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 王 麗 王 正 朱必學

(1貴陽醫學院化學教研室，貴陽 550004)

(2貴州省大環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。研究發現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，得產物 3.50 g，產率：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，得產物2.27 g，產率：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據。衍射強度數據進行了經驗吸收校正、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](有關晶體學數據詳見表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結構和六員環穩定結構。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 A(N5/C36/N6/C37/C38)，C12 上 的 氫(H12)和 環 B(C30/C31/C32/C33/C34/C35)，C17 上 的氫(H17)和 環 C(C20/C21/C22/C23/C24/C25)，C29 上的氫 (H29B)和環 D(C11/C12/C13/C14/C15/C16)(參數見表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據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結構和六員環穩定結構。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-甲基咪唑的咪唑環與 2 個苯環的二面角分別為 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 E(C31/C32/C33/C34/C35/C36)，C10上的氫 (H10B)和環F(C21/C22/C23/C24/C25/C26)，C23上的氫 (H23)和環 G(C11/C12/C13/C14/C15/C16)，C32 上的氫(H32)和環 H(N2/C17/C18/N3/C19)(參數見表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(氫鍵參數見表4)氫鍵作用外，2-甲基咪唑上甲基上C20上的氫(H20A)和環J(N5/C37/C38/N6/C39)，以及C40上的氫(H40A)和環H(N2/C17/C18/N3/C19)(參數見表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瓊脂培養基的平板上，將滅菌濾紙片(6 mm)平鋪在含菌的培養基上，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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