2－呋喃甲醛缩苯甲酰腙铜、钴配合物的合成与抑菌活性研究

杨滋渊，宋 斌，郑长征*，徐守卫

(1.陕西省人民医院，陕西 西安 710068;2.西安工程大学 环境与化学工程学院，陕西 西安 710048)

酰腙类化合物作为配体具有较强的配位能力和多样的配位方式［1－4］，形成的金属配合物在分析化学、催化化学、功能材料、生物及药物活性等方面有广泛的应用［5－10］。含有呋喃环的化合物不仅存在于天然产物，而且是有机合成的重要中间体，是重要药物的结构单元［11－13］。呋喃环中的氧原子可参与生物体中氢键的形成，增加授受间分子亲和性，将呋喃环导入酰腙类化合物后得到的化合物拥有更好的抑菌活性［14］。本文用2－呋喃甲醛与苯甲酰肼缩合出2－呋喃甲醛缩苯甲酰腙，采用溶剂挥发法获得配体与金属Cu、Co的两个配合物单晶，并表征了晶体结构，用琼脂扩散法测定了其抑菌活性。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

Varian－400型核磁共振仪(美国)，WRS－2型微机熔点仪(上海)，FTIR－8400型红外光谱仪(日本)，Vario EL Ⅲ型元素分析仪(德国)，TGA/SDTA851型热重分析测试仪(瑞士)，Bruker Smart－APEXIICCD型单晶衍射仪(德国)，D/max－3cX－射线衍射仪(日本)。

苯甲酸乙酯、水合肼(80%)以及其他试剂均为市售分析纯，未经进一步纯化直接使用。2－呋喃甲醛购自国药集团上海化学试剂有限公司，蒸馏后使用。

1.2 配合物的合成

1.2.1 配体(L)的合成

2－呋喃甲醛缩苯甲酰腙(L)由2－呋喃甲醛与苯甲酰肼缩合而成。苯甲酰肼的合成参考文献方法［15］制备，产率76%，熔点111－113℃。搅拌下，用恒压滴液漏斗向溶有6.80 g(0.05 mol)苯甲酰肼的50 mL乙醇溶液中缓慢滴入新蒸馏的2－呋喃甲醛4.80 g(0.05 mol)，搅拌回流4 h，TLC检测反应，反应完成后，冷却至室温析出浅黄色固体，抽滤得粗品。粗品用无水乙醇重结晶，真空干燥得2－呋喃甲醛缩苯甲酰腙，产率90%，1HNMR(CDCl3为溶剂，TMS为内标)δ:6.49～8.54(3 H，Furan－H);7.46～7.86(5 H，Ar－H);7.55(s，1 H，－CH=N－);9.43(s，1H，－NH －);IR(KBr)v:3242(s)，3059(m)，1648(s)，1569(m)，1538(s)，1482(w)，1335(m)，1285(s)，1145(w)，939(w)，761(s)，689(w)，640(m)，581(m);Anal.Calcd.for C12H10N2O2(%):C，67.28;H，4.71;N，13.08;Found(%):C，67.17;H，4.82;N，13.21。

1.2.2 配合物CuL2(1)的合成

称取0.214 g 1 mmol)配体L溶解在30 mL乙醇和丙酮(体积比为2∶1)的混合溶剂中，用恒压滴液漏斗缓慢滴入溶有0.1705 g(1 mmol)CuCl2·2H2O的乙醇溶液10 mL，搅拌30 min后滴入0.079 g吡啶，室温搅拌2 h后过滤，得绿色滤液，室温静置挥发21 d，出现适合X－射线单晶衍射测试的红色长条状晶体，过滤，干燥，得0.22 g红色长条状晶体，产率 45%，IR(KBr)v:3051(m)，1622(s)，1588(m)，1497(s)，1429(w)，1372(s)，1181(m)，1076(w)，1017(s)，934(w)，751(m)，699(m)，583(w);Anal.Calcd.for C24H18CuN4O4(%):C，58.83;H，3.70;N，11.43;Found(%):C，58.71;H，3.62;N，11.57。

1.2.3 配合物CoCl(Py)L2(2)的合成

配合物CoCl(Py)L2(2)按照配合物CuL2类似方法合成，用 CoCl2·6H2O代替 NiCl2·6H2O，得0.24 g红色块状晶体，产率40%，IR(KBr)v:3059(m)，1592(s)，1516(s)，1464(m)，1377(s)，1339(w)，1181(w)，1146(m)，1077(m)，1012(s)，756(w)，703(s)，659(m)，592(m);Anal.Calcd.for C29H23ClCoN5O4(%):C，58.06;H，3.86;N，11.67;Found(%):C，58.03;H，4.05;N，11.76。

1.3 晶体结构测定

选取尺寸为0.31 mm×0.25 mm×0.22 mm的配合物1单晶和尺寸为0.29 mm×0.21 mm×0.14 mm的配合物2单晶分别置于Bruker Smart－APE XII CCD单晶衍射仪上，用经石墨单色器单色化的MoKα射线(λ=0.071073 nm)，在296(2)K下以φ－ω 扫描方式分别在 2.44°≤θ≤25.09°、1.81°≤θ≤25.10°范围内收集单晶衍射数据，对衍射强度数据进行经验吸收校正、Lp校正。晶体结构由直接法解得，对全部非氢原子坐标及其各向异性热参数进行全矩阵最小二乘法修正，氢原子为理论加氢。所有计算用SHELX－97程序完成［16］(有关晶体学数据见表 1)。CCDC:CuL2，926192;CoCl(Py)L2，958493。

