一維鏈狀三環己基錫羧酸酯的合成、晶體結構及生物活性

阿達瑪 杜大峰 朱東升 許 林

(東北師范大學化學學院，長春 130024)

一維鏈狀三環己基錫羧酸酯的合成、晶體結構及生物活性

阿達瑪 杜大峰 朱東升＊許 林

(東北師范大學化學學院，長春 130024)

本文以含酯基剛性一元酸L1H(8-乙氧羰基-1-萘甲酸)和含羰基柔性一元酸L2H(4-羰基-4-苯基丁酸)作為多齒配體，分別與三環己基氫氧化錫發生自組裝反應，獲得了2個新型三環己基錫羧酸酯配合物[(C6H11)3SnL1](1)和[(C6H11)3SnL2](2)(C6H11為環己基)。采用元素分析、1H NMR、FTIR及晶體結構測定等手段對配合物1和2進行了結構表征，在2個新配合物中，錫原子均為六配位，構成以錫原子為中心的扭曲單加帽三角雙錐構型，并且通過O→Sn分子間配位鍵形成了一維超分子鏈。初步研究了殺菌活性和抗癌活性。

有機錫羧酸酯；三環己基氫氧化錫；8-乙氧羰基-1-萘甲酸；4-羰基-4-苯基丁酸；晶體結構；生物活性

在過去的幾十年里，有機錫碳酸酯由于具有廣泛的生物活性、催化活性和新奇多變的結構[1-4]，一直受到人們的高度重視。文獻報道了單體、二聚體、四聚體、低聚梯形、六聚鼓形、一維、二維和三維等結構的有機錫羧酸酯[5-6]。到目前為止，通過O→Sn分子間配位形成的一維鏈狀有機錫羧酸酯中，與錫原子成鍵和分子間配位的2個氧原子來源于同1個羧基(Scheme 1)[7-9]，2個相鄰錫原子均間隔3個原子(0.519±0.021)nm[8]。

為了使與錫原子成鍵和分子間配位的2個氧原子來源不同的基團，也就是使2個相鄰的錫原子間隔更多個原子，進一步探究一維鏈狀有機錫羧酸酯新的配位模式。本文以含酯基剛性一元酸L1H(8-乙氧羰基-1-萘甲酸)和含羰基柔性一元酸L2H(4-羰基-4-苯基丁酸)作為多齒配體，分別與三環己基氫氧化錫發生自組裝反應，獲得了2個未見文獻報道的三環己基錫羧酸酯配合物[(C6H11)3SnL1](1)和[(C6H11)3SnL2](2)(C6H11為環己基)(Scheme 2)。在配合物1中，8-乙氧羰基-1-萘甲酸的羧基氧原子與錫原子成鍵，酯基氧原子與錫原子形成分子間配位鍵，2個相鄰錫原子間隔7個原子(0.699 6 nm)；在配合物2中，4-羰基-4-苯基丁酸的羧基氧原子與錫原子成鍵，并發現尚未見報道的羰基氧原子與錫原子形成分子間配位鍵，2個相鄰錫原子間隔6個原子 (0.7280 nm)；獲得的重要結果是使相鄰的2個錫原子距離從(0.519±0.021)nm 增大到 0.7280 nm，2 個新配合物均通過O→Sn分子間配位鍵形成一維超分子鏈。初步生物活性測試結果表明，新配合物1和2具有一定抑菌性和抗癌活性，這一結果為進一步研究有機錫羧酸酯的構效關系，提供了重要信息。

Scheme 1 One-dimensional supramolecular chain through intermolecular Sn…O interactions

Scheme 2 Synthetic routes of the complexes 1 and 2

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

4-羰基-4-苯基丁酸L2H按文獻[10]方法合成；其它試劑均為分析純。

Perkin-Elmer PE 2400 CHN元素分析儀(美國)；錫含量用重量法測定；Vertex 70 FTIR型紅外光譜儀 (德國)，KBr壓片；WRS-1A 數字熔點儀 (上海)；Bruker AV 300 MHz型核磁共振儀 (瑞士)，溶劑為CDCl3，內標 TMS；Bruker Smart Apex CCD 射線衍射儀(德國)。

