 5.33）中僅見雙（三環(huán)己基錫）乙二酸酯[8]和雙（三環(huán)己基錫）-4-酮庚二酸酯[9]的報(bào)道。為繼續(xù)擴(kuò)展和探索三有機(jī)錫羧酸酯的結(jié)構(gòu)及生物活性，本研究將三環(huán)己基錫引入丁二酸分子中合成了雙（三環(huán)己基錫）丁二酸酯，并測(cè)定了其晶體結(jié)構(gòu)和抑菌活性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1　試劑和儀器

三環(huán)己基氫氧化錫購自Aldrich公司，其它試劑和溶劑為市售分析純?cè)噭?。所用儀器為上海WRS-1A數(shù)字熔點(diǎn)儀，美國PE 2400 Series II元素分析儀, 美國Nicolet NEXUS-470 FT-IR譜儀(KBr壓片)，德國Bruker Avance 300核磁共振儀 (TMS作內(nèi)標(biāo)，CDCl3為溶劑)，瑞典2277微量熱活性檢測(cè)儀（樣品通過2132蠕動(dòng)泵泵入流動(dòng)池, 配以digitam數(shù)據(jù)采集程序）。

1.2　雙（三環(huán)己基錫）丁二酸酯的合成

在100 mL圓底燒瓶中，分別加入三環(huán)己基氫氧化錫（1.54 g, 4 mmol）、丁二酸（0.24 g, 2 mmol）、15 mL乙醇和45 mL苯，裝上Dean-Stark分水器，加熱回流反應(yīng)6 h，趁熱過濾，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑，得白色固體，用甲醇重結(jié)晶，得到無色晶體1.32 g，收率77.6%，m.p. 136~138℃。元素分析C40H70O4Sn2，實(shí)測(cè)值(%，計(jì)算值)：C 56.18 (56.36), H 7.97(8.28)。IR(KBr,/cm-1): 1648 [νas(COO)], 1387 [νs(COO)] cm-1.1H NMR: 1.27~2.01 (66 H, m, 2Sn(-C6H11)3), 2.54 (s, 4 H, CH2CH2)。

1.3　晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定

將雙（三環(huán)己基錫）丁二酸酯的甲醇溶液于室溫下慢慢揮發(fā)，得到無色條狀單晶。選取大小為0.44 nm′0.20 nm′0.12 nm的晶體置于Bruker Smart Apex單晶衍射儀上，以石墨單色化的Moa輻射(= 0.071073 nm)為光源，以-掃描，在1.35°￡￡25.25°范圍內(nèi)共搜集22944個(gè)衍射點(diǎn)，其中獨(dú)立衍射點(diǎn)11227個(gè)，可觀測(cè)衍射點(diǎn)8443個(gè)。晶體結(jié)構(gòu)由直接法解出，非氫原子坐標(biāo)是在以后的數(shù)輪差值Fourier合成中陸續(xù)確定的?；?以全矩陣最小二乘法對(duì)全部非氫原子坐標(biāo)及各向異性熱參數(shù)進(jìn)行精修，氫原子坐標(biāo)由理論計(jì)算加入。結(jié)構(gòu)解析及修正的全部計(jì)算用SHELX-97程序完成?；衔?的晶體數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)精修見表1。該化合物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)已儲(chǔ)存在劍橋晶體數(shù)據(jù)中心(http://www.ccdc.cam.ac.uk/data_request/cif)，CCDC No. 867158。

表1　化合物1的晶體數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)精修

1.4 抗菌活性測(cè)定

化合物1對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌(由曲阜師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院提供)的抑制生長(zhǎng)作用由微量熱法測(cè)定[10]。在37°C，待2277微量熱活性檢測(cè)儀記錄基線穩(wěn)定后，泵入混懸液(取一支滅菌后盛有8 mL牛肉浸膏液體培養(yǎng)基的試管, 在無菌操作臺(tái)上接種標(biāo)準(zhǔn)菌液, 然后加入不同量的藥液, 搖勻后即為混懸液)，確認(rèn)混懸液已充滿流動(dòng)池后停泵, 儀器開始測(cè)量記錄流動(dòng)池內(nèi)細(xì)菌代謝的熱功率-時(shí)間曲線, 當(dāng)記錄返回基線后實(shí)驗(yàn)結(jié)束。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的熱功率-時(shí)間曲線數(shù)據(jù)和理論模型[11]計(jì)算出該濃度（C）下的細(xì)菌生長(zhǎng)速率常數(shù)(m), 確立m-C 關(guān)系曲線, 當(dāng)m= 0時(shí)對(duì)應(yīng)的C值, 即為該化合物的最小抑制濃度值。

