镉、锌与2-乙酰吡啶缩邻氨基苯甲酰腙配合物合成及晶体结构

黄 超 吴 娟 陈冬梅 张奇龙 朱必学＊,

(1贵州大学大环及超分子化学重点实验室贵阳550025)

(2贵阳医学院化学教研室贵阳550004)

黄 超1吴 娟1陈冬梅1张奇龙2朱必学＊,1

(1贵州大学大环及超分子化学重点实验室贵阳550025)

(2贵阳医学院化学教研室贵阳550004)

采用Schiff碱配体2-乙酰吡啶缩邻氨基苯甲酰腙(L)分别与Cd(NO3)2·4H2O和Zn(CH3COO)2·2H2O进行配位反应，得到2个配合物[CdL(NO3)2·H2O](1)和[ZnL2](2)。分别采用1H NMR、FTIR和元素分析等手段对化合物进行了表征，并测定了2个配合物的单晶结构。结构解析表明，配合物1属于单斜晶系，P21/n空间群，配合物2属于单斜晶系，P21/c空间群。对配体和配合物的体外抑菌活性进行了初步考察，结果表明，配体L和配合物1具有一定的抑菌活性。

Schiff碱；配合物；晶体结构；抗菌活性

0 引言

酰腙类化合物是由酰肼和醛或酮缩合得到的一类Schiff碱化合物，它具有配位供体原子氮和氧，易于与过渡金属离子进行配位作用，形成系列结构新颖的配合物结构[1-2]。同时，该类化合物的结构较为接近生物体系的真实情况，适宜于生命体系的模拟研究[3-4]。特别是酰腙类化合物具有抑菌、抗癌、抗病毒、催化等性质，使得该类化合物的合成、结构和性质研究一直受到研究者的青睐[5-10]。本文合成了2-乙酰吡啶缩邻氨基苯甲酰腙配体L及其锌、镉的配合物，在对配合物晶体结构解析的基础上，进一步考察了其抗菌活性。

1 实验部分

1.1 试剂

邻氨基苯甲酸甲酯，水合肼(80%)，2-乙酰吡啶，Zn(CH3COO)2·2H2O，Cd(NO3)2·4H2O，以及其它所用试剂均为分析纯。

1.2 测试仪器

JEOL ECX 400 MHz核磁共振仪(TMS，DMSO-d6）；Ry-2型熔点仪(温度计未校正)；Bio-Rad型傅立叶红外光谱仪(4 000～400 cm-1)；Vario EL II型元素分析仪(德国)；晶体结构测定采用Bruker Smart Apex CCD单晶衍射仪。

1.3 配体与配合物合成

1.3.1 配体2-乙酰吡啶缩邻氨基苯甲酰腙(L)的合成(Scheme 1)

邻氨基苯甲酰肼按文献[11]的方法合成，得白色片状晶体，产率：71%，m.p.122～124℃(文献值124℃)。

按照与文献[12]类似的方法合成配体2-乙酰吡啶缩邻氨基苯甲酰腙(L)。称取0.302 g(2 mmol)邻氨基苯甲酰肼溶解在40 mL无水乙醇中，搅拌条件下，缓慢滴加0.242 g(2 mmol)2-乙酰吡啶的乙醇溶液(10 mL)，滴加完毕后，加热回流5 h。冷却、旋蒸除去溶剂，固体粗产品用乙醇重结晶3～5次，抽滤，真空干燥得到淡黄色块状晶体0.345 g，产率：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计算，括号内为计算值):C 66.15 (66.13),H 5.57(5.55),N 22.01(22.03)。FTIR(KBr压片，ν/cm-1)：1 646(C=O)，1 533(C=N)。

配体(L)的合成路线：

Scheme 1

1.3.2 配合物1[CdL(NO3)2·H2O]和2[ZnL2]的合成

将54.1 mg(0.2 mmol)的配体L溶解在30 mL无水乙醇溶液中，慢慢滴加Cd(NO3)2·4H2O(61.7 mg，0.2 mmol)的乙醇溶液(15 mL)，室温搅拌3 h，旋蒸除去溶剂，粗产品用乙醇重结晶，抽滤，真空干燥得淡黄色固体56.0 mg，产率55%。元素分析(%,按C14H16N6O8Cd计算，括号内为计算值):C 33.08 (33.05),H 3.15(3.17),N 16.54(16.52).FTIR(KBr固体压片，ν/cm-1)：1 628(C=O)，1 517(C=N).

