5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的合成及其抗菌活性研究

文麗君，王 英，李海霞，李 娟

（1.海南醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，海南 ?？?571199；2.海南醫(yī)學(xué)院 熱帶醫(yī)學(xué)與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院，海南 ?？?571199）

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的合成及其抗菌活性研究

文麗君1，王 英2，李海霞1，李 娟1

（1.海南醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，海南 ?？?571199；2.海南醫(yī)學(xué)院 熱帶醫(yī)學(xué)與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院，海南 海口 571199）

文章以2，3-二甲基-5，6-二氰基吡嗪為原料，在稀堿條件下由H2O2不完全氧化得到配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺，再與醋酸鈷在弱堿條件下合成了5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷.通過(guò)紫外光譜、紅外光譜、差熱-熱重分析及元素分析進(jìn)行表征，并利用牛津杯法預(yù)試驗(yàn)及試管二倍稀釋法測(cè)定二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其配合物對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和白假絲酵母菌的抗菌活性.結(jié)果表明，相對(duì)于配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物產(chǎn)生了新的活性，具有較好的抑菌殺菌作用，為臨床疾病的治療和食品添加劑的研發(fā)提供借鑒.

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷；配合物；合成；抗菌活性

含吡嗪環(huán)的化合物大多具有抗結(jié)核、驅(qū)饒蟲(chóng)、抗驚厥、抗菌、清除自由基等重要的藥理活性作用[1].吡嗪甲酰胺在pH5～5.5時(shí)，對(duì)人型結(jié)核桿菌殺菌作用最強(qiáng)[2]，尤其對(duì)處于酸性環(huán)境中緩慢生長(zhǎng)的吞噬細(xì)胞內(nèi)的結(jié)核菌，是目前最佳的殺菌藥物.此外，吡嗪酰胺還可作為抗癌藥對(duì)艾爾利希腹水腫瘤細(xì)胞有顯著抑制作用，可有效抑制腫瘤細(xì)胞有絲分裂，減少癌細(xì)胞數(shù)量，使腫瘤細(xì)胞消失[3].吡嗪類(lèi)化合物在香料、食品工業(yè)中也有著重要用途[4-5].如乙酰基取代吡嗪和烴基取代吡嗪作為新型食用香料，可用于改善煙草、糖果、酒的天然風(fēng)味.鈷元素是人體必需微量元素,主要參與造血功能，促進(jìn)心血管的生長(zhǎng)和代謝、促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的合成.本文利用吡嗪類(lèi)化合物2，3-二甲基-5，6二氰基吡嗪為原料，合成5,6-二甲基-

2,3-吡嗪二甲酰胺，再與醋酸鈷在弱堿條件下合成5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物，并研究該配合物對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和白假絲酵母菌的抗菌活性，從而為藥物或食品添加劑的研制開(kāi)發(fā)提供參考.

1 合成路線設(shè)計(jì)

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（河南省鞏義市予華儀器有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)真空泵（河南省鞏義市予華儀器有限公司）；JASCO-FI-4100型傅立葉紅外光譜儀（美國(guó)Perkin elmer公司）；Yanaco CHN corder MT-3型元素分析儀（日本Yanaco公司）；UV100P紫外可見(jiàn)光光度計(jì)（上海鳳凰光學(xué)科儀有限公司）；DZF-6021型真空干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；全自動(dòng)高壓蒸氣滅菌器（美國(guó)致微（廈門(mén)）儀器公司）；生化培養(yǎng)箱（上海博迅儀器有限公司）.

2，3 -二甲基-5，6-二氰基吡嗪（99%，Aldrich Co.）；丙酮、NaOH、30%H2O2、甲醇（分析純，廣州化學(xué)試劑廠）；四水合乙酸鈷、無(wú)水乙醇（分析純，西隴化工股份有限公司）；沙氏瓊脂培養(yǎng)基、沙氏液體培養(yǎng)基、水解酪蛋白（Mueller-Hinton,MH）瓊脂培養(yǎng)基、MH液體培養(yǎng)基（杭州天和微生物試劑有限公司）.

2.2 配合物的合成

2.2.1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺的合成

將0.474g（0.003 moL）2，3-二甲基-5，6-二氰基吡嗪加到三頸燒瓶中，再加入48 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉水溶液和48 mL丙酮,電磁攪拌；滴加21 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的過(guò)氧化氫溶液至三頸燒瓶，于15 min內(nèi)滴加完畢，升溫至50℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng).溶液顏色從棕褐色經(jīng)棕黃色、黃色變至透明淺黃，最后隨著反應(yīng)的進(jìn)行，顏色又逐漸加深直至變?yōu)樽睾稚s6 h后停止反應(yīng)，于50℃下減壓蒸餾除丙酮，殘余物用甲醇洗滌，析出沉淀，抽濾，烘干，得黃色粉末狀固體，m.p.257～259℃（與文獻(xiàn)[6]一致）.

2.2.2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的合成

將0.1485g 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺加到100 mL無(wú)水乙醇中，超聲溶解，得黃色溶液，pH值約為7，置于三頸燒瓶中；將0.2865g乙酸鈷·四水加到20 mL無(wú)水乙醇中，超聲溶解，得透明紫色溶液，置于恒壓滴液漏斗中，邊攪拌邊緩慢滴加到三頸燒瓶中，于30 min內(nèi)滴加完，升溫至40℃攪拌反應(yīng)，顏色從黃色經(jīng)綜紅色至暗紅色，約10 h后，停止反應(yīng)，放置，有棕紅色沉淀出現(xiàn)，離心，洗滌，烘干，得棕紅色固體，顯微鏡下為片狀晶體.

