N-杂环卡宾-银配合物的设计合成及其在催化多组分偶联反应与生物活性研究中的创新应用

《Polyhedron》：Design, synthesis, and biological investigation of N-heterocyclic carbene –silver complexes for catalytic multicomponent coupling reactions

本文系统报道了新型苯并咪唑鎓银盐（2a–f）及其对应N-杂环卡宾（NHC）-银(I)配合物（3a–f）的合成与表征，通过DFT计算、分子对接和ADMET分析揭示了取代基对生物活性（AChE抑制、抗氧化）的调控机制，并开发了基于5,6-二甲基苯并咪唑的Ag-NHC催化剂用于高效高选择性A3-偶联合成丙炔胺类化合物。

　　

亮点

苯并咪唑鎓银盐2a–f（含有被不同烷基取代的两个氮原子）以高产率合成。这些盐易于转化为相应的N-杂环卡宾（NHC）银(I)配合物3a–f。通过常规光谱方法（¹H NMR、¹³C{¹H} NMR、FTIR）确定了这些配合物在溶液中的结构，并使用密度泛函理论（DFT）在B3LYP水平优化了它们的分子结构。酶抑制和抗氧化分析表明，新型Ag–NHC配合物3a–f的生物活性强烈依赖于NHC取代基的性质。分子对接证实了它们对乙酰胆碱酯酶（AChE）的高结合亲和力，相互作用发生在外周阴离子位点和催化阴离子位点，而ADMET分析预测了良好的药代动力学和毒性特征。最后，使用基于5,6-二甲基苯并咪唑的NHC–银(I)催化剂，建立了一种温和高效的A³-偶联方案，能够选择性合成丙炔胺。

材料与方法

所有操作均在惰性气氛下使用标准Schlenk管线技术进行。化学品和溶剂购自Sigma-Aldrich（土耳其伊斯坦布尔）。溶剂使用MBraun SPS 800溶剂纯化系统进行纯化和干燥。柱色谱在硅胶60（70–230目）上进行。傅里叶变换红外（FT-IR）光谱在固体状态下使用PerkinElmer Spectrum 100光谱仪记录，范围在400–4000 cm^-1。¹H和¹³C NMR光谱在配备有BBO探头的Bruker AVANCE III 400 MHz光谱仪上记录。

化合物2–3的合成与表征

方案1说明了用于合成苯并咪唑鎓盐（2a–2d）的两步N-烷基化方法。在典型步骤中，通过在热DMSO（80 °C）中，在KOH存在下，将苯并咪唑与异丁基溴（1-溴-2-甲基丙烷）进行N-烷基化反应八小时，得到化合物1。第二步，将N-（异丁基）-苯并咪唑（1）与不同的芳基氯在DMF中于80 °C反应24小时，以优异的产率（≥ 93%）得到苯并咪唑鎓盐（2a–2d）。通过用氧化银(I)处理苯并咪唑鎓盐2a–f，合成了NHC-银(I)配合物3a–f。通过元素分析以及¹H和¹³C NMR光谱对所有化合物进行了充分表征。

结论

成功合成并表征了一系列源自5,6-二甲基苯并咪唑的新型银(I) N-杂环卡宾（NHC）配合物，使用了¹H NMR、¹³C NMR、FTIR光谱和元素分析。在B3LYP/6–311 + G(d,p):LANL2DZ水平进行的密度泛函理论（DFT）计算为其结构和电子性质提供了详细的见解。DFT优化的几何结构揭示了一致的Ag–C1键长（≈2.124–2.136 ?）以及C1–N1/N2键的可预测伸长，这与N配位原子上的取代基引起的空间和电子效应有关。