离子液体官能化阳离子如在协调新化合物的合成及其评估和生物活性的配体

摘要

文献证据显示离子液体对生物膜的亲和力，它们很容易被细胞吸收，从而产生多种生物效应，包括广泛的抗菌潜力和抗癌活性。近年来的研究方向是将这类化合物的离子作为合成过渡金属配合物的一种新的配体选择，应用广泛。在此基础上，本文报道了该化合物的合成、结构表征和合成过程体外四面体hexacationic钴（II）配合物形成的抗菌活性通过与离子液体的阳离子配位，N丁基-4,4-联吡啶双（三氟甲基磺酰基）酰胺（[C₄毕普][特遣部队₂N]）。它已被证明由隔离和四的表征（N-butyl-4 4′-bipyridinium)钴(II) dichloride-tetrakis - (bis (trifluoromethylsulfonyl)酰胺(((C₄BIP）₄CO]氯₂（TF₂N)₄)。配体和配合物的特征在于光谱（¹H，¹³C,¹⁹核磁共振，ESI MS, ICP OES)，以及CHNS元素分析，卤化物估计和电导率研究。化合物对两种细菌的抗菌活性，肺炎克雷伯菌(K。肺炎）和金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌），所使用的琼脂孔扩散法筛选并与参考（庆大霉素）进行了比较。的金属配合物表现出比所述离子液体和所述参考较好的抑制作用。

1.介绍

离子液体是一种熔点小于100℃的盐。许多离子液体在室温和/或低于室温时是液体，因此称为室温离子液体(RTILs) [1]。选择合适的阳离子-阴离子组合可以设计出具有特定应用所需特性的IL [2]。这使得它们成为学术界和工业界所青睐的一类广泛应用的材料[3.- - - - - -5]。最近，这些液体越来越受到无机化学家和材料化学家的关注，用于合成沸石和纳米颗粒[6- - - - - -12]，在电化学应用，如在电池中的电解质和在光伏器件中，电沉积的介质或金属的电解[13- - - - - -17，在药物合成和药物传递中，因为这个家族的离子可以代表一种新的多功能配体选择，能够与脂质和蛋白质相互作用，影响生物膜的结构、动力学和活性[18- - - - - -20.]。大量阳离子和阴离子之间的排列使大量具有相应性质的离子液体成为可能，这为无机化学家提供了独特的可能性。例如，它们在配位化学中的应用很重要，它们对金属离子的配位趋势和化合物的性质需要研究。在这方面，许多报告披露，典型的离子液体不能提取金属阳离子，因为它们的配位性差。即使这样，配位也会发生在金属离子和离子液体中配位差的阴离子之间[21- - - - - -23]。这就需要使用一些萃取剂或在阳离子和/或阴离子中包含一些官能团的功能化离子液体，使它们既是溶剂也是萃取剂[2,24]。然而，这些策略需要更多的合成工作，并使最终的应用程序更加费力、昂贵和不太环保。因此，本研究的目的是研究离子液体的非功能化阳离子与金属离子的配位能力。调查的结果是一种精确的配位化合物。这一结果介绍了一种很有前途的新材料，它结合了离子液体和金属离子的特性，如药用、磁性、光谱和催化性能。

2。材料和方法

4,4'-联吡啶和1,4-二恶烷购自Sigma-Aldrich获得;1-溴丁烷和锂双（三氟甲基磺酰基）酰胺进行购自Alfa Aesar。纯化所有的溶剂采用使用之前标准干燥剂。

CHNS elemental analyses were made using a 5E-CHN2200 elemental analyzer taking 20 mg sample.¹H和¹³C NMR，使用Bruker AM-270 (270 MHz)和Bruker 400 MHz光谱仪，以及¹⁹F NMRusing a Bruker AV-400 (376.5 MHz) spectrometer were employed to confirm the structures and check the purity of the synthesized ligand salt and complex. ESI MS was used to determine the molecular ion mass of the ligand and complex using Bruker Micro TOF. Bromide and chloride estimation was conducted taking 30 mg sample and dissolving in 40 mL distilled water. Excess AgNO_3.加入溶液形成AgBr和AgCl沉淀。然后将形成的粗糙的白色沉淀物在烘箱中过滤干燥，根据重量差计算溴和氯的用量。导电性为3×10^-4在室温下使用Bante901P便携式pH/电导率/TDS仪对该络合物的M乙醇溶液进行了研究。

2.1。合成

N丁基-4,4'-联吡啶溴化物[C₄毕普Br和N-butyl-4 4-bipyridinium bis (trifluoromethylsulfonyl)酰胺[C₄毕普][特遣部队₂N]制备以下文献报道[25(计划1)。

