文摘

新的(毫升₂(H₂O)₂复合物,其中M =有限公司(II),镍(II)、铜(II)、和锌(II),而L对应于席夫碱配体,合成了头孢噻肟与水杨醛的缩合反应原位在ethanolic介质中二价金属盐的存在。复合体的特征元素分析、电导和磁性测量,以及通过红外和紫外可见光谱。低的摩尔电导值表明非电解质类型的配合物。基于光谱数据和磁矩,一个八面体几何可能提出了有限公司(II)、镍(II)和锌(II)配合物而正方铜(II)复杂的几何形状。席夫碱配体及其配合物的分子结构进行了研究使用项目致力于化学建模和quantomolecular计算化学性质。所有合成的配合物进行了测试在体外抗菌活性对某些致病性菌株,即大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、枯草芽孢杆菌,和金黄色葡萄球菌。复合物的MIC值显示对这些菌株显示金属配合物具有优异的抗菌活性比席夫碱。

1。介绍

全球传染病仍由细菌引起的一个主要卫生问题,由于现有抗菌药物耐药性的快速开发。考虑病原菌耐药菌株的出现,新的抗菌化合物是非常重要的发现。头孢菌素(也叫-lactams)是合成抗生素对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌活性通过抑制细胞壁的合成肽聚糖层(1]。这个类的抗生素的结构内酰胺环帮助抗生素结合酶合成肽聚糖层和扰乱这一过程。使细菌耐药的机制-lactams定于的合成内酰胺酶酶打破内酰胺环和抗生素不能绑定到肽聚糖层(2]。

抗生素头孢噻肟是第三代头孢菌素具有增加活动比第一和第二代头孢菌素对细菌。许多药物具有更好的药理特性在金属配合物的形式。所以,文献提出了许多不同的头孢菌素金属配合物及其生物活性(3- - - - - -16),但只有很少的研究金属配合物与席夫碱来源于头孢菌素(17- - - - - -22]。

在这种背景下,本研究的目的是评估一些新合成化合物的抗菌活性的过渡金属离子有限公司(II)、镍(II)、铜(II)和锌(II)与水杨醛席夫碱来源于头孢噻肟。

2。实验

2.1。材料

所有的化学物质(e .默克、德国)使用前未经纯化。所有的金属盐氯(CuCl使用₂ 2 h₂O, NiCl₂ 6小时₂O, CoCl₂ 6小时₂啊,或者ZnCl₂ 2 h₂O),使用溶剂均为分析纯。

2.2。席夫碱的合成

头孢噻肟钠的溶液(1更易在40毫升甲醇)添加drop-wise,搅拌下水杨醛溶液(1更易在10毫升甲醇)。0.1 M氢氧化钠溶液添加到调整pH值在7 - 8和反应混合液回流3 h。由此产生的产品被过滤掉了,用蒸馏水洗净和甲醇,真空下干燥。再结晶的混合物ethanol-propanol(50: 50)给了席夫碱。一下。150 - 153°C(发现:C, 47.35;H, 3.41;N, 12.00%计算的。对于C₂₃H_20.年代₂O₈N₅拿拿淋:C, 47.50;H, 3.44;N, 12.04%)。

2.3。金属配合物的合成

金属配合物都准备以下相同的方法。席夫碱是准备原位从前兆如下:头孢噻肟钠的溶液(2更易在40毫升乙醇)被添加到解决方案的水杨醛(2更易在10毫升乙醇)。结果混合回流3 h,然后methanolic加入了0.1米的氢氧化钠溶液。在下一步中,金属盐(1更易在15毫升乙醇)被添加到配体溶液连续搅拌下复杂时沉淀。获得的彩色产品被过滤分离,用蒸馏水洗净和甲醇,真空下干燥。再结晶热甲醇给金属配合物:上校₂(H₂O)₂(发现:C, 43.78;H, 3.33;N, 11.13;米,4.79%);计算的。:CoC₄₆H₄₂年代₄O₁₈N₁₀Na₂:C, 43.98;H, 3.34;N, 11.15;米,4.69%;零₂(H₂O)₂发现:C, 43.89;H, 3.33;N, 12.13;米,4.58%;计算的。:网卡₄₆H₄₂年代₄O₁₈N₁₀Na₂:C, 43.99;H, 3.34;N, 11.15;米,4.68%;CuL₂(H₂O)₂(发现:C, 43.80;H, 3.32;N, 11.10;米,5.03%);计算的。:中联科利₄₆H₄₂年代₄O₁₈N₁₀Na₂:C, 43.82;H, 3.33;N, 11.12;米,5.04%;ZnL₂(H₂O)₂(发现:C, 43.56;H, 3.33;N, 11.07;米,5.15%);计算的。:ZnC₄₆H₄₂年代₄O₁₈N₁₀Na₂:C, 43.76;H, 3.33;N, 11.09;米,5.17%。

