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锇(III)配合物的合成、表征、药理研究和量子化学计算

*通信:

Selvi G印度泰米尔纳德邦哥印拜陀市Krishnammal女子学院化学系电话:9965152039;电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

合成了4-甲基-2-(水杨基肼)喹啉H2L1和4,6 -二甲基-2-(水杨基肼)喹啉H2L2的新型锇配合物，并用光谱法和热重分析对其进行了表征。在6-31G (d, p)基下，使用DFT B3LYP方法进行配体的量子化学计算。计算结果与实验数据吻合较好。计算得到的HOMO和LUMO能量反映了分子的化学活性。利用第一超极化率分析了配体的非线性光学行为。计算得到的第一超极化率表明，该配体在非线性光学领域具有广阔的应用前景。根据理论和波谱研究，已证实配体H2L1和H2L2通过酚氧、喹啉环的' N '和联氨部分的NH基团向呈八面体几何的奥(III)离子配位。抗菌实验表明，该配合物具有良好的抗菌活性。

关键字

配位体;喹啉;锇复杂;药物

简介

在过去的几年里，具有生物活性配体的金属配合物引起了研究人员的更多兴趣。通过将这些配体与金属离子络合，可显著改变体外物理和生物活性[1］．配体的选择一直是金属配合物设计和合成的重要环节。肼喹啉衍生物在化学中占有特殊的地位，因为这些配体由于其不同的螯合能力、结构灵活性[2]以及抗菌、抗真菌、抗肿瘤、抗病毒、抗疟疾、抗结核等药理活性[3.-5］．取代喹啉类化合物因其π-堆积能力和配位特性在有机和无机分子化学中都是重要的组成部分。以8-羟基喹啉为势衍生出一系列化合物艾滋病毒最近合成了1种整合酶抑制剂。这些化合物与一些具有较强抗真菌活性的新型抗真菌药物均烯丙胺具有显著的相似性。喹啉衍生物具有良好的非线性性质，由于其在有机发光二极管(OLED)领域的广泛应用而得到了广泛的研究。喹啉类化合物具有良好的电子迁移率、良好的热稳定性和氧化稳定性、高的光致发光效率和良好的成膜性能，这对它们应用于有机发光二极管[6］．

与其他金属相比，钌和锇基化合物具有较低的毒性，与铂基化合物相比，表现出不同的作用机制以及不同的活性谱药物［7］．锇(III)配合物，特别是唑螯合配体，已广泛应用于抗增殖活性[8］．这些螯配体配合物已被报道为金属催化剂的有前途的替代品，并且由于其光物理应用而非常有用[9］．

锇(III)配合物具有促进CH活化的能力，以及容纳三叉配体的能力[10］．锇配合物的重要性和喹啉类化学的丰富性促使我们现在探索反应性OsCl_3..3H₂O朝向取代喹啉类化合物，适合于NNO配位模式。

Cl_3.

本文以水杨醛为原料，以4-甲基-2-肼基喹啉和4,6 -二甲基-2-肼基喹啉为原料，合成了新的三叉席夫碱。配体与金属离子Os (III)相互作用，得到1:1的金属配合物核磁共振从理论和实验两方面报道了配体的光谱。此外，还报道了热分析、Mulliken电荷分析、FMO分析和首次超极化率。对所合成的配合物进行了体外生物活性筛选。

材料及仪器

薄层色谱法(TLC)使用涂有硅胶的玻璃板进行。以石油醚和乙酸乙酯为洗脱剂。用碘酒观察斑点。用硅胶填充色谱柱对粗样品进行纯化。在NICOLET IR 200 FT-IR光谱仪上用KBr圆盘记录红外光谱，吸收频率以倒数厘米表示。紫外光谱记录在紫外-可见分光光度计3000+，实验室印度。¹H核磁共振以四甲基硅烷(TMS)为内参，用AMX (300 MHz)谱仪记录光谱。

化学变化以百万分之一(ppm)表示。在Shimadzu 60h记录TGA-DSC曲线模型使用10°C /分钟。升温速率。用于合成的溶剂和试剂均为试剂级，并通过标准方法纯化。

