基于Schiff碱及咪唑类配体的镍（Ⅱ）配合物的合成、结构及其抑菌活性研究

张奇龙 冯广卫 王 丽 王 正 朱必学

(1贵阳医学院化学教研室，贵阳 550004)

(2贵州省大环化学及超分子化学重点实验室，贵阳 550025)

Schiff碱配体容易和不同的金属离子进行配位得到结构各异的配合物[1-2]，某些配合物的结构接近于生物体系的真实情况，适宜于进行生命体系的模拟研究[3-4]；某些席夫碱及其金属配合物还具有抑菌、抗癌和抗病毒等药理性质[5-7]，有些表现出良好的仿酶催化活性[8]。因此，近年来受到人们的普遍重视。研究发现镍是生物中必要的痕量元素，能促进体内铁的吸收、红细胞的增长、氨基酶的合成，镍可能是DNA和RNA的一种结构稳定剂[9-10]。因此，我们用邻氨基苯酚和苯甲酰丙酮进行缩合反应得到席夫碱配体 H2L(1-苯基-3-[(2-羟基苯)亚胺]-1-丁酮)，然后将配体 H2L、咪唑或者 2-甲基咪唑和 Ni(O2CCH3)2·4H2O进行配位反应，得到了2个配合物[Ni(L)(Himdz)](1)、[Ni(L)(Mimdz)](2)，初步研究了配体和配合物的体外抑菌活性。

1 实验部分

1.1 试 剂

苯甲酰丙酮，邻氨基苯酚，咪唑，2-甲基咪唑，Ni(O2CCH3)2·4H2O以及其它所用试剂均为分析纯。

1.2 测试仪器

JEOL ECX 500 MHz核磁共振仪；Bio-Rad型傅立叶红外光谱仪(4 000～400 cm-1)；Ultrospec 5300 pro紫外-可见分光光度计；Vario ELⅢ型元素分析仪(德国)；晶体结构测定采用Bruker Smart Apex单晶衍射仪。

1.3 配合物合成

1.3.1 化合物 H2L 的合成

向邻氨基酚 2.18 g，(0.02 mmol) 的 20 mL 乙醇中缓慢滴加 3.2 g，(0.02 mol)苯甲酰丙酮的 30 mL 乙醇溶液，搅拌，加热回流10 h，冷却，旋蒸除去溶剂，用乙醇重结晶，过滤，真空干燥，得产物 3.50 g，产率：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计算,括号内为计算值):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

称取 Schiff碱配体 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，加热回流搅拌4 h，有棕色沉淀生成，过滤，用乙醇洗3次，真空干燥得褐色固体2.5 g，产率66%，m.p.＞300℃。将少量配合物溶解在三氯甲烷溶液中，然后将其放在装有乙醚的试剂瓶中，室温放置3～4 d，得到适合X射线衍射的单晶。元素分析 (%,按C19H17N3NiO2计算，括号内为计算值):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类似的方法合成，得产物2.27 g，产率：58%，m.p.＞300 ℃。元素分析 (%，按C20H19N3NiO2计算，括号内为计算值):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 晶体结构测定

选取大小合适的配合物晶体，用Bruker Smart Apex CCD单晶衍射仪，采用经石墨单色器单色化的 Mo Kα 射线(λ=0.071 073 nm)，以 φ-ω 扫描方式在一定的 θ(1.37°≤θ≤26.00°,配合物 1；1.35°≤θ≤26.00°，配合物 2；)范围内收集单晶衍射数据。衍射强度数据进行了经验吸收校正、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了全矩阵最小二乘法修正。所有计算用SHELXL-97程序完成[11](有关晶体学数据详见表1)。

CCDC：695200,1;695201,2.

2 结果与讨论

2.1 配合物的晶体结构

配合物1、2的不对称单元结构如图1，主要键长、键角分别列在表2中。配合物1的不对称结构单元中包含2个配合物分子。配合物1的中心Ni（Ⅱ）离子具有近似四方平面的构型，分别与酚羟基的氧原子、亚胺氮原子、苯甲酰丙酮的羰基氧原子以及辅助配体咪唑的氮原子进行配位，形成1个近似平面的五员环结构和六员环稳定结构。Ni（Ⅱ）离子周围4个键角在 86.50(8)°～96.74(8)°范围，4 个键长在 0.1814(17)～0.1921(2)nm 之间，咪唑与 2个苯环的二面角分别为 141.71°和 143.61°。不对称结构单元中包含2个结构相似的配合物分子，这2个分子的C6上的氢 (H6)和 环 A(N5/C36/N6/C37/C38)，C12 上 的 氢(H12)和 环 B(C30/C31/C32/C33/C34/C35)，C17 上 的氢(H17)和 环 C(C20/C21/C22/C23/C24/C25)，C29 上的氢 (H29B)和环 D(C11/C12/C13/C14/C15/C16)(参数见表4)之间存在C-H…π相互作用(见图2)，因为这些C-H…π相互作用使2个结构相似的配合物形成二聚体 (如图2)。这些二聚单元由于分子间N3-H3A…O3，N6-H6A…O1(氢键参数见表 3)氢键作用向空间扩展成两条相互咬合的锯齿型一维超分子链(如图 3)。