1.2 配合物1和2的合成

將三環己基氫氧化錫(0.385 g，1 mmol)和配體L1H(0.244 g，1 mmol)加入到 50 mL 苯中，攪拌回流分水，反應6 h，達到理論脫水量。減壓蒸去溶劑，剩余物用乙醇重結晶2次，獲得配合物1，產率62%。m.p.138～140 ℃。IR(KBr壓片，cm-1)：480，539，1 397，1 638；1H NMR (CDCl3，ppm)，δ：1.33(t，3H，CCH3)，1.42～1.52(m，33H，cyclohexyl-H)，4.25(q，2H，OCH2)，7.15～8.60(m，6H，Ar-H)。Anal.Calcd.for C32H44O4Sn(%)：C 62.86,H 7.25,Sn 19.42；found(%)：C 62.88,H 7.20，Sn 19.35。

同上操作，將配體L1H換成配體L2H(0.178 g，1 mmol)，獲得配合物 2，產率 68%。m.p.110～112 ℃。IR(KBr壓片，cm-1)：485，549，1414，1637；1H NMR(CDCl3，ppm)，δ：1.43 ～1.54(m，33H，cyclohexane-H)，2.39(t,2H,CH2-COOSn)，2.79(t，2H，CH2-COC6H5)，7.34～7.89(m，5H，Ar-H)。Anal.Calcd.for C28H42O3Sn(%)：C 68.85,H 4.95，Sn 26.20；found(%)：C 68.87，H 4.90，Sn 26.17。

1.3 晶體結構測定

在乙醇中培養配合物1和2的單晶，分別取尺寸為 0.42 mm×0.37 mm×0.32 mm 和 0.40 mm×0.32 mm×0.27 mm 的單晶，用 Bruker Smart Apex CCD 單晶衍射儀收集衍射數據。在(296±2)K下，用經過石墨單色化的 Mo Kα(λ=0.071073 nm)作為入射輻射，以 ω-φ 掃描方式，分別在 3.62°≤2θ≤52.92°和 3.72°≤2θ≤50.04°范圍內共收集 6111 和 4705 個獨立衍射強度數據，其中3 488和3 968個為可觀測點(I＞2σ(I))，并用于結構修正，晶體結構用 SHEXS-97程序由直接法解解出，部分非氫原子坐標在隨后的數輪差值Fourier合成中陸續確定。全部非氫原子坐標及其各向異性熱參數用SHEXL-97程序[11]進行最小二乘法精修，最終殘差因子R1=0.0487和0.0350。

1.4 生物活性實驗

1.4.1 抑菌實驗

培養皿及實驗器材均經180℃的高溫滅菌處理2 h。普通肉湯瓊脂培養基用稀堿調節pH值為7.2～7.4 后，于 20 ℃滅菌處理 30 min。取 5 mL 培養基傾入培養皿中，制成平板，冷卻至室溫，將2 mL(1×1012cfu·mL-1)菌液平鋪于平板中，涂抹均勻，形成菌液膜。吸取0.2 mL一定濃度樣品的乙醇溶液，均勻噴灑到直徑為0.3 cm的濾紙片上，待乙醇揮發后，將濾紙片蓋在培養皿的中央，置于37℃培養箱中恒溫培養24 h，取出，測量抑菌圈直徑。

1.4.2 抗癌實驗

取處于對數生長期的Hela細胞，加入適量的Trypsin液消化，使貼壁細胞脫落，用10 mL含質量分數為10%的新生牛血清的RPMI 1640培養液配成單細胞懸液。計數后，用完全培養液稀釋成10×105cell·mL-1的細胞懸液。取96孔板，每孔加上述細胞懸液100 μL，在含體積分數為5%的CO2的培養箱內于37℃下培養24 h。依次加入6個濃度的樣品和DMSO，每個濃度4孔。于前述培養箱條件下，繼續培養48 h，培養終止前2 h，每孔加入1 mg·mL-1的 MTT 100 μL，繼續溫育 4 h，吸去上清液，每孔加入150 μL的酸性DMSO，搖勻，用酶標儀于570 nm處測定每個小孔的OD值。

2 結果與討論

2.1 紅外光譜分析

配體L1H和L2H的紅外光譜中，在3 443和2 800 cm-1處存在O-H伸縮振動和OH…O締合吸收峰。羧基與錫原子成鍵后，O-H和OH…O的吸收峰消失，相應的吸收峰發生了明顯變化，νas(COO)和νsym(COO)分別發生紅移[10]。用 νas(COO)與 νsym(COO)的差值Δν可以判斷有機酸配體與金屬原子反應后羧基的配位模式，如果Δν小于200 cm-1羧基是雙齒配位，如果大于200 cm-1羧基是單齒配位[12-13]。配合物1和2的不對稱振動νas(COO)和對稱伸縮振動νsym(COO)的吸收峰分別為 1 638，1 637 和 1 397，1414 cm-1，二者相差 Δν(νas(COO)-νsym(COO))分別為241和223 cm-1，表明配合物1和2的羧基應該均以單齒形式與Sn原子配位[12-13]。但由于Δν值與200 cm-1非常接近，可能羧基上未成鍵氧原子與錫原子形成了分子內配位，而且配合物2的配位鍵比配合物1強，該結果與X射線單晶衍射結果一致。480和485 cm-1歸屬為Sn-O的振動吸收峰，539和549 cm-1歸屬為Sn-C的振動吸收峰[14-15]。

