新型N-烷基苯并咪唑稳定的银(I)配合物：合成、单晶X射线结构、抗菌、抗癌以及A3偶联催化活性

《Polyhedron》：Novel N-alkylbenzimidazole-stabilized silver(I) complexes: synthesis, single-crystal X-ray structure, antimicrobial, anticancer, and A3 coupling catalytic activities

本研究成功合成了N-烷基苯并咪唑衍生物（1a–e）及其银(I)配合物（2a–e），通过光谱分析和单晶X射线衍射确认结构。化合物对革兰氏阳性菌（如S. aureus）和阴性菌（如P. aeruginosa、E. coli）及真菌（如C. albicans）均表现出抗菌活性，其中2c和2e活性尤为突出，甚至超过氨苄西林。同时，银配合物在A3偶联反应中表现出高效催化性能，以水为唯一副产物，实现了环境友好合成。

　　

Lamia Boubakri|Wissem Hallab|Hüseyin Karci|Anis Attour|Muhammed Dündar|Nevin Gürbüz|?smail ?zdemir|Houcine Na?li|Georg Manolikakes|Jamil Kraiem|Naceur Hamdi

突尼斯迦太基大学环境科学与技术高等研究院（LR16ES09研究实验室）

摘要

成功合成了一系列N-烷基苯并咪唑衍生物（1a–e）及其相应的银(I)硝酸盐配合物（2a–e），并对其结构进行了表征。包括傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、¹H核磁共振（NMR）和¹³C{¹H}核磁共振（NMR）在内的光谱分析，结合元素分析结果，与所提出的结构相符。单晶X射线衍射进一步确认了这些化合物的结构。特别是配合物2c（化学式为bis(N-烷基苯并咪唑)银(I)）的结构显示，银(I)中心周围呈现出扭曲的跷跷板式配位几何构型。评估了这些化合物对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌株（如金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌）以及真菌株（白色念珠菌和光滑念珠菌）的抗菌活性。其中，N-烷基-5,6-二甲基苯并咪唑衍生物1a和1e以及银配合物2a、2c、2d和2e表现出显著的抗菌效果。化合物1e和配合物2b及2c还显示出很强的抗真菌活性。此外，这些银(I)配合物对测试的癌细胞系表现出明显的细胞毒性，在相同实验条件下其毒性甚至超过了顺铂。除了生物活性外，这些银(I)配合物还被研究作为三组分A³偶联反应（涉及苯甲醛、胺和苯乙炔）的催化剂，用于合成丙炔胺。该催化体系在温和条件下可实现完全转化，唯一副产物为水，因此是一种环境友好且高效的合成方法。

引言

结合结构多样性与多功能性能的基于金属的分子系统的发展是当代配位化学的核心研究方向。在过渡金属中，银(I)配合物因其独特的电子构型、灵活的配位行为以及在生物和催化领域的广泛应用而备受关注[1]、[2]、[3]、[4]。与许多过渡金属不同，银(I)容易采用多种配位数和几何构型，从而形成单核、寡聚和聚合物结构。这些结构特性，加上银已知的抗菌特性，促使人们对其在医药和化学应用中进行广泛研究[5]、[6]。银(I)物种的生物活性很大程度上受配体设计的影响。游离银离子通常稳定性较差且反应性难以控制，这可能影响其实际应用。与适当设计的有机配体结合使用，可以提高化学稳定性、调节溶解度，并实现对生物靶点的更精确调控。特别是氮供体（N-供体）配体，能够形成强而定向的Ag-N键，稳定金属中心的同时支持多种配位几何构型[7]、[8]、[9]、[10]。补充的氧供体（O-供体）配体（如羧酸盐、酚盐和醇类）可以进一步增强结构多样性、提高溶解度并精细调节反应性，通常通过Ag–N/O网络实现。因此，含有氮富集杂环和O-供体功能的银(I)配合物成为生物医学评估的有希望的候选者。

