新型吡啶-2,6-二甲酸铬(III)配合物的合成、结构及抗菌活性研究

研究人员针对有机-无机杂化材料(OIHMs)在抗菌应用中的潜力，通过质子转移策略合成了两种含吡啶-2,6-二甲酸(pydc2?)配体的铬(III)配合物(C5H6N)[Cr(pydc)2]·pydcH2·5H2O (1)和(C5H7N2)[Cr(pydc)2] (2)。通过X射线衍射和Hirshfeld表面分析揭示其层状结构特征，发现化合物2对大肠杆菌(E. coli)和伤寒沙门氏菌(S. typhi)的抑菌活性(MIC 0.09 mg/mL)显著优于常规抗生素环丙沙星，为新型抗菌剂设计提供了分子基础。

　　

在医药和材料科学的交叉领域，有机-无机杂化盐(OIHSs)因其可调控的分子结构和多功能性正引发研究热潮。这类材料通过非共价相互作用将柔性有机阳离子与刚性无机组分巧妙结合，在催化、分子电子学和抗菌剂等领域展现出独特优势。然而，如何精准设计兼具结构稳定性和生物活性的杂化体系仍是重大挑战，特别是过渡金属配合物的配体选择与抗菌机制亟待深入探索。

喀麦隆雅温得第一大学的研究团队在《Polyhedron》发表创新成果，聚焦吡啶-2,6-二甲酸(pydcH₂)这一明星配体。该配体能以中性(pydcH₂)、单阴离子(pydcH^?)或双阴离子(pydc^2?)三种形式配位，与铬(III)形成的配合物具有构型多样性和低毒性特点。研究人员通过质子转移策略，成功制备了两种含不同吡啶类阳离子的铬(III)杂化盐，并系统研究了其结构特征与抗菌性能。

研究采用元素分析、FT-IR和UV/Vis光谱进行化学表征，通过热重分析(TGA)确认化合物1含结晶水而化合物2为无水结构。粉末和单晶X射线衍射解析晶体结构，Hirshfeld表面分析量化分子间作用力，最后通过微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)。

结构与热稳定性分析
单晶衍射显示，两种化合物均包含[Cr(pydc)₂]^?阴离子单元，其中铬(III)呈现扭曲八面体构型，由两个三齿配位的pydc^2?配体包围。化合物1形成阳离子-阴离子交替层状结构，层间穿插pydcH₂分子和结晶水；化合物2则呈现更紧密的阳离子-阴离子交替堆积。TGA证实化合物1在50-150°C失去结晶水，而化合物2直接发生骨架分解。

分子相互作用网络
Hirshfeld分析揭示O?H/H?O氢键在两种化合物中占比最高（1为46.2%，2为47.8%），化合物1中额外的水分子参与形成复杂氢键网络，这与其层状结构中存在更多空隙的特点相符。

抗菌性能突破
针对革兰氏阴性菌的测试显示，含3-氨基吡啶阳离子的化合物2表现出卓越活性：对E. coli和S. typhi的MIC均为0.09 mg/mL，比临床常用抗生素环丙沙星（对应MIC 0.97和1.95 mg/mL）强10-20倍。研究人员认为，阳离子中氨基的引入增强了分子膜穿透能力，且无水结构可能促进细菌胞内铬(III)的释放。

该研究通过分子工程策略证实了吡啶类阳离子结构修饰对铬(III)配合物抗菌效能的显著影响，为开发耐药菌感染的新型金属基抗生素提供了重要参考。特别值得注意的是，化合物2的抗菌活性在极低浓度下即可实现，其分子设计思路可扩展至其他过渡金属配合物的开发中。论文通讯作者Justin Nenwa指出，后续研究将聚焦于配合物与细菌膜作用的分子机制，以及体内毒性评估。