新型水楊醛衍生物基Schiff堿的合成及其抑菌活性*

趙　永，江道勇，高　蕊，丁國(guó)華(桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西桂林　541004)

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新型水楊醛衍生物基Schiff堿的合成及其抑菌活性*

趙永，江道勇，高蕊，丁國(guó)華
(桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西桂林541004)

摘要:以(取代)水楊醛、間(對(duì))羧基苯胺和氨基甲酰肼為原料，分別采用冰浴法合成了4-(二乙基氨基)水楊醛-3-羧基苯胺(3a)，4-(二乙基氨基)水楊醛-4-羧基苯胺(3b)和水楊醛-3-羧基苯胺(3c);采用固相法合成了4-(二乙基氨基)水楊醛-氨基甲酰肼(3d);采用水浴回流法合成了3，5-二溴水楊醛-4-羧基苯胺(3e)和2-羥基-1-萘甲醛-4-羧基苯胺(3f)，3a～3f均為新化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR，ESI-MS和元素分析表征。研究了3a～3f對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及歐文氏草生桿菌的抑菌活性。結(jié)果表明:3a～3f對(duì)受試菌種均有一定的抑菌活性，其中3e的抑菌活性最好。

關(guān)鍵詞:水楊醛; Schiff堿;合成;抑菌活性

Schiff堿類(lèi)化合物及其金屬配合物在生物醫(yī)學(xué)、催化、分析化學(xué)、腐蝕以及光(熱)致變色等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用［1－5］。已見(jiàn)報(bào)道的氨基酸類(lèi)、縮氨脲類(lèi)、縮胺類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、腙類(lèi)席夫堿及其配合物［6－12］具有抑菌、殺菌、抗腫瘤、抗病毒等獨(dú)特藥用效果。尤其含水楊醛基類(lèi)Schiff堿，由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)而具有良好的生理活性［13－15］，在醫(yī)藥界的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

水楊醛及其衍生物是一類(lèi)重要的有機(jī)合成中間體，由水楊醛及其衍生物與胺類(lèi)化合物反應(yīng)合成的Schiff堿類(lèi)化合物具有諸多優(yōu)良性能［16］，其合成方法有水浴回流法、冰浴法和固相合成法。水浴回流法是一種傳統(tǒng)的合成方法，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、收率偏低、副產(chǎn)物較多。利用冰浴法合成Schiff堿化合物，反應(yīng)溫度均在10℃以下，耗時(shí)少且收率高，在低溫下出現(xiàn)的副反應(yīng)產(chǎn)物很少，后續(xù)處理簡(jiǎn)單，是一種相對(duì)比較綠色的合成方法。固相合成法是在室溫或低溫下固相反應(yīng)，不使用溶劑或極少量溶劑，低耗、低污染、選擇性高、收率高，是一種綠色的合成方法。

本文分別以(4-二乙胺基)水楊醛(1a)，水楊醛(1c)和3，5-二溴水楊醛(1e)和2-羥基-1-萘甲醛(1f)與3-羧基苯胺(2a)，4-羧基苯胺(2b)和氨基甲酰肼(2d)為原料，采用冰浴法合成了4-(二乙基氨基)水楊醛-3-羧基苯胺(3a)，4-(二乙基氨基)水楊醛-4-羧基苯胺(3b)和水楊醛-3-羧基苯胺(3c);采用固相法合成了4-(二乙基氨基)水楊醛-氨基甲酰肼(3d)，采用水浴回流法合成了3，5-二溴水楊醛-4-羧基苯胺(3e)和2-羥基-1-萘甲醛-4-羧基苯胺(3f)(Scheme 1)，3a～3f均為新化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR，ESI-MS和元素分析表征。并研究了3a～3f對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及歐文氏草生桿菌的抑菌活性。

Scheme 1

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

XT6B型顯微熔點(diǎn)儀(溫度未校正); Bruker 500MHz型超導(dǎo)核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); Shimadzu FTIR-8400型紅外光譜儀(KBr壓片); PE-2400型元素分析儀; HVE-50型高溫滅菌鍋; 420-BS型電熱-恒溫培養(yǎng)箱; VD-650型無(wú)菌工作臺(tái)。