配体的制备

4-甲基-2-(水杨酰肼)喹啉(3a)的制备(H₂l₁）

将1 mL (6 mmol)水杨醛(1)加入1 g 4-甲基-2-肼基喹啉(2a) (6 mmol)溶解于酒精中。回流约6小时。TLC检测反应完成情况。产品经过过滤，用乙醇彻底清洗，并在真空中干燥。该化合物由乙醇重结晶。配体υ cm的IR值^－1: 3369(-哦),3224 (nh), 1623 (- c = N)和1251(有限公司)。¹H核磁共振配体δ值(ppm (300 MHz): 9.01(s，¹H)， 6.8 (s，¹H)， 7.7-6.9 (m, 8H)， 3.4 (s，¹H)， 2.4 (s, 3H)产率-65%，mp -195°C。

4,6 -二甲基-2-(水杨酰肼)喹啉(3b)的制备(H₂l₂）

将1 mL (6 mmol)水杨醛(1)加入1.12 g 4,6 -二甲基-2-肼基喹啉(2b) (6 mmol)溶解于酒精中。回流约6小时。TLC检测反应完成情况。产品经过过滤，用乙醇彻底清洗，并在真空下干燥。该化合物由乙醇重结晶。配体υ cm的IR值^－1: 3289(-哦),3050 (nh), 1608 (- c = N)和1253(有限公司)。¹H核磁共振配体δ值(ppm (300 MHz): 9.0 (s，¹H)， 6.7 (s，¹H)， 7.68-6.98 (m, 8H)， 3.4 (s，¹H), 2.4(年代,3 H), 1.2(年代,3 H)收益率- 72%,国会议员- 205°C。

新型锇(III)配合物[Os (L) Cl (H₂O)₂］

配合物A [Os (L₁Cl (H)₂O)₂］

40毫克(0.11毫摩尔)三氯三水合锇(OsCl_3..3H₂在20 mL乙醇中加入30 mg (0.11 mmol)的4-甲基-2-(水杨酰肼)喹啉(H₂l₁)．反应混合物保持连续搅拌约8小时，TLC监测反应完成情况。反应完成后，将反应混合物静置一夜。分离出暗紫色晶体，用乙醇洗涤，真空干燥。配合物υ cm的IR值^－1: 3361 (-OH, bs)， 1628 (-C=N)和1050 (-CO)。¹H核磁共振复合δ值(ppm (300 MHz): 5.4 (bs，¹H)， 7.68-7.75 (m, 8H)， 3.4 (s，¹H)， 2.4 (s, 3H)。收率-75%，熔点:>300°C。

配合物B [Os (L₂Cl (H)₂O)₂］

40毫克(0.11摩尔)三氯三水合物锇(OsCl_3..3H₂在20 mL乙醇中加入30 mg (0.11 mmol)的4,6-二甲基-2-(水杨酰肼)喹啉(H₂l₂)．反应混合物保持连续搅拌约8小时，TLC监测反应完成情况。反应完成后，将反应混合物静置一夜。深蓝色晶体分离，用乙醇清洗，真空干燥。配合物υ cm的IR值^－1: 3398 (-OH, bs)， 1607(-C=N)和1201 (-CO)。¹H核磁共振复合δ值(ppm (300 MHz): 5.4 (bs，¹H)， 7.68-7.75 (m, 8H)， 3.4 (s，¹H)， 2.4 (s, 3H)， 1.5 (s, 3H)收率:75%，熔点:>300°C。

抗菌活性

研究了席夫碱配体和配合物A、B对细菌的抑菌和抗真菌活性。金黄色葡萄球菌(Sa)，蜡样芽孢杆菌(Bc)，黄体微球菌(Ml)和大肠杆菌(Ec)以及真菌，白色念珠菌，黄曲霉和Fusarium sp。的好扩散方法。

各菌株悬浮在营养液中;每一个真菌张力被悬挂在土豆在37°C下孵育。在营养琼脂(NA)板上接种不同细菌的8 h肉汤培养。白色念珠菌，黄曲霉和镰刀菌素用Sp来播种土豆葡萄糖琼脂(PDA)板。在每一块板上，都用无菌软木钻钻出孔。使用无菌滴液管，将不同浓度(25%、50%、75%和100%)的样品小心地加入孔中，在室温下扩散2小时。然后在37℃下孵育18 h-24小时。以庆大霉素(10 μg)和克霉唑(10 μg)为阳性对照，以各自的溶剂为阴性对照。通过测定抑菌直径来评价抑菌活性

量子化学计算

配体H的所有几何优化和频率计算₂l₁是用高斯09程序完成的。密度泛函理论与Becke三参数混合泛函(DFT-B3LYP)计算使用6-31G (d, p)基集进行。以期更深入地了解锇(III)离子与N、N、O配位环境的相互作用能源在DFT框架内进行计算。