2.2。N-Butyl-4 4′-bipyridinium溴化(C₄BIP]溴

4克(0.0256 mol)的4,4 ' -双吡啶溶解在30毫升干燥的1,4-二氧二烷中，置于装有冷凝器的双颈100毫升圆底烧瓶中。从滴注漏斗中加入溶解于10 mL干1,4-二恶烷中的1-溴丁烷(0.0257 mol, 2.45 mL)，在65℃下搅拌24小时，过滤出白色沉淀物(产率5.48 g, 73%)。

2.3。N-丁基-4,4 ' -双吡啶双(三氟甲基磺酰)酰胺₄毕普][特遣部队₂N]

到80ml水溶液中的[C₄BIP]溴(2。5 g, 8.5 mmol) in a double-neck round bottomed flask fitted with a condenser being stirred in an oil bath at 65°C, slightly excess molar equivalent (2.53 g, 8.8 mmol) of Li(Tf₂N)溶解于80毫升蒸馏水中，滴加。因此，开始形成油滴，搅拌持续了一个小时。混合物放置过夜，得到一个淡黄色的分离，密度更大的相。将油相换瓶溶解于甲醇中，与活性炭搅拌30min后过滤。得到了一种无色溶液。在真空下除去甲醇，收集到无色粘性物质(收率:3.56 g, 84.73%)。

2.4。四（N丁基-4,4'-联吡啶）合钴（II）二氯化物四 - （双（三氟甲基磺酰）酰胺[CO（C₄BIP）₄]Cl₂（TF₂N)₄

变成一种甲醇溶液₂(0。025 g, 1.925 mmol) being stirred magnetically in a water bath at room temperature, a methanolic solution ofN从滴液漏斗中加入-丁基-4,4 ' -双吡啶硫脲酰胺(0.380 g, 7.702 mmol)，搅拌90 min，直到试剂加入完毕。然后在35℃下进一步搅拌1 h。得到了浅粉红色的均匀溶液。甲醇是在真空中除去的。收集蓝色粉末，用丙酮洗涤三次以去除多余的部分N丁基-4,4'-联吡啶（双（三氟甲基磺酰基）酰胺，它用甲醇重结晶，以除去任何未反应的氯化钴₂(产率:0.374 g, 92.3%)合成路径在方案中给出1。

2.4.1。抗菌活性测试

所述离子液体（配体）及其钴（II）复合物，评价体外针对的菌株的抗菌活性金黄色葡萄球菌和K。肺炎。将菌株保持在适当的血琼脂基质在4℃下。庆大霉素用作参照。实验重复三次，以获得一致的结果。抗菌试验在巴赫达尔大学生物系微生物实验室，巴赫达尔，埃塞俄比亚进行。

2.4.2。¹H，¹³C,¹⁹F NMR

该¹H，¹³C,¹⁹所述配体的F NMR和复杂在图中指示1。

3.结果与讨论

从NMR和ESI MS数据中可以明显看出配体的合成(图)1(一)- - - - - -1（e）中和图2（a）和图2（b）。四个八峰外观¹H NMR和¹³C NMR在芳族区域，分别与代表烷基的质子和碳峰的适当数目的向上场外观是monoquaternization的发生强确认。此外，分子正离子峰（米/ž = 213.1379) obtained from ESI MS spectra confirmed the synthesis of the intended structure (Figure图2（a）)。此外，完整的阴离子交换执行以获取纯离子液体也只从一个峰的外观确认δ = −78.75 ppm in the¹⁹F NMR（图1（e）中)及分子负离子峰(米/ž= 279.9171)在(CF_3.所以₂)₂N⁻(图图2（b）)。这一证据与范围内出现的四峰混合在一起δ= 112.92-127.14 ppm of¹³C NMR(图1 (b))。后者是碳与交换阴离子(CF)的三个氟原子耦合的特征_3.所以₂)₂N⁻)。

离子液体的阳离子与Co(II)的配位产生了一种hexacationic但亲脂的盐。CHNS元素分析和Co(II)、卤化物估计实验结果证实了目标化合物的形成。找到(计算)元素:C, 36.33(36.54);H, 2.98 (3.24);N, 7.54(7.99)， S, 11.88(12.18);有限公司2.68 (2.80);Cl: 2.89 (3.38)。