配合物2按类似于配合物1的方法合成。将54.1 mg(0.2 mmol)的配体L溶解在30 mL无水乙醇溶液中，慢慢滴加Zn(CH3COO)2·2H2O(21.9 mg，0.1 mmol)的乙醇溶液(10 mL)，室温搅拌3 h，旋蒸除去溶剂，粗产品用乙醇重结晶，抽滤，真空干燥得黄色固体30.4 mg，产率53%。元素分析(%,按C28H26N8O2Zn计算，括号内为计算值):C 58.82 (58.80),H 4.56(4.58),N 19.62(19.59).FTIR(KBr固体压片，ν/cm-1)：1 612(C=O)，1 493(C=N).

分别取少量1和2的固体产品溶解在乙醇溶液中，室温静置3～4 d后，得到适合于X-射线衍射测定的淡黄色块状晶体。

1.4 晶体结构测定

分别选取大小适当的配合物1和2的单晶，用Bruker Smart Apex CCD单晶衍射仪分别收集数据。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，分别在0.991°≤θ≤25.10°和0.989°≤θ≤24.99°范围内，收集了配合物1和配合物2单晶衍射数据。衍射强度进行了吸收校正、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SHELX-97程序完成[13](有关晶体学数据详见表1)。

CCDC:1012633,1;1012634,2。

1.5 抑菌活性试验

外抑菌性质用纸片扩散法进行测定。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1280 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。

表1 配合物1和2的晶体学及结构修正数据Table1 Crystal data and structure refinement for complexes 1 and 2

Scheme 2

2 结果与讨论

2.1 配体L在溶液中的存在形式及配位模式

文献[2]研究已经表明，含酮亚胺结构单元的一类配体，在溶液中与金属离子配位作用时，可以酮式或烯醇式2种构型与金属离子发生配位键合作用。即配体2-乙酰吡啶缩邻氨基苯甲酰腙(L)同时存在酮式或烯醇式2种互变异构体(Scheme 2)。在其烯醇式结构中，醇羟基质子具有一定的酸性，依据配位环境条件的改变，烯醇式结构中的质子进一步离解形成具有氧负离子的配体(L-)。本文研究表明，在乙醇溶液中，配体L以酮式结构与金属镉配位，而以烯醇式结构同金属锌进行配位作用。

2.2 配合物的晶体结构

配合物1[CdL(NO3)2·H2O]和2[ZnL2]的结构分别如图1所示。

图1 配合物1和2的分子结构(椭球几率为30%)Fig.1 Molecular structures of complexes 1 and 2(Probability of ellipsoid is 30%)

配合物1的分子结构表明，配体L与Cd(NO3)2按1∶1的配位比形成单核镉的配合物。在单核配合物分子结构中，中心Cd离子具有七配位、扭曲的五角双锥构型，位于锥底与Cd离子形成5个配位键的配位供体原子中，3个配位供体原子来自于配体L(即分别为1个吡啶氮原子、1个Schiff碱氮原子和1个羰基氧原子)，2个配位氧原子来自于1个双齿硝酸根离子。轴向配位的2个供体氧原子分别来自于1个水分子和1个单齿硝酸根离子。围绕中心Cd离子的Cd1-N3和Cd1-N4键长分别为0.235 6(7)和0.233 9(6)nm，Cd1-O键长在0.232 8(6)～0.240 6(6)nm范围内，位于轴向的Cd1-O5和Cd1-O1W键长分别为0.234 0(6)和0.232 8(6)nm。位于锥底围绕中心Cd离子的5个配位键的夹角在53.1(2)°和89.0(2)°之间，在轴向的O5-Cd1-O1W的键角为167.6(2)°(见表2)。N2和C7之间的键长0.136 7(10)nm，表现为C-N单键键长，O1和C7之间的键长0.125 9(9)nm，是典型的C=O双键键长[3]，表明配体是以酮式结构与金属Cd离子进行配位的。中心Cd离子与配体N3、N4和O1配位，形成2个几乎共面的五元环，位于配体分子两端的苯环之间的二面角为175.81°。

