乙酰基二茂铁缩甘氨酸Schiff碱金属配合物的合成及抑菌活性研究

2011-02-20尹大伟刘玉婷

陕西科技大学学报 2011年2期

尹大伟，王青，刘玉婷

(1.陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安 710021； 2.商丘医学高等专科学校，河南商丘 476100)

0 引言

Schiff碱是羰基化合物与氨基缩合形成的具有碳氮双键的一类化合物.早在1864年Schiff Hugo首次报道了伯胺与醛、酮类活泼羰基化合物的缩合反应，生成了含亚胺基(Azomthine group)(-RC=N-)的一类化合物，后人称之为Schiff碱，从此拉开了人们研究Schiff碱的帷幕.Schiff碱合成相对容易，能够灵活地选择各种胺类及带有羰基的不同醛和酮进行反应，改变连接的取代基，并改变给予体原子本性及位置，可开拓出许多从链状到环合、从单齿到多齿、性能不同、结构多变的配体及金属配合物[1].有大量的文献报道，Schiff碱可与过渡金属离子、部分主族金属与稀土元素形成配合物，该类配合物具有很强的生理活性，可作为抗菌、抗癌、、抗肿瘤、抗结核等的药物；该类配合物还具有较高的催化活性，对氧负离子有很好的抑制作用[2]，可广泛应用于医学治疗、合成、生物调节剂、热敏或压敏材料中的染料、聚合物改性、分析试剂、螯合剂等领域.本文合成了6种新型的含二茂铁基的甘氨酸Schiff碱过渡金属配合物(如图1所示)，并对其抑菌活性进行了初步探索.

图1 含二茂铁基的甘氨酸Schiff碱过渡金属配合物的合成反应式

(MB1：醋酸铜；MB2：醋酸锌；MB3：氯化铜；MB4：氯化钴；MB5：氯化锌；MB6：硝酸铁)

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

红外光谱采用德国Bruker公司VECTOR22型傅立叶变换红外光谱仪测定，KBr压片；元素分析采用德国Elemeraor公司Vario EL Ⅲ型元素分析仪测定；电导率采用上海精密仪器科学有限公司DDS-307型电导率仪测定；热重分析采用美国TA公司SDTQ 600V 80Build 95 热分析仪测定，在氮气气氛下测量，温度范围为25～800 ℃，升温速率10.0 ℃/min；熔点采用北京泰克仪器有限公司X-4数字显示显微熔点测定仪，温度计未经校正.

所用试剂均为分析纯，乙酰基二茂铁按文献[3]合成，m.p.: 84～85 ℃(文献[3]值： 85±1 ℃ )；乙酰基二茂铁缩甘氨酸Schiff碱按文献[4]合成，m.p.: 271～272 ℃(文献[4]值：272 ℃ ).

1.2 过渡金属配合物I1～I6的合成

将1 mmol乙酰基二茂铁缩甘氨酸Schiff碱溶于10 mL无水甲醇中，搅拌下滴加含有1 mmol无机盐(MB1～MB6)的无水甲醇溶液，在氮气保护下回流反应5 h，反应完毕后冷却，抽滤，无水乙醇，乙醚洗涤，真空干燥.

I1为墨绿色土黄色粉末状固体，产率：59.1%,m.p:283～286 ℃;

I2为浅土黄色粉末状固体，产率：51.4%, m.p:291 ℃变黄，未见溶化;

I3为浅蓝色粉末状具有荧光的固体，产率：53.3%，m.p：350 ℃,未见熔化;

I4为玫红色粉末状固体，产率：60.2%，m.p：303 ℃,变成泡状;

I5为浅土色粉末状固体，产率：49.5%，m.p:282～283 ℃;

I6为褐色粉末状固体，产率： 65.4%，m.p：350 ℃,未见熔化.

1.3 抑菌活性测试

采用滤纸片法对目标化合物进行抑菌活性测试.

将用无水乙醇溶解的目标化合物的药物原液平铺于含菌的平皿上，放入培养箱中培养，在28 ℃下培养48 h后观察，测量抑菌圈直径(抑菌环为琼脂培养基上透明的圆环，未生长细菌部分)，同时进行空白对照.出现抑菌圈直径大，说明该化合物抑菌活性强.实验菌株为金黄色葡萄糖菌、大肠杆菌、放线菌、酵母菌.

