喹烯酮磺酸鈉的合成及結構表征

■劉立業(yè) 丁元生 史晉宜

（吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林省吉林市 132022）

近年來，我國畜禽生產、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達、集中地區(qū)，面臨著疫病頻發(fā)、細菌性傳染病普遍上升，畜禽群體抗病能力顯著下降等問題的威脅。這些都與畜牧生產中大量使用抗生素、飼料中濫用抗生素有直接關系，并且已經(jīng)對食品安全、人類健康和公共衛(wèi)生構成嚴重威脅。因此，開發(fā)高效低毒、抗菌促生長的抗生素替代產品，是我國畜禽生產及養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題[1]。

喹烯酮屬喹喔啉類藥物，其分子結構的母核是喹喔啉-1,4-二氧化物，化學名為3-甲基-2-肉桂?；?喹喔啉-1,4-二氧化物，本品為淡黃色結晶或無定形粉末，無嗅無味，不溶于水，溶于氯仿、二甲基亞砜、二氧六環(huán)，微溶于甲醇、乙醇。對光敏感，容易發(fā)生光化學反應[2]。

喹烯酮抗菌譜較廣，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、克雷伯氏桿菌、變形桿菌、鼠傷寒、痢疾桿菌等多種致病菌均有抑制作用，可選擇性地抑制消化道內多種病原菌(特別是革蘭氏陰性菌)，且不影響腸道有益菌群，保護腸壁不受病原微生物或寄生蟲侵害[3-5]。徐忠贊等[6]、王玉春等[7]、李金善等[8]等分別研究喹烯酮對白豬、肉仔雞、鯽魚的增重效果，結果表明，喹烯酮可明顯促進動物生長，增重效果可達10%～20%[9]。

喹烯酮作為高效低毒、抗菌促生長的抗生素替代產品，由于其溶解性較差，導致其生物利用度較低，應用范圍受到較大的限制。張鐸[1]報道了一種喹烯酮磺酸鹽的合成方法及其生物活性，研究表明喹烯酮磺酸鈉比喹烯酮高效、低毒。但報道的合成方法工藝復雜，收率較低。本研究旨在得到一種經(jīng)濟合理、環(huán)境友好、易于產業(yè)化的喹烯酮磺酸鈉合成工藝。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

乙酰甲喹：純度≥99%（湖北鑫源順醫(yī)藥化工有限公司）；2-甲酰苯磺酸鈉：純度≥95%（上海海曲化工有限公司）；碳酸鈉（Aladding）、乙醇（Aladding）均為分析純試劑。Nicolet 6700紅外光譜儀；Agilent 6490三重串聯(lián)四極桿液/質聯(lián)用儀；Bruker 400MHz核磁共振儀。

1.2 合成方法

將4.80 g（0.022 mol）乙酰甲喹、4.16 g（0.02 mol）2-甲酰苯磺酸鈉溶于70 ml乙醇中，加入2.33 g（0.022 mol）無水碳酸鈉，在50℃下攪拌5 h。待反應結束后，抽濾，10 ml乙醇洗滌濾餅至白色，收集濾液，旋蒸出部分溶劑，靜置過夜。有黃色固體析出，抽濾，20 ml乙酸乙酯洗滌濾餅，將濾餅用5 ml水重結晶，50℃干燥，得到5.85 g淡黃色粉末。

1.3 喹烯酮磺酸鈉溶解度測定

分別配制濃度為20、18、16、14、12、10、8 μg/ml的喹烯酮磺酸鈉二次重結晶樣品溶液，在308 nm處測定吸光度。以喹烯酮磺酸鈉濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線，計算相關系數(shù)。室溫下在離心試管中加入適量重蒸水，加入喹烯酮磺酸鈉至試管底部出現(xiàn)沉淀。漩渦振蕩，離心，重復3次。取上層清液稀釋后，308 nm處測定吸光度，計算喹烯酮磺酸鈉的溶解度。

2 結果

2.1 喹烯酮磺酸鈉結構表征

喹烯酮磺酸鈉紅外光譜：IR（KBr）cm-1：1 670、1 520、1 360、1 190、1 080、991、833、779、634、567，詳見圖1。

圖1 喹烯酮磺酸鈉紅外光譜圖

喹烯酮磺酸鈉核磁共振光譜：1HNMR（DMSO-d6）δppm：8.77（1H，d，J=16.4，H-13）、8.54（1H，d，J=8.4，H-5）、8.45（1H，d，J=8.4，H-8）、8.01（2H，m，H-6，H-7）、7.86（1H，m，H-19）、7.80（1H，m，H-16）、7.42（2H，m，H-17，H-18），7.21（1H，d，J=16.4，H-12）、2.42（3H，s，3-CH3），詳見圖2。

喹烯酮磺酸鈉核磁共振光譜圖：13CNMR（DMSOd6）δppm：187.2、148.8、147.7、139.5、139.3、137.9、136.9、133.1、132.1、131.2、130.9、129.7、127.5、127.5、125.7、120.2、120.1、14.3，詳見圖3。

喹烯酮磺酸鈉LC-MS譜：[M-Na+H]+=387.0，詳見圖4。

圖2 喹烯酮磺酸鈉1HNMR譜圖

圖3 喹烯酮磺酸鈉13CNMR譜圖

根據(jù)LC-MS數(shù)據(jù)，結合核磁共振數(shù)據(jù)可確定該化合物分子式為C18H13N2O6SNa，分子量為408。紅外光譜（IR）中1670峰、13CNMR中δ187.2表明分子結構中存在羰基官能團，1HNMR中δ8.77（1H，d，J=16.4，H-13），δ7.21（1H，d，J=16.4，H-12）化學位移值及耦合常數(shù)表明分子中C-12，13的雙鍵為反式構型，具體解析結果詳見表1。

表1 核磁共振譜圖解析結果

綜合以上數(shù)據(jù)可知，喹烯酮磺酸鈉結構如圖5所示。

圖5 喹烯酮磺酸鈉結構

2.2 喹烯酮磺酸鈉溶解度測定

喹烯酮磺酸鈉溶解度測定結果如表2所示。

表2 溶解度測定結果

由表2計算可知，室溫下喹烯酮磺酸鈉飽和溶液濃度為：0.157 5 g/ml。由于室溫下喹烯酮磺酸鈉飽和溶液密度與水濃度近似相等，因此喹烯酮磺酸鈉的溶解度約為15.75 g。

3 結論

本研究得到的喹烯酮磺酸鈉的合成方法，按照文中1.2的合成方法，最終得到喹烯酮磺酸鈉5.85 g（理論值為8.16 g），合成得率為72%，喹烯酮磺酸鈉的結構通過IR、LC-MS、NMR得到確證。經(jīng)測定，喹烯酮磺酸鈉在水中的溶解度約為15.75 g。