《Journal of Molecular Structure》：The Effect of Second Coordination Sphere on the Structural, Electronic, and Antifungal Properties of Hydrated and Anhydrous Forms of Nickel (II) Complex with 3-aminopyrazine-2-carboxylate Ligand
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镍(II)配合物水合作用对结构稳定性和抗真菌活性影响研究。通过单晶X射线衍射、红外光谱和量子化学计算，发现水合物（I）因氢键网络增强结构稳定性，其电子性质和光谱特征显示以配体π→π*跃迁为主。水合作用显著改变氢键分布模式。分子对接表明水合物I与Exg酶结合能最低，ADMET分析显示两者具有良好药代动力学特性和安全性，可作为新型抗真菌药物候选。
Rafika BOUCHENE|Abdallah ZAITER|Ouided BENSLAMA|Sofiane BOUACIDA|Nour El Houda GUERAH|Hanene ZOUAGHI
分析、材料与环境科学实验室，材料科学系，精确科学、自然科学与生命科学学院，Larbi Ben M’Hidi大学，Oum El Bouaghi，04000，阿尔及利亚
摘要
本研究探讨了第二层水分子对两种3-氨基吡嗪-2-羧酸（Hapca）镍（II）配合物的结构稳定性和性质的影响：水合态的[Ni(C?H?N?O?)?(H?O)?]·2H?O（I）和无水态的[Ni(C?H?N?O?)?(H?O)?]（II）。这两种配合物的镍（II）周围都呈现八面体配位环境。结构分析表明，水合作用显著增强了氢键相互作用的范围和多样性，这一点通过Hirshfeld表面分析和能量框架分析得到了证实。量子化学描述符被用来评估电子结构和反应性。紫外-可见光谱结合TD-DFT计算表明，吸收峰主要是配体中心的π→π*跃迁，镍（II）中心的贡献较小。此外，还进行了计算机模拟研究，以评估游离配体（Hapca）及其镍（II）配合物（I和II）对白色念珠菌外β-(1,3)-葡聚糖酶（Exg）的抗真菌潜力。对接结果显示，这两种配合物均具有强且特异的结合能力，其中水合态配合物（I）的结合能最低。ADMET和药物相似性分析进一步证实了它们的良好药代动力学特性，并预测了其作为抗真菌候选药物的潜力。
引言
水合物是晶体固体，其中水分子融入晶格中，由于水分子体积小且能够形成多方向氢键，因此是最常见的溶剂化物类型。水合作用可以显著影响关键的物理化学性质，包括稳定性和溶解性，在配位化学中尤为重要[[1], [2], [3]]。从水溶液中结晶出的配位复合物中，水分子通常作为晶格水合物存在于第二层配位层中，并参与广泛的氢键网络。
自从Werner区分了第一层和第二层配位层以来，人们普遍认识到配位化合物的性质不仅仅由第一层配位层中的金属-配体键决定。第二层配位层中的相互作用——包括氢键、静电相互作用和溶剂介导的接触——在塑造晶体堆积、结构稳定性和超分子组织方面起着关键作用。在生物学相关系统中，这些相互作用还调节溶解性、分子识别和反应性，从而显著影响配位复合物的功能行为[4,5]。单晶X射线衍射可以直接揭示金属-配体几何结构和第二层配位的超分子组织[[6], [7], [8]]。
在此背景下，Fu等人[9]基于剑桥结构数据库（CSD）的数据挖掘，对药学相关晶体中的水合物和无水合物进行了系统分析。作者对不同固态类别中的水合物和无水合物形式进行了分类，并发现CSD中约24%的药物晶体结构是水合物，水在氢键网络中起主导作用。他们的大规模分析强调了水合作用作为控制晶体堆积和稳定性的关键结构变量，同时也揭示了在水合物形式记录方面的不足，尤其是在多组分和基于配位的系统中。
从晶体工程的角度来看，吡嗪羧酸是一类多功能N/O供体配体，具有强的氢键能力和灵活的配位行为。其中，3-氨基吡嗪-2-羧酸（Hapca）能与多种金属形成配位复合物[[10], [11], [12], [13], [14]]。在这项工作中，分离出了两种镍（II）Hapca配合物：水合态的[Ni(C?H?N?O?)?(H?O)?]·2H?O（I）及其无水态类似物[Ni(C?H?N?O?)?(H?O)?]（II）。无水态配合物（II）之前由Ptasiewicz-B?k和Leciejewicz合成[16]，尽管他们的研究仅提供了基本的晶体学数据，并对超分子相互作用和结构-性质关系进行了有限的讨论。根据实验条件，水合态和无水态之间的转化是可能发生的，因此对其鉴定和表征至关重要。图1展示了合成这两种镍（II）Hapca配合物的路线。
除了结构相关性外，这些配合物还评估了潜在的生物活性。鉴于致病真菌，特别是白色念珠菌，对传统抗真菌药物的耐药性日益增强，开发新的治疗候选药物变得非常迫切。外β-(1,3)-葡聚糖酶（Exg）是真菌细胞壁生物合成中的关键成分[[17], [18], [19]]，因此对其进行了计算机模拟研究，以评估这两种镍（II）配合物（I和II）与白色念珠菌Exg酶的相互作用。
材料与方法
所有化学品均为试剂级质量，从商业渠道购买，使用前无需进一步纯化。复合物（I）和（II）的紫外-可见光谱是在室温下使用Shimadzu UV-1650紫外-可见分光光度计记录的。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）在400–4000 cm?1范围内使用JASCO-4700光谱仪记录。
FT-TR光谱研究
红外光谱分析显示，水合态（I）和无水态（II）镍（II）配合物之间存在明显差异，最显著的差异出现在高频区域（3500–3000 cm?1）。在该区域，由于存在结晶水分子以及配位的aqua配体，复合物（I）的O–H伸缩带明显更宽。这些晶格水分子参与了广泛的氢键相互作用，从而影响了...
结论
总之，本研究证明了晶格水在调节两种镍（II）-Hapca配合物的超分子组织和电子稳定性方面的关键作用：水合态的[Ni(C?H?N?O?)?(H?O)?]·2H?O（I）和无水态的[Ni(C?H?N?O?)?(H?O)?]（II）。单晶XRD显示，这两种配合物都是单核配合物，镍（II）的八面体配位略有畸变。Hirshfeld表面分析表明，水合态（I）中的O···H相互作用得到增强，而在...
致谢
作者感谢阿尔及利亚科学研究与技术发展总局的财政支持。
CRediT作者贡献声明
Rafika BOUCHENE：撰写——原始草稿，监督，项目管理，方法学，实验研究。Abdallah ZAITER：撰写——原始草稿，软件应用，实验研究。Ouided BENSLAMA：撰写——原始草稿，软件应用，实验研究。Sofiane BOUACIDA：监督，实验研究。Nour El Houda GUERAH：实验研究。Hanene ZOUAGHI：实验研究。
利益冲突声明
我们声明，本文不存在已知的利益冲突，且本工作未接受任何可能影响其结果的财务支持。本文所述工作的所有资金来源均已得到确认。
作为通讯作者，我确认所有署名的作者均已阅读并同意提交该手稿。
