N′-(2-羟基苯亚甲基)苯甲酰肼席夫碱及其过渡金属配合物的合成、光谱表征与生物活性评价

《Results in Chemistry》：Synthesis, spectral characterization and biological evaluation of N′-(2-hydroxybenzylidene)benzohydrazide Schiff base and its ransition metal complexes

　　

N′-(2-羟基苯亚甲基)苯甲酰肼（HBAB）席夫碱及其过渡金属配合物因其多变的配位行为和多样的生物应用而受到广泛关注。在本研究中，研究人员合成了HBAB及其Mn(II)、Co(II)、Ni(II)和Cu(II)配合物，并评估了其抗菌、抗癌、抗结核、溶血、抗糖尿病和分子对接活性。结构表征采用元素分析、紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、摩尔电导、磁化率和热重分析进行。生物研究采用琼脂扩散法、磺酰罗丹明B（SRB）细胞毒性法、溶血法、α-淀粉酶抑制法、微孔板Alamar Blue法以及针对表皮生长因子受体（EGFR）和雌激素受体蛋白的分子对接测定。合成的化合物产率良好（79–85%），且摩尔电导值较低（10.4–14.6 Ω^?1 cm² mol^?1），表明其非电解质性质。光谱研究证实通过偶氮甲碱氮和酚羟基/羰基氧原子进行配位。磁矩和电子光谱数据表明Mn(II)、Co(II)和Ni(II)配合物为八面体几何构型，而Cu(II)配合物呈现平面正方形几何构型，磁矩值为1.64 BM。热重分析证实了无配位水分子存在，且金属配合物相比自由配体具有更高的热稳定性。生物研究表明，金属配合物的活性相对于配体有所增强。溶血分析显示在500 μg/mL浓度下仅引起6–12%的红细胞溶血，表明红细胞毒性较低。针对MCF-7和HT-29细胞系的细胞毒性研究表明，Ni(II)和Cu(II)配合物具有显著的抗癌活性，其半数生长抑制浓度（GI₅₀）值低于0.1 μM，与阿霉素相当。α-淀粉酶研究显示浓度依赖性酶调节作用，其中Cu(II)和Ni(II)配合物在1000 μg/mL浓度下表现出相对较高的活性。针对结核分枝杆菌H37Rv的抗分枝杆菌筛选显示，Cu(II)配合物活性最高，最低抑菌浓度（MIC）为3.12 μg/mL。分子对接分析表明，Cu(II)配合物对所选靶蛋白具有有利的结合亲和力，对接分数分别为?10.31和?8.41 kcal/mol。总体而言，金属配位显著增强了HBAB的生物活性，其中Cu(II)配合物成为未来治疗应用中最有前景的候选化合物。

**论文解读文章**

**研究背景与目的**

当前临床常用的化疗药物，如多柔比星、环磷酰胺、卡铂、美法仑和顺铂，存在高毒性、疗效有限、严重副作用以及获取困难等问题。因此，研究人员致力于探索非铂类抗癌疗法，特别是利用过渡金属开发新型抗肿瘤药物。席夫碱配体，尤其是由酰肼衍生的席夫碱，因其易于与多种过渡金属配位形成稳定配合物，并展现出广谱生物活性（如抗菌、抗肿瘤等）而受到关注。N′-(2-羟基苯亚甲基)苯甲酰肼（HBAB）作为一种结构灵活的席夫碱，含有亚胺和羟基官能团，可作为多齿配体与Cu(II)、Co(II)、Ni(II)、Mn(II)等金属离子配位，从而可能获得具有独特理化性质和增强生物活性的配合物。本研究旨在系统合成HBAB及其过渡金属配合物，通过多种表征手段确认结构，并全面评估其抗菌、抗癌、抗结核、溶血、抗糖尿病活性及分子对接行为，以揭示其构效关系，为开发新型金属药物奠定基础。该论文发表在《Results in Chemistry》。

**主要关键技术方法**

研究人员采用以下关键方法：1）结构表征：元素分析、紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、摩尔电导测定、磁化率测量和热重分析（TGA）。2）生物活性评估：琼脂扩散法（抗菌抗真菌）、磺酰罗丹明B（SRB）细胞毒性法（抗肿瘤，细胞系包括MCF-7乳腺癌、HT-29结肠癌及其正常对应细胞MCF-10A和CCD-841 CoN）、溶血试验（人类红细胞）、α-淀粉酶抑制法（抗糖尿病）、微孔板Alamar Blue法（抗结核，针对结核分枝杆菌H37Rv）、分子对接（针对EGFR蛋白PDB ID: 3W2S和雌激素受体α蛋白PDB ID: 6SBO）。所有试剂和质粒构建步骤未涉及，但样本来源明确：细胞系和菌株均来自ATCC等标准来源。

