银(I)单羧酸酯配合物：从独特的结构多样性到潜在的抗分枝杆菌活性机制

《Inorganic Chemistry Communications》：Silver(I) monocarboxylate complexes: from unusual structural diversity to possible mechanisms of antimycobacterial activity

　　

Kseniya A. Koshenskova | Lada S. Razvorotneva | Fedor M. Dolgushin | Olga B. Bekker | Alexander V. Kuchin | Larisa L. Frolova | Anna S. Zaeva | Tatiana N. Pozmogova | Michael A. Shestopalov | Veronika I. Komlyagina | Artem L. Gushchin | Igor L. Eremenko | Irina A. Lutsenko

俄罗斯科学院通用与无机化学研究所，Leninsky Prosp. 31，119071 GSP-1，莫斯科，俄罗斯联邦

摘要

合成了五种银(I)与单羧酸形成的配合物：[Ag(Ind)(NH₃] (1，Ind为2-吲哚甲酸阴离子)、[Ag₂(Myr)₂(H₂O)₂] (2，Myr为桃金娘酸阴离子)、[Ag₂(PFBA)(Benz)]_n (3，PFBA为2,3,4,5,6-五氟苯甲酸阴离子，Benz为苯甲酸阴离子)、[Ag₂(4-ATFBA)₂(CH₃CN)]_n (4，4-ATFBA为4-氨基-2,3,5,6-四氟苯甲酸阴离子)以及[{Ag₇(nfur)₈}{Ag(CH₃CN)₂}]_n (5，nfur为5-硝基-2-呋喃酸阴离子)。X射线分析表明，银(I)的配位数分别为2 (1)、3 (2)、4 (4) 和 5 (5)，其配位模式主要为3 + 4 (3)。配合物2是首个具有cisoid型羧酸阴离子排列（弯曲构象）的水合配合物实例。研究了这些配合物在晶体状态和溶液中的稳定性。通过同步热分析(STA)方法发现，这些配合物在170°C以下仍保持稳定。所有配合物的溶液在室温下经UV–vis光谱检测24小时仍稳定，其中配合物1和4的稳定性可维持14天。对配合物1–5的抗细菌活性进行了评估，其对Mycolicibacterium smegmatis的最低抑菌浓度与一线抗结核药物利福平相当。配合物2–4的生物活性最高（MIC为1–6 nmol/盘）。此外，含有天然配体桃金娘酸片段的2具有杀菌作用——细菌生长区不会随时间扩大。分子对接模型显示，配合物2对几种重要的M. smegmatis蛋白具有高亲和力，尤其是对目标蛋白MSMEG_3151的作用与一线抗结核药物异烟肼相似（ΔG ?6.44 kcal/mol），这归因于广泛的疏水接触、氢键和静电相互作用。抗氧化活性研究表明，1和5在氧化应激条件下能轻微降低活性氧水平。

引言

银配合物的化学性质非常有趣且具有多样性。由于Ag⁺阳离子的配位能力（电子构型[Kr]4d¹⁰），通过改变配体环境、选择合适的阴离子和溶剂，可以形成各种结构和几何形状的配合物[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。最常见的配合物结构为线性、三角形或四面体结构，配位数通常为2至4（约占所有银(I)配合物的90%），其中最常见的配位数为4（约45%）[7]、[8]、[9]。然而，使用具有多个配位中心的配体可以制备出银处于五配位、六配位、七配位甚至八配位环境的配合物[10]、[11]、[12]、[13]。这种配位灵活性源于银能与不同性质的配体（含硬质原子O、N和软质原子S、Se）形成弱键[8]、[14]、[15]、[16]、[17]。合成条件也对银配合物的结构形成有重要影响，例如选择能促进非共价键（如氢键）形成的反离子和溶剂[18]、[19]、[20]、[21]。

迄今为止，研究人员主要关注银羧酸配合物的化学性质，因为它们具有广泛的潜在应用，如催化、电化学、发光功能，以及作为银纳米颗粒的前体[22]、[23]、[24]、[25]、[26]。其中一个热门研究方向是银化合物的抗菌效果，因为自古以来人们就用银器消毒水，银盐也被用于治疗溃疡和促进伤口愈合[27]、[28]、[29]。例如，著名的药物磺胺银（FDA批准，1973年）至今仍用于预防和治疗烧伤感染[30]，而由多种蛋白质稳定的胶体银颗粒在化妆品领域也有广泛应用[30]。

