钴(II)和锌(II)的合成、晶体结构及其抗病原活性 N-苯基哌啶-1-碳硫酰胺配合物对镰刀菌（Fusarium oxysporum）的抑制作用

《Inorganic Chemistry Communications》：Synthesis, crystal structures, and anti-pathogenic activity of cobalt(II) and zinc(II) N-Phenylpiperidine-1-carbothioamide complexes against fusarium oxysporum

合成并表征了钴(II)和锌(II)的硫脲配体配合物，发现钴配合物1对小麦真菌病原体抑制率最高（46mm），且完全抑制病原体侵染；锌配合物2在低浓度下表现抗真菌活性，但存在一定药毒副作用。

　　本研究聚焦于一种新型不对称硫脲配体——N-苯基哌啶-1-碳硫酰胺（L）与钴(II)和锌(II)离子的配合物合成及其结构表征。通过对这些配合物的生物活性和植物毒性进行系统评估，研究旨在探索其在农业抗真菌领域的应用潜力。本文详细介绍了配合物的制备过程、结构分析以及其对作物病害的防治效果。

N-苯基哌啶-1-碳硫酰胺作为一种具有硫（S）和氮（N）原子的配体，因其独特的化学结构和多样的配位能力而受到广泛关注。在工业、生物和制药领域，这类分子被广泛应用于有机催化剂、聚合物、化学传感器、热稳定剂、阻燃剂、酶抑制剂、除草剂、粘合剂、抗病毒药物、抗甲状腺药物、抗结核药物、抗寄生虫药物、抗癌药物、抗细菌药物、抗寄生虫药物、抗炎药物、抗真菌药物、抗疟疾药物、抗氧化剂和抗癫痫药物等多个方面。近年来，研究人员发现将这些分子与金属结合可以显著增强其生物活性，尤其是在抗真菌领域，这一趋势尤为明显。

钴(II)和锌(II)作为两种重要的金属元素，因其独特的化学性质而被广泛应用于生物医学和农业领域。钴化合物因其在代谢过程中的重要作用，以及良好的水溶性，成为许多生物活性药物的候选。例如，钴是维生素B12（钴胺素）的重要组成部分，能够有效调节核酸复制、促进红细胞生成，并在人体健康中发挥重要作用。此外，钴化合物还被用于酶抑制、类胰岛素效应、靶向缺氧等多种生物医学研究。锌(II)则因其丰富的存在和良好的生物相容性，成为许多生物活性药物的另一个重要选择。锌化合物具有多种几何构型，能够与不同的配体形成稳定的配合物，这些配合物在抗细菌、抗糖尿病、抗炎、抗癌、抗氧化和抗阿尔茨海默病等方面表现出良好的性能。

真菌性植物病害是农业生产中面临的主要挑战之一，对农作物产量和质量造成严重影响。其中，镰刀菌属（Fusarium）是土壤传播的广泛病原菌，导致大量作物损失，如番茄、马铃薯、豆类、香蕉和多种园艺植物。Fusarium oxysporum 是该属中最为常见的一种，能够产生多种真菌毒素，如脱氧雪腐碱、伏马菌素和玉米赤霉烯酮，这些毒素不仅对植物造成伤害，还可能对人类和动物健康构成威胁。因此，寻找高效且安全的抗真菌剂成为当前研究的重要方向。

在过去的几年中，许多研究报道了金属配合物在对抗 Fusarium oxysporum 方面的显著效果。例如，钴(II)与1′-((1H-四唑-5-基)甲基)-3,5,5′-三甲基-1′H-1,3′-联吡唑形成的配合物能够抑制97%的真菌细胞，显示出极高的生物活性。此外，铜(II)和镉(II)与3-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)-1H-1,2,4-三唑形成的配合物也表现出57.65%和50.58%的抑制效果。其他研究还表明，钴和锌与席夫碱（Schiff base）形成的配合物在对抗 Fusarium oxysporum 方面同样具有显著的潜力。例如，钴(II)与5-溴水杨醛和5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇形成的席夫碱配合物能够提供30毫米的抑制效果，而锌(II)与由4-氯-1,2-二氨基苯和乙酰乙酸形成的宏环席夫碱配合物则表现出23.5毫米的抑制能力。这些研究结果表明，金属配合物在抗真菌领域具有广阔的应用前景。