2 結(jié)果與討論

丁二酸和三環(huán)己基氫氧化錫在苯-乙醇中按1:2摩爾比反應(yīng)生成雙（三環(huán)己基錫）丁二酸酯，反應(yīng)式如下： HO2CCH2CH2CO2H + (-C6H11)3SnOH??(-C6H11)3SnO2CCH2CH2CO2Sn(C6H11-)3+ H2O化合物為白色晶體，能溶于苯、四氫呋喃、氯仿、丙酮、乙醇等常見有機(jī)溶劑。

2.1 波譜分析

在化合物1的紅外光譜中, 配體分子丁二酸在1702 (C=O) 和2500~3500 cm-1(O-H)的羧基吸收峰消失，表明羧基質(zhì)子被三環(huán)己基錫取代而生成了羧酸錫酯配合物。配合物中COO-的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)(COO)as和對(duì)稱伸縮振動(dòng)(COO)s之差?值是判斷羧基配位模式的有力證據(jù)[12]。通常單齒配位的?值大于200 cm-1，而雙齒配位的?值小于200 cm-1。1的(COO)as和(COO)s分別出現(xiàn)在1648 和1387 cm-1, 二者之差為261 cm-1，表明羧基是以單齒形式和錫原子結(jié)合。這和下面的X-射線衍射分析結(jié)果一致。在配合物的1H NMR譜中，沒有觀察到配體酸中羧基質(zhì)子峰，進(jìn)一步證明羧基質(zhì)子被環(huán)己基錫取代。環(huán)己基質(zhì)子在1.27~2.01之間出現(xiàn)復(fù)雜的多重峰。

2.2 晶體結(jié)構(gòu)分析

配合物1單晶通過其甲醇溶液于室溫慢慢揮發(fā)而得，分子結(jié)構(gòu)見圖1，重要鍵長(zhǎng)和鍵角列于表2。1結(jié)晶在-1空間群，不對(duì)稱單元含1.5個(gè)分子，三個(gè)錫原子均為畸變四面體構(gòu)型，四個(gè)配位原子分別來自三個(gè)環(huán)己基碳和一個(gè)單齒羧基氧，圍繞錫原子的幾何參數(shù)沒有明顯的差別。如三個(gè)錫原子的平均Sn-C鍵長(zhǎng)分別為Sn(1)-C 0.2167(7) nm, Sn(2)-C 0.2161(6) nm 和Sn(3)-C 0.2163(8) nm；Sn-O鍵長(zhǎng)分別為Sn(1)-O(1) 0.2077(4) nm，Sn(2)-O(3) 0.2062(4) nm 和Sn(3)-O(5) 0.2126(5) nm。這些參數(shù)和已報(bào)道的其他四面體構(gòu)型的三環(huán)己基錫羧酸酯（如4-O2NC6H4OCH2CO2Sn(C6H11-)3）是一致的[13]。羧基的單齒配位也反映在羧基的兩個(gè)不同的C-O鍵長(zhǎng)上，如C(19)-O(1) 0.1313(6) nm，C(19)-O(2) 0.1215(6) nm。值得注意的是，晶體中Sn(3)與O(2)間距離為0.3201(4) nm, 比通常的Sn?O配位鍵鍵長(zhǎng)（約0.25 nm）長(zhǎng)許多，但明顯小于Sn和O 的范德華半徑之和（0.373 nm），表明鄰近分子的羰基氧O(2)雖然沒有和Sn(3)配位，但二者之間存在弱的相互作用。這種作用從O(5)的反式位置對(duì)Sn(3)施加立體作用使Sn(3)上的鍵角C(53)-Sn(3)-C(47)增大（120.3(2)°），O(5)-Sn(3)-C(41)減?。?1.2(2)°）?；衔?通過這種Sn(3)…O(2)弱作用形成了鏈狀的三聚體超分子結(jié)構(gòu)（圖2），在這個(gè)超分子結(jié)構(gòu)中Sn(1)與Sn(2)、Sn(1)與Sn (3)、Sn(2)與Sn (3)、Sn(3)與Sn(3)#1（對(duì)稱操作#1：,-1,）間的距離分別為0.7197(6)、0.5699(5)、0.8853(6)和0.9116(6) nm。

圖1 化合物1的分子結(jié)構(gòu)

表2 化合物1的重要鍵長(zhǎng)和鍵角

圖2 化合物1的鏈狀超分子結(jié)構(gòu)（為清楚起見環(huán)己基的部分碳原子被刪去）

2.3 抑菌活性

化合物1對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較強(qiáng)的抑制作用，其最小抑制濃度（MIC）分別為10.42和2.37mg/mL，比市售青霉素G鈉（8.03和1.79mg/mL）的活性稍差，和我們以前報(bào)道的三環(huán)己基錫2-苯基-1,2,3-三唑-4-羧酸酯相近[4]。這一結(jié)果為深入研究有機(jī)錫羧酸酯的結(jié)構(gòu)與抑菌活性關(guān)系、設(shè)計(jì)合成高效抗菌劑提供了參考依據(jù)。

[1] Davies A G, Gielen M, Gielen M, et al.Tin Chemistry: Fundamentals, Frontiers, and Applications [M]. Weinheim: John Wiley& Sons, 2008:413-719.

