吡唑席夫堿化合物的合成及其生物活性研究

袁澤利，周承恩，吳 慶，胡慶紅，張銘欽

(遵義醫(yī)學院藥學院，貴州 遵義 563003)

具有亞胺-RC=N-結(jié)構(gòu)的席夫堿型化合物因具有一定的藥理學[1～3]和植物生長激素活性[4，5]等生物活性而成為近年來研究者的關(guān)注對象。許多天然化合物中含有吡唑雜環(huán)結(jié)構(gòu)單元。吡唑雜環(huán)衍生物具有抗菌、消炎、抗癌、降血糖及抗艾滋病毒等活性，在醫(yī)藥研究開發(fā)中受到高度重視[6～8]；同時還具有除草、殺蟲、殺菌、殺螨及植物生長調(diào)節(jié)等功效，成為農(nóng)藥研究的熱點之一[9～12]。為研制、高效、低毒且對環(huán)境友好的具有優(yōu)異植物生長調(diào)節(jié)活性的新型化合物，基于目前對先導化合物的設(shè)計趨向于將多個具有生物活性有效藥團結(jié)構(gòu)單元聚集，以期實現(xiàn)活性疊加，從而產(chǎn)生活性更強的新結(jié)構(gòu)先導物的理念，作者設(shè)計合成了一系列新型吡唑席夫堿化合物(圖 1)，經(jīng)元素分析、1HNMR、FTIR、MS等對目標化合物結(jié)構(gòu)進行表征，并采用平皿法測試了其對單子葉植物玉米的生長調(diào)節(jié)活性。

圖1 目標化合物的合成路線

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

玉米種子，遵義益農(nóng)種業(yè)有限公司。

所用試劑均為分析純。中間體3-肟基-戊二酮(化合物Ⅰ)參照文獻[13]合成，m.p.66 ℃(文獻值[13]：65～67 ℃)。

Vario ELⅢ型元素分析儀，德國Elementar公司；BrukerAV-500型核磁共振儀，瑞士Bruker公司；Varin 1000型紅外分光光度計(KBr壓片)，美國Varian公司；Agilent 6890-5973N型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國安捷倫公司；WRS-2A型熔點儀，上海易測公司；SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 合成

1.2.1 4-氨基-3，5-二甲基吡唑(Ⅱ)的合成

將12.5 mL 95%乙醇和4.6 mL(93.04 mmol)80%水合肼置于100 mL雙口燒瓶中混合攪拌，在0～5 ℃下加入3.0 g(23.36 mmol)化合物Ⅰ，加熱回流2 h，冷卻，析出白色固體，過濾得白色固體化合物Ⅱ。產(chǎn)率75.7%，m.p.102 ℃(文獻值[13]：101～103 ℃)。1HNMR(DMSO-d6)，δ，ppm:11.51(s，1H，NH)，3.32(s，2H，NH2)，1.98(s，6H，CH3)；MS(ESI)m/z：113[M++2]；元素分析C5H9N3實測值(理論值)：C 53.98(54.05)，H 8.15(8.11)。

1.2.2 目標化合物(Ⅲ)的合成

以Ⅲa的合成為例：將0.01 mol化合物Ⅱ和50 mL 50%乙醇置于250 mL三口燒瓶中，緩慢滴加含0.01 mol水楊醛的10 mL無水乙醇溶液，于30 min內(nèi)滴完，滴畢，繼續(xù)回流2～3 h，冷卻，過濾，用熱水洗滌2～3次，得黃色固體化合物Ⅲa。產(chǎn)率86.0%，m.p. 202.4～202.5 ℃。

按照同樣方法，分別用2，4-二羥基苯甲醛和香蘭素代替水楊醛得黃色固體化合物Ⅲb和Ⅲc。Ⅲb產(chǎn)率82.5%，m.p.217.6～218.6 ℃。Ⅲc:產(chǎn)率84.3%，m.p.186.5～188.7 ℃。

