黃 超 吳 娟 陳冬梅 張奇龍 朱必學＊,

(1貴州大學大環(huán)及超分子化學重點實驗室貴陽550025)

(2貴陽醫(yī)學院化學教研室貴陽550004)

黃 超1吳 娟1陳冬梅1張奇龍2朱必學＊,1

(1貴州大學大環(huán)及超分子化學重點實驗室貴陽550025)

(2貴陽醫(yī)學院化學教研室貴陽550004)

采用Schiff堿配體2-乙酰吡啶縮鄰氨基苯甲酰腙(L)分別與Cd(NO3)2·4H2O和Zn(CH3COO)2·2H2O進行配位反應(yīng)，得到2個配合物[CdL(NO3)2·H2O](1)和[ZnL2](2)。分別采用1H NMR、FTIR和元素分析等手段對化合物進行了表征，并測定了2個配合物的單晶結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)解析表明，配合物1屬于單斜晶系，P21/n空間群，配合物2屬于單斜晶系，P21/c空間群。對配體和配合物的體外抑菌活性進行了初步考察，結(jié)果表明，配體L和配合物1具有一定的抑菌活性。

Schiff堿；配合物；晶體結(jié)構(gòu)；抗菌活性

0 引言

酰腙類化合物是由酰肼和醛或酮縮合得到的一類Schiff堿化合物，它具有配位供體原子氮和氧，易于與過渡金屬離子進行配位作用，形成系列結(jié)構(gòu)新穎的配合物結(jié)構(gòu)[1-2]。同時，該類化合物的結(jié)構(gòu)較為接近生物體系的真實情況，適宜于生命體系的模擬研究[3-4]。特別是酰腙類化合物具有抑菌、抗癌、抗病毒、催化等性質(zhì)，使得該類化合物的合成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究一直受到研究者的青睞[5-10]。本文合成了2-乙酰吡啶縮鄰氨基苯甲酰腙配體L及其鋅、鎘的配合物，在對配合物晶體結(jié)構(gòu)解析的基礎(chǔ)上，進一步考察了其抗菌活性。

1 實驗部分

1.1 試劑

鄰氨基苯甲酸甲酯，水合肼(80%)，2-乙酰吡啶，Zn(CH3COO)2·2H2O，Cd(NO3)2·4H2O，以及其它所用試劑均為分析純。

1.2 測試儀器

JEOL ECX 400 MHz核磁共振儀(TMS，DMSO-d6）；Ry-2型熔點儀(溫度計未校正)；Bio-Rad型傅立葉紅外光譜儀(4 000～400 cm-1)；Vario EL II型元素分析儀(德國)；晶體結(jié)構(gòu)測定采用Bruker Smart Apex CCD單晶衍射儀。

1.3 配體與配合物合成

1.3.1 配體2-乙酰吡啶縮鄰氨基苯甲酰腙(L)的合成(Scheme 1)

鄰氨基苯甲酰肼按文獻[11]的方法合成，得白色片狀晶體，產(chǎn)率：71%，m.p.122～124℃(文獻值124℃)。

按照與文獻[12]類似的方法合成配體2-乙酰吡啶縮鄰氨基苯甲酰腙(L)。稱取0.302 g(2 mmol)鄰氨基苯甲酰肼溶解在40 mL無水乙醇中，攪拌條件下，緩慢滴加0.242 g(2 mmol)2-乙酰吡啶的乙醇溶液(10 mL)，滴加完畢后，加熱回流5 h。冷卻、旋蒸除去溶劑，固體粗產(chǎn)品用乙醇重結(jié)晶3～5次，抽濾，真空干燥得到淡黃色塊狀晶體0.345 g，產(chǎn)率：68%，m.p. 173～174℃。1H NMR(DMSO-d6,400 MHz)：δ 2.45 (s,3H,CH3),6.23(s,2H,NH2),6.60(t,J=8.0 Hz,H, Ar-H),6.76,6.78(d,J=8.0 Hz,H,Ar-H),7.22(t,J= 7.2 Hz,H,Ar-H),7.42(t,J=5.6 Hz,H,Ar-H),7.57, 7.59(d,J=7.6 Hz,H,Py-H),7.86(t,J=7.6 Hz,H,Py-H),8.06,8.08(d,J=7.6 Hz,H,Py-H),8.60,8.62(d, J=4.4 Hz,H,Py-H),10.63(s,H,CONH).元素分析(%,按C14H14N4O計算，括號內(nèi)為計算值):C 66.15 (66.13),H 5.57(5.55),N 22.01(22.03)。FTIR(KBr壓片，ν/cm-1)：1 646(C=O)，1 533(C=N)。