此外,¹H,¹³C NMR（图图1（c）和1（d））证实了配体的阳离子的协调。在里面¹H NMR谱中，由于顺磁Co(II)对配体芳香部分某些质子的影响，芳香区域的信号数量减少[26]。ESI MS谱记录了溶解在甲醇中的阳离子的分子离子峰(米/ž= 943.22/6 = 157.23)(图图2（c）)显示了四个人的协调N-丁基-4,4 ' -双吡啶和一个甲醇分子合成Co(II)这与观察到的复合物在溶液中和干燥后分别呈现出粉红色和蓝色非常一致。

该络合物在乙醇(124.33 S·mol)中显著降低了摩尔电导率值^-1·厘米²)阳离子与阴离子的比例比预期为1:6。导电性的下降是由于漂移(反方向)速度的增加所致。这是由于强溶质(络合物)和溶剂(乙醇)与溶剂腔周围的阳离子和阴离子相互作用。这是由于阳离子中烷基链的亲脂性。此外，大的摩尔质量的阳离子和阴离子减缓了他们的运动速度。此外，大尺寸的正离子和负离子向其对应电极相反方向移动，增加了摩擦力[27,28]。

生物活性试验表明，离子液体及其钴（II）配合物是对两种供试菌株的生物活性（图3.)。离子液体与金属的配位增强了其抗两种菌株的活性。这可以预期的结果，形成刚性配置的配体后，协调。与对照化合物庆大霉素相比，目前复合物的活性提高了6.2%和10%K。肺炎和金黄色葡萄球菌分别为(表1)。

4.结论

在其他方法中的元素分析和ESI MS研究表明hexapositively带电疏水复合物通过的离子液体的阳离子4协调形成用Co（II）。在乙醇中的电导研究表明该复合物的低的电解性质而不管大量的离子的作为强溶剂的复杂的相互作用，强阳离子 - 阴离子的摩擦，并且显著大质量的阳离子和阴离子的结果。对抗菌活性的调查表明，离子液体的活性增加，而协调的Co（Ⅱ）的改进复杂的渗入到细菌的正常活动的脂质膜和干扰的结果。该复合物对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的改善的活性表示其广泛的活性。

数据可用性

用于支持该研究结果的数据包括在项目之内。

的利益冲突

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者表示衷心的感谢巴赫达尔大学的财政支持。作者还感谢Amogne Workie先生运行ESI MS和¹1 H NMR中央研究院，化学，台湾研究所。

