CN112279814B - 一种铜(ii)配合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜(II)配合物及其制备方法与应用。本发明通过将化合物A、甲基‑4‑氧‑1‑苯基‑1,4‑二氢哒嗪‑3‑羧酸、氢氧化钠、N,N’‑二甲基甲酰胺和水混合，将混合液在80～100℃下恒温反应70～74小时，得到反应产物，再将所述反应产物冷却析晶，将析晶产物依次进行冲洗、过滤和干燥后，得到铜(II)配合物，该配合物以铜(II)为中心离子，通过5‑甲基‑4‑氧‑1‑苯基‑1,4‑二氢哒嗪‑3‑羧酸配体羧基氧单齿桥联配位连接，通过分子间氢键相互作用形成一个三维超分子结构。本发明配合物对包括大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在内的细菌繁殖的抑制。此外，本发明制备方法具有过程简单、操作方便、产率高、可重现性好等优点。

Description

一种铜(II)配合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于抑菌剂开发技术领域，尤其涉及一种铜(II)配合物及其制备方法与应用。

背景技术

Cu(Ⅱ)配合物不仅具有丰富多样的拓扑结构，而且在光致发光、电致发光、荧光探针、磁性、吸附、催化、医药等领域具有潜在的应用价值，成为广大科研工作者研究的热点。

此外，目前具有d¹⁰(次外层)电子结构的过渡金属配合物的合成与性能研究己有大量文献报道。由此类过渡金属离子形成配合物的基态基本不受配体场的影响，铜具有抗炎、杀菌、抗癌、抗凝血等药理作用，许多生物酶都依靠与铜元素的反应来激发活性，从而完成其在生物体中对新陈代谢过程的催化作用。Cu(Ⅱ)离子能调节体内铁的吸收和血蛋白的合成；它作为配合物的活性中心还存在于蛋白质分子中，其多变的配位结构使蛋白质分子表现出显著的生物活性和出色的催化用；Cu(Ⅱ)离子与有机配体组成的配合物还具有较好的抑菌性能。

目前，获得新颖结构和特定功能的Cu(Ⅱ)配合物仍存在很多挑战，配合物的结构主要取决于金属离子和有机配体；同时，如反应温度、pH值、溶液中的抗衡离子等反应条件对于配合物的形成也有很大影响，Cu²⁺与配体相结合所得到的配合物的重复性很低。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种铜(II)配合物。

本发明的再一目的在于提供上述铜(II)配合物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述铜(II)配合物在作为细菌活性抑制剂中的应用。

本发明是这样实现的，一种铜(II)配合物，该配合物化学表达式为：Cu(PDC)₂·H₂O；其中，HPDC为5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸；

该配合物以铜(II)为中心离子，通过5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸配体羧基氧单齿桥联配位连接，通过分子间氢键相互作用形成一个三维超分子结构。

本发明进一步公开了上述铜(II)配合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将化合物A、甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、N,N’-二甲基甲酰胺和水混合，用氢氧化钠溶液调节混合液pH为4.599～6.006，将该混合液在80～100℃下恒温反应70～74小时，得到反应产物；其中，所述化合物A、甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、N，N’-二甲基甲酰胺和水的摩尔比为1：1：1～3：3～5；所述化合物A为三水合硝酸铜、氯化铜以及乙酸铜中的任一种；

(2)将所述反应产物冷却析晶，将析晶产物依次进行冲洗、过滤和干燥后，得到铜(II)配合物。

优选地，在步骤(1)中，所述化合物A、甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、N，N’-二甲基甲酰胺和水的摩尔比为1：1：2：4。

优选地，在步骤(1)中，将所述混合液置于密封的高压反应釜进行反应，控制反应釜内以每小时10℃的升温速率升温至90℃。

优选地，在步骤(1)中，所述混合液pH调节为6.006。

优选地，在步骤(2)中，所述冷却具体为以每小时10℃的速率将至室温，所述冲洗为用去离子水冲洗，所述过滤为减压过滤，所述干燥为80℃的烘箱中恒温干燥2～4个小时。

本发明进一步公开了上述铜(II)配合物在作为细菌活性抑制剂中的应用。

优选地，所述细菌包括大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌。

本发明克服现有技术的不足，提供一种铜(II)配合物及其制备方法与应用。本发明通过将三水合硝酸铜、甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、氢氧化钠、DMF和水混合，将混合液在90℃下恒温反应72小时，得到反应产物；再将反应产物自然冷却析晶，将析晶产物依次进行冲洗、过滤和干燥后，得到铜(II)配合物。本发明反应过程中，所选用的DMF为有机溶剂分子N，N’-二甲基甲酰胺，其结构如下式1所示：