2.4。分析和检测

红外光谱被记录在157年珀金埃尔默仪器无水KBr颗粒在4000 - 400厘米⁻¹。一个Unicam uv2 - 300光谱仪用于获得电子光谱DMF的解决方案。摩尔导率测定使用ok - 102(匈牙利)电导仪。使用三洋Gallenkamp熔点测定装置。磁化率测量在室温下了法拉第的平衡。金属配合物的内容使用Varian-AA775分光光度计测定原子吸收技术。分析了C、H和N使用M.L.W. microelementary中文分析器。加热曲线(TG和DTA)进行Netzsch TG 209 C热天平10毫克样品质量的20 - 1000°C的温度范围内使用的加热率10°C。测量进行了氮气氛(40毫升最小流量⁻¹)使用氧化铝坩埚。的¹H和¹³C NMR光谱被记录在瓦里安双子座300 bb在室温下在同一溶剂CDCl₃。

2.5。抗菌试验

2.5.1。抗菌活性

在体外抗菌测试是由一个适应agar-disc扩散技术使用0.5麦克法兰悬挂的细菌从24小时获得文化。合成化合物的抗菌活性测定对六个革兰氏阴性(大肠杆菌13529年、大肠杆菌12147年,肺炎克雷伯菌1204年,肺炎克雷伯菌13420年,铜绿假单胞菌1246年,铜绿假单胞菌13202)微生物菌株和三个革兰氏阳性(金黄色葡萄球菌耐甲氧西林金黄色葡萄球菌1263、金黄色葡萄球菌13209年,枯草芽孢杆菌12488)微生物菌株。在二甲亚砜化合物的水溶性最后1毫克/毫升的浓度。10卷μL每个测试化合物的解决方案是分布式直接在固体培养基上以前播种与微生物培养液。接种板块被孵化24小时在37°C。抗菌活性评估通过测量生长抑制区直径(23- - - - - -27]。

2.5.2。确定最低抑制浓度(MIC)

定量分析的最小抑制浓度(MIC,μg / mL)是基于液体介质双重的采用。经过24小时的潜伏期在37°C,杀菌活性量化通过测量液体的吸光度文化在620海里。

2.5.3。评估生物膜发展惰性Micro-Titer基础的方法

麦克风结束时测定实验,塑料的井被清空,洗了三次与磷酸缓冲盐(PBS),与冷甲醇和细菌生物被膜形成和固定在塑料墙上沾1%紫水晶解30分钟然后resuspended 30%醋酸。彩色的悬浮液的强度评估通过测量吸光度在490海里;获得的值与细菌细胞的数量成正比坚持塑料墙(23- - - - - -27]。

3所示。结果与讨论

席夫碱配体是由回流头孢噻肟与水杨醛适量的甲醇。合成席夫碱配体的结构建立了¹H和¹³C NMR光谱、红外光谱和微量分析数据。配体的金属配合物是由化学计量反应相应的金属与配体(2)氯克分子比M: L 1: 2。的复合物得到air-stable无定形固体,没有融化分解。它们不溶于水,部分溶于甲醇和乙醇,完全溶于DMF和DMSO溶液。配合物的摩尔导率以DMF (10³摩尔l⁻¹十三至十八在室温下)较低的值(Ω⁻¹厘米²摩尔⁻¹)来显示他们的非电解质性质(28]。元素分析和经验公式的物理测量允许建议:毫升₂(H₂O)₂L =席夫碱和M =公司(II)、镍(II)、铜(II)和锌(II)。

3.1。¹H和¹³C NMR光谱

的¹H和¹³C NMR谱的席夫碱和抗磁性锌(II)复杂的进行。在¹H NMR谱的配体,形成席夫碱是由一个单线态的存在ppm对应于偶氮甲碱质子(n = CH -)和峰值ppm的¹³理化性质谱(表1)[29日]。席夫碱的化学结构呈现在图1。