2.2 配合物1和2的晶體結構分析

配合物1和2的晶體學參數列于表1，部分鍵長和鍵角數據列于表2，分子結構見圖1，通過O→Sn分子間配位鍵形成一維超分子鏈見圖2。

CCDC：796811，1；796812，2。

表1 配合物1和2的晶體學參數Table 1 Crystal data and structural refinement parameters for complexes 1 and 2

表2 配合物1和2部分鍵長和鍵角數據Table 2 Selected bond lengths(nm)and angles(°)for complexes 1 and 2

H atoms are omitted for clarity,thermal ellipsoids are drawn at 30%probability level

圖2 配合物1和2分別通過O→Sn分子間配位鍵形成一維超分子鏈Fig.2 Perspective view of one-dimentional chain formed by intermolecular O→Sn interactions of complexs 1 and 2

在配合物1和2解析結構過程中，對配合物1的無序的環戊烷通過設置自由變量精修進行了無序的處理，在此基礎上對 C21、C22a、C22b、C35 進行了限制性精修。對配合物2的C18和C19進行了限制性精修，對C3-C4，C20-C21的鍵長進行了限制性精修，C3-C4和C20-C21的鍵長均在C-C單鍵允許的鍵長范圍。從圖1可以看出，在配合物1和2的晶體結構中，各存在1個獨立分子，沒有溶劑分子。錫原子均為四配位，分別與來自3個環己基3個碳原子和羧基1個氧原子相連，構成以錫原子為中心的畸變四面體構型[SnC3O]。二者的Sn-O鍵長比與類似報道的相應鍵長要短0.04 nm左右[16]。值得注意的是，配合物1和2的Sn1…O2距離分別為0.3209和0.294 3 nm，遠大于共價半徑之和0.216 nm，卻明顯小于Sn-O范德華半徑之和0.368 nm[17]，可以認為它們之間存在著弱相互作用，這種Sn1…O2弱配位分別靠近配合物1的鍵角C27-Sn1-C21和配合物2的鍵角C27-Sn1-C21。由于Sn1…O2弱配位的存在，使鍵角C27-Sn1-C21(119.8(2)°)和C17-Sn1-C11(122.4(2)°)大于所有以錫原子為頂點的鍵角；使鍵角 O1-Sn1-C33(91.21(16)°)和 O1-Sn1-O31(92.46(16)°)小于所有以錫原子為頂點的鍵角(見表2)。由于配合物1和2的有機酸配體分別是剛性和柔性的，配合物1的配體空阻礙要比配合物2的大，使配合物2的配位鍵鍵長0.294 3 nm比配合物1的配位鍵鍵長0.320 9 nm短，表明配合物2的分子內配位能力比配合物1強。

更值得注意的是，配合物1和2的中心錫原子偏離由C21、C27和C33組成的平面及由C11、C17和C31組成的平面距離分別為0.03687和0.04100 nm，偏離的距離很微小，可以證明配合物1的中心錫原子處于由C21、C27和C33組成的平面上，配合物2的中心錫原子處于由C11、C17和C31組成的平面上，構型趨向于三角錐形構型(見圖1)，由此可以判斷，錫原子還應該存在配位鍵。經計算結果表明，在配合物1和2的中心錫原子Sn1與另一分子的O3A之間的距離分別為0.316 8和0.318 4 nm，均小于范德華半徑之和(0.368 nm)[17]，證明錫原子分別與配合物1中的酯基氧原子或配合物2的羰基氧原子形成了O→Sn分子間配位。這種模式的分子間配位是非常特殊的，到目前為止沒有類似報道。已經報道的分子間配位都是與錫原子成鍵和分子間配位的2個氧原子來源于同一個羧基，2個相鄰錫原子均間隔 3 個原子(0.519±0.021)nm[7-9]。由于分子內和分子間配位的存在，使配合物1和2的中心錫原子成為了六配位，分別與來自3個環己基3碳原子、羧基2個氧原子和另1個分子的酯基或羰基1個氧原子相連，中心錫原子的幾何配位更確切地應描述為的扭曲單加帽三角雙錐構型。