配體(L)的合成路線：

Scheme 1

1.3.2 配合物1[CdL(NO3)2·H2O]和2[ZnL2]的合成

將54.1 mg(0.2 mmol)的配體L溶解在30 mL無水乙醇溶液中，慢慢滴加Cd(NO3)2·4H2O(61.7 mg，0.2 mmol)的乙醇溶液(15 mL)，室溫攪拌3 h，旋蒸除去溶劑，粗產(chǎn)品用乙醇重結(jié)晶，抽濾，真空干燥得淡黃色固體56.0 mg，產(chǎn)率55%。元素分析(%,按C14H16N6O8Cd計算，括號內(nèi)為計算值):C 33.08 (33.05),H 3.15(3.17),N 16.54(16.52).FTIR(KBr固體壓片，ν/cm-1)：1 628(C=O)，1 517(C=N).

配合物2按類似于配合物1的方法合成。將54.1 mg(0.2 mmol)的配體L溶解在30 mL無水乙醇溶液中，慢慢滴加Zn(CH3COO)2·2H2O(21.9 mg，0.1 mmol)的乙醇溶液(10 mL)，室溫攪拌3 h，旋蒸除去溶劑，粗產(chǎn)品用乙醇重結(jié)晶，抽濾，真空干燥得黃色固體30.4 mg，產(chǎn)率53%。元素分析(%,按C28H26N8O2Zn計算，括號內(nèi)為計算值):C 58.82 (58.80),H 4.56(4.58),N 19.62(19.59).FTIR(KBr固體壓片，ν/cm-1)：1 612(C=O)，1 493(C=N).

分別取少量1和2的固體產(chǎn)品溶解在乙醇溶液中，室溫靜置3～4 d后，得到適合于X-射線衍射測定的淡黃色塊狀晶體。

1.4 晶體結(jié)構(gòu)測定

分別選取大小適當?shù)呐浜衔?和2的單晶，用Bruker Smart Apex CCD單晶衍射儀分別收集數(shù)據(jù)。采用經(jīng)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，分別在0.991°≤θ≤25.10°和0.989°≤θ≤24.99°范圍內(nèi)，收集了配合物1和配合物2單晶衍射數(shù)據(jù)。衍射強度進行了吸收校正、LP校正。晶體結(jié)構(gòu)由直接法解得。對全部非氫原子坐標及其各向異性熱參數(shù)進行了全矩陣最小二乘法修正。所有計算用SHELX-97程序完成[13](有關(guān)晶體學數(shù)據(jù)詳見表1)。

CCDC:1012633,1;1012634,2。

1.5 抑菌活性試驗

外抑菌性質(zhì)用紙片擴散法進行測定。首先將受試菌液(7.5×107CFU·mL-1)均勻地涂在M-H瓊脂培養(yǎng)基的平板上，將滅菌濾紙片(6 mm)平鋪在含菌的培養(yǎng)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1280 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(nèi)，于37℃孵育24 h后觀察抑菌圈大小。

表1 配合物1和2的晶體學及結(jié)構(gòu)修正數(shù)據(jù)Table1 Crystal data and structure refinement for complexes 1 and 2

