雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基錫]二元酸酯(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2(n=5，6)的合成、結構、熱穩定性及生物活性

朱小明 鄺代治＊, 馮泳蘭 張復興 庾江喜 蔣伍玖 張志堅

雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基錫]二元酸酯(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2
(n=5，6)的合成、結構、熱穩定性及生物活性

朱小明1鄺代治＊,1馮泳蘭1張復興1庾江喜1蔣伍玖1張志堅2

(1衡陽師范學院化學與材料科學系；功能金屬有機材料湖南省普通高等學校重點實驗室，衡陽421008)
(2衡陽師范學院生命科學系，衡陽421008)

氧化雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基]錫分別與庚二酸和辛二酸反應，合成了2個雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基錫]二元酸酯(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2[(n=5(1)，6(2)]，經IR、1H和13C NMR、元素分析和X射線單晶衍射對化合物進行了表征。化合物屬單斜晶系，空間群為P21/c。錫原子均為畸型四面體構型，化合物1以氫鍵作用形成一維鏈狀結構，化合物2以氫鍵和C-H…π作用形成二維網狀結構。化合物1和2在340℃以下具有良好的熱穩定性，對人癌細胞Colo205、HepG2、MCF-7、Hela、NCI-H460均具有較好的體外抑制活性，且具有一定的抑菌活性。

雙[三(2-甲基-2-苯基)丙基錫]二元羧酸酯；合成；晶體結構；生物活性

0 引言

苯丁錫又稱雙[三(2-甲基-2-苯基丙基)錫]氧化物，具有較好的生物活性，可作為一種高效殺螨劑，應用于一些農作物的螨類防治[1]，苯丁錫的某些衍生物比苯丁錫具有更好的殺螨活性[2-3]，引起人們的關注。苯丁錫具有較大的空間結構，也成為化學合成工作者興趣的問題，一些苯丁錫衍生物及其生物活性研究相繼報道[4-8]。苯丁錫羧酸酯的合成與結構研究表明，脂肪族二元酸作為雙功能基，與苯丁錫反應，形成鏈橋的苯丁錫二元羧酯，其結構除了受苯丁錫的空間位阻影響外，還與二元酸的脂肪鏈長度有關，如苯丁錫與脂肪族二元酸HO2C(CH2)nCO2H (n=0～4)反應,一般形成長鏈的二元酸酯，苯丁錫乙二酸酯[9]、苯丁錫丁二酸酯、苯丁錫戊二酸酯和苯丁錫已二酸酯的合成說明了這一結果(另文報道)。為了進一步探索苯丁錫羧酸酯化合物的合成與結構，本文利用苯丁錫分別與庚二酸和辛二酸反應，合成了2個新型的苯丁錫二元羧酸酯：

[(PhMe2CCH2)3Sn]2O+HO2C(CH2)nCO2H→

(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)]2n=5(1)；6(2)并初步研究了化合物對人癌細胞Colo205、HepG2、MCF-7、Hela、NCI-H460增殖的抑制作用，及對金黃色葡萄球菌(S.Aureus)、枯草芽孢桿菌(B.Subtilis)、大腸埃希菌(E.Coli)、傷寒桿菌(S.Typhi)的抑菌活性。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

雙[三(2-甲基-2-苯基丙基)錫]氧化物、庚二酸、辛二酸、二甲基亞砜(DMSO)、甲苯、正己烷、二氯甲烷均為分析純。卡鉑(99%)、氘代氯仿(XD≥99.8%)購自百靈威科技有限公司。人結腸癌細胞(Colo205)、人肝癌細胞(HepG2)、人乳腺癌細胞(MCF-7)、人宮頸癌細胞(Hela)、人肺癌細胞(NCI-H460)細胞株取自美國模式培養物集存庫(ATCC)，含10%胎牛血清的RPMI-1640培養基購自美國Gibico公司，胰蛋白酶(Trypsin)購自甘肅金盛生化制藥有限公司。金黃色葡萄球菌(S.Aureus)、枯草芽孢桿菌(B.Subtilis)、大腸埃希菌(E.Coli)、傷寒桿菌(S.Typhi)取自廣東藥學院。

