基于Schiff堿及咪唑類配體的鎳（Ⅱ）配合物的合成、結構及其抑菌活性研究

張奇龍 馮廣衛(wèi) 王 麗 王 正 朱必學

(1貴陽醫(yī)學院化學教研室，貴陽 550004)

(2貴州省大環(huán)化學及超分子化學重點實驗室，貴陽 550025)

Schiff堿配體容易和不同的金屬離子進行配位得到結構各異的配合物[1-2]，某些配合物的結構接近于生物體系的真實情況，適宜于進行生命體系的模擬研究[3-4]；某些席夫堿及其金屬配合物還具有抑菌、抗癌和抗病毒等藥理性質[5-7]，有些表現(xiàn)出良好的仿酶催化活性[8]。因此，近年來受到人們的普遍重視。研究發(fā)現(xiàn)鎳是生物中必要的痕量元素，能促進體內鐵的吸收、紅細胞的增長、氨基酶的合成，鎳可能是DNA和RNA的一種結構穩(wěn)定劑[9-10]。因此，我們用鄰氨基苯酚和苯甲酰丙酮進行縮合反應得到席夫堿配體 H2L(1-苯基-3-[(2-羥基苯)亞胺]-1-丁酮)，然后將配體 H2L、咪唑或者 2-甲基咪唑和 Ni(O2CCH3)2·4H2O進行配位反應，得到了2個配合物[Ni(L)(Himdz)](1)、[Ni(L)(Mimdz)](2)，初步研究了配體和配合物的體外抑菌活性。

1 實驗部分

1.1 試 劑

苯甲酰丙酮，鄰氨基苯酚，咪唑，2-甲基咪唑，Ni(O2CCH3)2·4H2O以及其它所用試劑均為分析純。

1.2 測試儀器

JEOL ECX 500 MHz核磁共振儀；Bio-Rad型傅立葉紅外光譜儀(4 000～400 cm-1)；Ultrospec 5300 pro紫外-可見分光光度計；Vario ELⅢ型元素分析儀(德國)；晶體結構測定采用Bruker Smart Apex單晶衍射儀。

1.3 配合物合成

1.3.1 化合物 H2L 的合成

向鄰氨基酚 2.18 g，(0.02 mmol) 的 20 mL 乙醇中緩慢滴加 3.2 g，(0.02 mol)苯甲酰丙酮的 30 mL 乙醇溶液，攪拌，加熱回流10 h，冷卻，旋蒸除去溶劑，用乙醇重結晶，過濾，真空干燥，得產(chǎn)物 3.50 g，產(chǎn)率：70%，m.p.169～170 ℃。1H NMR (DMSO-d6):δ 1.597 6(s，3H,-CH3),5.817 6(s,1H,=CH-),7.258 3～7.903 0(m,10H,Ar-H and-NH-),12.381 9(s,1H,-OH).元素分析 (%,按C16H15NO2計算,括號內為計算值):C 75.89(75.87),H 5.92(5.97),N 5.56(5.53).IR(KBr pellet):3 429(m),3 134(s),1 686(s),1 646(m),1 601(s),1 575(s),1 539(m),1 400(s),1 330(s),1 285(m),1 214(m),1 100(w),1 030(w),754(m),710(w),682(w).

1.3.2 配合物1和2的合成

稱取 Schiff堿配體 H2L(2.53 g,10 mmol)和咪唑(0.68 g，10 mmol)溶解在三氯甲烷(20 mL)中，加入含Ni(O2CCH3)2·4H2O(2.5 g,10 mmol)的乙醇(20 mL)溶液，加熱回流攪拌4 h，有棕色沉淀生成，過濾，用乙醇洗3次，真空干燥得褐色固體2.5 g，產(chǎn)率66%，m.p.＞300℃。將少量配合物溶解在三氯甲烷溶液中，然后將其放在裝有乙醚的試劑瓶中，室溫放置3～4 d，得到適合X射線衍射的單晶。元素分析 (%,按C19H17N3NiO2計算，括號內為計算值):C,60.31(60.36);H,4.56 (4.53);N,11.08(11.11).IR(KBr pellet):3 128(s),1 628(m),1 480(w),1 401(s),1 113(w),1 066(w),831(w),742(w),693(w)。