结果与讨论

本文主要研究了腙类席夫碱(即4-甲基-2-(水杨酰肼)喹啉和4,6-二甲基-2-(水杨酰肼)喹啉与OsCl的配位行为_3.．6小时₂利用理论和实验结果。金属配合物和配体的摩尔比均为M: l^－1： 1.配合物是强烈着色的稳定固体。配体和配合物可溶于乙醇、氯仿、DMSO和DMF。合成的配体和配合物的结构由它们的实验结果(i-e)，紫外，红外，核磁共振并与红外光谱、热重分析等理论结果进行了比较核磁共振配体，Mulliken电荷分析和FMO研究。金属配合物的形成可以用公式和方案1表示。

光谱的研究

电子光谱

收集了配体和Os (III)配合物的溶液光谱数据表1．

表1。配体和配合物的分析和物理数据。

自由配体H₂l₁在261 nm、287 nm和387 nm有三个吸收带。第一个能带被分配到芳香环内的π-π*跃迁。第二个波段是由于' C= n '群中的n-π*跃迁。387 nm处的吸收带是由于电荷转移跃迁[11，12］．配合物A在575 nm、405 nm和205 nm有3个吸收带。在575 nm处的波段是由于d-d跃迁。

红外光谱

Schiff碱配体(L₁H₂)(实验和理论);l₂H₂它们的复合物在表2而且图2而且图3配体和配合物的红外光谱。希夫碱配体(L₁H₂)和L₂H₂在1623厘米处表现出较强的峰值^－11608厘米^－1-OH， -NH在3369 cm处观察到C-O拉伸振动^－1， 3224厘米^－11251厘米^－1．配合物A的红外光谱在1628 cm处有一个特征峰^－11050厘米^－1由于c =N和c =O基团的拉伸振动[13］．

表2。配体和配合物的红外特征波段(单位:cm^－1)．

席夫碱配体有四个潜在的供体位点(i)喹啉氮(ii)肼氮(iii)亚甲亚胺氮(iv)酚氧。为了确定配位，将配合物的红外光谱与自由配体的红外光谱进行了比较。经比较，金属配合物的IR值相对于其各自的配体并没有表现出明显的移频υ (C=N)，这表明亚甲胺基团中的氮原子没有参与配位。宽带在3361厘米处^－1-3400厘米^－1揭示了金属配合物中存在配位水分子。

在自由配体中，1200厘米处有一条强带^－1由于配合物中C-O(酚类)向低频转移，表明酚类氧原子与金属离子的配位。此外，IR区oh强度的变化表明oh和羟基消失，H中oh的出现₂O (14］．配体的理论红外光谱如图所示图1．重要的作业(cm^－1)为3498,3213,1658和1192，这些数值与实验振动频率一致，从而证明了理论应用水平的可靠性[15］．

¹H核磁共振光谱

的核磁共振希夫碱的光谱，H₂l₁(实验和理论)，H₂l₂其Os (III)复合物记录在CDCl中_3.数据载于表3而且图4，5而且6．¹H核磁共振配体(L₁H₂)显示δ 9.01可配为-NH质子，δ 7.7-6.9可配为芳香质子，δ 6.7可配为-OH质子，δ 3.4可配为亚甲亚胺质子，δ 2.4可配为甲基质子。¹H核磁共振配合物A的光谱(ppm)显示，芳香族质子δ 7.7 ~ 6.9倍频，亚甲亚胺质子δ 3.4倍频，甲基质子δ 2.4倍频[15］．

表3。¹配体和Os (III)配合物的H-NMR谱数据(单位:ppm)。

配合物的光谱与母体席夫碱的光谱进行了比较。经检查，发现在H的光谱中出现了-OH和-NH信号₂l₁配体在9 PPM和6.8 PPM完全。在Os (III)配合物的光谱中消失，表明-OH和-NH质子被Os (III)离子螯合去除¹．的理论¹H核磁共振配体的意义满区数据与实验结果吻合得很好[16］．

摩尔电导率测量

在DMSO溶液中测量了10-3浓度范围内配合物的摩尔电导率。两种配合物的摩尔电导都在9 ~ 15 mho cm之间²摩尔^－1显示在表1。这些低数值表示配合物的非电解性质[17］．

热分析

热重研究[18]的复数A图7在氮气条件下，以10°C min-1的加热速率进行本研究大气以及从环境温度至1000°C测量的重量损失。对两种配体L₁H₂和复合物A表(表4)．

