新型镍(II)-salen配合物的合成表征及其对革兰氏阳性/阴性菌的抗菌机制研究

本研究针对抗生素耐药性问题，通过合成新型镍(II)-salen配合物(Ni(L))，结合FT-IR、NMR等技术表征其结构，并评估其对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)的抗菌活性。结果显示金属螯合显著提升抗菌效能，Ni(II)配合物MIC值达35-50 mg/mL，为开发新型抗菌剂提供理论依据。

　　

随着抗生素耐药性问题日益严峻，开发新型抗菌剂成为全球健康领域的迫切需求。传统抗生素的局限性促使科学家将目光转向金属配合物，其中salen类配体（由水杨醛衍生物与二胺缩合形成的希夫碱）因其独特的N₂O₂供体结构和金属配位能力备受关注。这类化合物不仅能稳定多种金属离子的氧化态，其金属配合物还展现出广谱生物活性，包括抗菌、抗肿瘤等特性。然而，不同金属中心与配体组合对生物活性的影响机制尚不明确，特别是含镍(II)的salen配合物在抗菌应用中的潜力亟待系统研究。

Mohammed A. Al-Wahish在《PHARMACIA》发表的研究，首次报道了以2,4-二羟基苯甲醛和1,2-二氨基环己烷缩合形成的cis-N,N-双(2',4'-二羟基亚苄基)-1,2-二氨基环己烷(H₂Salen)为配体，与镍(II)、钴(II)、铜(II)形成的三种金属配合物的合成、表征及抗菌性能比较。该工作通过精确控制配位环境，揭示了金属离子几何构型与抗菌活性的构效关系，为设计高效低毒的金属基抗菌剂提供了重要参考。

研究采用FT-IR光谱、¹H/¹³C NMR波谱和元素分析等技术表征化合物结构；通过CLSI标准方法测定最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)，使用ATCC 29213（金黄色葡萄球菌）和ATCC 25922（大肠杆菌）菌株评估抗菌活性。

结构分析结果

通过红外光谱位移证实金属配位：自由配体中C=N伸缩振动峰(1627 cm^-1)在Ni(II)配合物中红移至1601 cm^-1，表明亚胺氮参与配位。元素分析数据支持Ni(II)和Co(II)形成六配位扭曲八面体结构（含两个配位水分子），而Cu(II)形成四配位扭曲平面四边形结构。核磁数据显示配位后芳香质子化学位移变化达0.5 ppm，印证金属电子效应对配体结构的调控。

抗菌活性发现

所有金属配合物均表现出优于自由配体的抗菌效果，证实螯合增强理论：

1. 1.

   Ni(II)配合物对金黄色葡萄球菌的MIC(35 mg/mL)比自由配体降低18.6%，体现最佳抑菌效果

2. 2.

   Cu(II)配合物展现快速杀菌特性，对两种菌株的MBC/MIC比值均为1，提示可能通过破坏细胞膜完整性发挥作用

3. 3.

   活性差异反映细胞壁结构影响：对革兰氏阳性菌（厚肽聚糖层）的抑制浓度普遍低于革兰氏阴性菌（外膜屏障）

作用机制探讨

研究提出三重抗菌机制：

1. 1.

   螯合诱导的脂溶性增强促进化合物穿透细菌膜

2. 2.

   配位释放质子导致局部pH下降（可能低于细菌存活阈值5.0-5.5）

3. 3.

   金属离子特异性干扰细胞代谢酶功能

这项研究不仅首次阐明该Ni(II)-salen配合物的结构-活性关系，其发现的pH调控机制为开发环境响应型抗菌材料提供了新思路。相比文献报道的类似配合物（如[NiLCl₂]·2H₂O），本研究化合物虽MIC值较高，但展现出更稳定的配位结构和可调控的抑菌/杀菌特性转换，在医疗器械涂层、食品包装防腐等应用场景具有独特优势。

值得注意的是，金属配合物的抗菌效能强烈依赖配体结构和测试条件，这解释了不同研究间活性数据的差异。未来工作可聚焦配体修饰（如引入卤素取代基）进一步优化活性，并开展哺乳动物细胞毒性评估以推进临床转化。该成果为应对抗生素耐药危机提供了有价值的化学工具，同时拓展了salen金属配合物在环境消毒、农业抗菌等领域的应用前景。