1a，分析純，阿拉丁試劑公司; 2a和2b，分析純，天津光復(fù)精細(xì)化工所; 2d，化學(xué)級(jí)，天津光復(fù)精細(xì)化工所;牛肉膏，上海銳聰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;蛋白胨，安泰生物工程股份有限公司;瓊脂，汕頭市明德食品添加劑有限公司;大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及歐文氏草生桿菌菌種，桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院生物實(shí)驗(yàn)室;其余所用試劑均為分析純或化學(xué)純。

1.2合成

(1)3a和3b的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入1a 0.966 2 g(5 mmol)和乙醇25 mL，攪拌使其溶解;冰鹽浴冷卻，于8℃～10℃緩慢滴入2a 0.685 7 g(5 mmol)的無(wú)水乙醇(25 mL)溶液，滴畢，加入冰醋酸1.5 mL，反應(yīng)1.5 h(反應(yīng)0.5 h后出現(xiàn)大量黃色沉淀)。靜置，抽濾，濾餅用無(wú)水乙醇(3×10 mL)洗滌，干燥后用混合溶劑［A=V(二氯甲烷)∶V(乙醇)=3∶1］重結(jié)晶得黃色晶體3a 1.36 g。

用類(lèi)似方法合成黃色晶體3b［重結(jié)晶溶劑:丙酮/乙醇(V/V=3/1)］。

3a:收率87%; IR ν:3 072，3 040，2 963，2 869，1 623(C=N)，1 520，1 417，1 343，1 234，1 195，1 140，1 076，828，764，696，603 cm－1; ESI-MS m/z:312.9{［M + H］+}。

3b:收率85%;1H NMR(CDCl3)δ:1.12(t，J=7.00 Hz，6H，CH3)，3.39(q，J=7.04 Hz，4H，CH2)，6.07(d，J=2.36 Hz，1H，ArH)，6.32(d，J=8.88 Hz，2.44 Hz，1H，ArH)，7.13(d，J=8.68 Hz，1.96 Hz，2H，ArH)，7.32(d，J=8.88 Hz，1H，ArH)，7.72(d，J=8.64 Hz，1.96 Hz，2H，ArH)，8.68(s，1H，HC=N)，13.41(s，1H，OH); IR ν:2 972，2 930，2 659，2 537，2 285，1 681，1 632(C=N)，1 577，1 519，1 418，1 340，1 288，1 237，1 198，1 169，1 127，1 076，1 011，961，899，857，821，786，700，653 cm－1; ESI-MS m/z:313.0{［M + H］+};Anal.calcd for C18H20N2O3:C 69.21，H 6.45，N 8.97; found C 69.54，H 6.48，N 8.99。

(2)3c的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入1c 1.1 mL(10 mmol)和乙醇20 mL，攪拌使其溶解;冰鹽浴冷卻，于5℃～8℃緩慢滴入2a 1.371 4 g(10 mmol)的無(wú)水乙醇(35 mL)溶液，滴畢，反應(yīng)1 h(出現(xiàn)大量淡黃色沉淀)。靜置，抽濾，濾餅用無(wú)水乙醇(3×10 mL)洗滌，干燥后用乙醇重結(jié)晶得淡黃色晶體3c 2.23 g，收率90%; IR ν:2 923，1 681，1 620(C=N)，1 575，1 504，1 456，1 418，1 362，1 308，1 283，1 193，1 151，1 108，1 033，931，815，757，744，679 cm－1; ESI-MS m/z:240.1{［M +H］－}。