Scheme 2

2 結(jié)果與討論

2.1 配體L在溶液中的存在形式及配位模式

文獻[2]研究已經(jīng)表明，含酮亞胺結(jié)構(gòu)單元的一類配體，在溶液中與金屬離子配位作用時，可以酮式或烯醇式2種構(gòu)型與金屬離子發(fā)生配位鍵合作用。即配體2-乙酰吡啶縮鄰氨基苯甲酰腙(L)同時存在酮式或烯醇式2種互變異構(gòu)體(Scheme 2)。在其烯醇式結(jié)構(gòu)中，醇羥基質(zhì)子具有一定的酸性，依據(jù)配位環(huán)境條件的改變，烯醇式結(jié)構(gòu)中的質(zhì)子進一步離解形成具有氧負離子的配體(L-)。本文研究表明，在乙醇溶液中，配體L以酮式結(jié)構(gòu)與金屬鎘配位，而以烯醇式結(jié)構(gòu)同金屬鋅進行配位作用。

2.2 配合物的晶體結(jié)構(gòu)

配合物1[CdL(NO3)2·H2O]和2[ZnL2]的結(jié)構(gòu)分別如圖1所示。

圖1 配合物1和2的分子結(jié)構(gòu)(橢球幾率為30%)Fig.1 Molecular structures of complexes 1 and 2(Probability of ellipsoid is 30%)

配合物1的分子結(jié)構(gòu)表明，配體L與Cd(NO3)2按1∶1的配位比形成單核鎘的配合物。在單核配合物分子結(jié)構(gòu)中，中心Cd離子具有七配位、扭曲的五角雙錐構(gòu)型，位于錐底與Cd離子形成5個配位鍵的配位供體原子中，3個配位供體原子來自于配體L(即分別為1個吡啶氮原子、1個Schiff堿氮原子和1個羰基氧原子)，2個配位氧原子來自于1個雙齒硝酸根離子。軸向配位的2個供體氧原子分別來自于1個水分子和1個單齒硝酸根離子。圍繞中心Cd離子的Cd1-N3和Cd1-N4鍵長分別為0.235 6(7)和0.233 9(6)nm，Cd1-O鍵長在0.232 8(6)～0.240 6(6)nm范圍內(nèi)，位于軸向的Cd1-O5和Cd1-O1W鍵長分別為0.234 0(6)和0.232 8(6)nm。位于錐底圍繞中心Cd離子的5個配位鍵的夾角在53.1(2)°和89.0(2)°之間，在軸向的O5-Cd1-O1W的鍵角為167.6(2)°(見表2)。N2和C7之間的鍵長0.136 7(10)nm，表現(xiàn)為C-N單鍵鍵長，O1和C7之間的鍵長0.125 9(9)nm，是典型的C=O雙鍵鍵長[3]，表明配體是以酮式結(jié)構(gòu)與金屬Cd離子進行配位的。中心Cd離子與配體N3、N4和O1配位，形成2個幾乎共面的五元環(huán)，位于配體分子兩端的苯環(huán)之間的二面角為175.81°。

與配合物1不同，配體L與Zn(CH3COO)2按2∶1的配位比形成單核鋅的配合物ZnL2。在配合物2的分子結(jié)構(gòu)中，中心金屬Zn離子具有六配位、扭曲的八面體配位構(gòu)型，每個配體L均分別以吡啶氮、Schiff堿氮原子和羰基氧原子與同一個Zn離子進行配位。圍繞中心Zn離子的Zn1-O1和Zn1-O2鍵長分別為0.210 4(3)nm和0.213 7(3)nm，Zn1-N鍵長在0.206 0(3)～0.223 2(4)nm之間。圍繞中心Zn離子的鍵角，∠O2-Zn1-N7和∠N7-Zn1-N8分別為74.39(13)°和74.33(14)°，∠O1-Zn1-N3和∠N3-Zn1-N4分別為74.41(13)°和74.84(15)°(見表2)。C7和N2、C21和N6之間的鍵長分別為0.133 6(5)nm和0.134 0(5)nm，與配合物1中相應(yīng)的C7-N2的單鍵鍵長(0.136 7 nm)相比明顯要短，而C7和O1、C21和O2之間的鍵長分別為0.127 1(5)和0.1267(5) nm，比配合物1中C=O雙鍵鍵長(0.125 9 nm)要長，表明配體與Zn離子配位是采用烯醇式結(jié)構(gòu)進行的，而且是以含氧負離子的形式(L-)配位的。每個配體(L-)與Zn離子配位均形成2個相連且?guī)缀豕裁娴奈逶h(huán)(2個相連的五元環(huán)之間的二面角為176°)，每個配體分子兩端的吡啶環(huán)和苯環(huán)之間的二面角約170°,即配合物中同一配體分子幾乎呈現(xiàn)一共面結(jié)構(gòu)。與Zn離子同時配位的2個配體分子所在平面幾乎垂直，即2個配體分子平均平面之間的二面角約為87°。

