船舶基地镉配合物：合成、晶体结构、理论研究及抗菌活性

《Journal of Molecular Structure》：Schiff Base Cadmium Complexes: Synthesis, Crystal Structure, Theoretical Studies and Antibacterial Activity

　　

阿里·哈斯纳维（Ali Hasnaoui）|卡迪贾·哈尔杜内（Khadija Khaldoune）|阿卜杜勒-埃拉齐兹·拉胡（Abd Elaziz Rahhou）|努海拉·艾特·拉赫森（Nouhaila Ait Lahcen）|乔尔·T·马格（Joel T. Mague）|奈玛·费迪尔（Naima Fdil）|梅里耶姆·拉菲亚（Meryem Rafya）|伊斯梅尔·赫杜法内（Ismail Hdoufane）|穆罕默德·M·阿兰纳齐（Mohamed M. Alanazi）|德里斯·谢尔卡维（Driss Cherqaoui）|拉尔比·埃尔·菲尔多西（Larbi El Firdoussi）|穆斯塔法·艾特·阿里（Mustapha Ait Ali）

卡迪·阿亚德大学（Cadi Ayyad University），摩洛哥马拉喀什塞姆拉利亚科学学院（Faculty of Sciences Semlalia），分子化学实验室（Laboratory of Molecular Chemistry），邮政信箱2390，40000马拉喀什，摩洛哥

摘要

本研究描述了两种新的镉配合物的合成过程，这两种配合物由两种席夫碱（L¹和L²）组成，它们是通过2-((2-氨基乙基)氨基)乙醇与水杨醛（用于[C₂₄H₃₈Cd₂N₆O₁₂]）以及2-((2-氨基乙基)氨基)乙醇与4-甲氧基水杨醛（用于[C₂₄H₃₄Cd₂N₆O₁₂）的缩合反应制得的。这些配合物通过¹H NMR、¹³C NMR、FT-IR和单晶XRD技术进行了表征。利用纸片扩散试验（disk diffusion assay）和稀释技术，评估了配体及其配合物对两种病原体（金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，革兰氏阳性）和大肠杆菌（Escherichia coli，革兰氏阴性）的抗菌活性。结果表明，这些配体及其镉配合物对这两种细菌菌株均表现出显著的抗菌作用。对[C₂₄H₃₈Cd₂N₆O₁₂]和[C₂₄H₃₄Cd₂N₆O₁₂]配合物进行了DFT（密度泛函理论）、MEP（分子极化率）和Hirshfeld表面分析，以研究其电子结构和分子相互作用。[C₂₄H₃₈Cd₂N₆O₁₂]表现出较高的亲电性（ω = 3.2 eV），而[C₂₄H₃₄Cd₂N₆O₁₂]则具有较大的化学硬度（η = 2.166 eV）。HS（氢键强度）分析显示，两种化合物中都存在主要的H???H/H???O键合。特别是[C₂₄H₃₄Cd₂N₆O₁₂]表现出更强的氢键作用，这证实了其通过氢键和范德华力保持的结构稳定性。

引言

席夫碱（Schiff bases）是一类重要的有机化合物，由雨果·席夫（Hugo Schiff）于1864年首次合成，因其独特的自组装特性和形成多种超分子结构的能力而受到广泛研究[[1], [2], [3], [4]]。这类化合物含有一个偶氮甲炔基（azomethine group），该基团是由羰基和胺基缩合而成的[[5], [6], [7], [8], [9]]。由于含有氧和氮等杂原子，以及偶氮甲炔基的亲核性质，这些化合物成为合成p、d和f区金属离子有机金属配合物的良好供体[[10], [11], [12]]。

席夫碱及其金属配合物被广泛应用于不同领域，如催化剂、染料、颜料、电化学传感器、聚合物稳定剂和合成中间体[[13], [14], [15], [16], [17]]。此外，这些化合物还具有多种生物活性，如抗菌、抗HIV、抗真菌、抗炎、DNA切割、抗惊厥和抗肿瘤作用[[18], [19], [20], [21], [22], [23]]。在制备席夫碱时，通常使用水杨醛及其衍生物与伯胺进行缩合，以获得含有N、O和S供体的双齿、三齿和四齿配体。它们与镉（Cd）、铜（Cu）、钒（V）和钯（Pd）等金属的配合物已在文献中有详细报道[[24], [25], [26], [27], [28], [29]]。