参考文献

1. T.万礼，K.吉田，K.上野，K. Dokko和M.渡边，“标准的溶剂化物的离子液体，”物理化学第16卷，no。19，第8761-8772页，2014。视图:出版商网站|谷歌学术
2. P. Nockemann，M. Pellens，K.范赫克等人，“钴（II）的腈官能化离子液体复合物，”Chemistry-A欧洲杂志第16卷，no。第1849-1858页，2010年。视图:出版商网站|谷歌学术
3. 《离子液体的过去、现在和未来》，C. A. Angell, Y. Ansari，赵。法拉第的讨论，第154卷，第9-71页，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
4. J. L. Shamshina，H.王，十周，G. Gurau和R. D.罗杰斯，在“离子液体在医药行业，”用于有机合成和药物化学技术绿色张文伟、库伊等编。,John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, USA, 2nd edition, 2018.视图:谷歌学术
5. E. Liwarska-Bizukojc，C. Maton，和C. V.史蒂文斯“的活性污泥微生物的咪唑鎓离子液体生物降解，”生物降解卷。26，没有。6，第453-463，2015。视图:出版商网站|谷歌学术
6. M. Smiglak，J.M.普林格尔，X. Lu等人，“离子液体为能源，材料，和药”化学通讯第50卷，no。66，第9228-9250页，2014。视图:出版商网站|谷歌学术
7. Yuan, He, S. Xu等，"咪唑系离子液体作为新型有机SDA合成高硅Y沸石"微孔、介孔材料卷。204，第1-7，2015年。视图:出版商网站|谷歌学术
8. Y.周和M. Antonietti，“高度制备排序，室温离子液体作为通过纳米浇铸技术模板单片超级微孔层状二氧化硅，”先进材料第15卷第2期17，第1452-1455页，2003年。视图:出版商网站|谷歌学术
9. 《中空TiO的界面合成》₂离子液体中的微球"美国化学学会杂志卷。125，没有。21，第6386-6387，2003。视图:出版商网站|谷歌学术
10. E. A. Drylie，D. S. Wragg，E. R. Parnham等人，“不寻常胆碱为模板的钴铝的离子热合成”，《应用化学》卷。119，没有。41，第7985-7989，2007年。视图:出版商网站|谷歌学术
11. C. M.科雷亚，R. Faez，M.A. Bizeto，和F. F.卡米洛，“聚苯胺 - 银纳米复合材料的一锅合成在离子液体制备的，”RSC的进步卷。2，没有。7，第3088-3093，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
12. E.艾哈迈德，J. Breternitz，M. F.格罗和M.鲁克，“离子液体作为用于无机材料结晶媒体”CrystEngComm，第14卷，no。15，第4874-4885，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
13. D. R.麦克法兰，N.立川，M.福赛斯等人，“离子液体能源的应用，”能源与环境科学卷。7，没有。1，第232-250，2014。视图:出版商网站|谷歌学术
14. M. S.米朗，H.木下，T.安田，M. A. B. H.苏珊，和M.渡边，“物理化学性质为基于有机超强碱与各种布朗斯台德酸的质子型离子液体判定由ΔpKa，”物理化学，第14卷，no。15，第5178-5186页，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
15. H. Srour，H.鲁奥，和C.桑蒂尼，“锂离子二次电池的基于咪唑离子液体电解质基于石墨和磷酸铁锂₄”,电化学学会杂志卷。160，没有。1，第A66-A69，2013。视图:出版商网站|谷歌学术
16. Y.曹，J.章，Y. Bai等人。，“染料敏化太阳能电池用不含溶剂的离子液体电解质，”物理化学杂志的C卷。112，没有。35，第13775-13781，2008。视图:出版商网站|谷歌学术
17. A.巴卡和V.纽伯特，“为从离子液体铝实际电沉积的新方法，”电化学通讯卷。51，第113-116，2015。视图:出版商网站|谷歌学术
18. R.的Ferraz，L. C.布兰科，C.普鲁登西奥，J. P.诺罗尼亚和z。彼得罗夫斯基，“离子液体的活性药物成分”ChemMedChem第6卷，no。6，第975-985页，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
19. I. M. Marrucho，L. C.布兰科和L. P. N.雷贝洛，“在药物应用中的离子液体，”化学和生物分子工程年度回顾卷。5，没有。1，第527-546，2014。视图:出版商网站|谷歌学术
20. A. Benedetto和P. Ballone，《室温离子液体和生物膜:为药理学、生物医学和生物纳米技术的应用奠定基础》，朗缪尔第34卷，no。2018年，第33页，9579-9597页。视图:出版商网站|谷歌学术
21. O. Kuzmina, N. H. Hassan, L. Patel等，"离子液体对阴离子与溶剂致变色铜配合物配合度的影响，"道尔顿交易第46卷，no。36，第12185-12200页，2017。视图:出版商网站|谷歌学术
22. Y.周，S. Boudesocque，A. Mohamadou和L.杜邦，“金属离子与任务特定离子液体的提取：一个配位阴离子的影响，”分离科学与技术第50卷，no。1，第38-44，2015年。视图:出版商网站|谷歌学术
23. D. B.威廉斯，M. E.斯托尔，B.L。斯科特，D. A.科斯塔，和W. J.欧丹“的双（三氟甲基磺酰）酰亚胺阴离子的配位化学：在室温离子液体的分子相互作用，”化学通讯,没有。11, 1438-1440页，2005。视图:出版商网站|谷歌学术
24. J.-H.奥利弗，F. Camerel，J. Selb的，P. Retailleau和R. Ziessel，“三联吡啶官能化的咪唑鎓离子液体，”化学通讯,没有。9，第1133-1135页，2009。视图:出版商网站|谷歌学术
25. A.阿贝贝，S. Admassie，I. J.比利亚尔加西亚，和Y. Chebude，“4,4-联吡啶离子液体表现出对于金属盐的溶解性优异：用于电极位置潜在溶剂，”无机化学通讯，第29卷，第210-212页，2013。视图:出版商网站|谷歌学术
26. I. Bertini, L. Messori, G. Golub, H. Cohen, D. Meyerstein，《充气水溶液中钴(II)与2,5,8,11 -四甲基- 2,5,8,11 -四氮杂十烷配合物的1H NMR研究》Inorganica化学ACTA卷。235，没有。1-2，第5-8，1995年。视图:出版商网站|谷歌学术
27. b . Bonchio, M. Carraro, G. Casella, V. Causin, F. Rastrelli, G. Saielli，“双(三氟甲烷磺酰)酰胺和十二烷基硅酸盐viologen二聚体的热行为和电化学性能”，物理化学，第14卷，no。8，第2710至2717年，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
28. P. W.阿特金斯，物理化学，牛津大学出版社，牛津大学，英国，第5版，1994年。

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