表1 配合物1和2的晶体学及结构修正数据Table 1 Crystal data and structure refinement for the complex 1 and 2

和配合物1相似，配合物2的不对称结构单元中包含2个配合物分子。配合物2的中心Ni（Ⅱ）离子具有近似四方平面的构型，分别与酚羟基的氧原子、亚胺氮原子、苯甲酰丙酮的羰基氧原子以及辅助配体2-甲基咪唑的氮原子进行配位，形成1个近似平面的五员环结构和六员环稳定结构。Ni（Ⅱ）离子周围4 个键角在 86.44(12)°～96.57(12)°范围，4 个键长在0.1829(2)～0.1938(3)nm 之间，2-甲基咪唑的咪唑环与 2 个苯环的二面角分别为 143.49°和 146.84°。不对称结构单元中包含2个结构相似的配合物分子，这2个分子的C2上的氢(H2)和环 E(C31/C32/C33/C34/C35/C36)，C10上的氢 (H10B)和环F(C21/C22/C23/C24/C25/C26)，C23上的氢 (H23)和环 G(C11/C12/C13/C14/C15/C16)，C32 上的氢(H32)和环 H(N2/C17/C18/N3/C19)(参数见表3)之间存在C-H…π相互作用(见图2)，因为这些C-H…π相互作用使2个结构相似的配合物形成二聚体(如图2)。与配合物1不同，配合物2除了分子间N3-H3A…O3，N6-H6A…O1(氢键参数见表4)氢键作用外，2-甲基咪唑上甲基上C20上的氢(H20A)和环J(N5/C37/C38/N6/C39)，以及C40上的氢(H40A)和环H(N2/C17/C18/N3/C19)(参数见表4)之间存在C-H…π相互作用而向空间扩展成2条相互咬合的锯齿型一维超分子链(见图4)。

图1 配合物1和2的椭球图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的部分键长和键角Table 2 Select bond lengths(nm)and bond angles(°)for the complex 1 and 2

表3 配合物1和2的氢键参数Table 3 Structural parameters of hydrogen bonds for complex 1 and 2

图2 配合物1和2通过C-H…π相互作用形成二聚体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

图3 配合物1形成通过氢键形成的超分子链Fig.3 Complex 1 through hydrogen bonds form a supramolecular chain

2.2 抑菌活性

图4 配合物2形成通过氢键形成的超分子链Fig.4 Complex 2 through hydrogen bonds form a supramolecular chain

表5 配体及其配合物1和2的体外抑菌活性Table 5 In viro bacteriostatic activity of the ligand and complex 1 and 2

体外抑菌实验用纸片扩散法进行，首先将受试菌液(7.5×107CFU·mL-1)均匀地涂在M-H琼脂培养基的平板上，将灭菌滤纸片(6 mm)平铺在含菌的培养基上，分别注上10 μL的待测药液(配体及其配合物用10 mL DMSO溶解，稀释成 1 280 μg·mL-1的溶液)于纸片上，每张纸片大约含12.8 μg，放入恒温箱内，于37℃孵育24 h后观察抑菌圈大小。以咪唑、2-甲基咪唑、硫酸庆大霉素作为对照，抑菌环直径值列于表5，所用菌种为金黄色葡萄球菌(S.aureus)(CMCC(B)26003)，大肠杆菌 (E.coli)(ATCC 8739)，铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)(ATCC9027)，奇异变形杆菌(P.mirabilis)(ATCC35659)。结果表明，咪唑、2-甲基咪唑、配体对这几种细菌都没有活性，配合物1和2对这几种致病菌株具有一定的抑菌活性，这估计是咪唑和2-甲基咪唑引入后有关。但是，与硫酸庆大霉素对照，配合物的抑菌活性都没有硫酸庆大霉素好。

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