1.3 生物活性測試

取供試植物玉米種子，溫水中浸泡5 h，在直徑為12 cm的培養(yǎng)皿中鋪2層濾紙，再在其上放入20粒玉米種子，分別用濃度為100 mg·L-1、50 mg·L-1、10 mg·L-1、1 mg·L-1的化合物Ⅲ溶液培養(yǎng)。以少量蒸餾水的培養(yǎng)基作空白對照。將培養(yǎng)皿置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，4 d后取各樣品中生長最為茂盛的10顆，測其莖、根的長度，與空白組相比較，進行藥效學評價。生長調(diào)節(jié)活性按下式計算：

式中：N為在化合物中培養(yǎng)測得的莖、根長度，N1為空白(蒸餾水中)中測得的莖、根長度。

2 結(jié)果與討論

2.1 目標化合物結(jié)構(gòu)表征

Ⅲa：1HNMR(DMSO-d6)，δ，ppm:13.12(s，1H，OH)，11.37(s，1H，NH)，9.12(s，1H，CH=N)，7.76～6.48(m，4H，Ar-H)，1.89(s，6H，CH3)；FTIR(KBr)，ν，cm-1：3460(OH)，3414(NH)，3042(Ar，C-H)，2876(CH3)，1610(C=N)，1553、1495(Ar，C=C)，1316、1004(Pyrazole ring)，754(Ar-H)；MS(ESI),m/z:215[M+]；元素分析C12H13N3O實測值(理論值):C 66.89(66.96)，H 6.12(6.09)。

Ⅲb:1HNMR(DMSO-d6)，δ，ppm:13.68(s，2H，OH)，11.48(s，1H，NH)，8.98(s，1H，CH=N)，7.89～6.57(m，3H，Ar-H)，2.03(s，6H，CH3)；FTIR(KBr)，ν，cm-1：3463(OH)，3416(NH)，3038(Ar，C-H)，2871(CH3)，1642(C=N)，1550、1486(Ar，C=C)，1312、1000(Pyrazole ring)，785(Ar-H)；MS(ESI),m/z：231[M++2]；元素分析C12H13N3O2實測值(理論值)：C 62.45(62.38)，H 5.71(5.67)。

Ⅲc:1HNMR(DMSO-d6)，δ，ppm:13.25(s，1H，OH)，11.53(s，1H，NH)，9.05(s，1H，CH=N)，7.76～6.37(m，3H，Ar-H)，3.68(s，3H，OCH3)，1.97(s，6H，CH3)；FTIR(KBr)，ν，cm-1:3468(OH)，3415(NH)，3040(Ar，C-H)，2925(OCH3)，2875(CH3)，1618(C=N)，1560、1500(Ar，C=C)，1335、1015(Pyrazole ring)，1256(Ar-O)，828(Ar-H)；MS(ESI),m/z：245[M+]；元素分析C13H15N3O2實測值(理論值)：C 63.67(63.66)，H 6.17(6.16)。

在目標化合物的FTIR譜圖中，3460 cm-1附近為目標化合物的νOH吸收峰，3415 cm-1附近為吡唑環(huán)上的νNH特征振動吸收峰[14]，1518～1588 cm-1和1002～1491 cm-1分別為苯環(huán)和吡唑環(huán)的特征吸收峰[13]，另外，1610～1642 cm-1為席夫堿νC=N特征振動吸收峰[2，3]，表明有席夫堿化合物的生成。在目標化合物的1HNMR譜圖中，13.12～13.68 ppm觀察到OH的質(zhì)子化學位移，而11.50 ppm附近的質(zhì)子位移為吡唑環(huán)NH，此外9.0 ppm附近為席夫堿的CH=N特征質(zhì)子化學位移[2，3]，進一步證明席夫堿化合物的生成。在目標化合物的MS譜圖中，均觀察到分子離子峰。綜合元素分析、1HNMR、FTIR、MS結(jié)果，表明合成得到的化合物Ⅲ確為預(yù)期目標化合物。