信号分配给偶氮甲碱质子¹H NMR谱的席夫碱转移在前场的锌(II)复杂的光谱(ppm)指示协调通过偶氮甲碱氮金属离子。酚醛质子在自由配体的信号12.8 ppm(分子内H-bonded酚醛集团)缺席在复杂的光谱,从而确认的去质子化酚组复杂的形成。

碳原子的偶氮甲碱组的信号¹³理化性质的光谱略有变化的在前场的配体(ppm)光谱的锌(II)复杂的协调。

3.2。红外光谱

的红外数据免费头孢菌素,席夫碱配体(L),其复合物展示在表2。

红外光谱的比较自由头孢菌素和席夫碱配体给我们证明对配体的形成席夫碱(L) cefotaxime-Na和水杨醛。免费的红外光谱的主要乐队头孢菌素(cefotaxime-Na)是在3442年,1776年,1640厘米⁻¹归因于ν(NH₂),ν(C = O)β内酰胺,ν(C = O)酰胺+ν分别(C = O)酯。IR席夫碱吸收光谱显示了乐队在2800年,1657年,1274厘米⁻¹。广泛吸收带ca。2800厘米⁻¹是由于一个分子内氢键,显示的配体分子的存在-哦集团坐落在一个有利的位置(或者没有)向偶氮甲碱组形成这种类型的债券。1657厘米的吸收带⁻¹是由于ν(C = N)伸缩振动吸收带1275厘米⁻¹是由于ν(切断)酚醛。乐队归因于ν(C = O)β内酰胺和ν(C = O)酰胺+ν(C = O)酯的红外光谱也提出了席夫碱稍微转移在1770和1645厘米⁻¹,分别。

红外光谱的比较自由席夫碱配体的配合物和允许我们确定协调网站可能参与螯合过程(图2)。这些配合物的光谱包含宽带约3530 - 3545厘米⁻¹归因于ν(哦)。此外,协调水礼物δr (H₂O)摇摆在857 - 863厘米⁻¹和δw (H₂在539 - 545 cm O)摇⁻¹(30.,31日]。乐队在1657厘米⁻¹归因于ν从席夫碱(HC = N)转移到较低的值(1620 - 1630厘米⁻¹)的复合物,这表明席夫碱配体与金属离子协调N原子的偶氮甲碱组。2800厘米的吸收带⁻¹归因于一个分子内氢键的形成配合物光谱不再出现,这证明了-哦组的去质子化。同样地,在1274厘米的吸收带⁻¹配体的频谱归因于ν(切断)酚醛频率出现在~ 21-36厘米⁻¹更高的频率。这些变化表明参与的O原子deprotonated羟基形成的M-O债券。金属配合物也具有一些新乐队的出现510 - 520厘米⁻¹和419 - 423厘米⁻¹被分配到ν(M-O)和ν分别(mn)拉伸频率。的ν(C = O)β内酰胺和ν(C = O)酰胺+ν(C = O)酯频率为1770厘米⁻¹和1640厘米⁻¹分别在席夫碱频谱不转移复合物光谱,这意味着这些团体没有参与协调。总之,我们可以说席夫碱配体与金属离子双齿协调与N和O原子偶氮甲碱和酚组。

3.3。电子光谱和磁矩的价值观

为了获得信息协调配合物的几何形状,电子光谱测定在室温下在DMF(图3),获得的数据与磁矩的价值观和配位场参数:能源(10 dq)分裂,interelectronic排斥参数(),nephelauxetic比()(表3)。

电子吸收光谱的配体存在两个乐队在38460和28570厘米⁻¹分别由和分别由C = O和C = N组。这些吸收带也出现在配合物的电子光谱,但它们转移到~ 1500 - 5000厘米⁻¹较低的值,证明了中心金属离子的配位体的协调。有限公司(2)复杂的电子光谱显示两个乐队在9570厘米⁻¹(),19305厘米⁻¹(),被分配到⁴T_1克→⁴T_{2 g}(F) (),⁴T_1克(F)→⁴T_1克(P) (分别)转换。这些特征的高自旋八面体有限公司(II)配合物32]。配位场参数(Dq,,)计算使用e .通力方程(33),当只有和ν₁乐队中观察到电子光谱和值范围内的八面体配合物的报道(32,34]。磁矩的值是4.78 BM公司(II)三种未配对电子的八面体复杂环境(35]。镍(II)的电子光谱三维复杂的礼物d吸收乐队在10120、16630和24880厘米⁻¹八面体环境中对应³一个_{2 g}→³T_{2 g}(F) (),³一个_{2 g}→³T_1克(F) (),³一个_{2 g}(F)→³T_1克(P) ()转换32,34]。Dq值获得,,在协议与实验的镍(II)八面体配合物33]。镍(II)复杂的磁矩价值是3.12 BM指示两个未配对电子的存在镍(II)离子和暗示这个复杂的八面体几何(35,36]。铜(II)复杂的电子光谱的礼物只有一个宽带最大集中在14290厘米⁻¹典型的铜(II)离子在一个细长的扭曲的八面体几何(正方)(32,34]。铜(II)复杂的磁矩价值是1.86 BM这表明一个不成对电子的存在铜(II)离子在d⁹系统(37]。锌(II)复杂的电子光谱不包含dd转换,但是礼物只有一个乐队在19800厘米⁻¹,这可能归因于L→M电荷转移(32]。锌(II)复杂被发现抗磁性。