通過O→Sn分子間配位鍵無限地連接，使2個新配合物形成了一維鏈狀超分子有機錫羧酸酯(見圖2)。在配合物1和2中，2個相鄰錫原子間分別相隔7和6個原子，Sn…Sn間距離分別是0.6996和0.7280 nm，比已報道的相鄰的 2 個錫原子距離(0.519±0.021)nm更長[8]，這是一個非常重要的結果。

2.3 生物活性

2.3.1 抑菌活性

分別檢測了配體L1H、配體L2H、三環己基氫氧化錫、配合物1和2對大腸桿菌的抑制作用，結果列于表3。從表3結果可以看出，配體L1H和配體L2H對大腸桿菌的抑制效果較差，三環己基氫氧化錫具有一定的抑菌效果，相比之下，配合物1和2對大腸桿菌的抑制效果較高。可見抑菌活性的大小順序為配合物1＞配合物2＞三環己基氫氧化錫＞配體L1H＞配體L2H。

表3 在37℃抗菌活性Table 3 Antimicrobial abilities at 37℃

2.3.2 抗癌活性

實驗采用四氮唑鹽還原法(MTT法)[20]測定了L1H、配體L2H、三環己基氫氧化錫、配合物1和配合物2對Hela腫瘤細胞的抑制作用，測試結果見圖3。在所設計的最高濃度 6.4 μg·mL-1時，L1H 和 L2H對Hela腫瘤細胞的抑制率分別為12.8%±1.6%和13.5%±2.1%，可以看出配體L1H對Hela腫瘤細胞抑制率比配體L2H略低。從圖3和測試數據可知，三環己基氫氧化錫對Hela腫瘤細胞抑制率比配體L1H和L2H高，但比由其獲得的配合物低，配合物1對Hela腫瘤細胞抑制率比配合物2高。相比之下，抑制率高低順序為配合物1＞配合物2＞三環己基氫氧化錫＞L2H＞L1H(見圖 3)。當質量濃度達到最高 6.4 μg·mL-1時，配合物1和2對HeLa細胞的抑制率分別達到 91.6%±0.9%和 87.7%±0.3%，其 IC50值分別為 2.2 和 2.4 μg·mL-1，從而說明配合物 1 和 2 具有一定的抗腫瘤作用。

圖3 三環己基氫氧化錫、配合物1和2對Hela腫瘤細胞的抑制作用Fig.3 Antitumor effects against Hela cells

從抑菌和抗癌的生物活性測試結果來看，可以發現三環己基氫氧化錫的生物活性大于配體，由二者通過自組裝反應，互相修飾，獲得的配合物的生物活性最高。因此，可以選擇各種有機酸和有機錫，經過修飾，檢測生物活性，研究構效關系，發現規律，必將設計出生物活性更強的有機錫羧酸酯。

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The One-Dimensional Chain:Synthesis,Crystal Structure and Biological Activities of Tricyclohexyl Tin Carboxylates

ADAMA Moussa Sakho DU Da-Feng ZHU Dong-Sheng＊XU Lin
(Faculty of Chemistry,Northeast Normal University,Changchun 130024,China)

Two new supramolecular chains,namely[(R)3SnL1](1)and[(R)3SnL2](2)(where R=cyclohexyl,HL1=8-(ethoxycarbonyl)-1-naphthoic acid,HL2=4-cyclohexyl-4-oxobutanoic acid),were synthesized by the self-assemble reaction of R3SnOH with the corresponding acids in a suitable mole ratios respectively.Complexes 1 and 2 were structurally characterized by elemental analyses,FTIR spectroscopy,1H NMR spectroscopy and single crystal X-ray diffraction analysis.The tin atom in complexes 1 and 2 adopts distorted monocapped trigonal bipyramidal geometry with six-coordinated,and exhibits a one-dimensional supramolecular chain through intermolecular O→Sn interactions.The complexes 1 and 2 show antibiotic and anti-tumour activities in vitro experiments.CCDC:796811,1;796812,2.

organotin carboxylate;tricyclohexyltin hydroxide;8-(ethoxycarbonyl)-1-naphthoic acid,4-cyclohexyl-4-oxobutanoic acid;crystal structure;biological activity

O614.43+2

A

1001-4861(2011)01-0107-07

2010-05-24。收修改稿日期：2010-08-24。

國家自然科學基金(No.20971019)和吉林省科學技術廳科研基金(No.20060571，20070406)資助項目。＊

。E-mail：zhuds206@nenu.edu.cn