CN102875528A - 含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物及其制备方法,本发明涉及喹诺酮类金属配合物及其制备方法的研究领域。本发明的目的是要解决现有喹诺酮金属配合物抗菌、抑菌效果差的问题,而提出的一种含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物及其制备方法。本发明的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物由多酸阴离子、过渡金属阳离子与喹诺酮分子形成的三元配合物及游离的喹诺酮阳离子组成。方法:一、制备含有多酸阴离子和过渡金属离子的化合物溶液;二、制备喹诺酮金属配合物溶液;三、得到晶体或粉末;四、制备多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。本发明应用于于多酸阴离子的喹诺酮金属配合物及其制备方法领域。
Description
技术领域
本发明涉及喹诺酮类金属配合物及其制备方法。
背景技术
目前,喹诺酮作为临床抗菌药物的广泛使用已经导致了耐药性的出现,因此无法得到令人满意的抗菌、抑菌的效果,而喹诺酮类金属配合物药物已得到广泛的研究。喹诺酮类药物分子3-位羧基和4-位酮基能同时与过渡金属阳离子离子螯合配位,形成喹诺酮类金属配合物药物。报道的大部分该类金属配合物的抗菌活性与其配体相当,小部分配合物的抗菌活性强于或弱于相应的配体。针对耐药性的出现,抗菌、抑菌的效果差的问题,本发明对一种含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物体系作了大量的试验筛选,试验结果发现通过加入适量的多酸,可使含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的抗菌和抑菌效果得到显著提高。喹诺酮类药物的抗菌作用机理是通过抑制细菌的DNA旋转酶和拓扑异构酶IV,从而抑制细菌DNA复制、转录和修复过程。近年来,多金属氧酸盐(常简称为多酸)也被证明具有具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤生物活性。因此,合成同时具有喹诺酮和多酸分子的有机-无机杂化化合物有望生成新型的高效抗菌或抗病毒药物。
发明内容
本发明的目的是要解决现有喹诺酮金属配合物抗菌、抑菌效果差的问题,而提出的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物及其制备方法。
含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物,含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物其结构式为
,其中,R1为烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基或取代芳基,R2为乙基或环丙基,R3为氢或氨基,R4为氢、氟、氯或氨基,R5为甲基、哌嗪基、卤素或氢,R6为氢或甲氧基,X为碳或氮原子,Y为碳或氮原子,M1为过渡金属阳离子Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Cr3+、Zn2+或Cd2+,M2为Si或P,m=2或3,n=15~26。
2、制备权利要求1所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的方法,其特征在于含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法按以下步骤实现:
一、将含有多酸阴离子的化合物与含有过渡金属阳离子的化合物按照多酸阴离子与过渡金属阳离子摩尔比为1:(1~4)加入到锥形瓶中,搅拌均匀后,,搅拌均匀后,按蒸馏水与多酸阴离子摩尔比为(4~6):1向锥形瓶中加入蒸馏水,混合搅拌0.5~1h,配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子的化合物溶液;
二、将喹诺酮与含有过渡金属阳离子的化合物按照喹诺酮与过渡金属阳离子摩尔比为2:(1~5)加入到烧杯中,然后按照蒸馏水与与喹诺酮摩尔比为(3~5):1向烧杯中加入蒸馏水,搅拌溶解得到喹诺酮金属配合物溶液;
三、按照体积比为(2~4):3将步骤二中制备的喹诺酮金属配合物溶液加入到步骤一中制备的含有多酸阴离子和过渡金属阳离子的化合物溶液中,调pH值至3~5,升温至沸腾并回流搅拌2~5h,冷却后过滤,得晶体或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后,在70~100℃条件下干燥5~8h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物;
其中,步骤一中所述含有多酸阴离子的化合物为硅钨酸、磷钨酸、磷钼酸、硅钨十一钾盐和磷钨十一钾盐中的一种或几种的组合;
步骤一中所述含有过渡金属阳离子的化合物为氯化钴、氯化锌、氯化铜、氯化镍、氯化铬、硝酸铁、氯化镉、醋酸钴、醋酸锌、醋酸铜、醋酸镍、硝酸钴、硝酸锌或硝酸铜;
步骤二中的喹诺酮是加替沙星、环丙沙星、氧氟沙星、诺氟沙星、萘啶酸、依诺沙星、莫西沙星或西诺沙星。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明以喹诺酮类药物作为配体,可以使喹诺酮药物的用量减少,并发挥更好的抗菌、抑菌作用。
(2)本发明多酸参与的喹诺酮金属配合物的抗菌、抑菌效果好,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制效果,具有很好的药用前景。
