新型硫代氨基脲金属配合物的结构、活性研究：抗菌与抗氧化的新突破

为探究硫代氨基脲（TSC）基金属配合物的特性，研究人员合成了 Mn(II)、Fe(II)和 Ni(II)的配合物。通过多种实验和计算方法，发现这些配合物具有抗菌和抗氧化活性，这为开发新型药物提供了理论依据。

　　在化学与生物学交叉的奇妙领域，金属配合物一直是研究的热点。硫代氨基脲（TSC）作为一类特殊的化合物，因其独特的结构和多样的生物活性备受关注。在过往的研究中，虽然硫代氨基脲及其衍生物在医药领域展现出一定潜力，但对于其与过渡金属形成的配合物，仍有诸多未知等待探索。比如，这些配合物的精确结构、电子行为以及它们在抗菌和抗氧化方面的具体作用机制，都缺乏深入研究。为了填补这些知识空白，来自埃及亚历山大大学化学系等多个研究机构的研究人员，开展了一项意义重大的研究。他们聚焦于 TSC 基金属配合物，试图揭开这些配合物在结构和功能上的神秘面纱。该研究成果发表在《BMC Chemistry》上，为相关领域的发展提供了新的思路和方向。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先是化学合成法，通过特定的反应步骤合成了 (E)-2-(4 - 羟基苄亚基) 肼 - 1 - 硫代甲酰胺（Schiff base - TSC）配体以及二氯 - 双 (2-(4 - 羟基苄亚基) 肼 - 1 - 硫代甲酰胺基) 金属^(II)配合物。其次，利用多种光谱技术，如傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外 - 可见光谱（UV - Vis）等对合成产物进行表征。此外，还借助密度泛函理论（DFT）计算对配合物的结构和量子化学参数进行分析，通过分子对接研究配合物与细菌酶的相互作用。

研究结果如下：

• 配合物的合成与表征：成功合成了基于 TSC 的 Mn^(II)、Fe^(II)和 Ni^(II)金属配合物，并通过元素分析、磁性 susceptibility、摩尔电导率、FTIR 和 UV - Vis 光谱等手段对其进行了全面表征。结果表明，这些配合物在室温下空气稳定，TSC - Schiff 碱（L）可溶于常见有机溶剂，金属配合物在乙醇中溶解性较好。配体通过氮（-C=N）原子和硫（-C=S）原子与金属离子配位，形成八面体结构123。
• 电子结构与量子化学分析：通过 DFT 计算，研究人员得到了配合物的前线分子轨道（FMOs），并计算了量子化学活性参数。结果显示，Fe^(II)配合物的能量间隙最大，稳定性最高；Ni^(II)配合物在电子转移过程中最具反应活性。这些参数有助于理解配合物的反应性和稳定性，为其在药物研发中的应用提供了理论支持45。
• 拓扑分析：利用分子静电势（MEP）、电子定位函数（ELF）和约化密度梯度（RDG）等拓扑分析方法，研究人员对配合物的电子分布和非共价相互作用进行了深入研究。MEP 分析确定了分子中亲电和亲核攻击的位置；ELF 揭示了电子在配位金属配合物表面的定位区域；RDG 分析则显示了分子内的弱非共价相互作用，包括氢键和范德华力等678。
• 蛋白质结合亲和力与抗菌活性：采用分子对接方法，研究人员模拟了配合物与革兰氏阳性菌蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）转移酶的相互作用。结果表明，[NiL₂Cl₂] 和 [FeL₂Cl₂] 配合物具有较强的结合亲和力，对细菌生长有显著抑制作用。抗菌实验进一步证实，这些配合物对革兰氏阳性菌的抑制效果优于革兰氏阴性菌，其中 [MnL₂Cl₂] 对蜡状芽孢杆菌和肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）的最低抑菌浓度（MIC）最低910。
• 细菌生物膜抑制与抗氧化活性：荧光显微镜观察发现，[FeL₂Cl₂]、[NiL₂Cl₂] 和 [MnL₂Cl₂] 在浓度为 100 μg/mL 时能够有效抑制细菌生物膜的形成。DPPH 实验表明，这些配合物具有良好的抗氧化活性，能够清除自由基，其 IC₅₀值分别为 38.33 μg/mL（FeL₂Cl₂）、27.35 μg/mL（NiL₂Cl₂）和 34.79 μg/mL（MnL₂Cl₂）1112。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功合成并表征了新型 Schiff Base 配体（L）与 Mn^(II)、Fe^(II)和 Ni^(II)的配合物。这些配合物具有独特的结构和良好的生物活性，在抗菌和抗氧化方面展现出潜在的应用价值。DFT 计算为理解配合物的反应性和电子转移提供了理论依据，分子对接和生物实验证实了其对细菌的抑制作用和抗氧化能力。然而，研究也存在一定的局限性，例如在实际应用中的效果还需要进一步在体内实验和临床试验中验证。尽管如此，该研究为开发新型抗菌和抗氧化药物提供了重要的理论基础和实验依据，有望推动相关领域的进一步发展。未来，研究人员可以在此基础上，进一步优化配合物的结构，提高其生物活性和稳定性，为解决细菌感染和氧化应激相关疾病等问题提供更有效的解决方案。