鎘、鋅與2-乙酰吡啶縮鄰氨基苯甲酰腙配合物合成及晶體結構

黃 超 吳 娟 陳冬梅 張奇龍 朱必學＊,

(1貴州大學大環及超分子化學重點實驗室貴陽550025)

(2貴陽醫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貴州大學大環及超分子化學重點實驗室貴陽550025)

(2貴陽醫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，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個配合物的單晶結構。結構解析表明，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；晶體結構；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，形成系列結構新穎的配合物結構[1-2]。同時，該類化合物的結構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，使得該類化合物的合成、結構和性質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，在對配合物晶體結構解析的基礎上，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)；晶體結構測定采用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，固體粗產品用乙醇重結晶3～5次，抽濾，真空干燥得到淡黃色塊狀晶體0.345 g，產率：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，粗產品用乙醇重結晶，抽濾，真空干燥得淡黃色固體56.0 mg，產率55%。元素分析(%,按C14H16N6O8Cd計算，括號內為計算值):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，粗產品用乙醇重結晶，抽濾，真空干燥得黃色固體30.4 mg，產率53%。元素分析(%,按C28H26N8O2Zn計算，括號內為計算值):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 晶體結構測定

分別選取大小適當的配合物1和2的單晶，用Bruker Smart Apex CCD單晶衍射儀分別收集數據。采用經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，收集了配合物1和配合物2單晶衍射數據。衍射強度進行了吸收校正、LP校正。晶體結構由直接法解得。對全部非氫原子坐標及其各向異性熱參數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](有關晶體學數據詳見表1)。

CCDC:1012633,1;1012634,2。

1.5 抑菌活性試驗

外抑菌性質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瓊脂培養基的平板上，將滅菌濾紙片(6 mm)平鋪在含菌的培養基上，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，于37℃孵育24 h后觀察抑菌圈大小。

表1 配合物1和2的晶體學及結構修正數據Table1 Crystal data and structure refinement for complexes 1 and 2

Scheme 2

2 結果與討論

2.1 配體L在溶液中的存在形式及配位模式

文獻[2]研究已經表明，含酮亞胺結構單元的一類配體，在溶液中與金屬離子配位作用時，可以酮式或烯醇式2種構型與金屬離子發生配位鍵合作用。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種互變異構體(Scheme 2)。在其烯醇式結構中，醇羥基質子具有一定的酸性，依據配位環境條件的改變，烯醇式結構中的質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以酮式結構與金屬鎘配位，而以烯醇式結構同金屬鋅進行配位作用。

2.2 配合物的晶體結構

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

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

配合物1的分子結構表明，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構中，中心Cd離子具有七配位、扭曲的五角雙錐構型，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，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構與金屬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，位于配體分子兩端的苯環之間的二面角為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的分子結構中，中心金屬Zn離子具有六配位、扭曲的八面體配位構型，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構進行的，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個相連且幾乎共面的五元環(2個相連的五元環之間的二面角為176°)，每個配體分子兩端的吡啶環和苯環之間的二面角約170°,即配合物中同一配體分子幾乎呈現一共面結構。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，酰胺氮上的質子峰出現在10.63處，苯環的質子峰出現在6.60～7.42范圍，吡啶環的質子峰出現在7.57～8.62區域。氨基質子和甲基質子分別出現在6.23和2.45處，均表現為單峰。

配體及配合物的紅外光譜測定結果表明，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)。經觀測，抑菌環直徑值列于表3。結果表明，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。與環丙沙星對照，配體和配合物1的抑菌活性都沒有環丙沙星好。

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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