表4。配体H的TGA数据₂l₁和复数A。

TGA分析表明，该配体从193.04°C分解到411.16°C为一个步骤。这一步对应于H的完全分解₂l₁由质量损失计算得出。

金属配合物A (图7)表现为三级分解

1.第一次分解是在110℃的温度范围内进行的。在此范围内的重量损失百分比(3%)对应于一个晶格水分子的损失。

2.第二阶段分解在210.51温度范围内进行，(12%)损失为两个配位水分子和一个氯原子的损失。

3.第三阶段分解在400°C-1000°C的温度范围内进行。在该范围内的重量损失百分比对应于配体分解和金属残留。

DSC曲线显示了配合物A经过几个放热过程的残基。(蓝色线在图7)．

Mulliken电荷分析

利用DFT/B3LYP/6-31G (d, p)能级理论计算了通过Mulliken分析得到的分子中的原子居群和电荷分布以及配体的这种分布[19］．优化配体H的几何结构₂l₁得到并显示在图8．

碳的原子电荷在+0.5277到-0.1406的范围内变化。根据莫立肯电荷，可以预测N-11(-0.6203) O-35((-0。5618)和N-15(-0.4273)作为供体位点，而N-21(-0.2358)对协调的活性较低。

前沿分子轨道分析

前沿分子轨道对分子的电学、光学性质以及化学反应起着至关重要的作用。根据化学反应性的FMO，电子的跃迁是由于与其他物质的相互作用。

边境能源配体H的间隙₂l₁（表5)为3.8891eV。小的HOMO-LUMO间隙自动意味着低激能源对于激发态，低稳定性高，反应性强。配体H的前沿轨道₂l₁（图9而且图10)．

表5所示。配体H的FMO分析₂l₁．

越大能源间隙，分子越硬。硬度与化学体系的稳定性有关。计算了电子亲和度和整体亲电性指数表6．

表6所示。配体H的量子化学参数₂l₁．

非线性光学效应

非线性光学处理应用电磁场在各种材料中的相互作用，以产生新的电磁场，改变波数，相位或其他物理性质。该配体的第一超极化率为0.427 × 10 ^ -30 e.s.u，是标准NLO材料尿素的4倍。

药理作用

结果表明，配体、配合物A和B的抑菌和抗真菌活性的抑制区为毫米表7．抗菌活性直方图如图所示图11．配体的抑菌活性，即复合物A和B对细菌的抑菌活性金黄色葡萄球菌(Sa)、黄体微球菌(Ml)、蜡样芽孢杆菌(Bc)、大肠杆菌。结果表明，该复合物对金黄色葡萄球菌的抑制活性几乎与标准庆大霉素相当。复合物的活性较低蜡样芽胞杆菌而且大肠杆菌当与标准相比时。

表7所示。金属配合物的抑菌活性(抑菌圈值单位:mm)。

活性的增强可以合理地解释为配体主要具有C=N键。配合物在配体上的活性增强可以用螯合理论来解释[20.］．可以观察到，在配合物中，金属的正电荷部分与配体中的供体原子共享，并且在整个螯合过程中可能存在电子离域。金属螯合物亲脂性的增加，有利于其穿透细菌膜的类脂层。杂环席夫碱具有不同的性质真菌基团与核苷碱基相互作用的趋势更大，即使与生物系统中存在的金属离子络合后，也可以作为有希望的杀菌剂，因为它们总是倾向于与酶功能基团相互作用，以获得更高的配位数。还有一些其他因素可以提高活性，即溶解度、电导率和金属与配体之间的键长[21］．

结论

以[OsCl]为原料合成了具有肼喹啉配体的锇配合物_3..3H₂O]与4-甲基-2-(水杨酰肼)喹啉(H₂l₁)和4,6 -二甲基-2-(水杨酰肼)喹啉(H₂l₂)．目标化合物经紫外、红外、¹HNMR光谱，热研究和理论研究。理论结果表明，配体与金属的配位方式为N-15、n -21和O-35。肼-喹啉席夫碱是三羧基，通过NNO(即酚类氧、喹啉的氮原子和肼部分的氮原子)配位的方式，几何形状为八面体配合物。由此得出络合物形成的实验结果与理论结果吻合较好。对合成的配合物进行抑菌和抗真菌活性筛选。配合物具有良好的抑菌活性。理论预测支持配体的N-15、N-11和O-35参与了与金属离子的配位。

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