3.4。热的研究

热重分析的有限公司(II)、镍(II)和铜(II)配合物进行了从室温到900°C和显示几乎相同的模式(图4)。计算和实验质量损失是可比的。中给出的数据表4。在70 - 127°C,实验的质量损失-11.79% - 11.53的损失可能是由于两个CH₃库奇舞₃分子复合物。体重在117 - 207°C与实验质量损失-2.55% - 2.35的水分子复合物显示两个协调的损失(计算值2.86%)。这个温度所需的水损失表明强烈连着金属离子和水分子这种类型的热行为的特点是协调的水分子(38]。从197°C到463°C,大幅降低重量表示碎片的损失从两个席夫碱分子复合物与实验质量损失为-48.32%至46.32,所有的复合物,分别。在最后阶段发生在453 - 605°C的温度范围,分解产品与实验质量损失-32.75% - 31.75的三个配合物和一个黑色的残留物被淘汰。化学分析的黑人最终残留对应于金属氧化物。的热分解阶段有限公司(II)、镍(II)、铜(II)配合物可以总结提出的方案计划1。总之,TG实验显示复杂的物种的本质无水和证实了他们的成分分析建议的数据。

3.5。分子模拟

分子结构的席夫碱配体及其金属配合物研究了专用于化学建模和使用程序quantomolecular化学性质的计算。分子化合物通过分子轨道的几何量子方法,用分子力学程序所做的优化Hyperchem 8 [39]。一些结构性的数据(称为描述符)通过Hyperchem程序展示在表5。

在图5的分子结构复杂(NiL₂(H₂O)₂)提出,在红色原子间债券对应于不稳定的分子,原子间化学键的地方休息在热降解。这一事实是证实了原子间距离的增加与配体相比复杂:距离C₃₈- c₃₉1.5297(从1.5182的配体在复杂),距离N₁- c₄₆1.4520(从1.4435的配体在复杂),C和距离₃- c₄1.3596(从1.3486的配体在复杂),分别。类似的结构变化也发现在其他复合物。相反,原子间的距离,减少长度协调后表明其稳定性的增加。所有这些结果都与热重量分析的结果一致。

化合物的结构分析包含在本研究导致其他参数,:分子的总能量,:分子质量,:分子体积,:分子极化率;:偶极矩和OV:椭圆度指数在表6。

表中给出的结果6显示以下。(我)总能量值最高(287.481千卡每摩尔)的复杂(CuL吗₂(H₂O)₂),这也解释了它的高反应活性和最小值(277.223千卡每摩尔)的复杂(NiL₂(H₂O)₂),这也解释了它增加稳定性。这些结果符合的生物活性抗菌谱表明,最低的是镍(II)注意到复杂,而最大的禁忌区域被铜(II)表现出复杂的(表7);最后一个复杂的化合物也被证明是最有效的定量分析(表8)。(2)的变化,,描述符,计算并提出了表6,符合复杂化合物的分子质量:这些描述符的值随着分子量的增加增加。(3)分子形状描述符的值OV(指数椭圆),这表示直径之间的比例最小的椭球体包含一个复杂的分子,不同反向比例的分子质量化合物。

