双（三环己基锡）丁二酸酯的合成、晶体结构和抑菌性质

曹 慧，李东亮，于 游，田来进

双（三环己基锡）丁二酸酯的合成、晶体结构和抑菌性质

曹 慧，李东亮，于 游，*田来进

(曲阜师范大学化学与化工学院，山东，曲阜 273165)

利用三环己基氢氧化锡和丁二酸在苯-乙醇中反应合成了双（三环己基锡）丁二酸酯 (-C6H11)3SnO2CCH2CH2CO2Sn(C6H11-)3（1），通过元素分析、IR、1HNMR和X-射线单晶衍射分析确定了其结构。化合物1属三斜晶系，-1空间群，= 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。该化合物为锡原子具有4配位[SnC3O]畸变四面体构型的双核有机锡配合物，分子间通过Sn…O弱作用形成了链状三聚体超分子结构。化合物1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较强的抑制作用。

有机锡羧酸酯；丁二酸；晶体结构；抑菌活性

有机锡羧酸酯是一类重要的有机锡化合物，广泛用作催化剂、PVC热稳定剂、杀菌剂及木材防腐剂[1]。近年来，有机锡羧酸酯显现出的良好抗癌活性，使其合成、结构及生物活性的研究倍受关注[1-5]。现有的实验结果也表明[4-7]，有机锡羧酸酯的生物活性与锡原子上的烃基类型和数目以及羧酸配体密切相关，如三苯基锡羧酸酯具有高的杀菌活性，而三环己基羧酸酯具有高的杀螨活性。到目前为止，许多三有机锡羧酸酯的合成、结构和生物活性被报道，但有关三环己基锡二元羧酸酯的结构和性质报道较少，据笔者所知，在文献（CCDC数据库, 2012, version 5.33）中仅见双（三环己基锡）乙二酸酯[8]和双（三环己基锡）-4-酮庚二酸酯[9]的报道。为继续扩展和探索三有机锡羧酸酯的结构及生物活性，本研究将三环己基锡引入丁二酸分子中合成了双（三环己基锡）丁二酸酯，并测定了其晶体结构和抑菌活性。

1 实验部分

1.1　试剂和仪器

三环己基氢氧化锡购自Aldrich公司，其它试剂和溶剂为市售分析纯试剂。所用仪器为上海WRS-1A数字熔点仪，美国PE 2400 Series II元素分析仪, 美国Nicolet NEXUS-470 FT-IR谱仪(KBr压片)，德国Bruker Avance 300核磁共振仪 (TMS作内标，CDCl3为溶剂)，瑞典2277微量热活性检测仪（样品通过2132蠕动泵泵入流动池, 配以digitam数据采集程序）。

1.2　双（三环己基锡）丁二酸酯的合成

在100 mL圆底烧瓶中，分别加入三环己基氢氧化锡（1.54 g, 4 mmol）、丁二酸（0.24 g, 2 mmol）、15 mL乙醇和45 mL苯，装上Dean-Stark分水器，加热回流反应6 h，趁热过滤，滤液用旋转蒸发仪除去溶剂，得白色固体，用甲醇重结晶，得到无色晶体1.32 g，收率77.6%，m.p. 136~138℃。元素分析C40H70O4Sn2，实测值(%，计算值)：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　晶体结构测定

将双（三环己基锡）丁二酸酯的甲醇溶液于室温下慢慢挥发，得到无色条状单晶。选取大小为0.44 nm´0.20 nm´0.12 nm的晶体置于Bruker Smart Apex单晶衍射仪上，以石墨单色化的Moa辐射(= 0.071073 nm)为光源，以-扫描，在1.35°££25.25°范围内共搜集22944个衍射点，其中独立衍射点11227个，可观测衍射点8443个。晶体结构由直接法解出，非氢原子坐标是在以后的数轮差值Fourier合成中陆续确定的。基于2以全矩阵最小二乘法对全部非氢原子坐标及各向异性热参数进行精修，氢原子坐标由理论计算加入。结构解析及修正的全部计算用SHELX-97程序完成。化合物1的晶体数据和结构精修见表1。该化合物的结构数据已储存在剑桥晶体数据中心(http://www.ccdc.cam.ac.uk/data_request/cif)，CCDC No. 867158。

表1　化合物1的晶体数据和结构精修

1.4 抗菌活性测定

化合物1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌(由曲阜师范大学生命科学学院提供)的抑制生长作用由微量热法测定[10]。在37°C，待2277微量热活性检测仪记录基线稳定后，泵入混悬液(取一支灭菌后盛有8 mL牛肉浸膏液体培养基的试管, 在无菌操作台上接种标准菌液, 然后加入不同量的药液, 摇匀后即为混悬液)，确认混悬液已充满流动池后停泵, 仪器开始测量记录流动池内细菌代谢的热功率-时间曲线, 当记录返回基线后实验结束。根据实验得到的热功率-时间曲线数据和理论模型[11]计算出该浓度（C）下的细菌生长速率常数(m), 确立m-C 关系曲线, 当m= 0时对应的C值, 即为该化合物的最小抑制浓度值。