[2] Fang X, Song X, Xie Q.Synthesis and structural characterization of several tris(2-methyl-2- phenylpropyl) tin carboxylates containing germanium[J]. J. Organomet. Chem., 2001,619:43-48.

[3] Chandrasekhar V, Thilagar P, James F B, et al. Alternating hydrophilic and hydrophobic pockets in the channel structures of organostannoxane prismanes [J]. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127:11556-11557.

[4] Tian L, Sun Y, Li H, et al. Synthesis, characterization and biological activity of triorganotin 2-phenyl-1,2,3-triazole- 4-carboxylates [J].J.Inorg. Biochem.,2005,99:1646-1652.

[5] Hadjikakou S K, Hadjiliadis N. Antiproliferative and anti-tumor activity of organotin compounds [J]. Coord. Chem. Rev., 2009,253:235-249

[6] Tzimopoulos D, Sanidas I, Varvogli A C, et al. Investigation of trialkyl and triarylyltin(IV) esters of 3- amino and 4-aminobenzoic acids [J]. J. Inorg. Biochem., 2010,104:423-430.

[7] Shang X, Meng X,Alegria E C B A, et al. Syntheses, molecular structures, electrochemical behavior, theoretical study, and antitumor activities of organotin complexes containing 1-(4-chlorophenyl)-1- cyclopen- tanecarboxylato ligands [J]. Inorg. Chem., 2011,50: 8158-8167.

[8] Ng S W, Das V G K, Li S-L, et al. Oxalatobis (tricyclohexyltin), a dinuclear tin compound with isomeric pentacoordinate tin sites [J]. J. Organomet. Chem., 1994,467:47-49.

[9] Chalupa J, Handlir K, Cisarova I, et al.Structural study of bis(triorganotin) esters of 4-ketopimelic acid [J]. J. Organomet. Chem., 2006,691:2631-2640.

[10] Zhang H, Yu X, Li X, et al. A study of promotive and fungistatic actions of ateroidal saponin by microcalori- mertric method [J]. Thermochim. Acta, 2004,416:71-74.

[11] 張洪林,劉永軍, 南照東,等. 應(yīng)用微量熱法構(gòu)建限制性條件下微生物生長(zhǎng)模型[J]. 生物工程學(xué)報(bào), 1994, 10: 333-337.

[12] Deacon G B, Phillips R J. Relationships between the carbon-oxygen stretching frequencies of carboxylato complexes and the type of carboxylate coordination[J]. Coord. Chem. Rev, 1980,33:227-250.

[13] Tian L J, Yu H-X, Sun Y X, et al. Tricyclohexyl (4-nitrophenoxyacetato-O)tin(IV) [J]. Acta Crystallogr., 2006, 62 :7-8.

SYNTHESIS, CRYSTAL STRUCTURE AND ANTI-BACTERIAL ACTIVITY OF BIS(TRICYCLOHEXYLTIN) SUCCINATE

CAO Hui, LI Dong-liang, YU You, *TIAN Lai-jin

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Qufu Normal University, Qufu, Shandong 273165, China)

Bis(tricyclohexyltin) succinate, (-C6H11)3SnO2CCH2CH2CO2Sn(C6H11-)3(1), has been synthesized by the reaction of tricyclohexyltin hydroxide and succinic acid in the benzene-ethanol and characterized by means of elemental analysis, IR,1H NMR and X-ray single crystal diffraction. The crystal for 1 belongs to triclinic space group-1 with= 0.9891(9),= 1.5402(8),= 2.1316(15) nm,= 78.55(3),= 82.39(3),= 83.71(4)°,= 3,= 3.143(4) nm3,1= 0.0503,2= 0.1361. The compound 1 is a di-nuclear tin coordination compounds in which tin atom possesses a distorted [SnC3O] tetrahedral geometry and a chain trimer supramolecular structure is formed by the weak intermolecular Sn…O interactions. Bioassay results show that 1 has good anti-bacterial activity against two bacteria,and.

organotin carboxylate; succinic acid; crystal structure; anti-bacterial activity

O614.43+2

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2012.04.007

1674-8085(2012)04-0030-04

2012-02-07；

2012-05-17

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21173126)；山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2010BL012).

曹 慧(1985-)，女，山東鄄城人，碩士生，主要從事金屬有機(jī)研究(E-mail: caohuichem@163.com);

李東亮(1985-)，男，山東淄博人，碩士生，主要從事有機(jī)合成研究(E-mail: lidonglianggg@sina.com);

于 游(1977-)，女，山東曲阜人，講師，碩士，主要從事生物熱動(dòng)力學(xué)研究(E-mail: yuyouchem@163.com);

*田來進(jìn)(1963-)，男，山東菏澤人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事有機(jī)合成研究(E-mail: laijintian@163.com).