PMNBP縮氨基酸酯席夫堿配合物的合成、表征和抑菌活性

張 華，張 欣，孫 晨

（天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，天津300387）

4-?；吝蜻捌湎驂A是一類雜環(huán)β-二酮螯合劑，其活性的雙酮配位基可以同各種金屬或稀土離子形成大量的配合物，是金屬和稀土離子良好的萃取劑和螯合劑[1-3].大量研究表明，此類化合物的金屬配合物具有多種功能，如傳遞電子作用、磁交換作用、載氧功能、抗菌和抗病毒生物活性等[4-6]，因此被廣泛應(yīng)用于藥理、冶金、染料[7-8]等領(lǐng)域.氨基酸金屬配合物等小分子生物配體的配合物不僅自身具有重要的生物功能，也是金屬蛋白、金屬酶等生物大分子配合物所必需的活性中心[9].

為進(jìn)一步拓展研究范圍，課題組合成了含有多個強(qiáng)電負(fù)性配位原子的PMNBP縮L-苯丙氨酸甲酯、PMNBP縮L-纈氨酸甲酯、PMNBP縮L-亮氨酸甲酯、PMNBP縮L-色氨酸甲酯等4種席夫堿配體以及配體相應(yīng)的過渡金屬（Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+）配合物，并測定了這些化合物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌活性.

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：FT-IR型紅外光譜儀（KBr壓片法），美國Bruker 300MHz核磁共振儀（CDCl3）.

試劑：1-苯基-3-甲基-4-苯甲?；?5-吡唑啉酮，北京旭東化工廠生產(chǎn)；對硝基苯甲酰氯，分析純，上海傳信化工有限公司生產(chǎn)；二氧六環(huán)，分析純，天津福晨化學(xué)試劑廠生產(chǎn)；L-苯丙氨酸甲酯、L-色氨酸甲酯、L-纈氨酸甲酯、L-亮氨酸甲酯，生化試劑，均由上海康達(dá)氨基酸廠生產(chǎn)；其他試劑均為分析純.

1.2 實驗方法

1.2.1 PMNBP縮氨基酸甲酯席夫堿及其配合物的合成

根據(jù)文獻(xiàn)［10］合成配體PMNBP縮L-苯丙氨酸甲酯、PMNBP縮L-色氨酸甲酯、PMNBP縮L-亮氨酸甲酯、PMNBP縮L-纈氨酸甲酯.

分別稱取1 mmol的金屬醋酸鹽溶于10 mL無水乙醇中，將這些溶液逐滴滴加到溶有2 mmol的PMNBP縮L-苯丙氨酸甲酯（PMNBP縮L-色氨酸甲酯、PMNBP縮L-亮氨酸甲酯、PMNBP縮L-纈氨酸甲酯）的熱三氯甲烷和乙醇混合溶液中，常溫攪拌1～2h，水浴回流5～6h，冷卻，靜置幾日后析出晶體或粉末，得到不同的金屬配合物.

1.2.2 PMNBP縮氨基酸甲酯席夫堿及其配合物抑菌活性的測定

制備細(xì)菌基礎(chǔ)培養(yǎng)基，高壓滅菌后，分裝到滅菌處理的培養(yǎng)皿中，制成瓊脂平板.

將實驗室貯存于-80℃下的金黃色葡萄球菌（Staphy loccus aureus革蘭氏陽性菌）和大腸桿菌（Escherichia coli革蘭氏陰性菌）2菌種接種，活化3次后接于瓊脂培養(yǎng)液中，放到溫度為（37±1）℃的恒溫箱中，培養(yǎng)24h后，在生理鹽水中配成濃度為1×108/mL的菌液[11].取0.15 mL菌液加入到瓊脂平板中，用涂布棒鋪平.

以二甲基甲酰胺為溶劑，將待測化合物配制成不同濃度的溶液.分別取0.15 mL溶液注射到已黏在培養(yǎng)皿上的牛津杯中，置于（37±1）℃的溫箱中恒溫培養(yǎng)，24h后量取抑菌環(huán)的直徑[12].實驗設(shè)置3次重復(fù).

2 結(jié)果與討論

2.1 PMNBP縮氨基酸甲酯席夫堿及其配合物的表征

2.1.1 PMNBP縮氨基酸甲酯席夫堿的1H NMR

研究合成的席夫堿化合物的1H NMR，結(jié)果如表1所示.

表1 PMNBP縮氨基酸甲酯席夫堿的1H NMR譜數(shù)據(jù)Tab.1 1H NMR of Schiff bases of am ino acid esters derived from PMNBP

由表1可以看出，1.44～1.45為吡唑啉酮五元環(huán)3位甲基上3H的化學(xué)位移值.

在L1中，2.96～3.04處為L1的—CH2中2H的化學(xué)位移值，3.72處為甲酯酯基上3H的化學(xué)位移值，3.58～3.62處為 L1中—CH的化學(xué)位移值，6.98～8.45處多重峰為苯環(huán)H的化學(xué)位移值.在較低場11.47處有較弱雙峰出現(xiàn)，可歸為—NH上H的化學(xué)位移，故可推出該化合物主要以酮式結(jié)構(gòu)存在.