多酸阴离子修饰的加替沙星金属配合物对金黄色葡萄球菌的抑菌直径范围为3.0~4.0cm;加替沙星对金黄色葡萄球菌的抑菌直径为2.4cm。多酸阴离子修饰的加替沙星金属配合物对大肠杆菌的抑菌直径范围为2.9~3.6cm;加替沙星对大肠杆菌的抑菌直径为1.6cm。多酸阴离子修饰的加替沙星金属配合物对金黄色葡萄球菌的MIC范围为0.08~0.33μg·mL-1;加替沙星对金黄色葡萄球菌的MIC为0.3μg·mL-1,多酸阴离子修饰的加替沙星金属配合物对大肠杆菌的MIC范围为0.65~2.6μg·mL-1;加替沙星对大肠杆菌的MIC为4.84μg·mL-1;对金黄色葡萄球菌的MIC结果表明,多酸阴离子修饰的加替沙星金属配合物中加替沙星的质量浓度范围为0.025~0.1μg·mL-1;而加替沙星的质量浓度为0.302μg·mL-1;对大肠杆菌的MIC结果表明,多酸阴离子修饰的加替沙星金属配合物中加替沙星的质量浓度范围为0.2~0.8μg·mL-1;而加替沙星的质量浓度为4.84μg·mL-1。
本发明提供了该类配合物的合成以及在制备抗菌药物中的作用,可减少喹诺酮药物用量,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制效果。本发明与现有喹诺酮金属配合物相比,具有更高效的抗菌效果,安全可靠,药效作用强,有很好的药用前景。
附图说明
图1为试验1中化合物[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O的红外光谱图;
图2为试验1中GFLX的紫外光谱图;
图3为试验1中化合物[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O的紫外光谱;
图4为试验2中化合物[Ni(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·24H2O的红外光谱图;
图5为试验3中化合物[Zn(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·19H2O的红外谱图;
图6为试验4中化合物[Cu(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·26H2O的红外光谱图;
图7为试验5中化合物[Cd(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·18H2O的红外光谱图;
图8为试验6中化合物[Cr(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]·15H2O的红外光谱图;
图9为试验7中化合物[Fe(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]·23H2O的红外光谱图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式,还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物其结构式为
其中,R1为烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基或取代芳基,R2为乙基或环丙基,R3为氢或氨基,R4为氢、氟、氯或氨基,R5为甲基、哌嗪基、卤素或氢,R6为氢或甲氧基,X和Y均为碳或氮原子,M1为过渡金属阳离子离子Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Cr3+、Zn2+或Cd2+,M2为Si或P。
具体实施方式二:本实施方式含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法按以下步骤实现:
一、将含有多酸阴离子的化合物与含有过渡金属阳离子离子的化合物按照多酸阴离子与过渡金属阳离子离子摩尔比为1:(1~4)加入到锥形瓶中,搅拌均匀后,按蒸馏水与多酸阴离子摩尔比为(4~6):1向锥形瓶中加入蒸馏水混合搅拌0.5~1h,配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子的化合物溶液;
二、将喹诺酮与含有过渡金属阳离子离子的化合物按照喹诺酮与过渡金属阳离子离子摩尔比为2:(1~5)加入到烧杯中,然后按照蒸馏水与与喹诺酮摩尔比为(3~5):1向烧杯中加入蒸馏水,搅拌溶解得到喹诺酮金属配合物溶液;
三、按照体积比为(2~4):3将步骤二中制备的喹诺酮金属配合物溶液加入到步骤一中制备的含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液中,调pH至3~5,回流搅拌2~5h,冷却后过滤,得晶体或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在70~100℃条件下干燥5~8h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物;
其中,步骤一中所述含有多酸阴离子化合物为硅钨酸、磷钨酸、磷钼酸、硅钨十一钾盐、磷钨十一钾盐中的一种或几种的组合;
步骤一中所述含有过渡金属阳离子离子的化合物为氯化钴、氯化锌、氯化铜、氯化镍、氯化铬、硝酸铁、氯化镉、醋酸钴、醋酸锌、醋酸铜、醋酸镍、硝酸钴、硝酸锌或硝酸铜;
步骤二中的喹诺酮是加替沙星、环丙沙星、氧氟沙星、诺氟沙星、萘啶酸、依诺沙星、莫西沙星或西诺沙星。
本实施方式效果:
(1)本实施方式以喹诺酮类药物作为配体,可以使喹诺酮药物的用量减少,并发挥更好的抗菌、抑菌作用。
(2)本实施方式多酸参与的喹诺酮金属配合物的抗菌、抑菌效果好,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制效果,具有很好的药用前景。
