无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物及其制备方法和在抗菌方面的应用技术

本文发明专利技术公开了一例无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物，其化学式为：[Co(L)

Inorganic organic hybrid Keggin polyoxometalate complex and its preparation and application in antibacterial

【技术实现步骤摘要】
无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物及其制备方法和在抗菌方面的应用
本专利技术属于无机–有机功能化多酸
具体涉及一种将具有良好杀菌效果的2–乙酰吡嗪缩氨基硫脲化合物，与具有较高氧化还原性、抗癌和抗微生物活性的POM结合制备形成无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物。该复合物将2–乙酰吡嗪缩氨基硫脲与POM自组装在一起，不仅增强了POM的稳定性和穿透能力，而且使其具有优异的抗菌性能，可在生物和食品工业以及其他应用领域发挥相当大的抗菌作用。
技术介绍
细菌感染面临严重问题，可能威胁人类健康和动植物的生长。过度使用甚至滥用抗生素会使细菌对抗菌药物产生抗药性。如今，全世界每年都有数百万人死于细菌污染。因此，抗菌材料越来越受到科研人员的关注。一些材料被用于抗菌，如金属化合物，壳聚糖和纳米复合材料等。然而，这些材料活性低，化学不稳定。因此，迫切需要开发新的、高性能的抗菌材料，以缓解细菌感染引起的危机。POMs具有有趣的结构、物理和化学特征。此外，杂多金属氧酸盐在材料科学和催化领域有着巨大的应用前景。特别是，杂多金属氧酸盐在其特异性POM-蛋白质相互作用方面的抗肿瘤、抗病毒、抗菌性能已被报道，为生物医学研究提供了机会。然而，纯无机物在生理条件下表现出不稳定性，并且由于其表面特性而限制了细胞的穿透性。具有有机基团的POMs功能化是生物活性POMs领域的主要研究热点。有机功能化的POMs可以改变其表面、极性和氧化还原性能，从而形成一种全新的化合物，提高了稳定性和细胞穿透能力。缩氨基硫脲(TSCs)是由氨基硫脲与适当的醛或酮缩合得到的一类化合物。TSCs具有重要的生物活性单元N1NH(CS)N4−。近年来，TSCs及其相关金属配合物由于其配位化学和综合药理特性而引起了人们的广泛关注，特别是在抗寄生虫、抗肿瘤活性方面。因此，将金属化合物和POMs进行组合开发新的抗菌药物是一个很好的选择。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物，该复合物将2–乙酰吡嗪缩氨基硫脲与POM自组装在一起，不仅增强了POM的稳定性和穿透能力，而且使其具有优异的抗菌性能，可在生物和食品工业以及其他应用领域发挥相当大的抗菌作用。本专利技术还提供了上述无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物的制备方法及其在抗菌方面的应用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物，其化学式为：[Co(L)2]3[PMo12O40]，式中HL=2-乙酰吡嗪缩氨基硫脲；该复合物属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为：a=29.1829(13)Å，b=16.5031(7)Å，c=18.9095(9)Å，α=90°，β=103.465(1)，γ=90°。上述无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物的制备方法，其包括如下步骤：将Co(NO3)2·6H2O、Na2MoO4·2H2O、EDTMP（乙二胺四亚甲基膦酸）和2-乙酰吡嗪缩氨基硫脲溶解于溶剂中，调节pH值在2.5–3.0之间，然后在125-135℃下保持3-4天，冷却至室温，得到黑色晶体，即为无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物。具体的，Co(NO3)2·6H2O、Na2MoO4·2H2O、EDTMP和2-乙酰吡嗪缩氨基硫脲的质量比可以为0.17-0.19：0.46-0.50：0.30-0.36：0.095-0.10。具体的，所述溶剂为甲醇和水的混合溶液，进一步优选的，所述溶剂由体积比为2：1的水和甲醇混合组成。本专利技术提供了上述无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物在抗菌方面的应用，如可用作抗菌材料、抗菌试剂或制备抗菌药物。