在L2中，0.99～1.07處為L2側(cè)鏈的2個—CH3中H的化學(xué)位移，3.74處為L2甲酯酯基上3H的化學(xué)位移，2.20～2.35、3.58～3.62為L2的—CH上H的化學(xué)位移值，7.14～8.45為苯環(huán)上H的化學(xué)位移值，此配體在較低場11.57處也有較弱峰出現(xiàn)，此峰為—NH上H的化學(xué)位移值.

在L3中，0.80～0.92處的6H可歸為L3側(cè)鏈上2個甲基的H，3.72處為酯基上3H的化學(xué)位移，3.73為L3上的次甲基H的化學(xué)位移值，1.7～1.85處為—CH、—CH22組質(zhì)子吸收峰的化學(xué)位移值，7.15～8.46處均為苯環(huán)上H的化學(xué)位移值，在較低場11.39處為—NH上H的化學(xué)位移值.

在L4中，3.16處為L4亞甲基上2H的化學(xué)位移值，3.74處為甲酯酯基上3H的化學(xué)位移，3.74處的化學(xué)位移為—CH上的質(zhì)子吸收峰，7.15～8.46處均為苯環(huán)上H的化學(xué)位移值，6.74～6.85處為L4芳香環(huán)上—NH的H的化學(xué)位移，在較低場11.39處有較弱雙峰，該峰為亞胺—NH上H的化學(xué)位移，因此上述化合物均以酮式結(jié)構(gòu)存在.

2.1.2 配體及配合物的紅外光譜分析

對研究中的24種化合物和對照物進(jìn)行編號，紅外光譜儀掃描的結(jié)果如表2所示.

表2 配體及配合物的紅外光譜數(shù)據(jù)Tab.2 IR of Schiff basesof am ino acid estersand their metal comp lexes cm-1

在表2配體的IR結(jié)果中，3 430 cm-1附近的吸收峰可歸屬為N—H的伸縮振動，1 530 cm-1（1 529、1 543、1 536 cm-1）為N—H的彎曲振動吸收峰，1 630 cm-1附近的吸收峰可歸屬為吡唑啉酮環(huán)羰基的伸縮振動峰，4種配體的酯羰基伸縮振動峰分別在1 732、1 743、1 747 cm-1處，此結(jié)果說明了配體中氨基酸酯的存在.4種配體在3 200～3 650 cm-1區(qū)間內(nèi)無O—H的特征吸收峰，而在1 150 cm-1附近出現(xiàn)C—N單鍵的伸縮振動峰，說明配體是以烯胺酮式結(jié)構(gòu)存在.當(dāng)配體與金屬離子配位后，νC=O(ring）和νCOO的吸收峰出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象，且在1520～1530 cm-1處出現(xiàn)了新的νC=N（chain）吸收峰，說明參與配位的原子分別來自于吡唑啉酮羰基氧原子、氨基酸酯羰基氧原子以及發(fā)生互變異構(gòu)后形成的亞胺氮原子.

以上對紅外數(shù)據(jù)的分析與核磁測定的結(jié)果相一致.

2.2 抑菌活性的測定結(jié)果

PMNBP縮氨基酸甲酯席夫堿及其配合物共24種化合物在5.00、2.50和1.25 g/L 3種質(zhì)量濃度下的抑菌能力測定，結(jié)果如表3所示.從表3可以看出，所測化合物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長均有一定的抑制能力，對大腸桿菌的抑制作用顯著強(qiáng)于金黃色葡萄球菌.配合物對大腸桿菌的抑制作用普遍強(qiáng)于配體，其中，抑菌活性較強(qiáng)的有PMNBP縮L-苯丙氨酸甲酯合鋅（Ⅱ）、PMNBP縮L-纈氨酸甲酯合鋅（Ⅱ）、PMNBP縮L-亮氨酸甲酯合銅（Ⅱ）、PMNBP縮L-亮氨酸甲酯合鋅（Ⅱ）、PMNBP縮L-亮氨酸甲酯合錳（Ⅱ）、PMNBP縮L-色氨酸甲酯合銅（Ⅱ）、PMNBP縮L-色氨酸甲酯合鋅（Ⅱ）等.由此可見，同其他金屬相比，4種配體的金屬鋅配合物均有較強(qiáng)的抑菌活性，其次是銅和錳.在化合物的濃度方面，抑菌效果并非隨著濃度的增加而增大，而是不同的化合物在某個濃度下能達(dá)到最佳的抑菌效果.

表3 化合物抑菌環(huán)平均直徑Tab.3 Average diameters of antibacterial ring of the com pounds mm

3 結(jié)論

綜上所述，配體PMNBP縮氨基酸酯主要以烯胺酮式結(jié)構(gòu)存在，當(dāng)與過渡金屬形成配合物時逐漸向亞胺烯醇式轉(zhuǎn)變.參與配位的原子分別是亞胺氮原子、吡唑啉酮羰基氧原子、酯羰基氧原子，形成ML2型中性配合物.配體和配合物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌均有一定的抑菌作用，其抑菌效果受到菌種、配體的種類、化合物的濃度以及形成配合物時金屬離子的不同等多種因素的影響.

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