多酸阴离子的喹诺酮金属配合物对金黄色葡萄球菌的抑菌直径范围为3.0~4.0cm;加替沙星对金黄色葡萄球菌的抑菌直径为2.4cm。多酸阴离子的喹诺酮金属配合物对大肠杆菌的抑菌直径范围为2.9~3.6cm;加替沙星对大肠杆菌的抑菌直径为1.6cm。多酸阴离子的喹诺酮金属配合物对金黄色葡萄球菌的MIC范围为0.08~0.33μg·mL-1;加替沙星对金黄色葡萄球菌的MIC为0.3μg·mL-1,多酸阴离子的喹诺酮金属配合物对大肠杆菌的抑菌直径范围为0.65~2.6μg·mL-1;加替沙星对大肠杆菌的的MIC为4.84μg·mL-1;对金黄色葡萄球菌的MIC结果表明,多酸阴离子的喹诺酮金属配合物中加替沙星的质量浓度范围为0.025~0.1μg·mL-1;而加替沙星的质量浓度为0.302μg·mL-1;对大肠杆菌的MIC结果表明,多酸阴离子的喹诺酮金属配合物中加替沙星的质量浓度范围为0.2~0.8μg·mL-1;而加替沙星的质量浓度为0.302μg·mL-1。
本实施方式提供了该类配合物的合成以及在制备抗菌药物中的作用,可减少喹诺酮药物用量,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制效果。本发明与现有喹诺酮金属配合物相比,具有更高效的抗菌效果,安全可靠,药效作用强,有很好的药用前景。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是:步骤一中是按照多酸阴离子与过渡金属阳离子离子摩尔比为1:(1.5~3.5)加入到锥形瓶中。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式二或三不同的是:步骤一中是按照多酸阴离子与过渡金属阳离子离子摩尔比为1:2.5加入到锥形瓶中。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是:步骤二中是按照喹诺酮与过渡金属阳离子离子摩尔比为2:(2~4)加入到烧杯中。其它步骤及参数与具体实施方式二至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是:步骤二中是按照喹诺酮与过渡金属阳离子离子摩尔比为2:3加入到烧杯中。其它步骤及参数与具体实施方式二至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是:步骤三中是按照体积比为(2.5~3.5):3将步骤二中制备的喹诺酮金属配合物溶液加入到步骤一中制备的含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液中。其它步骤及参数与具体实施方式二至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式二至七之一不同的是:步骤三中是按照体积比为3:3将步骤二中制备的喹诺酮金属配合物溶液加入到步骤一中制备的含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液中。其它步骤及参数与具体实施方式二至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式二至八之一不同的是:步骤四中是将晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在80~90℃条件下干燥5.5~7.5h。其它步骤及参数与具体实施方式二至八之一相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式二至九之一不同的是:步骤四中是将晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在85℃条件下干燥6h。其它步骤及参数与具体实施方式二至九之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果:
试验1:
以加替沙星(Gatifloxacin,GFLX)为配体的[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O的制备按以下步骤进行:
一、准确称取0.9660g(0.3mmol)K8[SiW11O39]·13H2O和0.0476g(0.2mmol)CoCl2·6H2O固体同时加入到100毫升锥形瓶中,然后向锥形瓶中加入15mL蒸馏水后室温搅拌0.5h混合配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液;
二、另取0.1500g(0.4mmol)GFLX和0.0476g(0.2mmol)CoCl2·6H2O固体加入到50mL烧杯中,加入10mL蒸馏水溶解并搅拌制备成加替沙星金属配合物溶液;
三、将步骤二制备成的加替沙星金属配合物溶液逐滴加入到含有K8[SiW11O39]的溶液中搅拌并调节pH到3~5,回流搅拌3h,冷却至室温25℃后过滤,得晶体或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在90℃条件下干燥6h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。
本试验制备的以加替沙星为配体的[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O产率约为34%(以Co计)。元素分析:理论计算值(C76H136CoF4N12O79SiW12):C,18.82;H,2.83;N,3.46;Co,1.21;W,45.48(%)。实验测试值:C,18.79;H,2.85;N,3.44;Co,1.23;W,45.46(%)。本试验得到的化合物[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O的红外光谱如图1所示,红外光谱分析:位于962cm-1,916cm-1,799cm-1,694cm-1对应于多酸阴离子的特征振动吸收峰;在1620cm-1、1518cm-1、1388cm-1则出现了对应于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰,1518cm-1、1388cm-1两者相差130cm-1<200cm-1,说明加替沙星中萘啶环上的羧基是以单齿方式与Co(II)配位;3429cm-1归属于H2O的伸缩振动吸收峰。紫外光谱分析:原料GFLX的紫外光谱测试见图2,图中230nm,292nm和324nm处的吸收峰可归属为GFLX的特征吸收峰。而本试验得到的化合物[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O的紫外光谱图(见图3)中即包230nm,292nm和324nm处的GFLX的吸收峰,又在202nm和260nm附近出现硅钨酸的吸收峰。
