基于苯并二氧杂环的Schiff碱衍生的新型Co(II)和Cu(II)配合物的合成、结构表征及生物学比较评价

《Journal of the Indian Chemical Society》：Synthesis, Structural Characterization, and Comparative Biological Evaluation of Novel Co(II) and Cu(II) Complexes Derived from a Benzodioxole-Based Schiff Base

两个新钴(II)和铜(II) Schiff碱配合物通过水合和氯离子配位形成，其结构经元素分析、光谱及热力学研究确认，铜配合物具有内界氯离子。DFT计算显示金属配位显著缩小能隙，提升电子活性。抗菌实验表明配合物抑菌圈（25-27mm）和MIC值（30-40μM）显著优于游离配体（8-9mm，60μM），分子对接验证了BH-Cu对DNA解旋酶B的高亲和力。

　　

Mha Albqmi|Afkar Qabil Alshammari|Layla Khalaf Aleyadah|Ali.M. Ali|Aly Abdou|Nadia A.A. Elkanzi

沙特阿拉伯朱夫大学理学院化学系，Sakaka，Aljouf 72341

摘要

合成了两种新的含BH Schiff碱配体的过渡金属配合物，分别与Co(II)和Cu(II)形成配合物，并通过元素分析、摩尔电导率、磁测量、FT-IR、UV–Vis、质谱和热分析对其结构进行了表征。分析结果证实了金属与配体的比例为1:1，且氯离子在配合物中具有不同的作用：[Co(BH)(H₂O)₄]Cl₂为1:2电解质，含有四个配位的水分子；[Cu(BH)(H₂O)₂Cl_{2> BH。}

引言

Schiff碱含有偶氮甲炔（-C=N-）官能团，由于其多样的配位行为和广泛的生物活性，在配位化学中占据重要地位[1]、[2]、[3]、[4]。这类配体通常通过一级胺与羰基化合物的缩合反应制备，形成的结构能够容易地与金属离子配位，常作为N,O-供体[5]、[6]。Schiff碱金属配合物因其独特的结构多样性和催化性能以及显著的药理潜力（包括抗菌、抗癌和抗炎作用）而受到科学界的广泛关注[7]、[8]、[9]。

有机配体与过渡金属离子（如钴(II)和铜(II)）的配位通常会显著提高生物活性，这一现象通常可以用螯合理论来解释[7]、[10]、[11]、[12]。这种配位作用降低了金属离子的极性，增加了配合物的整体亲脂性，从而使其更容易穿透生物膜[5]、[13]、[14]。因此，Schiff碱金属配合物能与酶、蛋白质和核酸等关键生物靶标更有效地相互作用，表现出比游离配体更强的抗菌、抗真菌、抗氧化和抗癌活性[15]、[16]、[17]、[18]。铜和钴作为必需的微量元素，在生物无机化学中尤为重要。钴(II)配合物以其扭曲的几何结构、氧化还原活性和强DNA结合能力而闻名，而钴(II)配合物的配位数和自旋状态多变，导致其反应性多样[19]、[20]、[21]。

尽管已知的Schiff碱配合物种类繁多，但人们仍在不断寻找具有定制电子性质和改善生物活性的新衍生物。配体N-(2-(2-[2-(1,3-苯并二氧环-5-基甲基亚烯)肼基]-2-氧代乙氧基)苯基)乙酰胺（BH）因其多功能供电子基团而成为构建此类生物活性金属配合物的理想骨架。其结构中含有潜在的亚胺氮原子和羰基氧原子，能够在金属结合时形成稳定的螯合环。

本研究的创新之处在于利用BH Schiff碱配体开发了一种独特的生物活性骨架，用于构建新的Co(II)和Cu(II)配合物。与许多标准Schiff碱体系不同，BH配体在同一研究中能够形成两种不同的配位环境（阳离子型和中性型），从而直接比较氯离子位置（内层 vs. 外层）对生物活性的影响。此外，本研究结合实验结果和高阶DFT计算，揭示了金属化作用显著减小了HOMO-LUMO能隙，为游离配体与其配合物之间的抗菌活性差异提供了明确的电子学解释。

部分内容

N-(2-(2-(2-((1,3-二氢异苯并呋喃-5-基)亚烯)肼基)-2-氧代乙氧基)苯基)乙酰胺（BH）配体的合成

将0.237克（1.0 mmol）的N-(2-(2-肼基-2-氧代乙氧基)苯基)乙酰胺和0.192克（1.3 mmol）的1,3-苯并二氧环-5-醛溶解在5毫升乙醇中，然后用微波炉加热至反应完成（TLC检测，8分钟）。反应混合物冷却至室温后过滤，并从乙醇中重新结晶（方案1）。

BH-Co和BH-Cu配体的合成

BH-Co和BH-Cu配合物的合成方法如下：分别使用相应金属盐的水溶液（20毫升）

BH配体的表征

目标Schiff碱衍生物N-(2-(2-(2-((1,3-二氢异苯并呋喃-5-基)亚烯)肼基)-2-氧代乙氧基)苯基)乙酰胺（BH）配体在微波辐射（MWI）条件下通过N-(2-(2-肼基-2-氧代乙氧基)苯基)乙酰胺与1,3-苯并二氧环-5-醛的缩合高效合成。红外光谱证实了Schiff碱的形成，因为起始肼化合物的NH₂峰消失，出现了三个N–H峰（3332–3197 cm^-1）

结论

本研究表明，BH配体与Co(II)和Cu(II)的配位显著改变了其物理化学和生物性质。Co配合物[Co(BH)(H₂O)₄]Cl₂采用由外层氯离子稳定的八面体几何结构，而Cu配合物[Cu(BH)(H₂O)₂Cl₂]则形成含有内层氯离子的扭曲八面体非电解质结构。热分析和光谱数据均支持了这些结论。

CRediT作者贡献声明

Mha Albqmi：撰写初稿、资源获取、资金申请、数据分析。Layla Khalaf Aleyadah：撰写初稿、资源获取、实验研究、数据分析。Afkar Qabil Alshammari：撰写初稿、资源获取、数据分析。Nadia A. A. Elkanzi：审稿与编辑、撰写初稿、指导工作、方法设计、数据分析。Aly Abdou：审稿与编辑、撰写初稿

数据可用性

本研究生成或分析的所有信息均包含在已发表的文章及其支持文件中。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突

致谢

本工作得到了朱夫大学研究生院和科学研究部的资助（项目编号：DGSSR-2024-02-02170）。