以上数据的基础上,提出了结构复合物[ML₂(H₂O)₂),L =席夫碱和M = (II),镍(II)、铜(II)、锌(II)如图6。

3.6。在体外抗菌素的讨论

磁化率光谱的定性筛选各种微生物菌株的新合成的化合物显示所有测试化合物表现出抗菌效果量化生长抑制的发生区域(表7)。测试了配合物,抑制区域的直径都优于单靠DMSO展出,同时,所表现出的配体和头孢噻肟,表明所得配合物的抗菌活性明显优于配体。最低的抗菌谱是镍(II)注意到复杂,而最大的禁忌区铜(II)展出的复杂。最大的抗菌谱得到有限公司(2)复杂,这被证明是活跃的微生物菌株对所有测试。

定量分析的结果显示测试化合物对细菌生长抑制活性较低。吸光度值以620海里的细菌生长在测试化合物的类似使用的有机溶剂(DMSO)在大多数情况下,除了镍(II)复杂大肠杆菌,(2)复杂大肠杆菌、肺炎k .和铜(II)复杂大肠杆菌,肺炎和金黄色葡萄球菌,最后一个复杂的证明是最有效的定量分析(表8)。

的影响测试化合物在生物膜发展惰性下层测试只有在有注册的微生物菌株好的结果在前面的分析中,也就是说,金黄色葡萄球菌1263、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌13204大肠杆菌13529年,大肠杆菌13147年,k .肺炎13420年,k .肺炎1204年。获得的结果表明,部分化合物抑制细菌细胞的能力在惰性塑料井所代表的下层,所显示的值下降490纳米,而一些其他化合物刺激生物膜发展,增加显示的值的记录490纳米,而积极的控制,由微生物生物膜发展缺乏测试化合物(数字7- - - - - -9)。

开始,连续三获得化合物的浓度麦克风,1毫克/毫升(指出),其次是两个subinhibitory浓度,也就是说,500年μ克/毫升(指出)和250μ克/毫升(指出),测试他们的影响力的细菌生物膜的发展。antibiofilm活动表现出的测试化合物通常低于单独的配体,除了一些情况下,详细如下。

在的情况下金黄色葡萄球菌菌株,镍(II)配合物的浓度(1毫克/毫升到500不等μg / mL),以及锌(II) (250μg / mL),表现出优于antibiofilm活性配体(数字7和8)。

在的情况下大肠杆菌菌株,生物膜发展显著地抑制了所有测试配体的浓度(数字9和10)。

在的情况下k .肺炎菌株(图11和12),antibiofilm活动测试化合物随测试浓度。在麦克风相应浓度(1毫克/毫升)只有倪anti-biofilm展出活动的复杂与两个测试菌株(图之一12)。在另两个subinhibitory浓度(500年μ克/毫升,250年μg / mL),配体,以及镍(II)配合物,锌(II)和(2)anti-biofilm活动展出。

这些结果符合生物膜的增长是伴随着宽容增加10到100年,甚至更多,1000到4000倍高于浮游/自由细胞,建立标准的抗生素敏感性试验方法,显然导致临床治疗失败的正常治疗剂量的抗生素。另一方面,这一事实,在某些情况下,测试了化合物表现出antibiofilm活动subinhibitory浓度是暗示他们的潜在用途antibiofilm代理。antibiofilm活动subinhibitory浓度的测试可以解释物质的抑制细菌代谢途径,涉及不同微生物组成的合成,包括那些涉及依从性和生物膜发展过程的不同阶段。这一事实k .肺炎菌株被证明是最容易测试化合物有关惰性下层形成生物膜的能力可能表明,干扰的测试化合物的合成glycocalyx, polysaccharidic物质,可以形成一个有组织的结构称为胶囊,或非晶层称为粘液,涉及惰性表面生物膜的形成。

男子气概的螯合理论(40增加的)提供了一个解释金属配合物的抗菌活性。螯合的复杂,金属离子的正电荷部分与供体原子的配位体和共享电子离域发生在整个螯合环。这样,金属螯合物的亲脂性的特征是增加,有利于其渗透细菌细胞膜的类脂层,阻止微生物的金属结合位点。

4所示。结论

四个金属(II)配合物与水杨醛席夫碱来源于头孢噻肟合成和特征。红外光谱的数据得出的结论是,作为一个双齿配体配位行为协调所有的复合物。电子光谱和磁性测量显示公司的八面体几何(II)、镍(II)和锌(II)配合物和铜(II)正方几何复杂。生物活性的结果表明,新合成的复合物可以展览,在某些情况下,提高抗菌活性对浮游和生物膜嵌入细胞,优越的配体,包括抗生素,因此,他们可以用于开发新型抗菌材料或策略战斗医学生物膜病原体经常涉及生物膜相关的慢性感染的病因。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。