本化合物得到的单晶样品质量好,可在X-ray单晶衍射仪上进行测试。单晶结构解析结果表明化合物的晶胞参数为:三斜晶系, α=108.4880(10)°,β=97.6140(10)°,γ=107.3310(10)°;化合物的晶体结构被准确解析(详细的晶体学参数见表1)。解析晶体结果表明,化合物[Co(C19FH22N3O4)3]-[C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O是由饱和的Keggin型十二钨硅酸盐阴离子[SiW12O40]4-、加替沙星钴配合物、游离的加替沙星和大量游离的水分子组成。其中饱和的Keggin型硅钨十二的阴离子的中心{SiO4}四面体被四个共角相连的W3O13三金属簇包围,而该三金属簇则是由三个{WO6}八面体共边连接而成。多阴离子中的W―O键可以分成三种类型:W―Ot(端氧),W―Ob/c(桥氧)和W―Oa(中心氧),W―O键的键长及分子中主要的键长和键角概括在表2中。加替沙星钴配合物是由1个钴离子与三个加替沙星分子配位连接构成。其中钴离子以六配位的八面体结构{CoO6}分别与三个加替沙星分子羧酸上的3-位羟基氧和4-位羰基氧螯合,Co―O键的平均键长为另外,晶体中存在的游离的加替沙星也分布在硅钨十二阴离子的周围,同钴配合物一起利用氢键作用将硅钨十二阴离子连接起来,在空间上形成三维超分子化合物。热重分析表明化合物每分子中所含结晶水约为23个。
表1 化合物[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·23H2O的晶体学参数
试验2:
以加替沙星为配体的[Ni(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·24H2O的制备按以下步骤进行:
一、准确称取0.9660g(0.3mmol)K8[SiW11O39]·13H2O和0.0475g(0.2mmol)NiCl2·6H2O固体同时加入到100毫升锥形瓶中,然后向锥形瓶中加入15mL蒸馏水后室温搅拌0.5h混合配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液;
二、另取0.1500g(0.4mmol)GFLX,0.0475g(0.2mmol)NiCl2·6H2O固体加入到50mL烧杯中,加入10mL蒸馏水溶解并搅拌溶解并搅拌制备成加替沙星金属配合物溶液;
三、将步骤二制备成的加替沙星金属配合物溶液逐滴加入到含有K8[SiW11O39]的溶液中搅拌并调节pH到3~5,保持95℃,回流搅拌3h,冷却至室温25℃后过滤,得多晶或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在90℃条件下干燥6h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。
本试验制备的以加替沙星为配体的[Ni(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·24H2O产率约为67%(以Ni计)。其元素分析:理论计算值(C76H138NiF4N12O80SiW12):C,18.75;H,2.86;N,3.45;Ni,1.21;W,45.31.实验测试值(%):C,18.72;H,2.84;N,3.47;Ni,1.22;W,45.33。红外光谱分析:位于995cm-1,904cm-1,801cm-1,706cm-1对应于多酸阴离子的特征振动吸收峰;在1525cm-1、1394cm-1、1619cm-1则出现了对应于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰,1525cm-1、1394cm-1两者相差131cm-1<200cm-1,说明加替沙星中萘啶环上的羧基是以单齿方式与Ni(II)配位;本试验得到的化合物[Ni(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·24H2O的红外光谱如图4所示,3433cm-1归属于H2O的伸缩振动吸收峰。紫外光谱吸收峰与试验1中化合物相同。热重分析表明化合物每分子中所含结晶水约为24个。
试验3:
以加替沙星为配体的[Zn(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·19H2O的制备方法按以下步骤进行:
一、准确称取0.9660g(0.3mmol)K8[SiW11O39]·13H2O,0.0489g(0.2mmol)ZnCl2·6H2O固体同时加入到100毫升锥形瓶中,然后向锥形瓶中加入15mL蒸馏水后室温搅拌0.5h混合配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液;
二、另取0.1500g(0.4mmol)GFLX,0.0489g(0.2mmol)ZnCl2·6H2O固体加入到50mL烧杯中,加入10mL蒸馏水溶解并搅拌溶解制备成加替沙星金属配合物溶液;
三、将步骤二制备成的加替沙星金属配合物溶液逐滴加入到含有K8[SiW11O39]的溶液中搅拌并调节pH到3~5,保持96℃,回流搅拌3h,冷却至室温25℃后过滤,得多晶或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在90℃条件下干燥6h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。