所用儀器有日本島津IR Prestige-21紅外光譜儀(4 000～400 cm-1，KBr)，PE-2400(Ⅱ)元素分析儀，Bruker SMART APEXⅡCCD單晶衍射儀，X-4雙目體視顯微熔點測定儀，Bruker Avance 400核磁共振儀(TMS為內標，CDC13為溶劑)，TGA Q50熱重分析儀，超凈工作臺(天津凈化設備廠)，高壓滅菌鍋(山東新華醫療器械股份有限公司)，恒溫培養箱(武漢瑞華儀器公司)。

1.2 化合物的合成

在100 mL圓底燒瓶中，加入4 mmol[(PhMe2CCH2)3Sn]2O、2 mmol庚二酸或2 mmol辛二酸，50 mL甲苯，攪拌回流11 h，冷卻過濾，旋轉蒸發除去溶劑，粗產品用二氯甲烷和正己烷混合溶劑重結晶得到產品。

1：無色晶體，1.460 g，產率61.1%。m.p.：114～115℃。元素分析：實測值(計算值，%)：C 67.93 (67.35),H 7.48(7.42)。IR(KBr,cm-1)：2 959,2 920,2 862 (m，ν(C-H))，1 659(s，νas(COO-))，1 367(m，νs(COO-))，556(m，ν(Sn-O))，457(m，ν(Sn-C))。1H NMR(CDCl3，400 MHz)，δ：7.09～7.30(m,30H,Ph-H),1.16(s，12H，CH2Sn)，1.20(s,36H,CH3)，2.24(t，4H，CH2COOSn)，1.63，1.37(s，4H，s，2H，C(CH2)3C)。13C NMR(CDCl3，100 MHz)，δ：29.25,25.68(-CH2-),35.85(Ar-C),32.72(SnCH2-),37.25、37.73(-CH3)、125.30、125.77、128.29、150.96(Ar)，176.97 (COO)。

2：無色晶體，1.786 g，產率73.8%。m.p.：99～100℃。元素分析：實測值(計算值，%)：C 67.50 (67.56),H 7.55(7.50)。IR(KBr,cm-1)：2 957,2 922,2 858 (m，ν(C-H))，1 657(s，νas(COO-))，1 381(m，νs(COO-))，556(m，ν(Sn-O))，453(m，ν(Sn-C))。1H NMR(CDCl3，400 MHz)，δ：7.08～7.26(m,30H,Ph-H),1.14(s，12H，CH2Sn)，1.20(s,36H,CH3)，2.24(t，4H，CH2COOSn)，1.57，1.36(s，4H，s，4H，C(CH2)4C)。13C NMR(CDCl3，100 MHz)，δ：25.83,28.69(-CH2-),35.93(Ar-C),32.72(SnCH2-),37.25, 37.73(-CH3),125.30、125.78、128.28、150.96(Ar)，177.02 (COO)。

1.3 生物活性測試

1.3.1 化合物的體外抗癌活性測試

采用四氮唑鹽還原法(MTT法)測定化合物對人癌細胞Colo205、HepG2、MCF-7、Hela、NCI-H460增殖的抑制活性。實驗分為藥物試驗組(分別加入不同濃度的測試藥)、對照組(只加培養液和細胞，不加測試藥)和空白組(只加培養液，不加細胞和測試藥)。取處于對數生長期的腫瘤細胞，加入適量的Trypsin消化，使貼壁細胞脫落，用含10%牛胎血清的RPMI-1640培養液在含5%(體積分數)CO2、飽和濕度培養箱內于37℃下培養。取96孔板，將測試藥液(0.1 nmol·L-1～10μmol·L-1)按濃度梯度分別加入各孔中，每個濃度設6個平行孔，于前述培養箱條件下培養72 h，然后每孔加MTT40μL(用D-Hanks緩沖液配成4 mg·mL-1)，繼續培養4 h，移去上清液，每孔加DMSO 150μL，振蕩5 min，使甲瓚結晶充分溶解，利用Ap22 Speedy全自動酶免分析系統在570 nm波長處檢測各孔的光密度。對照藥物(卡鉑)的活性按照化合物的活性測試方法測定。實驗數據應用Graph Pad Prism 5.0統計軟件分析，通過存活率百分比數據相對于藥物濃度的非線性回歸分析(曲線擬合)，用S形劑量響應(變量)方程確定IC50值。