**研究结果**

**3.1 摩尔电导和元素分析**：元素分析证实配体与金属配合物为1:2（金属:配体）化学计量比。所有配合物的摩尔电导值极低（10.4–14.6 Ω^?1 cm² mol^?1），表明其非电解质性质。

**3.2 ¹H NMR分析**：配体HBAB的¹H NMR谱显示芳香质子（δ 6.834–7.913 ppm）、亚甲基质子（δ 8.526 ppm）、-OH和-NH质子（δ 11.896和11.512 ppm）。在配合物中，亚甲基质子向低场位移，-OH质子消失，表明偶氮甲碱氮和酚羟基氧参与了配位。

**3.3 磁性和电子光谱研究**：磁矩数据表明Mn(II)（5.92 BM）、Co(II)和Ni(II)配合物为八面体几何构型，而Cu(II)配合物（1.64 BM）为平面正方形构型。电子光谱中，配体吸收带（π→π*和n→π*）在配合物中发生位移，且出现电荷转移和d-d跃迁吸收带，进一步支持了上述几何构型。

**3.4 FT-IR光谱分析**：配体在3246 cm^?1（NH）、3420 cm^?1（OH）、1674 cm^?1（C=O）和1610 cm^?1（C=N）处有特征吸收。在配合物中，OH吸收消失，C=O和C=N吸收向低波数位移，表明羰基氧和偶氮甲碱氮与金属配位。Cu(II)配合物中NH和C=O吸收消失，表明配体以烯醇形式配位。

**3.5 热分析**：TGA显示配体一步分解，残留极少；金属配合物分两步分解，分别对应配体分子和金属氧化物残留。金属配合物热稳定性高于自由配体。

**3.6 药理活性**

**3.6.1 抗菌和抗真菌活性**：采用琼脂扩散法，所有配合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌（细菌）以及黑曲霉和白色念珠菌（真菌）的活性均高于配体。其中Cu(II)配合物活性最高，活性顺序为：HBAB < D1(Mn) < D2(Co) < D3(Ni) < D4(Cu)。螯合作用降低了金属极性，增强了亲脂性，有利于穿透细胞膜。

**3.6.2 体外溶血试验**：在500 μg/mL浓度下，所有化合物仅引起6–12%的红细胞溶血，表明红细胞毒性低。Cu(II)配合物溶血活性最低，Co(II)配合物最高，所有化合物被认为在生物系统中使用是安全的。

**3.6.3 抗肿瘤活性**：采用SRB法测定，HBAB配体对MCF-7和HT-29细胞无活性（GI₅₀分别为62和100 μM）。Ni(II)和Cu(II)配合物对两种细胞系均表现出显著活性，GI₅₀低于0.1 μM，与顺铂相当。Cu(II)配合物对正常细胞MCF-10A和CCD-841 CoN的选择性指数（SI）分别为207和198，表明其高选择性。分子对接结果支持Cu(II)配合物对EGFR和雌激素受体的高结合亲和力。

**3.6.4 抗糖尿病活性**：α-淀粉酶抑制试验显示，所有化合物浓度依赖性地调节酶活性。Cu(II)和Ni(II)配合物在1000 μg/mL浓度下表现出较高的酶相互作用。

**3.6.5 抗结核活性**：微孔板Alamar Blue法表明，Cu(II)配合物对结核分枝杆菌H37Rv的MIC为3.12 μg/mL，活性最高；配体及其他配合物MIC为6.25 μg/mL。螯合作用增强了电子离域和亲脂性，促进细胞渗透。

**3.6.6 分子对接**：所有化合物与EGFR（3W2S）和雌激素受体（6SBO）的对接结合能在?6至?10 kcal/mol范围内。Cu(II)配合物D4对EGFR和雌激素受体的结合能分别为?10.31和?8.41 kcal/mol，为最强，主要涉及疏水相互作用、氢键和π-阳离子相互作用。对接结果与实验生物活性良好相关。

**讨论与结论**

讨论部分指出，金属配位显著改变了HBAB的理化性质和体外生物活性，金属中心和配体结构共同决定了抗菌、抗真菌、抗癌、溶血、抗结核和抗糖尿病活性。所有记录活性均为比较性体外观察结果，建立了初步的构效关系（SAR），即配位金属离子及其配位环境共同影响生物活性。分子对接为金属配合物与靶蛋白的结合行为提供了详细计算评估，表明这些化合物具有进一步开发的潜力，尤其是Cu(II)配合物作为先导候选物最具前景。未来研究需结合动力学模拟和实验验证以确立其治疗适用性。

研究结论翻译如下：本研究揭示，基于腙的席夫碱配体与锰(II)、钴(II)、镍(II)和铜(II)离子的配位显著改变了其物理化学性质和体外生物行为。光谱证据支持三齿配位模式，生物评价表明金属中心和配体结构在决定抗菌、抗真菌、抗癌、溶血、抗结核和抗糖尿病活性程度方面起决定性作用。所有记录活性均为比较性体外观察结果。总体而言，这些发现建立了初步的构效关系，揭示了配位金属离子及其配位环境如何共同影响生物性能。本工作旨在为后续聚焦于机理阐明、选择性评估和体内评价的研究奠定基础。