(3)3d的合成

在瑪瑙研砵中加入1a 0.375 3 g(5 mmol)和2d 0.966 2 g(5 mmol)，攪拌使其混勻;研磨反應(yīng)0.5 h～1 h(研磨過(guò)程中滴加少量無(wú)水乙醇，混合固體顏色由淡棕色逐漸變成淡黃色，直至變成黃綠色黏稠物)。自然風(fēng)干，依次用無(wú)水乙醇和蒸餾水洗滌，抽濾，濾餅干燥得固體粉末，用混合溶劑(A=4∶1)重結(jié)晶，置紅外干燥箱于40℃干燥48 h得黃綠色晶體3d 1.06 g，收率85%;1H NMR δ:11.07(s，1H，NH)，9.61(s，1H，OH)，8.19(s，1H，HC=N)，7.87(s，1H，NH2)，7.66(s，1H，NH2)，7.52(d，J=5 Hz，1H，ArH)，6.21(d，J=5.0 Hz，1H，ArH)，6.09(s，1H，ArH)，3.33(q，J=8.8 Hz，4H，CH2)，1.10(t，J=8.75 Hz，6H，CH3); IR ν:3 436，3 175，2 971，2 927，1 684，1 631(C=N)，1 593，1 551，1 515，1 476，1 410，1 376，1 353，1 295，1 245，1 217，1 192，1 130，1 079，1 015，857，785，709，658 cm－1; ESI-MS m/z:272.9{［M + Na］+};Anal.calcd for C12H18N4O2:C 57.58，H 7.25，N 22.38; found C 57.12，H 7.32，N 22.45。

(4)3e和3f的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入1e 0.041 1 g(3 mmol)，氫氧化鈉0.120 0 g(3 mmol)和無(wú)水乙醇25 mL，攪拌下于室溫反應(yīng)20 min;緩慢滴加2b 0.083 9 g(3 mmol)的無(wú)水乙醇(25 mL)溶液，滴畢，回流(70℃)反應(yīng)3 h。靜置30 min，抽濾，濾餅依次用冷無(wú)水乙醇(2×10 mL)和無(wú)水甲醇(2×10 mL)洗滌，用無(wú)水乙醇/無(wú)水甲醇(V/V=2/1)重結(jié)晶，于40℃真空干燥24 h得淡黃色晶體3e 92.5 mg。

用類(lèi)似方法合成淡黃色晶體3f。

3e:收率74%，m.p.163.0℃～164.0℃;

1H NMR δ:10.04(s，1H)，9.02(s，1H)，8.25～7.26(m，5H)，6.55(d，J=8.5 Hz，1H)，3.40(s，1H)，2.50(s，1H); IR ν:3 428，2 927，1 686，1 594(C=N)，1 424，1 319，1 293，1 164 cm－1; ESI-MS m/z:397.82［M+］; Anal.calcd for C14H9NO3Br2:C 42.19，H 2.27，N 3.53; found C 42.14，H 2.27，N 3.51。

3f:收率83%，m.p.185.0℃～187.0℃;

1H NMR δ:10.82(s，1H)，9.67(s，1H)，8.93(d，J=8.5 Hz，1H)，8.52～7.97(m，3H)，7.79～7.24(m，6H)，3.37(s，1H)，2.51(d，J=8.5 Hz，1H); IR ν:3 428，2 924，1 689，1 595(C=N)，1 545，1 401，1 345，1 308，1 248，1 126，970，843，771，744 cm－1; ESI-MS m/z:289.93［M－］; Anal.calcd for C18H13NO3:C 74.24，H 4.51，N 4.81; found C 74.22，H 4.50，N 4.83。

1.3生物活性測(cè)試

活化實(shí)驗(yàn)菌種:分別稱(chēng)取蛋白胨6 g，牛肉膏3 g和NaCl 3 g置于3個(gè)錐形瓶中，加入200 mL蒸餾水，用0.1 mol·L－1NaOH溶液調(diào)至pH 7.0～7.2，置高壓蒸汽滅菌鍋滅菌30 min;置無(wú)菌工作臺(tái)，冷卻至室溫。用接種環(huán)將金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和歐文氏草生桿菌菌種分別接在液體培養(yǎng)基中，置培養(yǎng)箱中于28.5℃活化15 h，重復(fù)三次，備用。

制備培養(yǎng)基:分別稱(chēng)取蛋白胨12 g，瓊脂16 g，牛肉膏6 g和NaCl 6 g置于4個(gè)錐形瓶中，加入蒸餾水400 mL，用0.1 mol·L－1NaOH溶液調(diào)至pH 7.0～7.2，置高壓蒸汽滅菌鍋滅菌30 min;置無(wú)菌工作臺(tái)，冷卻至30℃～40℃;用移液器將金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和歐文氏草生桿菌活化菌液按1∶50分別加到固態(tài)培養(yǎng)基中，搖勻，及時(shí)傾入置有牛筋環(huán)的10 mL～15 mL無(wú)菌培養(yǎng)皿中，晾干，備用［17－18］。