1.3.2 化合物的抑菌活性測試

利用濾紙片法測試化合物的抑菌活性。所謂濾紙片法是利用藥物在含敏感實驗菌的瓊脂培養基中的球面擴散滲透作用，通過對敏感實驗菌的抑殺作用而影響細菌生長繁殖，從而形成一定的抑菌圈。通過瓊脂培養基，可觀察并測量出抑菌圈的大小。在一定的藥物濃度范圍內，對數劑量(濃度)與抑菌圈的表面積或直徑成正比，依抑菌圈的大小確定藥物抗菌能力的強弱[10]。選用4種細菌菌株為實驗菌，其中2種為革蘭氏陽性細菌：金黃色葡萄球菌(S.Aureus)、枯草桿菌(B.Subtilis)；2種為革蘭氏陰性細菌：大腸埃希菌(E.Coli)、傷寒桿菌(S.Typhi)。受試化合物抗菌活性測試：在每碟中均勻放置4～6個沾有待測藥液的濾紙片(直徑(6.0±0.1)mm)，并用二甲亞砜做對照。平皿于36℃孵育24 h，用游標卡尺測量受試化合物的抑菌圈直徑。十字交叉法測量2次，取其平均值。

1.4 晶體結構的測定

分別選取尺寸為0.18 mm×0.23 mm×0.21 mm (1)和0.30 mm×0.13 mm×0.12 mm(2)的晶體，在BRUKER SMART APEXⅡCCD單晶衍射儀上，采用經石墨單色化的Mo Kα射線(λ=0.071 073 nm)，于296(2)K，以φ～ω掃描方式收集衍射數據。配合物1在1.55°～25.00°范圍內共收集46 260個衍射點，其中獨立衍射點10 949個(Rint=0.024 9)，用于結構精修的可觀察衍射點8 303個(I＞2σ(I))；配合物2在1.60°～27.64°范圍內共收集41 659個衍射點，其中獨立衍射點14 567個(Rint=0.027 7)，用于結構精修的可觀察衍射點9 352個(I＞2σ(I))。全部數據經Lp因子和經驗吸收校正。晶體結構由直接法解出，部分非氫原子坐標在隨后的數輪差值Fourier合成中陸續確定，理論加氫法給出氫原子在晶胞中的位置坐標。對非氫原子坐標及其各向異性熱參數進行全矩陣最小二乘法修正。全部結構分析計算工作采用SHEXTL-97程序[11]系統完成。化合物1、2的晶體學數據列于表1。

CCDC：1047097，1；1047098，2。

表1 化合物晶體學數據Table 1 Crystallographic data of the complexes

續表1

2 結果與討論

2.1 譜學性質

由脂肪鏈橋的苯丁錫二元羧酯化合物1和2，中心結構類似，表現在譜學性質上無明顯差異：在IR譜中,強而寬的羧基的O-H[12]吸收蜂(3 150～2 800 cm-1)在相應化合物中消失，表明羧基已脫質子形成O-Sn鍵[13]，羧酸根(COO)的不對稱伸縮振動(νas)和對稱伸縮振動(νs)特征峰，在1和2中分別出現在1 659、1 657和1 367、1 381 cm-1處，其差值Δν(νasνs)分別為292.0、276 cm-1，均明顯大于200 cm-1，表明化合物中的羧酸根是以單齒形式與Sn配位[14]。化合物分別于較低波數還出現Sn-C、Sn-O鍵的伸縮振動吸收(1在556、457 cm-1，2在556、453 cm-1)[15]。化合物的1H NMR譜中,芳環質子吸收峰在7.0～7.30范圍內，為多重峰，2.24處為亞甲基(-CH2COOSn)上氫。芳環碳原子在13C NMR譜中出現在125.30～150.96范圍，羧基碳原子略有變化，分別在176.97 (1)和177.02(2)。