所得到的铜(II)配合物的化学表达式为：Cu(PDC)₂·H₂O；式中的HPDC为5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸，其结构如下式2所示：

本发明铜(II)配合物以铜(II)为中心离子，通过5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸配体羧基氧单齿桥联配位连接，通过分子间氢键相互作用形成一个三维超分子结构。该配合物晶体属于三斜晶系，空间群为P-1，晶胞参数为

α＝γ＝90.00゜，β＝119.077(4)゜，

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明配合物具有很好的热稳定性，配合物的形成有助于5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸对包括大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在内的细菌繁殖的抑制，表明有一定药理活性的配体与具有生物活性的金属配位，利用二者的协同作用使得抗菌活性增强；

(2)本发明采用一锅溶剂热反应即可以制备出具有抑菌活性的铜(II)配合物，该制备方法具有过程简单、操作方便、产率高、可重现性好等优点。

附图说明

图1是本发明实施例制备的铜(II)配合物中铜的单分子图；

图2是本发明实施例制备的铜(II)配合物的三维超分子结构；

图3是本发明实施例制备铜(II)配合物的IR图；

图4是本发明实施例制备铜(II)配合物的XRD图；

图5是本发明实施例中不同浓度的铜(II)配合物分别对大肠杆菌(E.coli)的抑制结果；

图6本发明实施例中不同浓度的铜(II)配合物分别对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抑制结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(1)将0.1mmol三水合氯化铜、0.1mmol 1甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、3mL N，N’-二甲基甲酰胺和10mL水混合，用0.3mol·L^-1氢氧化钠调其pH为4.599，混合液在80℃下进行溶剂热反应72小时；

(2)将反应产物自然冷却析晶，用去离子水冲洗晶体，减压过滤得到蓝色针状晶体，置于80℃的烘箱中恒温3个小时后得到铜(II)配合物1，产率约为76.4％。

实施例2

(1)将0.15mmol三水合氯化铜、0.1mmol甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、6mL N，N’-二甲基甲酰胺和20mL水混合，用0.3mol·L^-1氢氧化钠调其pH为5.049，混合液置于密封到高压反应釜中以每小时10℃的升温速率升温至90℃后进行溶剂热反应72小时；

(2)将反应产物自然冷却析晶，用去离子水冲洗晶体，减压过滤得到蓝色针状晶体，置于80℃的烘箱中恒温3个小时后得到铜(II)配合物2，产率约为77.2％。

实施例3

(1)将0.12mmol三水合氯化铜、0.1mmol甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、9mL N，N’-二甲基甲酰胺和30mL水混合，用0.3mol·L^-1氢氧化钠调其pH为5.675，混合液置于密封到高压反应釜中，以每小时10℃的升温速率升温至100℃后进行溶剂热反应72小时；

(2)将反应产物自然冷却析晶，用去离子水冲洗晶体，减压过滤得到蓝色针状晶体，置于80℃的烘箱中恒温3个小时后得到铜(II)配合物3，产率约为78.5％。

实施例4

(1)将0.1mmol三水合硝酸铜、0.1mmol甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、3mL N，N’-二甲基甲酰胺和10mL水混合，用0.3mol·L^-1氢氧化钠调其pH为6.006，然后将其封入的反应釜中，以每小时10℃的速率加热至90℃，恒温72小时；

(2)以每小时10℃的速率将至室温，即可得到蓝色针状晶体，用去离子水冲洗晶体，减压过滤得到蓝色晶体针状晶体，置于80℃的烘箱中恒温3个小时得到产物4，产率约为81.5％。

效果实施例1

取对比实施例1制得铜(II)配合物4进一步表征，其过程如下：

(1)配合物的晶体结构测定

在显微镜下选取合适尺寸为0.22mm×0.15mm×0.05mm的单晶在室温下进行X射线衍射实验。在Bruker-ApexПX-射线单晶衍射仪收集衍射数据，用石墨单色器单色化的Mo-Kα射线