本试验制备的以加替沙星为配体的[Zn(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·19H2O产率约为56%(以Zn计)。元素分析:理论计算值(C76H128ZnF4N12O75SiW12):C,19.07;H,2.70;N,3.51;Zn,1.37;W,46.10(%)。实验测试值:C,19.03;H,25.05;N,3.54;Zn,1.37:W,46.08(%)。红外光谱分析:位于995cm-1,900cm-1,803cm-1,552cm-1对应于多酸阴离子的特征振动吸收峰;在1518cm-1、1396cm-1、1620cm-1则出现了对应于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰,1518cm-1、1396cm-1两者相差122cm-1<200cm-1,说明加替沙星中萘啶环上的羧基是以单齿方式与Zn(II)配位;本试验制备的[Zn(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·19H2O3436cm-1红外光谱图见图5,归属于H2O的伸缩振动吸收峰。紫外光谱吸收峰与试验1中化合物相同。热重分析表明化合物每分子中所含结晶水约为19个。
试验4
以加替沙星为配体的[Cu(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·26H2O的制备方法按以下步骤进行:
一、准确称取0.9660g(0.3mmol)K8[SiW11O39]·13H2O,0.0485g(0.2mmol)CuCl2·6H2O固体同时加入到100毫升锥形瓶中,然后向锥形瓶中加入15mL蒸馏水后室温搅拌0.5h混合配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液;
二、另取0.1500g(0.4mmol)GFLX,0.0485g(0.2mmol)CuCl2·6H2O固体加入到50mL烧杯中,加入10mL蒸馏水溶解并搅拌溶解制备成加替沙星金属配合物溶液;
三、将步骤二制备成的加替沙星金属配合物溶液逐滴加入到含有K8[SiW11O39]的溶液中搅拌并调节pH到3~5,保持97℃,回流搅拌3h,冷却至室温25℃后过滤,得多晶或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在90℃条件下干燥6h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。
本试验制备的以加替沙星为配体的[Cu(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·26H2O产率约为54%(以Cu计)。元素分析:理论计算值(C76H142CuF4N12O82SiW12):C,18.52;H,2.92;N,3.41;Cu,1.29;W,44.93.实验测试值(%):C,18.49;H,2.95;N,3.44;Cu,1.31;W,44.96。红外光谱分析:位于968cm-1,922cm-1,800cm-1,687cm-1对应于多酸阴离子的特征振动吸收峰;在1518cm-1、1388cm-1、1620cm-1则出现了对应于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰,1518cm-1、1388cm-1两者相差130cm-1<200cm-1,说明加替沙星中萘啶环上的羧基是以单齿方式与Cu(II)配位;;本试验制备的[Cu(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·26H2O3436cm-1红外光谱图见图6,3430cm-1归属于H2O的伸缩振动吸收峰。紫外光谱吸收峰与试验1中化合物相同。热重分析表明化合物每分子中所含结晶水约为26个。
试验5
以加替沙星为配体的[Cd(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·18H2O的制备按以下步骤进行:
一、准确称取0.9660g(0.3mmol)K8[SiW11O39]·13H2O,0.0730g(0.2mmol)CdCl2·6H2O固体同时加入到100毫升锥形瓶中,然后向锥形瓶中加入15mL蒸馏水后加热或室温搅拌0.5h混合配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液;
二、另取0.1500g(0.4mmol)GFLX,0.0730g(0.2mmol)CdCl2·6H2O固体加入到50mL烧杯中,加入10mL蒸馏水溶解并搅拌溶解制备成加替沙星金属配合物溶液;
三、将步骤二制备成的加替沙星金属配合物溶液逐滴加入到含有K8[SiW11O39]的溶液中搅拌并调节pH到3~5,保持98℃,回流搅拌3h,冷却至室温25℃后过滤,得多晶或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在90℃条件下干燥6h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。
本试验制备的以加替沙星为配体的[Cd(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·18H2O产率约为64%(以Cd计)。元素分析:理论计算值(C76H126CdF4N12O74SiW12):C,18.95;H,2.64;N,3.49;Cd,2.33;W,45.82(%)。实验测试值:C,18.92;O,2.65;N,3.51;Cd,2.32;W,45.84(%)。红外光谱分析:位于942cm-1,890cm-1,804cm-1,707cm-1对应于多酸阴离子的特征振动吸收峰;在1505cm-1、1387cm-1、1624cm-1则出现了对应于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰,1505cm-1、1387cm-1两者相差118cm-1<200cm-1,说明加替沙星中萘啶环上的羧基是以单齿方式与Cd(II)配位;本试验制备的[Cd(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]·18H2O3432cm-1红外光谱图见图7,归属于H2O的伸缩振动吸收峰。紫外光谱吸收峰与试验1中化合物相同。热重分析表明化合物每分子中所含结晶水约为18个。