配合物2按配合物1類似的方法合成，得產(chǎn)物2.27 g，產(chǎn)率：58%，m.p.＞300 ℃。元素分析 (%，按C20H19N3NiO2計算，括號內為計算值):C,61.27(61.25);H,4.88 (4.85);N,10.72 (10.74).IR(KBr pellet):3 140(s),1 628(m),1 580(w),1 560(w),1 480(m),1 400(s),1 286(w),1 114(w),735(w),697(w).

Scheme 1 Chemical strutures of H2L

1.4 晶體結構測定

選取大小合適的配合物晶體，用Bruker Smart Apex CCD單晶衍射儀，采用經(jīng)石墨單色器單色化的 Mo Kα 射線(λ=0.071 073 nm)，以 φ-ω 掃描方式在一定的 θ(1.37°≤θ≤26.00°,配合物 1；1.35°≤θ≤26.00°，配合物 2；)范圍內收集單晶衍射數(shù)據(jù)。衍射強度數(shù)據(jù)進行了經(jīng)驗吸收校正、LP校正。晶體結構由直接法解得。對全部非氫原子坐標及其各向異性熱參數(shù)進行了全矩陣最小二乘法修正。所有計算用SHELXL-97程序完成[11](有關晶體學數(shù)據(jù)詳見表1)。

CCDC：695200,1;695201,2.

2 結果與討論

2.1 配合物的晶體結構

配合物1、2的不對稱單元結構如圖1，主要鍵長、鍵角分別列在表2中。配合物1的不對稱結構單元中包含2個配合物分子。配合物1的中心Ni（Ⅱ）離子具有近似四方平面的構型，分別與酚羥基的氧原子、亞胺氮原子、苯甲酰丙酮的羰基氧原子以及輔助配體咪唑的氮原子進行配位，形成1個近似平面的五員環(huán)結構和六員環(huán)穩(wěn)定結構。Ni（Ⅱ）離子周圍4個鍵角在 86.50(8)°～96.74(8)°范圍，4 個鍵長在 0.1814(17)～0.1921(2)nm 之間，咪唑與 2個苯環(huán)的二面角分別為 141.71°和 143.61°。不對稱結構單元中包含2個結構相似的配合物分子，這2個分子的C6上的氫 (H6)和 環(huán) A(N5/C36/N6/C37/C38)，C12 上 的 氫(H12)和 環(huán) B(C30/C31/C32/C33/C34/C35)，C17 上 的氫(H17)和 環(huán) C(C20/C21/C22/C23/C24/C25)，C29 上的氫 (H29B)和環(huán) D(C11/C12/C13/C14/C15/C16)(參數(shù)見表4)之間存在C-H…π相互作用(見圖2)，因為這些C-H…π相互作用使2個結構相似的配合物形成二聚體 (如圖2)。這些二聚單元由于分子間N3-H3A…O3，N6-H6A…O1(氫鍵參數(shù)見表 3)氫鍵作用向空間擴展成兩條相互咬合的鋸齒型一維超分子鏈(如圖 3)。

表1 配合物1和2的晶體學及結構修正數(shù)據(jù)Table 1 Crystal data and structure refinement for the complex 1 and 2