在配体中，苯并咪唑及其衍生物在配位化学和药物化学中占据重要地位。苯并咪唑骨架是许多药物的常见药效团，具有抗菌、抗真菌、抗病毒和抗癌活性[11]、[12]、[13]、[14]、[15]。其两个氮原子使其能够有效与金属中心配位，同时允许通过合成修饰来调节空间和电子性质。特别是N-烷基化苯并咪唑可以调节配位氮处的电子密度，增加亲脂性并提高配合物稳定性，从而改善膜通透性和与细胞内靶点的相互作用。在银(I)化学中，N-烷基苯并咪唑配体已被证明可以抑制聚集并降低对光和湿气的敏感性，提高配合物的实际应用价值[16]、[17]、[18]、[19]、[20]。尽管具有这些优势，但将配体设计、结构表征和多功能性评估结合起来的研究仍相对有限。单晶X射线衍射为了解银(I)配体的配位环境提供了关键信息。银(I)的适应性配位偏好需要通过晶体学分析来定义配位几何、配体取向和超分子组织。弱相互作用（如亲银作用、氢键和π–π堆叠）往往决定了固态结构，并可能影响化学和生物性质。建立分子结构与观察到的活性之间的关联需要可靠的晶体学数据以及光谱表征[21]、[22]、[23]、[24]。除了生物应用外，银(I)配合物还作为高效催化剂用于有机转化，特别是在温和且环保条件下激活π体系（如A³偶联反应），该反应为合成丙炔胺提供了直接途径。基于银的催化剂具有高官能团耐受性和操作简便性；然而，催化剂失活和重复使用性受限等问题凸显了合理配体设计的重要性[25]、[26]、[27]。最近，银–N-杂环卡宾（Ag–NHC）配合物在多组分反应（包括A³偶联）中表现出高效性，这得益于其稳健的配位和可调的电子性质[28]。在单个银(I)配合物中整合生物和催化功能是一种有前景的多功能应用策略。通过精心设计配体框架，可以调节金属中心的反应性和与生物靶点的相互作用。N-烷基苯并咪唑配体在这方面提供了一个有吸引力的平台，具有强配位性、可调的亲脂性和结构多样性[29]、[30]。在本研究中，我们报道了由N-烷基苯并咪唑配体稳定的新型银(I)配合物的合成和全面表征，并系统评估了它们的抗菌、抗癌和催化活性，建立了配体结构、金属配位和多功能性能之间的相关性。

材料与方法

所有实验均在惰性气氛下使用标准Schlenk技术进行。化学品和溶剂购自Sigma-Aldrich（土耳其伊斯坦布尔）。溶剂通过MBraun SPS 800溶剂纯化系统进行纯化和干燥。柱层析使用硅胶60（70–230目）进行。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）在PerkinElmer Spectrum 100光谱仪上记录，覆盖400–4000?cm^?1范围。¹H和¹³C核磁共振（NMR）

N-烷基化苯并咪唑-银(I)配合物的合成与表征

使用KOH和适当的烷基化试剂在二甲基亚砜（DMSO）中烷基化苯并咪唑或5,6-二甲基苯并咪唑，得到了N-烷基化苯并咪唑衍生物1a–e（见图2）。随后，将两当量的N-烷基苯并咪唑配体1a–e与一当量的AgNO₃盐在乙醇中反应，得到了五种目标阳离子型双(N-烷基苯并咪唑)银(I)配合物2a–e。反应混合物用铝箔遮光处理

结论

成功合成了一系列N-烷基苯并咪唑配体及其相应的银(I)配合物，并通过光谱技术对其进行了全面表征。这些N-烷基苯并咪唑-银(I)配合物表现出显著的抗菌活性，其中配合物2c和2e对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的抗菌效果与氨苄西林相当。配体1b也显示出显著的抗菌活性。在所有配合物中，2c

CRediT作者贡献声明

Lamia Boubakri： 数据整理。Wissem Hallab： 概念构思。Hüseyin Karci： 数据整理。Anis Attour： 数据整理。Muhammed Dündar： 数据整理。Nevin Gürbüz： 实验研究。?smail ?zdemir： 实验研究。Houcine Na?li： 数据整理。Georg Manolikakes： 数据整理。Jamil Kraiem： 数据整理。Naceur Hamdi： 文稿撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、概念构思。

未引用参考文献

[33], [34]

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢Georg Manolikakes教授及凯撒斯劳滕-兰道应用技术大学（RPTU Kaiserslautern-Landau）化学系提供的分析支持。