试验6
以加替沙星为配体的[Cr(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]·15H2O的制备方法按以下步骤实现:
一、准确称取0.9660g(0.3mmol)K8[SiW11O39]·13H2O,0.0674g(0.2mmol)CrCl3·6H2O固体同时加入到100毫升锥形瓶中,然后向锥形瓶中加入15mL蒸馏水后加热或室温搅拌0.5h混合配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液;
二、另取0.1500g(0.4mmol)GFLX,0.0674g(0.2mmol)CrCl3·6H2O固体加入到50mL烧杯中,加入10mL蒸馏水溶解并搅拌制备成加替沙星金属配合物溶液;
三、将步骤二制备成的加替沙星金属配合物溶液逐滴加入到含有K8[SiW11O39]的溶液中搅拌并调节pH到3~5,保持99℃,回流搅拌3h,冷却至室温25℃后过滤,得多晶或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在90℃条件下干燥6h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。
本试验制备的以加替沙星为配体的[Cr(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4]-[SiW12O40]·24H2O产率约为,54%(以Cr计)。元素分析:理论计算值(C76H119CrF4N12O71SiW12):C,19.41;H,2.55;N,3.57;Cr,1.11;W,46.95(%)。实验测试值:C,19.43;H,2.53;N,3.55;Cr,1.09;W,46.97(%)。红外光谱分析:位于969cm-1,923cm-1,883cm-1,796cm-1对应于多酸阴离子的特征振动吸收峰;在1513cm-1、1322cm-1、1621cm-1则出现了对应于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰,1513cm-1、1322cm-1两者相差191cm-1<200cm-1,说明加替沙星中萘啶环上的羧基是以单齿方式与Cr(III)配位;本试验制备的[Cr(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]·15H2O3433cm-1红外光谱图见图8,归属于H2O的伸缩振动吸收峰。紫外光谱吸收峰与试验1中化合物相同。热重分析表明化合物每分子中所含结晶水约为24个。
试验7
以加替沙星为配体的[Fe(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]·23H2O的制备方法按以下步骤实现:
一、准确称取0.9660g(0.3mmol)K8[SiW11O39]·13H2O,0.0700g(0.2mmol)Fe(NO3)3·6H2O固体同时加入到100毫升锥形瓶中,然后向锥形瓶中加入15mL蒸馏水后加热或室温搅拌0.5h混合配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液;
二、另取0.1500g(0.4mmol)GFLX,0.0700g(0.2mmol)Fe(NO3)3·6H2O固体加入到50mL烧杯中,加入10mL蒸馏水溶解并搅拌制备成加替沙星金属配合物溶液;
三、将步骤二制备成的加替沙星金属配合物溶液逐滴加入到含有K8[SiW11O39]的溶液中搅拌并调节pH到3~5,保持100℃,回流搅拌3h,冷却至室温25℃后过滤,得多晶或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在90℃条件下干燥6h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物。
本试验制备的以加替沙星为配体的[Fe(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]·23H2O产率约为65%(以Fe计)。元素分析:理论计算值(C76H135FeF4N12O79SiW12):C,18.83;H,2.81;N,3.47;Fe,1.15;W,45.52(%)。实验测试结果为:C,18.84;H,2.81;N,3.44;Fe,1.13;W,45.49(%)。红外光谱分析:位于956cm-1,910cm-1,793cm-1,652cm-1对应于多酸阴离子的特征振动吸收峰;在1512cm-1、1322cm-1、1623cm-1则出现了对应于羧基的不对称和对称伸缩振动吸收峰,1512cm-1、1322cm-1两者相差190cm-1<200cm-1,说明加替沙星中萘啶环上的羧基是以单齿方式与Fe(III)配位;本试验制备的[Fe(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]·23H2O3435cm-1红外光谱图见图9,归属于H2O的伸缩振动吸收峰。紫外光谱吸收峰与试验1中化合物相同。热重分析表明化合物每分子中所含结晶水约为23个。
为说明试验1~7制备的多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物的有效性和安全性,进行以下试验:
试验8小鼠急性毒性试验及半数致死量的测定
(1)预备实验