银与单羧酸形成的配合物结构多样，且对多种细菌、真菌和癌细胞系表现出良好的抗菌活性[29]、[31]、[32]、[33]、[34]。我们分析了自1956年以来银(I)与单羧酸形成的配合物的剑桥结构数据库(CSD)数据[35]（剑桥结构数据库，版本5.45，2023年），包括单核、双核、四核和多核羧酸配合物（图1）。结构数据的系统化分析有助于揭示金属核心形成的规律。

单核配合物通常形成{AgON} / {AgO₂N} / {AgO₂N₂}型金属核心，其中CN_Ag的配位数从2到4不等。双核配合物{Ag₂O₄}占已知配合物的绝大多数，是进一步形成四核和多核结构的基础。在双核配合物中，CN_Ag的配位数为2或3，而在四核和多核配合物中则表现为(2 + 3) / (3 + 4)的组合（但从未出现2 + 4的情况）。本研究的目的是合成不同结构的银(I)与单羧酸的配合物，并评估其抗分枝杆菌潜力。研究了银(I)与多种单羧酸（吲哚-2-羧酸H(Ind)、桃金娘酸H(Myr)、5-硝基-2-呋喃酸H(nfur)、2,3,4,5,6-五氟苯甲酸H(PFBA)、4-氨基-2,3,5,6-四氟苯甲酸H(4-ATFBA)的配位作用。所有配合物的晶体结构均通过X射线分析确定，同时利用同步热分析(STA)方法研究了它们的热稳定性。通过UV–vis光谱检测了1% DMSO溶液中配合物的溶解稳定性（持续两周）。对抗菌效果的研究表明，配合物1–5对非致病性M. smegmatis菌株的最低抑菌浓度与一线抗结核药物利福平相当。为了确定可能的靶点和作用机制，对配合物2与M. smegmatis蛋白的结合进行了计算机建模。

章节摘录

合成方法

采用多种合成方法制备了不同结构复杂度的银(I)配合物：分子型[Ag(Ind)(NH₃] (1)、[Ag₂(Myr)₂(H₂O)₂] (2)、聚合物型[Ag₂(PFBA)(Benz)]_n (3)、[Ag₂(4-ATFBA)₂(CH₃CN)]_n (4)以及离子型[{Ag₇(nfur)₈}{Ag(CH₃CN)₂}](5)。配合物1, 2, 5的起始原料为银(I)醋酸盐（预先溶解在CH₃CN:H₂O混合液中），然后加入相应酸的乙腈溶液。

结论

本研究扩展了我们对银(I)作为配体剂的结构特性的认识。新合成的配合物1–5具有独特的结构，包括分子型(1、2)、聚合物型(3)和离子型(5)。在配合物5中，二维配位聚合物的阴离子部分由双核[Ag₂(nfur)₂]和单核[Ag(nfur)₂]^?片段组成。二维阴离子单体[Ag₇(nfur)₈]^?和单核

详细信息

合成过程中使用了商业试剂和溶剂：银(I)醋酸盐（AgOAc，98%，Srfchem）、银(I)苯甲酸盐（AgBenz，99%，Acros）、吲哚-2-羧酸（HInd，98%，TCI America）、桃金娘酸（HMyr，光学纯度1R – 91.4%；1S – 8.6%）[40]、2,3,4,5-五氟苯甲酸（H(PFBA)，99%，P&MInvest）、5-硝基-2-呋喃酸（Hnfur，98%，Sigma Aldrich）、4-氨基-2,3,5,6-四氟苯甲酸（H(4-ATFBA），98%，P&MInvest）、乙腈（≥99%）以及氨水溶液（20%）。

文献编号

论文的补充晶体学数据编号为2481767–2481771，可通过剑桥晶体学数据中心(CCDC)免费获取。

作者贡献

本手稿的撰写得到了所有作者的共同努力。所有作者均同意最终版本的内容。

CRediT作者贡献声明

Kseniya A. Koshenskova：负责初稿撰写、数据可视化及方法学设计。Lada S. Razvorotneva：负责初稿撰写、数据可视化及实验设计。Fedor M. Dolgushin：负责初稿撰写、数据可视化及方法学设计。Olga B. Bekker：负责数据可视化及实验设计。Alexander V. Kuchin：负责初稿撰写、方法学设计及实验设计。Larisa L. Frolova：负责方法学设计。Anna S. Zaeva：负责初稿撰写、结果验证及方法学设计。Tatiana N. Pozmogova：

资助信息

本研究得到了俄罗斯科学基金会（项目编号25–23-00469）的资助。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

Irina Lutsenko 化学科学博士，副教授（俄罗斯科学院N. S. Kurnakov通用与无机化学研究所）。研究方向包括生物无机化学、配位化学、无机合成以及生物活性配合物的制备。