和配合物1相似，配合物2的不對稱結構單元中包含2個配合物分子。配合物2的中心Ni（Ⅱ）離子具有近似四方平面的構型，分別與酚羥基的氧原子、亞胺氮原子、苯甲酰丙酮的羰基氧原子以及輔助配體2-甲基咪唑的氮原子進行配位，形成1個近似平面的五員環(huán)結構和六員環(huán)穩(wěn)定結構。Ni（Ⅱ）離子周圍4 個鍵角在 86.44(12)°～96.57(12)°范圍，4 個鍵長在0.1829(2)～0.1938(3)nm 之間，2-甲基咪唑的咪唑環(huán)與 2 個苯環(huán)的二面角分別為 143.49°和 146.84°。不對稱結構單元中包含2個結構相似的配合物分子，這2個分子的C2上的氫(H2)和環(huán) E(C31/C32/C33/C34/C35/C36)，C10上的氫 (H10B)和環(huán)F(C21/C22/C23/C24/C25/C26)，C23上的氫 (H23)和環(huán) G(C11/C12/C13/C14/C15/C16)，C32 上的氫(H32)和環(huán) H(N2/C17/C18/N3/C19)(參數(shù)見表3)之間存在C-H…π相互作用(見圖2)，因為這些C-H…π相互作用使2個結構相似的配合物形成二聚體(如圖2)。與配合物1不同，配合物2除了分子間N3-H3A…O3，N6-H6A…O1(氫鍵參數(shù)見表4)氫鍵作用外，2-甲基咪唑上甲基上C20上的氫(H20A)和環(huán)J(N5/C37/C38/N6/C39)，以及C40上的氫(H40A)和環(huán)H(N2/C17/C18/N3/C19)(參數(shù)見表4)之間存在C-H…π相互作用而向空間擴展成2條相互咬合的鋸齒型一維超分子鏈(見圖4)。

圖1 配合物1和2的橢球圖Fig.1 Thermal ellipsoid plot at 25%level of the asymmetric units of the complexes 1 and 2

表2 配合物1和2的部分鍵長和鍵角Table 2 Select bond lengths(nm)and bond angles(°)for the complex 1 and 2

表3 配合物1和2的氫鍵參數(shù)Table 3 Structural parameters of hydrogen bonds for complex 1 and 2

圖2 配合物1和2通過C-H…π相互作用形成二聚體Fig.2 Complex 1 and 2 formed dimers through C-H…π interactions

表4 配合物1和2的C-H…π相互作用Table 4 C-H…π interactions in complex 1 and 2

圖3 配合物1形成通過氫鍵形成的超分子鏈Fig.3 Complex 1 through hydrogen bonds form a supramolecular chain

2.2 抑菌活性

圖4 配合物2形成通過氫鍵形成的超分子鏈Fig.4 Complex 2 through hydrogen bonds form a supramolecular chain

表5 配體及其配合物1和2的體外抑菌活性Table 5 In viro bacteriostatic activity of the ligand and complex 1 and 2

體外抑菌實驗用紙片擴散法進行，首先將受試菌液(7.5×107CFU·mL-1)均勻地涂在M-H瓊脂培養(yǎng)基的平板上，將滅菌濾紙片(6 mm)平鋪在含菌的培養(yǎng)基上，分別注上10 μL的待測藥液(配體及其配合物用10 mL DMSO溶解，稀釋成 1 280 μg·mL-1的溶液)于紙片上，每張紙片大約含12.8 μg，放入恒溫箱內，于37℃孵育24 h后觀察抑菌圈大小。以咪唑、2-甲基咪唑、硫酸慶大霉素作為對照，抑菌環(huán)直徑值列于表5，所用菌種為金黃色葡萄球菌(S.aureus)(CMCC(B)26003)，大腸桿菌 (E.coli)(ATCC 8739)，銅綠假單胞菌(P.aeruginosa)(ATCC9027)，奇異變形桿菌(P.mirabilis)(ATCC35659)。結果表明，咪唑、2-甲基咪唑、配體對這幾種細菌都沒有活性，配合物1和2對這幾種致病菌株具有一定的抑菌活性，這估計是咪唑和2-甲基咪唑引入后有關。但是，與硫酸慶大霉素對照，配合物的抑菌活性都沒有硫酸慶大霉素好。

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