測(cè)定抑菌活性:用移液器分別移取3a～3f 2 mg·mL－1藥液于培養(yǎng)基，置培養(yǎng)箱于30℃培育24 h。觀察抑菌效果，測(cè)量抑菌圈直徑，以分析純DMF作為空白對(duì)照;每個(gè)化合物對(duì)每個(gè)菌種平行實(shí)驗(yàn)3次，取其平均值。

2　結(jié)果與討論

2.1合成

分別采用冰浴法、固相合成法和水浴回流法合成3a～3f，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，用冰浴法合成3a，3b和3c，耗時(shí)短、收率高。可能因?yàn)榈蜏胤磻?yīng)時(shí)副反應(yīng)較少，且有利于后續(xù)提純處理;3d固相合成法收率最高，使用的溶劑極少，對(duì)環(huán)境污染小，是一種綠色的合成法; 3e和3f水浴回流法合成產(chǎn)率最高，但反應(yīng)耗時(shí)較長(zhǎng)，能耗較高。綜上所述，固相合成法和冰浴合成法能優(yōu)化合成條件、提高收率，是兩種綠色的合成方法。

表1　不同合成方法對(duì)比Table 1　Comparison of different synthesis methods

2.2抑菌活性

3a～3f對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、草生歐文氏桿菌的抑菌圈直徑見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，3a～3f對(duì)受試菌種均具有較強(qiáng)的抑制作用。其中3e對(duì)大腸桿菌以及歐氏草生桿菌的抑制效果最好;3d對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌效果最好。整體評(píng)價(jià)，3e的抑菌活性最好，說(shuō)明同時(shí)含N，O及Br等多種雜原子的配體對(duì)菌種的抑菌效果更好。

表2　3a～3f的抑菌圈直徑*Table 2　The antibacterial circle diameters of 3a～3f

3　結(jié)論

分別以(取代)水楊醛、間(對(duì))羧基苯胺和氨基甲酰肼為原料，合成了6個(gè)新型的水楊醛衍生物基Schiff堿(3a～3f)。抑菌活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:

3a～3f對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、草生歐文氏桿菌均有一定的抑菌活性，其中3，5-二溴水楊醛-4-羧基苯胺(3e)的抑菌活性最好。

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Synthesis and Antimicrobial Activities of Novel Salicylaldehyde Schiff Base Derivatives

ZHAO Yong，JIANG Dao-yong，GAO Rui，DING Guo-hua
(College of Chemistry and Biological Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)

Abstract:Using(substituted)salicylaldehyde，m(p)-carboxyaniline and carbamoyl hydrazine as the raw materials，4-(diethylamino)salicylaldehyde-3-carboxyaniline(3a)，4-(diethylamino)salicylaldehyde-4-carboxy aniline(3b)and salicylaldehyde-3-carboxy-aniline(3c)were synthesized by the ice bath method，4-(diethylamino)salicylaldehyde-amino acid hydrazide(3d)was synthesized by the solid-phase method，3，5-dibromo salicylaldehyde-4-carboxyaniline(3e)and 2-hydroxy-1-naphthaldehyde-4-carboxyaniline(3f)were synthesized by the reflux method.3a～3f were novel compounds.The structures were characterized by1H NMR，IR，ESI-MS and elemental analysis.The antimicrobial activities of 3a～3f against S.aureus，E.herbicola and E.coli were investigated.The results showed that 3a～3f exhibited certain biological activities，and 3e was the best one.

Keywords:salicylaldehyde; Schiff base; synthesis; antimicrobial activity

作者簡(jiǎn)介:趙永(1989－)，男，漢族，河南南陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事功能有機(jī)材料的研究。

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21166006);廣西碩士研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(YCSZ2014155)

收稿日期:2014-06-25;

修訂日期:2015-01-23

中圖分類(lèi)號(hào):O625.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005－1511.2015.05.0387 *

通信聯(lián)系人:丁國(guó)華，教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail:dinggh@ glut.edu.cn