2 结果与讨论

丁二酸和三环己基氢氧化锡在苯-乙醇中按1:2摩尔比反应生成双（三环己基锡）丁二酸酯，反应式如下： HO2CCH2CH2CO2H + (-C6H11)3SnOH¾®(-C6H11)3SnO2CCH2CH2CO2Sn(C6H11-)3+ H2O化合物为白色晶体，能溶于苯、四氢呋喃、氯仿、丙酮、乙醇等常见有机溶剂。

2.1 波谱分析

在化合物1的红外光谱中, 配体分子丁二酸在1702 (C=O) 和2500~3500 cm-1(O-H)的羧基吸收峰消失，表明羧基质子被三环己基锡取代而生成了羧酸锡酯配合物。配合物中COO-的不对称伸缩振动(COO)as和对称伸缩振动(COO)s之差∆值是判断羧基配位模式的有力证据[12]。通常单齿配位的∆值大于200 cm-1，而双齿配位的∆值小于200 cm-1。1的(COO)as和(COO)s分别出现在1648 和1387 cm-1, 二者之差为261 cm-1，表明羧基是以单齿形式和锡原子结合。这和下面的X-射线衍射分析结果一致。在配合物的1H NMR谱中，没有观察到配体酸中羧基质子峰，进一步证明羧基质子被环己基锡取代。环己基质子在1.27~2.01之间出现复杂的多重峰。

2.2 晶体结构分析

配合物1单晶通过其甲醇溶液于室温慢慢挥发而得，分子结构见图1，重要键长和键角列于表2。1结晶在-1空间群，不对称单元含1.5个分子，三个锡原子均为畸变四面体构型，四个配位原子分别来自三个环己基碳和一个单齿羧基氧，围绕锡原子的几何参数没有明显的差别。如三个锡原子的平均Sn-C键长分别为Sn(1)-C 0.2167(7) nm, Sn(2)-C 0.2161(6) nm 和Sn(3)-C 0.2163(8) nm；Sn-O键长分别为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。这些参数和已报道的其他四面体构型的三环己基锡羧酸酯（如4-O2NC6H4OCH2CO2Sn(C6H11-)3）是一致的[13]。羧基的单齿配位也反映在羧基的两个不同的C-O键长上，如C(19)-O(1) 0.1313(6) nm，C(19)-O(2) 0.1215(6) nm。值得注意的是，晶体中Sn(3)与O(2)间距离为0.3201(4) nm, 比通常的Sn¬O配位键键长（约0.25 nm）长许多，但明显小于Sn和O 的范德华半径之和（0.373 nm），表明邻近分子的羰基氧O(2)虽然没有和Sn(3)配位，但二者之间存在弱的相互作用。这种作用从O(5)的反式位置对Sn(3)施加立体作用使Sn(3)上的键角C(53)-Sn(3)-C(47)增大（120.3(2)°），O(5)-Sn(3)-C(41)减小（91.2(2)°）。化合物1通过这种Sn(3)…O(2)弱作用形成了链状的三聚体超分子结构（图2），在这个超分子结构中Sn(1)与Sn(2)、Sn(1)与Sn (3)、Sn(2)与Sn (3)、Sn(3)与Sn(3)#1（对称操作#1：,-1,）间的距离分别为0.7197(6)、0.5699(5)、0.8853(6)和0.9116(6) nm。

图1 化合物1的分子结构

表2 化合物1的重要键长和键角

图2 化合物1的链状超分子结构（为清楚起见环己基的部分碳原子被删去）

2.3 抑菌活性

化合物1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较强的抑制作用，其最小抑制浓度（MIC）分别为10.42和2.37mg/mL，比市售青霉素G钠（8.03和1.79mg/mL）的活性稍差，和我们以前报道的三环己基锡2-苯基-1,2,3-三唑-4-羧酸酯相近[4]。这一结果为深入研究有机锡羧酸酯的结构与抑菌活性关系、设计合成高效抗菌剂提供了参考依据。

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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

国家自然科学基金项目(21173126)；山东省自然科学基金项目(ZR2010BL012).

曹 慧(1985-)，女，山东鄄城人，硕士生，主要从事金属有机研究(E-mail: caohuichem@163.com);

李东亮(1985-)，男，山东淄博人，硕士生，主要从事有机合成研究(E-mail: lidonglianggg@sina.com);

于 游(1977-)，女，山东曲阜人，讲师，硕士，主要从事生物热动力学研究(E-mail: yuyouchem@163.com);

*田来进(1963-)，男，山东菏泽人，教授，博士，硕士生导师，主要从事有机合成研究(E-mail: laijintian@163.com).