基于上述背景，本文合成并表征了两种新型的钴(II)和锌(II)配合物，即 [CoL?Cl?]（1）和 [ZnL?Cl?]（2）。这些配合物通过硫（S）原子与N-苯基哌啶-1-碳硫酰胺（L）配位，形成具有特定几何构型的四面体结构。配合物的结构通过单晶X射线衍射技术进行确认，显示出清晰的晶体结构和配位模式。此外，配合物的溶解性和稳定性也得到了评估，结果显示它们在多种溶剂中表现出良好的溶解性，这为其在实际应用中的可行性提供了支持。

为了评估这些配合物的生物活性，本文对自由配体L、钴(II)和锌(II)的起始氯化物以及配合物1和2在不同浓度（0–200 μg/ml）下的抗真菌效果进行了系统研究。结果表明，所有化合物的抗真菌活性均高于标准药物环丙烯菌酮（Cycloheximide）。其中，配合物1表现出最高的抑制效果，达到46毫米，而配合物2的抑制效果为37毫米。这些结果表明，配合物1和2在抑制Fusarium oxysporum生长方面具有显著优势。

此外，本文还评估了这些化合物对小麦种子的病原性影响。实验结果显示，配合物1能够完全抑制Fusarium oxysporum的病原性，使得小麦种子的病原性为零百分比，而配合物2的病原性仅为6.7%。这一结果表明，配合物1在保护作物免受真菌感染方面具有更高的效果，而配合物2则表现出相对较低的病原性抑制能力。

在植物毒性方面，本文对这些化合物对小麦种子发芽率的影响进行了评估。结果显示，配合物2在100 μg/ml浓度下对小麦种子无毒性，表现出良好的生物相容性。然而，当浓度增加到200 μg/ml时，配合物2的植物毒性开始显现，仅导致73%的小麦种子发芽率。相比之下，配合物1在相同浓度下表现出一定的植物毒性，但其抗真菌效果更为显著，显示出在抗真菌和植物毒性之间的平衡。

本研究的发现表明，钴(II)和锌(II)与N-苯基哌啶-1-碳硫酰胺形成的配合物在抗Fusarium oxysporum方面具有显著的生物活性，同时在植物毒性方面表现出一定的可控性。配合物1在抑制真菌生长和保护作物方面表现出更高的效率，而配合物2则在植物毒性方面具有更好的表现。这些结果为开发新型抗真菌剂提供了重要的理论依据和实验支持。

通过本研究，我们不仅成功合成了两种具有潜在应用价值的金属配合物，还对其结构、生物活性和植物毒性进行了全面评估。这些配合物的合成和表征为理解金属与硫脲配体之间的相互作用提供了新的视角，同时也为探索其在农业抗真菌领域的应用提供了实验基础。研究结果表明，金属配合物在提高抗真菌活性的同时，可以有效降低植物毒性，从而在实际应用中实现更安全、更高效的病害防治。

此外，本文还强调了研究金属配合物在生物医学和农业领域的应用潜力。随着对真菌病害防治需求的不断增长，开发高效且环保的抗真菌剂成为当前研究的重点。金属配合物因其独特的结构和功能特性，被认为是新一代抗真菌药物的重要候选。特别是在面对传统抗真菌剂导致的微生物耐药性问题时，金属配合物可能提供新的解决方案。因此，进一步研究这些配合物的生物活性、毒性和应用潜力具有重要的现实意义。

综上所述，本文通过合成和表征钴(II)和锌(II)与N-苯基哌啶-1-碳硫酰胺形成的配合物，探讨了其在抗Fusarium oxysporum方面的应用潜力。研究结果表明，这些配合物在抑制真菌生长和保护作物方面表现出良好的效果，同时在植物毒性方面也具有一定的可控性。这些发现为未来开发新型抗真菌药物和农业防护剂提供了重要的理论支持和实验依据。