镉是用于合成席夫碱-金属配合物的最常用金属之一[[30], [31], [32], [33], [34], [35]]。镉离子的独特性质在于其相对较大的尺寸，这使得其在配位过程中具有灵活性。此外，其d¹⁰电子构型消除了因配体场引起的特殊稳定需求，从而能够采用多种几何构型。Cd(II)离子的这一特性使其能够形成许多其他金属离子无法实现的结构[[35]]。由于其广泛的特性和应用范围，镉配合物在生物医学、电化学、物理学和化学等领域受到广泛关注[[32,35,[36], [37], [38], [39], [40]]。最近的研究表明，镉配合物能够选择性诱导癌细胞的凋亡，并对T淋巴母细胞白血病细胞具有细胞毒性。此外，这些化合物还具有抗氧化作用，可保护细胞免受活性氧的损害[[37]]。

基于这些有启发性的结果，我们旨在合成新的席夫碱-镉配合物，以开发潜在的抗菌剂。这一努力源于应对细菌耐药性的迫切需求，这一问题在当今尤为重要，需要不断寻找新的抗菌药物。使用NMR、FT-IR和XRD技术对新的配合物进行了表征，并对其抗菌效果进行了测试，测试对象为大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）。

章节摘录

材料与方法

Cd(NO₃)₂.4H₂O、4-甲氧基水杨醛、2-((2-氨基乙基)氨基)乙醇、水杨醛、甲醇和DMSO-d₆均从Sigma–Aldrich购买，按原样使用。培养基Mueller Hinton Broth（MHB）和Mueller Hinton Agar（MHA）从Biokar diagnostics购买。

FT-IR光谱在VERTEX 70仪器上记录，波长范围为4000-400 cm^-1，使用KBr压片。¹H和¹³C NMR光谱使用Bruker Avance 300光谱仪记录，溶剂为氘代二甲基亚砜。

分子与晶体结构

将[C₂₄H₃₈Cd₂N₆O₁₂]和[C₂₄H₃₄Cd₂N₆O₁₂]的合适晶体安装在聚合物环上，并滴加重油后置于Bruker D8 QUEST PHOTON 3衍射仪的冷氮气流中。强度数据通过APEX4软件收集，并使用SAINT软件转换为F²值，同时进行单元格参数的全面优化。使用SADABS软件进行了数值吸收校正和等效反射的合并。

结论

总之，本文合成了两种新的席夫碱及其镉配合物，并对其进行了表征。所有产品均对革兰氏阳性和革兰氏阴性微生物具有显著的抑制作用。尽管[C₂₄H₃₄Cd₂N₆O₁₂]对大肠杆菌（E. coli）的活性略低于L²，但[C₂₄H₃₈Cd₂N₆O₁₂》对金黄色葡萄球菌（S. aureus）的活性更强。对金黄色葡萄球菌的更强活性表明，镉的螯合作用增强了配体的抗菌效果。

作者声明不存在利益冲突。

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阿里·哈斯纳维（Ali Hasnaoui）：撰写 – 审稿与编辑、原始草稿撰写、方法学研究、资金申请、数据分析、概念构思。卡迪贾·哈尔杜内（Khadija Khaldoune）：原始草稿撰写、方法学研究、数据分析。阿卜杜勒-埃拉齐兹·拉胡（Abd Elaziz Rahhou）：审稿与编辑、数据分析。努海拉·艾特·拉赫森（Nouhaila Ait Lahcen）：审稿与编辑、原始草稿撰写。乔尔·T·马格（Joel T. Mague）：审稿与编辑、数据分析。奈玛·费迪尔（Naima Fdil）：审稿与编辑、数据分析。梅里耶姆·拉菲亚（Meryem Rafya）：审稿。

所有作者均声明不存在利益冲突，且与任何具有经济利益的组织或实体无关联或参与。

作者感谢摩洛哥马拉喀什卡迪·阿亚德大学塞姆拉利亚科学学院的分析及表征中心（CAC）提供的光谱分析支持，以及美国杜兰大学（Tulane University）对杜兰晶体学实验室（Tulane Crystallography Laboratory）的支持。