参考加替沙星小鼠灌胃给药的半数致死量(LD50)为1646.84mg/kg,以小鼠灌胃量为0.5mL/20g(体重)计算,设计[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的急毒试验药物浓度为0.07g/mL,相当于加替沙星LD50的1.75倍,相当于临床喹诺酮用药量(按每人50kg计)的87.5倍以上。探索剂量范围,以[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]浓度0.07g/mL和0为上下限剂量,在此区间设制不同剂量。取昆明种小鼠12只,每组3只,按估计量给药。以小鼠全死则降低剂量一半,全不死则增加剂量一倍。通过预实验找出[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的浓度上限为0.05g/mL,下限为0.01g/mL。
(2)正式实验
测试配合物[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的LD50值,选择健康昆明种小白鼠180只分为9组,每组雌雄各半。其中一组为空白对照组,一组为溶剂对照组,其它七组分别给不同浓度的配合物[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40],浓度分别为0.05g/mL,0.045g/mL,0.04g/mL,0.035g/mL,0.03g/mL,0.025g/mL,0.02g/mL,0.015g/mL,0.01g/mL。给药前小鼠禁食过夜,自由饮水。以灌胃方式给药,灌胃后2h给食。连续观察7天,记录小鼠的中毒症状、摄食情况和小鼠的活跃程度,小鼠的死亡时间和死亡数,计算每组死亡率。
实验结果:动物在给药期间并无行动不便,精神不振情况,摄食情况正常,活跃度正常。以加替沙星为配体的[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的LD50值为1854mg/kg,此剂量相当于临床喹诺酮用药量(按每人50kg计)的92.7倍,毒性较小。
以同样方法得到以加替沙星为配体的[Ni(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的LD50为2388mg/kg;
[Zn(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的LD50为1673mg/kg;
[Cu(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的LD50为1901mg/kg;
[Cd(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40]的LD50为1692mg/kg;
[Cr(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]的LD50为1922mg/kg,;
[Fe(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]的LD50为2308mg/kg;
以上数据表明多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物的毒性较小。
试验9体外抗菌药效学试验研究
(1)采用药敏纸片法测定含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的抑菌环直径
制作药敏纸片:将以加替沙星为配体的[Co(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40],
[Ni(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40],
[Zn(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40],
[Cu(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40],
[Cd(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][HSiW12O40],
[Cr(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40],
[Fe(C19FH22N3O4)3][C19FH23N3O4][SiW12O40]七种配合物分别制成浓度为5μg·mL-1的稀释液,溶液经0.22μm孔径的醋酸纤维素滤膜过滤除菌,用于制备药敏纸片。在超净工作台中取1mL配制好的药液加入到100纸片中,过夜晾干,药敏纸片每片含药量为5μg。
取直径12cm的细菌培养平皿,倾入营养琼脂培养基25ml左右,使其在培养皿低均匀分布,并放置于超净工作台上使其凝固,以供试验用。用无菌棉拭子蘸取已经校正的0.5麦氏比浊浓度的菌液,挤掉多余菌液。用棉拭子涂布整个营养琼脂培养基表面,每次将平板旋转60°,涂抹三次,最后沿周边擦绕两圈,以保证菌液涂抹均匀。待平板上的水分被琼脂完全吸收后贴含药纸片。用无菌镊子取药敏纸片贴在平板表面,纸片一贴后不可再拿起。每个平板贴4张纸片(纸片直径6mm),纸片间距不少于24mm,纸片中心距平皿边缘不少于15mm。在菌接种后15min内贴完纸片。将平板反转,37℃恒温孵育18~24h后取出,用游标卡尺测量抑菌圈直径,由平板背面测量最接近的整数毫米数并记录,每个平板各设三个平行组平板,测量抑菌直径时,应取三个平板的平均值为最终结果,抑菌环边缘以肉眼见不到细菌明显生长为限。
试验菌株G+金黄色葡萄球菌和G-大肠杆菌均为临床分离菌株,实验结果见表1和表2。
表1 含多酸阴离子修饰的喹诺酮金属配合物对G+金黄色葡萄球菌的抑菌效果
表2 多酸阴离子参与喹诺酮金属配合物对G-大肠杆菌的抑菌效果
从抑菌圈直径来看,目标化合物对G+金黄色葡萄球菌和G-大肠杆菌表现出比硅钨酸、加替沙星更强的抗菌活性,并且多酸参与喹诺酮金属配合物对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的抑菌要强于革兰氏阴性菌大肠杆菌。
