一种有机-无机杂化盐（C₅H₆N₃O₂）₂[Cu(SO₄)₂(H₂O)₄]的晶体结构、光谱特性及其抗菌性能

时间：2026年1月19日

来源：Journal of Molecular Structure

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有机-无机杂化盐（C5H6N3O2）2[Cu(SO4)2(H2O)4]通过缓慢蒸发法合成，单晶X射线分析显示其属于单斜晶系（空间群P2₁/c），结构中[Cu(SO4)2(H2O)4]²⁻阴离子与有机阳离子通过氢键形成三维超分子网络。Cu(II)中心为变形八面体配位，热稳定性达180℃，光学分析表明其具有2.72 eV带隙的半导体特性及445/480 nm蓝光发射，且对MRSA等革兰氏阳性菌具中度抑菌活性。

Oumaima Mastouri | Emna Bouaziz | Sergiu Shova | Mariam Siala | Mohamed Boujelbene

突尼斯斯法克斯大学科学学院固体物理化学实验室，LR11ES51，斯法克斯3071。

摘要

一种新型的有机-无机杂化盐（(C₅H₆N₃O₂)₂[Cu(SO₄)₂(H₂O)₄]）通过缓慢蒸发法制备，并通过单晶X射线衍射、振动（FTIR和拉曼）光谱以及热分析和光学分析对其进行了全面表征。其中，(C₅H₆N₃O₂)⁺代表2-氨基-3-硝基吡啶inium。该化合物属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，形成了由N–H···O和O–H···O氢键稳定的三维超分子网络，这些氢键涉及有机阳离子、配位水分子和硫酸根离子。Cu(II)中心呈现由四个水分子和两个硫酸根氧原子构成的扭曲八面体几何结构。热分析表明该化合物在约180°C以下稳定。光学研究表明其具有半导体特性，间接带隙为2.72 eV，并在445和480 nm处发出蓝光。此外，这种杂化材料对包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）在内的革兰氏阳性细菌具有中等程度的抗菌活性。这些结构、光学和生物特性的结合突显了这种基于Cu(II)的杂化硫酸盐在多功能应用中的潜力。

引言

过渡金属配合物，尤其是铜(II)配合物，因其结构多样性和广泛的物理化学及生物性质而受到广泛关注。铜(II)化合物已被报道具有催化、抗菌、抗癌和抗炎活性，使其成为先进功能材料的有希望的候选者[[1], [2], [3]]。Cu(II)离子能够采用多种配位几何结构并与多个供体原子相互作用，这为其丰富的结构化学和可调反应性奠定了基础，这一点在配位化学文献中有详细记录[4,5]。最近的研究还强调了扩展的分子间相互作用和Hirshfeld表面分析在理解此类杂化材料的堆积和稳定性中的作用，相关研究以镉系化合物为例[6]。含氮和氧的有机物种在调节过渡金属配合物的结构构型和反应性方面起着重要作用。杂环化合物，尤其是取代吡啶，由于其强的配位能力和固有的生物活性而备受关注[7,8]。其中，2-氨基-3-硝基吡啶是一种多功能分子，由于含有氨基、硝基和吡啶氮原子，能够参与扩展的氢键作用，因此是形成超分子组装体的良好候选者。硫酸根离子（SO₄²⁻）在配位化学中很常见，它们既可以作为简单的反离子，也可以作为配位配体。它们的结构灵活性和参与氢键的能力通常有助于稳定复杂的无机框架[9,10]。此外，水分子可以完成金属中心的配位环境，并通过广泛的氢键作用促进超分子组织的形成。基于金属硫酸盐的有机-无机杂化材料因其多功能性质（包括光学活性、电导率和可调的热行为）而持续受到关注[1,[11],[12],[13]]。利用密度泛函理论（DFT）的计算研究进一步加深了对这些材料电子性质的理解，并为新型杂化功能材料的设计提供了指导[14]。然而，尽管研究工作不断增加，大多数报道的研究要么仅关注结构特征，要么仅关注功能性质（光学或生物性质）。在同一杂化硫酸盐体系中同时关联晶体结构、氢键网络、光学性质和生物活性的综合性研究仍然较少。