新型香草醛縮苯并咪唑Schiff堿的合成及其抑菌活性

鄧　平， 吳　敏*

(1. 玉林師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 玉林　537000；

2. 桂東南珍稀經(jīng)濟物種保護利用重點實驗室培育基地，廣西 玉林　537000)

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新型香草醛縮苯并咪唑Schiff堿的合成及其抑菌活性

鄧平1,2， 吳敏1,2*

(1. 玉林師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 玉林537000；

2. 桂東南珍稀經(jīng)濟物種保護利用重點實驗室培育基地，廣西 玉林537000)

摘要：以鄰苯二胺和香草醛為原料，合成了3個新型的香草醛縮苯并咪唑Schiff堿(5a~5c),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征。用菌絲生長速率法研究了5a~5c對小麥赤霉病菌(F.gra)，馬鈴薯干腐病菌(F.oxy)，玉米彎苞葉斑病菌(C.sor)，番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。結(jié)果表明:香草醛縮2-甲基-5-氨基苯并咪唑(5c)對F.gra，F(xiàn).oxy和C.sor的抑制活性高于多菌靈，其EC50值分別為19.76 mg·L-1， 24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1。

關(guān)鍵詞：苯并咪唑； 希夫堿； 合成； 抑菌活性

香草醛(1)主要存在于香草和桉樹葉中，是一種重要的天然產(chǎn)物，臨床上常用于鎮(zhèn)靜、抗驚厥、抗癲痛和治療神經(jīng)性頭疼等。1可與胺類反應(yīng)生成相應(yīng)的Schiff堿，該Schiff堿具有性能穩(wěn)定、易于合成、水溶性和脂溶性好等特點，在抗菌[1-3]、抗癌[4]藥物開發(fā)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。

苯并咪唑類化合物具有良好的殺菌[5-8]、抗病毒[9-10]和抗腫瘤[11-14]等活性，并已有部分藥物用于臨床治療[15-17]。但由于細菌耐藥性不斷增強，該類殺菌劑的殺菌效果大幅降低。

通過修飾、改進現(xiàn)有藥物的結(jié)構(gòu)(如苯并咪唑的2-， 5-和6-位取代[18])，獲得高活性、低毒性的新型殺菌劑具有重要的實際意義。本文依據(jù)藥物基團拼合原理[19],將1和苯并咪唑環(huán)通過亞氨基形成Schiff堿鍵合,設(shè)計并合成了3個新型的香草醛縮苯并咪唑Schiff堿(5a~5c， Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征。并測定了5a~5c對小麥赤霉病菌(F.gra)，馬鈴薯干腐病菌(F.oxy)，玉米彎苞葉斑病菌(C.sor)，番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。

Scheme 1

1實驗部分

1.1儀器與試劑

WRS-21B型熔點儀(溫度未校正)；Bruker Avance 400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標)；Bruker EQUINOX-55型紅外光譜儀(KBr壓片)。

2-氨甲基苯并咪唑(3a)[20], 2-氨乙基苯并咪唑(3b)[21], 2-甲基苯并咪唑[21]，2-甲基-5-硝基苯并咪唑[22]和2-甲基-5-氨基苯并咪唑(4)[22]按文獻方法合成；多菌靈，50%可濕性粉劑，青島陽光農(nóng)藥廠；F.gra，F(xiàn).oxy，C.sor，A.sol,F.oxy.s.v，西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)藥研究所生測室；其余所用試劑均為分析純或化學(xué)純。

1.2合成

(1) 香草醛縮2-烷氨基苯并咪唑(5a和5b)的合成(以5a為例)

