《Journal of Organometallic Chemistry》：Synthesis and Characterization of Magnesium(II) Complexes with Mixed Organic Ligands and Investigations of their Antimicrobial Activity
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镁(II)混合配体配合物的合成与抗菌抗真菌活性研究。采用紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振、热分析和火焰原子吸收光谱等方法对四个新型Mg(II)配合物进行结构表征，发现其具有六配位几何构型。实验表明这些配合物对沙门氏菌、肠球菌及两种念珠菌具有显著抑制作用，最低抑菌浓度≤2μg/ml，显示出作为新型抗菌药物候选的潜力。
古尔·瓦利·汗（Gul Wali Khan）| 德米特里·G·马祖金（Dmitrii G Mazhukin）| 艾尤布·阿拉姆（Ayub Alam）| 萨基布·沙比尔（Saqib Shabbir）| 穆罕默德·阿迪尔·阿斯加尔（Muhammad Adeel Asghar）
新西伯利亚国立大学化学系，俄罗斯新西伯利亚市皮罗戈娃街1号，邮编630090
摘要
我们成功合成了四种新型的Mg(II)混合配体配合物：[Mg(BBz)2Pico(H2O)3]（1）、[Mg(BBz)2(Bipy)(H2O)2]（2）、[Mg(BBz)2(Phen)(H2O)2]（3）和[Mg(FcBz)2Pico(H2O)3]（4）。其中，BBz表示4-溴苯甲酸酯，FcBz表示4-铁茂苯甲酸酯，Pico表示4-吡啶醇，Bipy表示2,2-联吡啶，Phen表示1,10-菲咯啉）。这些配合物经过功能化处理后，通过紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振（质子和碳1H、13C NMR）、热重分析（TGA/DTA）、火焰原子吸收光谱（AAS）以及熔点测定和微量元素分析（CHNS）进行了研究。研究发现，这些配合物中的配体对羧酸基团和4-吡啶醇表现出单齿配位行为，而对2,2-联吡啶和1,10-菲咯啉则表现出双齿配位行为，且具有六配位几何结构。随后，我们利用这些新型配合物评估了它们对沙门氏菌（Salmonella typhi）、粪肠球菌（Enterococcus faecalis）和耳念珠菌（Candida auris）的抗菌及抗真菌活性。实验对象包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌以及两种真菌菌株。研究结果表明，这些混合配体配合物具有优异的抗菌性能，最低抑菌浓度（MIC）低于0.125-2μg/ml，同时具有广谱抗菌活性，因此是进一步开发药物的理想候选物质。
引言
在人体内，某些必需金属（如锌、铁、钠、钾和镁）的含量较高。其中，Mg(II)是细胞内最丰富的二价阳离子之一，其重要性仅次于钾[1]。在生物过程中，Mg(II)作为辅因子对蛋白质和酶的功能发挥关键作用：超过800种蛋白质和300种酶依赖Mg(II)辅因子发挥作用。此外，Mg(II)还参与离子跨细胞膜的运输（DNA和RNA合成）、电子传递链的运作、维持体内平衡，并在电解质病理生理学中发挥重要作用[2]。Mg(II)缺乏与多种代谢紊乱（如骨质疏松症和糖尿病）以及神经系统疾病（如偏头痛）和心血管并发症（如高血压、心律失常和冠心病）有关[3]。近年来，人们对镁基材料的兴趣显著增加[6]。由于其低毒性和多样的化学性质，镁基材料为多种生物应用提供了创新化合物的开发基础[7]。生物系统中的金属离子对众多生命过程至关重要，并执行多种生理功能[8]，特别是Cu(II)、Mn(II)、Mg(II)和Ca(II)离子对维持葡萄糖平衡和胰岛素调节至关重要。这些离子不参与氧化还原反应，主要依靠静电稳定作用在配合物中稳定[9]。相比之下，铜和锰离子具有氧化还原活性，能产生独特的电化学信号[10]。在地壳组成和叶绿素结构中，Mg(II)也较为丰富[12]。