圖1 化合物的分子結構圖(橢球率5%)Fig.1 Molecular structure of the complexes with 5%probability ellipsoids

表2 化合物的主要鍵長和鍵角Table 2 Selected bond lengths(nm)and bond angles(°)of complexes

2.2 晶體結構

晶體結構分析表明，由長鏈橋二元羧酸的2個羧基分別以單齒形式與錫原子結合，如圖1，形成2個類似分子結構的雙{三[(2-甲基-2-苯基)丙基]錫}直鏈二元羧酸酯化合物。它們的鍵參數如表2所示，化合物中，Sn1和Sn2與碳或氧的鍵長和鍵角有明顯差異。如化合物1，C-Sn1-C分別為115.8(3)°，115.6(3)°，116.8(3)°，大于四面體鍵角；O-Sn1-C分別為104.5(3)°，91.2(3)°，108.7(3)°，小于四面體鍵角。在Sn2原子的周圍也有類似的鍵參數，這可能是由于大位阻(2-甲基-2-苯基)丙基相互之間存在排斥作用。因此，中心Sn1原子和Sn2原子分別與配基原子構成畸形四面體構型。與文獻報道的苯丁錫羧酸酯結構相似[4,6-7]。

續表2

值得一提的是，在化合物中存在弱作用，如表3所示，化合物1分子間通過芳環氫與鄰近分子的羰基氧形成C63-H63…O2i氫鍵作用，由分子間的這種作用形成了一維鏈狀結構，如圖2；化合物2分子間不僅存在化合物1分子間的氫鍵作用，還有α-H與鄰近分子苯環的C-H…π作用，形成了二維網狀結構，其中構成π平面的原子為苯環C3-C8原子，Cgii(Centroid：0.529 58，0.275 48，0.653 74)代表苯環C3～C8原子組成的質心，H…Cgii間距為0.299 3 nm，如圖3所示。

表3 化合物的氫鍵數據Table 3 Parameters of hydrogen bonding interactions in complexes

圖2 化合物1的一維鏈狀結構Fig.2 One-dimensional chain of complex 1

圖3 化合物2的二維網狀結構Fig.3 Two-dimensional network of complex 2

圖4 化合物的TG-DTG曲線Fig.4 TG-DTG curves of the complexes

2.3 化合物的熱穩定性

為了研究化合物的熱穩定性,在氮氣保護下，加熱速度為10℃·min-1，在50～550℃范圍對化合物1、2進行了實驗，測得化合物1和2的熱重分析曲線如圖4所示，化合物1的最大失重溫區為340～410℃，失重區歸屬于三[(2-甲基-2-苯基)丙基]和庚二羧基基團的離去，失重率為86.90%；2的最大失重溫區為340～400℃，失重區歸屬于三[(2-甲基-2-苯基)丙基]和辛二羧基的離去，失重率為81.02%。假定殘余物對應的是SnO2，1和2理論計算值分別為25.23%和24.93%，實測值與計算值基本吻合。結果表明，化合物1、2具有較好的熱穩定性，在340℃以下都可以穩定存在。