在三口燒瓶中加入3a 1 g(6.8 mmol)和無水乙醇30 mL，加熱攪拌使其完全溶解；緩慢滴加1 1.04 g(6.8 mmol)的無水乙醇(10 mL)溶液，滴畢，滴加冰乙酸兩滴，回流反應(yīng)約8 h(TLC跟蹤)。減壓濃縮至約10 mL，冷卻至室溫，析出墨綠色粉末，過濾，濾餅用乙酸乙酯洗滌，無水乙醇-乙酸乙酯重結(jié)晶得淡綠色粉末5a 0.82 g，收率43%， m.p.250 ℃;1H NMRδ: 3.83(s, 3H, OCH3), 4.81(s, 2H, NCH2), 6.91~7.59(m, 8H, ArH), 8.11(m, 1H, 1-H); IRν: 3 357, 3 257, 3 060, 2 958, 1 633, 1 599, 1 518, 1 461, 1 361, 1 271, 1 145, 1 025, 765 cm-1。

以3b替代3a,用類似的方法合成粉色粉末5b 0.76 g，收率41%， m.p.262~264 ℃；1H NMRδ: 1.65(d,J=6.6 Hz, 3H, CH3), 3.95(s, 3H, OCH3), 4.59(m, 1H, CHN), 7.09~8.11(m, 9H, ArH， 1-H); IRν： 3 360, 3 257, 3 060, 2 958, 1 630, 1 594, 1 518, 1 461, 1 361, 1 271, 1 145, 1 025, 765 cm-1。

(2) 香草醛縮2-甲基-5-氨基苯并咪唑(5c)的合成

在反應(yīng)瓶中加入4 1.47 g(10 mmol)和無水乙醇30 mL，加熱攪拌使其充分溶解;緩慢滴加1 1.55 g(10 mmol)的乙醇(15 mL)溶液,滴畢，滴加冰乙酸兩滴，回流反應(yīng)5 h(TLC跟蹤)。減壓除去大部分溶劑，冷卻至室溫，過濾，濾餅用冷乙醇洗滌，干燥，用乙醇重結(jié)晶得黃色結(jié)晶5c 1.51 g，產(chǎn)率57%， m.p.179~180 ℃；1H NMRδ: 2.45(s, 3H, CH3), 3.8(s, 3H, OCH3), 6.85~7.45(m, 6H, ArH), 8.48(s, 1H, NCH)； IRν： 3 440, 1 621, 1 608, 1 580, 1 515, 1 460, 1 136 cm-1。

1.3抑菌活性測定[23-24]

菌種活化:將待測菌種在PDA培養(yǎng)基上連續(xù)培養(yǎng)3代,試驗前3 d轉(zhuǎn)接1次,于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)備用。

含藥培養(yǎng)基的制備:在容量瓶中加入樣品20.0 mg和二甲基亞砜5 mL，攪拌使其完全溶解；用二甲基亞砜定容，配制c為2 000, 1 000, 500, 250 mg·L-1的待測藥液。以二甲基亞砜為空白組，多菌靈為對照組。在試管中加入待測藥液1 mL，將融化的PDA培養(yǎng)基趁熱倒至10 mL，迅速搖勻，倒入直徑為9 cm的無菌培養(yǎng)皿中，制成薄厚均勻的平板[c終=(200， 100， 50， 25， 0 mg·L-1)],冷卻備用。

接種:在接種工作臺上，將活化后的供試菌種用直徑為0.4 cm的打孔器在菌落邊緣生長旺盛處打出菌絲餅，用接種針將菌絲餅移至含藥培養(yǎng)皿中央，菌絲面朝下，每皿一塊，加蓋標記，每一處理重復(fù)3次，于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。

數(shù)據(jù)處理:取出培養(yǎng)皿，用游標卡尺測量菌落直徑，取3次試驗的平均值d0，計算用藥后菌落直徑d(d=d0-0.4)。用SPSS統(tǒng)計軟件分析得相關(guān)系數(shù)(r)和50%抑制濃度(EC50)。

2結(jié)果與討論

2.1合成

按文獻方法合成3a和3b時，反應(yīng)時間較長(約72 h)，條件苛刻(需使用高濃度無機酸)。為縮短反應(yīng)時間和提高產(chǎn)率，可考慮采用微波輻射的方法合成。