与配合物1不同，配体L与Zn(CH3COO)2按2∶1的配位比形成单核锌的配合物ZnL2。在配合物2的分子结构中，中心金属Zn离子具有六配位、扭曲的八面体配位构型，每个配体L均分别以吡啶氮、Schiff碱氮原子和羰基氧原子与同一个Zn离子进行配位。围绕中心Zn离子的Zn1-O1和Zn1-O2键长分别为0.210 4(3)nm和0.213 7(3)nm，Zn1-N键长在0.206 0(3)～0.223 2(4)nm之间。围绕中心Zn离子的键角，∠O2-Zn1-N7和∠N7-Zn1-N8分别为74.39(13)°和74.33(14)°，∠O1-Zn1-N3和∠N3-Zn1-N4分别为74.41(13)°和74.84(15)°(见表2)。C7和N2、C21和N6之间的键长分别为0.133 6(5)nm和0.134 0(5)nm，与配合物1中相应的C7-N2的单键键长(0.136 7 nm)相比明显要短，而C7和O1、C21和O2之间的键长分别为0.127 1(5)和0.1267(5) nm，比配合物1中C=O双键键长(0.125 9 nm)要长，表明配体与Zn离子配位是采用烯醇式结构进行的，而且是以含氧负离子的形式(L-)配位的。每个配体(L-)与Zn离子配位均形成2个相连且几乎共面的五元环(2个相连的五元环之间的二面角为176°)，每个配体分子两端的吡啶环和苯环之间的二面角约170°,即配合物中同一配体分子几乎呈现一共面结构。与Zn离子同时配位的2个配体分子所在平面几乎垂直，即2个配体分子平均平面之间的二面角约为87°。

表2 配合物1、2的部分键长和键角Table2 Select bond lengths(nm)and bond angles(°)for complexes 1 and 2

2.31H NMR和红外光谱表征

配体L的lH NMR中，酰胺氮上的质子峰出现在10.63处，苯环的质子峰出现在6.60～7.42范围，吡啶环的质子峰出现在7.57～8.62区域。氨基质子和甲基质子分别出现在6.23和2.45处，均表现为单峰。

配体及配合物的红外光谱测定结果表明，自由配体L中，ν(C=O)和ν(C=N)的特征吸收振动峰依次出现在1 646和1 533 cm-1处；形成配合物后，配合物1中ν(C=O)和ν(C-N)分别频移至1 628和1 517 cm-1处，配合物2中ν(C=O)和ν(C=N)分别频移至1 612和1 493 cm-1处，与自由配体相比均向低波数方向位移。

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

2.4 抑菌活性

以环丙沙星作为对照，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)。经观测，抑菌环直径值列于表3。结果表明，配体对金黄色葡萄球菌，大肠杆菌，铜绿假单胞菌，奇异变形杆菌都具有一定的抑菌活性，配合物1对大肠杆菌，铜绿假单胞菌，奇异变形杆菌具有一定的抑菌活性，配合物2对这几种细菌都没有效果。与环丙沙星对照，配体和配合物1的抑菌活性都没有环丙沙星好。

[1]Yang Z Y,Yang R D,Yu K B.Polyhedron,1996,15(21): 3749-3753

[2]Ranford J D,Vittal J J,Wang Y M.Inorg.Chem.,1998,37 (6):1226-1231

[3]Badiger D S,Hunoor R S,Patil B R,et al.Inorg.Chim. Acta,2012,384:197-203

[4]Chartres J D,Busby M,Riley M J,et al.Inorg.Chem., 2011,50(18):9178-9183

[5]Costes J P,Duhayon C,Vendier L.Inorg.Chem.,2014,53 (4):2181-2187

[6]Sabina R H,Lago A B,Laura C D,et al.Cryst.Growth Des.,2013,13(3):1193-1205

[7]Mazur L,Jarzembska K N,Radoslaw K,et al.Cryst.Growth Des.,2014,14(5):2263-2281

[8]ZHANG Qi-Long(张奇龙),FENG Guang-Wei(冯广卫), WANG Li(王丽),et al.Chinese J.Inorg.Chem.(无机化学学报),2014,30(5):1025-1030

[9]WU Qiong-Jie(吴琼洁),LIU Shi-Xiong(刘世雄).Chinese J. Struct.Chem.(结构化学),2004,23(10):1177-1182

[10]ZHAO Yi(赵毅),ZHENG Xuan(郑璇),ZHANG Yun-Qian (张云黔),et al.Chinese J.Inorg.Chem.(无机化学学报), 2011,27(4):682-686

[11]Narang K K,Pandey J P,Singh V P.Polyhedron,1994,13 (4):529-538

[12]Gatto C C,Lang E S,Burrow R A,et al.J.Braz.Chem. Soc.,2006,17(8):1612-1616

[13]Sheldrick G M.SHELX-97,University of Göttingen,Germany, 1997.

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。

国家自然科学基金资助项目(No.21061003);教育部“春晖计划”项目(No.132008)。＊

。E-mail:sci.bxzhu@gzu.edu.cn