2 结果与讨论

2.1 化合物表征

2.1. 1 配体及配合物的元素分析及性质

表1 配体和配合物的元素分析数据(括号内为计算值)

配体配合物元素分析数据列于表1.

从表中可以看出，元素分析的测定值与理论值基本吻合.配体在空气中不太稳定，配体易溶于氯仿、DMF、DMSO、甲醇、乙醇，难溶于乙醚、异丙醇.配合物均是过渡金属盐与相应的Schiff碱1∶1反应的产物.配合物在空气中较稳定.

2.1.2 配体及配合物的摩尔电导

配体及配合物元素的摩尔电导数据列于表2.

表2 配体和配合物的摩尔电导数据

在室温下浓度为1.0×10-3mol·L-1的水溶液(配体在乙醇中)中测定摩尔电导，结果表明：除硝酸铁配合物外，其他配合物均为非电解质(与小于42.5 s·cm-2·mol-1的范围相一致[5])，说明Cl-、Ac-在内界，硝酸铁配合物为1∶1 型电解质，2个硝酸根在内界，1个硝酸根在外界.

2.1.3 红外光谱分析

配体及配合物的红外光谱数据列于表3.

表3 配体及配合物的主要红外光谱数据(cm-1)

将乙酰基二茂铁与配体的红外光谱图比较，可以看出它们的IR光谱发生了较大的变化，在1 665 cm-1处的C=O伸缩振动吸收峰已经消失，在1 612 cm-1处出现了新的吸收峰，这说明C=O键已经转变为C=N键.比较配合物与相应的Schiff碱的红外光谱可以发现：配体中1 612 cm-1处的C=N伸缩振动吸收峰vC=N在生成配合物后发生了位移，表明配体中的亚胺基团上的N原子也参与了配位.另外，与羧酸根，在配合物中的vas(COO-)、vs(COO-)与配体相比较，波数均发生了变化，说明羧酸根参与了配位.从羧酸对称和反对称频率之差且Δv(vas-vs)>200 cm-1，可推知在这些化合物中羧酸根以单齿配位[6].硝酸铁配合物在1 497、1 384、1 287、1 041、8 32 cm-1附近出现了NO3-吸收峰，其中1 384、832 cm-1附近的振动峰，表明配合物中存在自由的NO3-，而1 497、1 287、1 041 cm-1振动峰的出现，表明配合物中存在配位的NO3-且1 497 cm-1和1 287 cm-1相差约210 cm-1，说明配合物内界有以双齿形式配位的NO3-存在[7，8].配合中有水分子存在，这与元素分析和热重分析结果相吻合.

2.1.4 配合物的热重分析[9].

采用SDT型热分析系统，在氮气气氛中进行，以Al2O3为参比物，升温速度为10 ℃/min，在室温至800 ℃区间内对配合物进行了热重分析.部分配合物的热重分析数据列于表4.

表4 配合物的热分析数据

从表4可以看出所有配合物中组成水都为结晶水.从失重比率可以看到，这些配合物热分解最终产物均为铁和金属的混合物.利用差热分析对配合物的热稳定性进行了研究，得出热稳定性次序为：Zn配合物>Cu配合物>Co配合物 ≈Fe配合物(Zn配合物的最终分解温度大于800 ℃，Cu配合物约为620 ℃，Co配合物约为600 ℃).

表5 配体及其过渡金属配合物的抑菌活性/抑菌圈直径：mm

注“…”表示未发现抑菌圈.

2.2 目标化合物的活性

配体及其过渡金属配合物的抑菌活性(抑菌圈直径)结果见表5.

配合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均有不同程度的抑制作用；对放线菌、酵母菌无抑制作用，而对革兰氏阳性菌类金黄色葡萄球菌的抑制作用较显著；与配体相比，配合物的抑菌活性显著的提高，这可能是因为配合物比配体更容易穿透细菌细胞膜，提高了膜内药物浓度，改变了细胞膜的电性质，从而干扰了细菌细胞膜的正常功能，抑制了细菌的生长[10].配合物对测试菌种的抑制作用有一定的选择性，其作用机理还不十分清楚，尚需要进一步深入研究.