2.4 生物活性

2.4.1 體外抗腫瘤活性

對化合物1、2的進行了體外抗癌活性測試，結果列于表4。由表中數據可知，化合物1和2對人癌細胞Hela、MCF-7、HepG2、Colo205、NCI-H460增殖均有較高的抑制活性，其IC50數值均要小于順鉑對以上5種人體癌細胞的IC50數值，這說明抑制活性均明顯高于臨床使用的卡鉑。且化合物1對5種癌細胞的抑制活性從大到小依次為：人結腸癌細胞Colo205、人肺癌細胞NCI-H460、人乳腺腺癌細胞MCF-7、人子宮頸癌細胞Hela、人肝癌細胞HepG2。化合物2對這5種癌細胞的抑制活性均大于1。尤其是化合物2對人結腸癌細胞的抑制效果最好，IC50值為0.818 6μmol·L-1，其次是對人肝癌細胞和人肺癌細胞，IC50值分別為1.223和1.401μmol· L-1；再次是對人乳腺癌細胞和人子宮頸癌細胞，IC50值分別為3.093和3.530μmol·L-1。化合物對體外抗癌活性的測試結果表明，化合物1和2可能具有一定的藥用價值。

2.4.2 抑菌活性

以DMSO對4種受試細菌的抑制作用為空白，實驗顯示DMSO對這4種細菌的抑菌圈的直徑均為0 mm，無抑制作用。化合物對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸埃希菌、傷寒桿菌大部分有抑制作用，且抑制活性隨著化合物的濃度的增加而提高，如表4所示。當化合物的濃度為1 mg·ml-1時，對4種細菌均有明顯的抑制作用，其中對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、傷寒桿菌抑制活性最強的化合物分別為2(8.1 mm)，1(13.8 mm)，1 (7.4 mm)，1(18.0 mm)。

表4 化合物1、2和卡鉑對腫瘤細胞的半抑制率Table 4 IC50of complexes 1,2 and carboplatin on tumor cells μmol·L-1

表5 化合物的抑菌性能(以抑菌圈直徑表示)Table 5 Antibacterial activity of complexes indicated by ring of antibacterial diameter mm

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Syntheses,Crystal Structures,Thermal Stability and Biological Activities of Two Bis[tri(2-methyl-2-phenyl)propyltin]dicarboxylates(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2(n=5,6)

ZHU Xiao-Ming1KUANG Dai-Zhi＊,1FENG Yong-Lan1ZHANG Fu-Xing1YU Jiang-Xi1JIANG Wu-Jiu1ZHANG Zhi-Jian2
(1Department of Chemistry and Material Science,Hengyang Normal University;Key Laboratory of Functional
Organometallic Materials of Hengyang Normal University,College of Hunan Province,Hengyang,Hunan 421008,China)
(2Department of Lifes Science,Hengyang Normal University,Hengyang,Hunan 421008,China)

The two bis[tri(2-methyl-2-phenyl)propyltin]dicarboxylates(CH2)n[CO2Sn(CH2CMe2Ph)3]2(n=5(1),6(2)) have been synthesized by the reaction of pimelic acid and suberic acid with bis[tri(2-methyl-2-phenyl)propyltin] oxide,respectively.IR,1H and13C NMR,elemental analysis and X-ray diffraction for the title complexes were presented.The two complexes belong to monoclinic,space group P21/c.The tin atoms have a distorted tetrahedral geometry.A 1D chain structure of complex 1 is generated by intermolecular hydrogen bonds and a 2D network structure of complex 2 is formed by C-H…O and C-H…πinteractions.The thermal gravimetric analysis has showed thatthe complexes 1 and 2 are stable below 340℃.The two complexes showed strong in vitro anti-tumor activity against five human tumor cell lines,Colo205,HepG2,MCF-7,Hela and NCI-H460,and have antibacterial activity.CCDC:1047097,1;1047098,2.

bis[tri(2-methyl-2-phenyl)propyltin]dicarboxylate;synthesis;crystal structure;biological activitiy

O614.43+2

A

1001-4861(2015)07-1373-07

10.11862/CJIC.2015.181

2015-03-08。收修改稿日期：2015-05-04。

湖南省自然科學基金(No.13JJ3112)和科技計劃(No.2013TZ2025，2014NK3086，2014FJ3060)，功能金屬有機材料湖南省普通高校重點實驗室開放基金(No.13K105，14K014，13K01-05，GN14K01)，衡陽師范學院科學基金(No.12C45)，湖南省重點學科基金和湖南省高校科技創新團隊支持計劃資助項目。

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