(2)采用试管二倍稀释法测定含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的抗菌作用
除第1支试管外,每支试管内加营养肉汤2mL,向第1支试管中加入2mL待测化合物和营养肉汤4mL,依次对倍稀释至第15支试管,各管中抗菌药物的终浓度依次为666.6μg·mL-1,333.3μg·mL-1,166.6μg·mL-1,83.3μg·mL-1,41.6μg·mL-1,20.8μg·mL-1,10.4μg·mL-1,5.2μg·mL-1,2.6μg·mL-1,1.3μg·mL-1,0.651μg·mL-1,0.3255μg·mL-1,0.16275μg·mL-1,0.081375μg·mL-1,0.040687μg·mL-1。将受试菌的菌液调整至0.5麦氏标准浊度,再用MH肉汤以1:10稀释,使稀释后的菌液含菌量为107个mL-1。向1~13号试管中加入0.1mL稀释后的菌液,使最终接种菌量为5×105个mL-1。将接种完毕的试管塞好胶塞,于35℃恒温。孵育16~20h后观察结果。最终结果以肉眼可见细菌生长的最低药物浓度为该化合物的最小抑菌浓度(MIC)。体外在作用一定时间内,能杀灭99.9%以上测试菌的最低药物浓度即为最小杀菌浓度(MBC)。继续试管二倍稀释法的试验,将未见细菌生长的各管培养物分别吸取0.1mL至营养琼脂平板上,另设一个平行板,用无菌拭子将菌液涂布均匀,35℃恒温孵育16~20h,以平板上平均菌落计数小于5的最小稀释度的化合物浓度即为最小杀菌浓度。
试验菌株G+金黄色葡萄球菌和G-大肠杆菌均为临床分离菌株,实验结果见表3和表4。
表3 含多酸参与喹诺酮金属配合物对G+金黄色葡萄球菌的试管二倍稀释法结果
表4 多酸参与喹诺酮金属配合物对G-大肠杆菌的试管二倍稀释法结果
从二倍稀释法来看,所合成化合物对G+金黄色葡萄球菌和G-大肠杆菌表现出比硅钨酸、加替沙星更强的抗菌活性,并且多酸参与喹诺酮金属配合物对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌大肠杆菌均有很强的抗菌、抑菌活性。
Claims (10)
2.制备权利要求1所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的方法,其特征在于含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法按以下步骤实现:
一、将含有多酸阴离子的化合物与含有过渡金属阳离子的化合物按照多酸阴离子与过渡金属阳离子摩尔比为1:(1~4)加入到锥形瓶中,搅拌均匀后,按蒸馏水与多酸阴离子摩尔比为(4~6):1向锥形瓶中加入蒸馏水,混合搅拌0.5~1h,配制成含有多酸阴离子和过渡金属阳离子的化合物溶液;
二、将喹诺酮与含有过渡金属阳离子的化合物按照喹诺酮与过渡金属阳离子摩尔比为2:(1~5)加入到烧杯中,然后按照蒸馏水与与喹诺酮摩尔比为(3~5):1向烧杯中加入蒸馏水,搅拌溶解得到喹诺酮金属配合物溶液;
三、按照体积比为(2~4):3将步骤二中制备的喹诺酮金属配合物溶液加入到步骤一中制备的含有多酸阴离子和过渡金属阳离子的化合物溶液中,调pH值至3~5,升温至沸腾并回流搅拌2~5h,冷却后过滤,得晶体或粉末;
四、将步骤三中得到的晶体或粉末用蒸馏水洗涤后,在70~100℃条件下干燥5~8h,即得到多酸阴离子诱导的喹诺酮金属配合物;
其中,步骤一中所述含有多酸阴离子的化合物为硅钨酸、磷钨酸、磷钼酸、硅钨十一钾盐和磷钨十一钾盐中的一种或几种的组合;
步骤一中所述含有过渡金属阳离子的化合物为氯化钴、氯化锌、氯化铜、氯化镍、氯化铬、硝酸铁、氯化镉、醋酸钴、醋酸锌、醋酸铜、醋酸镍、硝酸钴、硝酸锌或硝酸铜;
步骤二中的喹诺酮是加替沙星、环丙沙星、氧氟沙星、诺氟沙星、萘啶酸、依诺沙星、莫西沙星或西诺沙星。
3.根据权利要求2所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤一中是按照多酸阴离子与过渡金属阳离子离子摩尔比为1:(1.5~3.5)加入到锥形瓶中。
4.根据权利要求2或3所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤一中是按照多酸阴离子与过渡金属阳离子离子摩尔比为1:2.5加入到锥形瓶中。
5.根据权利要求2或3所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤二中是按照喹诺酮与过渡金属阳离子离子摩尔比为2:(2~4)加入到烧杯中。
6.根据权利要求2或3所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤二中是按照喹诺酮与过渡金属阳离子离子摩尔比为2:3加入到烧杯中。
7.根据权利要求2所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤三中是按照体积比为(2.5~3.5):3将步骤二中制备的喹诺酮金属配合物溶液加入到步骤一中制备的含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液中。
8.根据权利要求2或3所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤三中是按照体积比为3:3将步骤二中制备的喹诺酮金属配合物溶液加入到步骤一中制备的含有多酸阴离子和过渡金属阳离子离子的化合物溶液中。
9.根据权利要求2或3所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤四中是将晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在80~90℃条件下干燥5.5~7.5h。
10.根据权利要求2或3所述的含有多酸阴离子的喹诺酮金属配合物的制备方法,其特征在于步骤四中是将晶体或粉末用蒸馏水洗涤后在85℃条件下干燥6h。
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