表2 配合物1、2的部分鍵長和鍵角Table2 Select bond lengths(nm)and bond angles(°)for complexes 1 and 2

2.31H NMR和紅外光譜表征

配體L的lH NMR中，酰胺氮上的質(zhì)子峰出現(xiàn)在10.63處，苯環(huán)的質(zhì)子峰出現(xiàn)在6.60～7.42范圍，吡啶環(huán)的質(zhì)子峰出現(xiàn)在7.57～8.62區(qū)域。氨基質(zhì)子和甲基質(zhì)子分別出現(xiàn)在6.23和2.45處，均表現(xiàn)為單峰。

配體及配合物的紅外光譜測定結(jié)果表明，自由配體L中，ν(C=O)和ν(C=N)的特征吸收振動峰依次出現(xiàn)在1 646和1 533 cm-1處；形成配合物后，配合物1中ν(C=O)和ν(C-N)分別頻移至1 628和1 517 cm-1處，配合物2中ν(C=O)和ν(C=N)分別頻移至1 612和1 493 cm-1處，與自由配體相比均向低波數(shù)方向位移。

表3 配體L及其配合物1和2的體外抑菌活性Table3 In vitro bacteriostatic activity of the ligand,complexes 1 and 2

2.4 抑菌活性

以環(huán)丙沙星作為對照，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)。經(jīng)觀測，抑菌環(huán)直徑值列于表3。結(jié)果表明，配體對金黃色葡萄球菌，大腸桿菌，銅綠假單胞菌，奇異變形桿菌都具有一定的抑菌活性，配合物1對大腸桿菌，銅綠假單胞菌，奇異變形桿菌具有一定的抑菌活性，配合物2對這幾種細菌都沒有效果。與環(huán)丙沙星對照，配體和配合物1的抑菌活性都沒有環(huán)丙沙星好。

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Syntheses and Crystal Structures of Cdand ZnComplexes Containing 2-Acetylpyridine-o-aminobenzoylhydrazone Ligand

HUANG Chao1WU Juan1CHEN Dong-Mei1ZHANG Qi-Long2ZHU Bi-Xue＊,1
(1Key laboratory of Macrocycle and Supramolecular Chemistry,Guizhou University,Guiyang 550025,China)
(2Department of Chemistry,Guiyang Medical College,Guiyang 550004)

Two complexes[CdL(NO3)2·H2O](1)and[ZnL2](2)were synthesized by the reaction of Schiff base ligand(2-acetylpyridine-o-aminobenzoylhydrazone)(L)with Cd(NO3)2·4H2O or Zn(CH3COO)2·2H2O respectively. The compounds are characterized by1H NMR,FTIR,and elemental analysis.The structures of the two complexes are analyzed via single crystal X-ray diffraction.The results show that the complex 1 crystallizes in monoclinic, space group P21/n,and the complex 2 crystallizes in monoclinic,space group P21/c.The antibacterial activities of the ligand and complexes were measured in vitro,and the results show that the ligand L and complex 1 possess inhibiting effects to bacteria.CCDC:1012633,1;1012634,2.

Schiff base;complex;crystal structure;antibacterial activity

O614.24+2；O614.24+1

A

1001-4861(2015)01-0109-05

10.11862/CJIC.2015.051

2014-07-22。收修改稿日期：2014-11-06。

國家自然科學基金資助項目(No.21061003);教育部“春暉計劃”項目(No.132008)。＊

。E-mail:sci.bxzhu@gzu.edu.cn