表1 配合物的晶体学数据

2 结果与讨论

2.1 晶体结构

2.1.1 配合物1的晶体结构

图1 配合物1的分子间面对面π…π作用力

配合物1的单个晶胞含有4个配合物分子，每个配合物分子由1个配位中心Cu(II)和2个配体分子构成，Cu(II)分别与2个羰基O和2个亚胺基N配位，形成2个闭合的五元环，构成平面四方构型。Cu(II)周围4个键键长范围为0.1914(3)～0.1942(3)nm，键角在 81.55(8)°～98.45(8)°之间。相邻分子的C=N双键之间存在面对面π…π作用力(如图1所示)。2个π平面之间的距离为0.3250 nm，配合物分子通过分子间面对面π…π作用力构成链式层状结构。

2.1.2 配合物2的晶体结构

配合物2的单个晶胞含有4个配合物分子，每个配合物分子由1个配位中心Co(II)、2个配体分子、1个吡啶分子和1个Cl构成，Co(II)分别与配体的2个羰基O、2个亚胺基N形成2个二面角为89.358(101)°的闭合的五元环结构，再与1个Cl和吡啶分子上的N位形成四角双锥构型，Cl和1个亚胺基N分别位于锥顶和锥底。Co(II)周围6个键键长在0.1865(3)～0.22256(2)nm之间，键角范围在82.45(19)°～95.57(18)°。配合物分子的羰基O2与相邻分子的H22#(对称操作码:#1－x，2－y，1－z)存在典型的分子间氢键C22#—H22#…O2(如图2所示)，O2与C22#的距离为0.3392 nm，O2与H22#的距离为0.2476 nm，夹角∠OHC为168.492°，该氢键作用使分子形成一个方向上的锯齿链式结构。分子上的呋喃环与相邻的苯环存在面对面π…π作用力，两个π平面的二面角为17.102°，距离为0.3364 nm，同时该分子的苯环与另外一个相邻的苯环存在边对面π…π作用力(如图3所示)，两个π平面的二面角为89.441(160)°，边到苯环π平面的距离为0.3647 nm。分子通过面对面π…π作用力构成2 D结构，再利用分子间氢键和边对面π…π作用力进而构成一个3 D超分子结构。

图2 配合物2的氢键作用力

图3 配合物2的π…π作用力

2.2 粉末衍射分析

对配合物1和配合物2的晶体生长体系出现的大块晶体、聚成团的固体颗粒和粉末进行X－射线粉末衍射测试，将得到的粉末衍射图(Experimental)与晶体模拟粉末衍射图(Simulated)进行比较(见图4和图5)，表明实验得到的大块晶体、聚成团的固体颗粒和粉末均为纯相。

图4 配合物1的粉末衍射比对图

图5 配合物2的粉末衍射比对图

2.3 热稳定性

在氮气氛中，以10℃/min的升温速率，测定了2个配合物在25℃ ～700℃的热稳定性，得到热重曲线(如图6所示)。从图上可以看出，配合物1直到280℃才开始失重，只在280～310℃有一个失重阶段，失重65.21%，对应于失去2个苯环基团和2个呋喃亚甲基基团，理论值为64.09%，测试结束还剩16.30%，与氧化物CuO的理论值(16.24%)相符;配合物2直到200℃才开始失重，存在三个失重阶段，在200～247℃失重13.36%，对应于失去1个吡啶基团，理论值为13.01%，在270～330℃失重34.77%，对应于失去1个配体L分子，理论值为35.67%，在590～630℃失重5.51%，对应于失去1个氯原子，理论值5.92%，测试结束还剩13.62%，与氧化物CoO的理论值(12.49%)相符。

图6 配合物的热重曲线

2.4 抑菌活性

采用琼脂扩散法［17］测试配体L及其金属配合物对大肠杆菌(ATCC25922)、金黄色葡萄球菌(ATCC25923)和绿脓杆菌(ATCC27853)(细菌菌株由陕西省人民医院提供)的抑菌活性，供试菌经接种活化3次后配成浓度为5×105cfu/mL～5×106cfu/mL菌悬液备用。称取L1及其配合物各5 mg，超声振荡溶解在25 mL DMF中备用。将已灭菌的直径6 mm滤纸片(新华一号)浸入上述各溶液2 h，取出放置在已涂布菌悬液的营养琼脂培养基上，与溶剂空白对照组一起置入37℃温箱中培育16～18 h后，测量抑菌环直径来比较抑菌活性。测试结果如表2所示。

表2 配体L及其配合物的抑菌活性

配体L及其配合物对大肠杆菌、金色葡萄球菌和绿脓杆菌均有不同程度的抑制活性，配合物的抑菌活性都比配体的强。配合物1对大肠杆菌有更好的抑制活性，配合物2对金色葡萄球菌均有更强的抑制活性，表明配合物的抑菌活性具有选择性。配合物1对大肠杆菌的有高达11 mm的抑菌环，配合物2对金色葡萄球菌有高达12 mm的抑菌环，可以用来作为潜在的抑菌材料。

3 结论

合成了2－呋喃甲醛苯甲酰腙及其与Cu、Co的金属配位化合物1和2。配合物1为平面四方构型，配合物2为四角双锥构型。配合物1和配合物2都有较好的热稳定性和抑菌活性，配合物1对大肠杆菌有更强的抑制作用，配合物2对金黄色葡萄球菌有更强的抑制作用。

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