2.2 生物活性

目標化合物對玉米的生長調(diào)節(jié)活性測試結(jié)果見表1。

表1 目標化合物對玉米的生長調(diào)節(jié)活性

從表1可以看出，目標化合物在低濃度下對單子葉植物玉米生長均表現(xiàn)出促進作用，其中以濃度為10 mg·L-1的目標化合物對玉米生長的促進作用最顯著；在高濃度下對玉米的生長均表現(xiàn)出顯著抑制作用。

3 結(jié)論

以乙酰丙酮、水合肼、取代苯甲醛為起始原料，經(jīng)過肟化、縮合反應(yīng)得到了一系列新型吡唑席夫堿化合物，通過元素分析、1HNMR、FTIR、MS等對目標化合物結(jié)構(gòu)進行確證。采用平皿法測試其對單子葉植物玉米的生長調(diào)節(jié)活性表明，目標化合物可作為較理想的植物生長調(diào)節(jié)劑，但濃度需控制在適當?shù)姆秶畠?nèi)。所設(shè)計合成得到的吡唑席夫堿化合物具有一定的研究開發(fā)價值。

參考文獻：

[1] 皇甫超申，馬永超，房娜，等.三氮唑席夫堿衍生物對人肝癌細胞分化和凋亡的影響[J].中國藥理學通報，2008，24(4):498-503.

[2] 袁澤利，吳慶，楊興變，等.新型含均三唑席夫堿型大環(huán)化合物的合成及其抗菌活性研究[J].有機化學，2011，31(10):1698-1702.

[3] 袁澤利，胡慶紅，吳慶，等.新型大環(huán)席夫堿化合物的合成及其抗菌活性研究[J].有機化學，2009，29(2):279-282.

[4] 陳傳兵，伍海濤，王濤，等.一種具有植物激素活性的噻二唑席夫堿的合成及結(jié)構(gòu)表征[J].廣州中醫(yī)藥大學學報，2010，27(1):85-89.

[5] Singh N K，Aggarwal M S，Aggarwal R C.Synthetic，structural and antifungal studies of some 3d-metal complexes of salicylaldehyde-2-furanthiocarboxyhydrazone[J].Synth React Inorg Met Org Chem，1985，15(1):75-81.

[6] Li J，Lynch M P，DeMello K L，et al.Invitroandinvivoprofile of 2-(3-di-fluoromethyl-5-phenylpyra-zol-1-yl)-5-methanesulfonylpy-ridine，a potent，selective，and orally active canine COX-2 inhibitor[J].Bioorg Med Chem,2005，13(5):1805-1809.

[7] 劉新華.新型芳基吡唑衍生物的合成及其抑菌活性[J].合成化學，2007，15(2):212-215.

[8] Tao Z F，Sowin T J，Lin N H.A facile synthesis of antitumoral indeno[1，2-c]pyrazole-4-one by mild oxidation with molecular oxygen[J].Tetrahedron Lett，2005，46(44):7615-7618.

[9] 周寶晗，曹宏，劉釗杰.N-?；吝蜓苌锏暮铣膳c生物活性[J].應(yīng)用化學，2005，22(4):391-394.

[10] Ouchi Seigo，Okada Shoji.Composition to prevent diseases of rice and preventing method by using that[P].JP 10 338 589，1998-12-22.

[11] 劉長令.近幾年開發(fā)的國外農(nóng)藥新品種[J].農(nóng)藥，2000，39(2):45-46.

[12] 譚成俠，沈德隆，翁建全，等.一種含吡唑氨基脲化合物制備方法及其應(yīng)用[P].CN 1 654 457A，2005-08-17.

[13] 張海昊，王伯周，羅義芬，等.3，5-二甲基-4-重氮吡唑的合成[J].化學試劑，2007，29(7):437-438.

[14] 周曉霞.3(5)-取代-1H-唑甲酸及其銅配合物合成與表征[J].吉林化工學院學報，2009，26(1):31-33.