碱土金属的研究是配位化学和生命科学的重要领域[13]。碱土金属配合物有助于了解分子组织及其对生物功能的影响[14]。Mg和Ca在多种生物过程中发挥重要作用：Mg通常以水合或配合物形式存在；而Ca由于离子半径较大，常与多个供体原子结合[15]。阳离子电荷和离子半径决定了金属配合物的化学、结构和生物特性[16]。金属-配体配位的研究有助于评估金属的结合能力及其在生物过程中的作用[18]。早期的研究主要关注M-X（II族）配合物，包括α-氨基酸衍生物和C4H6NO4?（天冬氨酸）、C5H8NO4?（谷氨酸）、焦谷氨酸、2-氨基苯甲酸[20]、取代苯甲酸[21]和水杨酸[22]。有机金属（如铁茂）基团广泛用于合成具有医疗和合成化学价值的衍生物[23]。铁茂衍生物有助于开发新材料并改进氧化还原反应过程，从而推动配位化学的发展[24]。含有两种金属（尤其是铁和铂）的配合物在抗肿瘤活性方面展现出巨大潜力[25]。混合配体配合物在生物化学中占据重要地位，因为它们能够模拟多种有机分子[26]。双齿（N-供体）配体如2,2-联吡啶和1,10-菲咯啉具有强配位能力，且易于与金属形成螯合物。研究表明，这些螯合成分的复合物具有抗菌特性。此外，用铁茂替代苯环可显著改变分子的物理化学性质（如疏水性、溶解度和脂溶性）[27]。
配位化合物在医学应用中具有重要意义[28]。最初，生物活性研究集中在纯有机或无机化合物上[29]，但由于金属缺乏以及π电子非局域化和与蛋白质或DNA的弱相互作用，人们开始关注能够满足这些要求的配合物，但过渡金属的存在可能导致副作用，限制了其在疾病治疗中的应用。因此，镁作为一种必需金属成为理想药物的选择。然而，关于Mg(II)配合物作为抗菌和抗真菌剂的效果，相关数据有限。为克服这一问题，需要通过使用N-供体成分来抑制微生物生长，从而开发出有效的抗菌剂，并探索理想的Mg(II)配合物合成方法。我们合成了四种不同的Mg(II)配合物，主要使用的有机配体包括4-溴苯甲酸酯、4-铁茂苯甲酸酯、2,2-联吡啶和1,10-菲咯啉（分别为[Mg(BBz)2(Pico)(H2O)3]（1）、[Mg(BBz)2(Bipy)(H2O)2]（2）、[Mg(BBz)2(Phen)(H2O)2]（3）和[Mg(FcBz)2Pico(H2O)3]（4）。我们采用NMR、UV和FTIR光谱、DTA/TGA等分析方法进行了元素和化学分析，并评估了这些配合物对两种真菌和两种细菌的抗菌及抗真菌效果。
材料与方法
本研究中使用的所有试剂和前体均为分析级，由不同公司提供。NMR测量使用Bruker ARX光谱仪（工作频率400 MHz）进行，以确定结构特征和官能团性质；傅里叶变换红外光谱仪（Nelmer 8400）用于检测多个配合物的振动峰。
1H NMR光谱
为了进行1H（质子）和13C（碳）NMR分析，将新型配合物置于二甲基亚砜（DMSO）溶剂中，因为它们在DMSO中完全溶解。羧基质子峰的出现证实了配体与配合物之间的配位作用。在配体光谱中，该峰的强度在10至12 ppm范围内。配合物光谱中未出现该共振峰，表明配位作用有效。
结论
我们成功制备并分析了含有N-供体配体的混合配合物，采用了多种分析方法（如UV-可见光谱、FTIR、TGA/DTA、1H NMR和13C NMR）。合成配合物中Mg(II)的配位环境受所使用的N-供体配体的影响，导致不同配合物具有不同的结构：1 = [Mg(BBz)2(Pico)(H2O)3]、2 = [Mg(BBz)2(Bipy)(H2O)2]、3 = [Mg(BBz)2(Phen)(H2O)2]、4 = [Mg(FcBz)2
资助
本研究未获得公共、商业或非营利机构的任何资助。
CRediT作者贡献声明
古尔·瓦利·汗（Gul Wali Khan）：撰写初稿、研究设计、概念构建、项目管理及验证。
德米特里·G·马祖金（Dmitrii G Mazhukin）：指导。
艾尤布·阿拉姆（Ayub Alam）：撰写、编辑、方法学设计及数据整理。
萨基布·沙比尔（Saqib Shabbir）：软件开发及数据分析。
穆罕默德·阿迪尔·阿斯加尔（Muhammad Adeel Asghar）：资金筹集、资源协调及撰写、编辑。
利益冲突声明
作者声明无利益冲突。