本专利技术复合物通过Co(NO3)2·6H2O、Na2MoO4、EDTMP和HL自组装形成；Co3+的正电荷可以和带负电荷的细胞壁/膜相互作用，复合物由静电作用连接，[Co(L)2]+中的钴离子的极性降低，增强了复合物的亲脂性，使其能够穿透细胞的脂质膜，多酸阴离子具有较高的氧化还原性，各组分协同作用，实现了复合物优异的抗菌活性。本专利技术将具有良好杀菌效果的2–乙酰吡嗪缩氨基硫脲化合物与具有较高氧化还原性、抗癌和抗微生物活性的POM结合形成一种新型复合物，该复合物将2–乙酰吡嗪缩氨基硫脲与POM自组装在一起，不仅增强了POM的稳定性和穿透能力，而且使其具有优异的抗菌性能，所获得的复合物在生物和食品工业以及其他应用领域能发挥相当大的抗菌作用。同时，本专利技术对目标复合物进行了其最小抑菌浓度的研究，分别对革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌两种细菌的抗菌性能进行了评价，同时对其作用机制进行了探究。和现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1）本专利技术通过X-射线单晶衍射准确地了解复合物的结构特征，通过紫外分光光度计测定复合物在溶液中有较强的稳定性；2）本专利技术复合物的MIC值较低。该复合物的最低抑菌浓度低于抗生素（三水阿莫西林和硫酸卡那霉素）的最低抑菌浓度；3）本专利技术复合物杀菌效果好。由于复合物的各组分协同作用，使得复合物具有有效的抗菌活性，有望成为具有高效性和经济性等特点的抗菌材料、抗菌试剂或制备抗菌药物，同时对其作用机制进行了探究，并阐明了该复合物可能的作用机理。本文专利技术围绕严重的细菌感染，可能威胁人类健康和动植物的生长的问题，开发了一例具有优良抗菌能力的复合物，该复合物不仅具有比抗生素还低的最低抑菌浓度(MIC)，而且在一定浓度下可以完全杀死大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。该复合物的合成路线为:Co2++Na2MoO4+HL→[Co(L)2]3[PMo12O40],其中HL=2–乙酰吡嗪缩氨基硫脲。本专利技术复合物具有优异抗菌性能的原因是：(1)带正电荷的钴离子容易与带负电荷的细菌细胞壁接触，通过静电相互作用破坏细菌细胞壁；(2)[PMo12O40]3–可能作用于细菌细胞的内部或内膜相关的酶/蛋白，从而干扰细菌细胞壁/膜的成分；(3)[PMo12O40]3–具有较高的氧化还原性，可通过氧化一些重要的电子载体（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，黄嘌呤二核苷酸，还原）来干扰细菌的呼吸链，从而影响ATP的产生,导致ROS的升高；(4)由于Co3+的正电荷与配体供体基团的部分共享，钴离子的极性降低,增强了复合物的亲脂性，使其能够穿透细胞的脂质膜，阻断细菌酶中的金属结合位点。总之，复合物各组分之间的协同作用使其具有优异的杀菌效果。附图说明图1为本专利技术复合物的不对称结构图；图2为本专利技术复合物中，[PMo12O40]3–(a)和[Co(L)2]+(b)的氢键连接方式，复合物的2D层状结构(c)；图3为本专利技术复合物的IR图；图4为本专利技术复合物在不同pH溶液中的稳定性：(a)pH在1‒5之间测定的谱图，(b)pH值在5‒10之间测定的谱图测定；图5为本专利技术复合物的XPS总谱图(a)和Co2pXPS谱图(b)；图6为本专利技术复合物的SEM图像(1a,1b本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物，其特征在于，化学式为：[Co(L)

【技术特征摘要】
1.无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物，其特征在于，化学式为：[Co(L)2]3[PMo12O40]，式中HL=2-乙酰吡嗪缩氨基硫脲；该复合物属于单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为：a=29.1829(13)Å，b=16.5031(7)Å，c=18.9095(9)Å，α=90°，β=103.465(1)，γ=90°。


2.权利要求1所述无机有机杂化Keggin型多金属氧酸盐复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Co(NO3)2·6H2O、Na2MoO4·2H2O、EDTMP和2-乙酰吡嗪缩氨基硫脲溶解于溶剂中，调节pH值在2.5–3.0之间，然后在125-135℃下保持3-4天，冷却至室温，得到黑色晶体，即为无机有机杂化Keggin型多...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明雪，赵萌，刘泰宇，方颜，刘静，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41