5a~5c的合成反應(yīng)較容易進行，其原因在于芳香醛中芳基的吸電子作用使氧負離子上的負電荷分散，使共振結(jié)構(gòu)更有利于過渡態(tài)穩(wěn)定而加快反應(yīng)。實驗過程中采用冰乙酸調(diào)節(jié)反應(yīng)環(huán)境至微酸性。反應(yīng)原料中有部分酮，增大了反應(yīng)體系的空間效應(yīng)，因此部分反應(yīng)選用沸點較高的甲苯作溶劑，通過提高反應(yīng)溫度以克服空間阻力，促進反應(yīng)進行。

2.2表征

由1H NMR分析可知，1的醛基氫的δ位于9.9， 5a~5c中該峰消失，但在δ8.1～8.5處出現(xiàn)H-C=N吸收峰。

由IR分析可知，5a~5c的C=N伸縮振動吸收峰位于1 590 cm-1~1 630 cm-1， 1 700 cm-1附近無C=O伸縮振動吸收峰，表明取代芳醛(酮)中的羰基與苯并咪唑的氨基已縮合脫去一分子水形成了C=N。

綜上可見，5a~5c已成功合成。

2.2抑菌活性

表1為5a~5c對5種植物病菌的抑菌活性。

表1　5a~5c的抑菌活性

*mg·L-1;r為相關(guān)系數(shù)

由表1可見，5c對F.gra，F(xiàn).oxy和C.sor的抑制活性高于多菌靈，其EC50值分別為19.76 mg·L-1， 24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1。

3結(jié)論

合成了3個新型的香草醛縮苯并咪唑Schiff堿(5a~5c)。用菌絲生長速率法研究了5a~5c對小麥赤霉病菌(F.gra)，馬鈴薯干腐病菌(F.oxy)，玉米彎苞葉斑病菌(C.sor)，番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。結(jié)果表明:5c對F.gra，F(xiàn).oxy和C.sor的抑制活性高于多菌靈，其EC50值分別為19.76 mg·L-1，24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1,優(yōu)于多菌靈。

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《合成化學(xué)》編輯部

Synthesis and Antibacterial Activities of Novel Vanillin

Benzimidazole Schiff Bases

DENG Ping1,2, WU Min1,2*

(1. College of Life Science & Technology, Yulin Normal University, Yulin 537000, China; 2. Cultivation Base for

Key Laboratory of Conservation and Utilization of Rare and Economic Species at Southeast, Yulin 537000, China)

Abstract：Three novel vanillin benzimidazole Schiff bases(5a~5c) were synthesized, usingo-phenylenediamine and vanillin as raw materials. The structures were characterized by1H NMR and IR. The antibacterial activities of 5a~5c againstFusariumoxysporium(F.oxy),Alternariasolani(A.sol),Fusariumgraminearum(F.gra),Cercosporasorghi(C.sor) andFusauriumoxysporiumf.sp.vasinfectum(F.oxy) were investigated by mycelial growth rate method. The results indicated that 5c exhibited better antimicrobial activities againstF.gra,F.oxandC.sorthan Carbendazim with EC50of 19.76 mg·L-1， 24.94 mg·L-1and 29.15 mg·L-1.

Keywords：benzimidazole; Schiff base; synthesis; antibacterial activity

通訊作者：吳敏，女，博士，講師， E-mail: yier253160@126.com

作者簡介：鄧平(1983-)，男，漢族，新疆阿克蘇人，講師，主要從事天然產(chǎn)物化學(xué)研究。

基金項目：廣西高校科學(xué)技術(shù)研究項目[KY2015LX304]; 玉林師范學(xué)院科學(xué)研究項目[2014YJYB07]

收稿日期：2015-07-01;

修訂日期：2015-12-28

中圖分類號：O626.23

文獻標志碼：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.02.15260