以ω-2θ扫描方式收集衍射点。全部数据经因子和经验吸收校正，晶体结构采用一程序由直接法解出，氢原子由差值傅立叶合成及固定在所计算的最佳位置确定。运用SHELX-97一程序，对全部非氢原子及其各向异性热参数进行了基于的全矩阵最小二乘法修正。详细的晶体测定数据见表1，重要的键长和键角数据见2，晶体结构见图1、图2。

表1铜(II)配合物4的主要晶体学数据

表2铜(II)配合物4重要的键长

和键角(°)

(2)图3为配合物的IR谱图，样品红外光谱收集数据为400～4000cm^-1，采用KBr压片，由图3可知，配合物在3411cm^-1呈现的强宽吸收峰,说明化合物中含有晶格水分子。3039cm^-1处吸收峰为苯环C-H键的伸缩振动峰。1650-1600归属为环羰基的C＝O，1517～1556cm^-1范围内的峰为苯环上的C＝C键的伸缩振动峰。

(3)配合物的相纯度表征

表征结果如图4所示(仪器型号：Bruker/D8Advance)，配合物的粉末XRD表征显示其具有可靠的相纯度，为其作为催化剂应用提供了保证。

效果实施例2

将10mg对比实施例中所得的配合物4作为抑菌剂，用纸片扩散法进行体外抑菌试验,按照LB培养液的常规制作方法分别称取胰蛋白胨、酵母浸粉、氯化钠以及琼脂加入三角烧瓶中加蒸馏水，加热溶解后，按需分装后在121℃、高压下灭菌90min。将受试菌液用涂棒均匀的涂在LB琼脂培养基的平板上，用无菌镊子将灭菌滤纸片(6mm)平铺在含菌的培养基上，将配合物在灭菌试管中配置成浓度为10ug/mL、20ug/mL、40ug/mL、80ug/mL的悬浮液，分别吸取0.45uL的Cu(NO₃)₂·3H₂O溶液、配合物悬浮液以及配体悬浮液用预先灭菌的移液枪分别注入4.5μL的待测溶液于纸片上,每个浓度平行三组。放入恒温培养箱内，在37℃下孵育24小时候观察抑菌圈的大小，所用菌种为大肠杆菌(E.coli)(ATCC 8739)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)(CM-CC(B)26003)。

结果如图5和图6所示，由图可知，配合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径d_(10ug/mL)<d_(20ug/mL)<d_(40ug/mL)<d_(80ug/mL)，由图可知同浓度下的配合物的抑菌活性明显大于Cu²⁺的抑菌活性。结果表明该配合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有很好的抑菌效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铜（II）配合物，其特征在于，该配合物化学表达式为：Cu(PDC)₂ ^.H₂O；其中，HPDC为5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸；

该配合物以铜（II）为中心离子，通过5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸配体羧基氧单齿桥联配位连接，通过分子间氢键相互作用形成一个三维超分子结构。

2.权利要求1所述的铜（II）配合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）将化合物A、5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、N,N-二甲基甲酰胺和水混合，用氢氧化钠溶液调节混合液pH为4.599 ~6.006，将该混合液在80~100℃下恒温反应70~74小时，得到反应产物；其中，所述化合物A、5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、N,N-二甲基甲酰胺和水的摩尔比为1：1：1~3：3~5；所述化合物A为三水合硝酸铜、氯化铜以及乙酸铜中的任一种；

（2）将所述反应产物冷却析晶，将析晶产物依次进行冲洗、过滤和干燥后，得到铜（II）配合物。

3.如权利要求2所述的铜（II）配合物的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述化合物A、5-甲基-4-氧-1-苯基-1,4-二氢哒嗪-3-羧酸、N,N-二甲基甲酰胺和水的摩尔比为1：1：2：4。

4.如权利要求2所述的铜（II）配合物的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，将所述混合液置于密封的高压反应釜进行反应，控制反应釜内以每小时10℃的升温速率升温至90℃。

5.如权利要求2所述的铜（II）配合物的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述混合液pH调节为6.006。

6.如权利要求2所述的铜（II）配合物的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述冷却具体为以每小时10℃的速率降至室温，所述冲洗为用去离子水冲洗，所述过滤为减压过滤，所述干燥为80℃的烘箱中恒温干燥2~4个小时。

7.权利要求1所述的铜（II）配合物在制备细菌活性抑制剂中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述细菌包括大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌。

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