1.3 抑菌方法

1.3.1 牛津杯法

先用牛津杯法[7]預(yù)測(cè)配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其鈷配合物對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌及白假絲酵母菌的抑菌活性，觀察并記錄抑菌圈大小.

1.3.2 試管二倍稀釋法

牛津杯法預(yù)試有抑菌效果的藥液，其最低抑菌濃度（MIC）采用試管二倍稀釋法進(jìn)行測(cè)定.參照文獻(xiàn)[7]的操作，以肉眼觀察無(wú)菌生長(zhǎng)的試管中所含藥物的最低濃度即為最低抑菌濃度，重復(fù)3次.

1.3.3 最低殺菌濃度（MBC）測(cè)定

將未見(jiàn)細(xì)菌或真菌生長(zhǎng)管，每管取出0.1 mL培養(yǎng)液接種于相應(yīng)的固體培養(yǎng)基上，凡接種的平板上菌落少于5個(gè)或未見(jiàn)細(xì)菌生長(zhǎng)的最低藥物濃度即為MBC，重復(fù)3次.

2 結(jié)果與討論

2.1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的表征

2.1.1 紫外光譜

以水為溶劑，測(cè)量了5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其鈷配合物的紫外光譜，見(jiàn)圖1.由圖1知，5, 6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺在284 nm處有最大吸收峰，與Co（Ⅱ）配位后，其在293.5 nm處出現(xiàn)最大吸收，最大吸收峰紅移9.5 nm，表明Co與5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺形成了配合物，使5,6-二甲基-2, 3-吡嗪二甲酰胺的結(jié)構(gòu)略有改變.

2.1.2 配合物的紅外光譜

采用KBr壓片法，對(duì)配合物進(jìn)行紅外光譜掃描，結(jié)果見(jiàn)圖2.

圖1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其鈷配合物的紫外光譜Fig.1 UV Spectra of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide and its Co complex

由圖2可知，3400 cm-1為酰胺上N-H鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，相對(duì)于配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺[5]，低波數(shù)移動(dòng)42 cm-1，說(shuō)明酰胺中N原子參與配位；1400 cm-1為-CONH2的C-N的伸縮振動(dòng)吸收峰，低波數(shù)移動(dòng)60 cm-1，進(jìn)一步說(shuō)明酰胺中N原子參與配位；組峰1600 cm-1為吡嗪環(huán)的骨架振動(dòng)及羰基的伸縮振動(dòng)吸收峰，相對(duì)于配體長(zhǎng)波方向移動(dòng)6cm-1，說(shuō)明吡嗪環(huán)的氮原子或羰基氧原子可能發(fā)生了配位.吡嗪環(huán)的特征吸收峰從1122 cm-1遷移到了1150 cm-1，858 cm-1遷移到了870 cm-1，說(shuō)明吡嗪環(huán)的氮原子參與配位.

2.1.3 熱重分析

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的熱重分析如圖3.

圖2 紅外光譜（5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷）Fig.2 IR Spectra of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

圖3 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的差熱-熱重分析圖Fig.3DSC-TGA of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

配合物在90～120℃之間出現(xiàn)第一失重階段，失重率約為16%，此階段失重的水為配合物分子外的結(jié)晶水，與失去4個(gè)水分子的量相當(dāng).第二個(gè)階段從200～400℃，配體迅速燃燒分解，為吡嗪環(huán)骨架斷裂峰，失重率約為51%，與失去1個(gè)配體分子及4個(gè)水分子相當(dāng).最終分解產(chǎn)物是鈷氧化物.推測(cè)配合物的組成為[Co2（C8N4H8O2）（4 H2O）]·4H2O，其結(jié)構(gòu)可能是

2.1.4 元素分析

經(jīng)元素分析（Co2C8N4H24O10）得實(shí)測(cè)值（理論值）（%）：C20.1(20.9)、H 4.89（5.28）、N 11.9（12.3），實(shí)測(cè)值與理論值相差不是很大，基本可推斷相符.

2.2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷的抑菌活性

用牛津杯法預(yù)試，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌及白色念珠菌均無(wú)明顯抑菌效果（抑菌圈＜6mm），但5,6-二甲基-2, 3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物，其抑菌圈為19mm.試管二倍稀釋法發(fā)現(xiàn)，試管液體隨藥物濃度降低，菌株生長(zhǎng)梯度抑制程度下降.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的抑菌及殺菌結(jié)果見(jiàn)表1和表2.

由表1、表2可知，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物對(duì)所測(cè)白假絲酵母菌和金黃色葡萄球菌顯示出一定的抑菌和殺菌作用.其中，對(duì)白假絲酵

母菌的MIC為25μg/mL，MBC為50μg/mL，對(duì)金黃色葡萄球菌的MIC和MBC均為200μg/mL.

配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺本身無(wú)明顯抗菌活性，但與鈷配位后，產(chǎn)生新的抗菌活性，可能是配合物的脂溶性增強(qiáng)，能滲透到微生物膜內(nèi)部的原因[8].

表1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的抑菌情況（n＝3）Tab.1Antibacterial activity of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co（n＝3）

表2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的MBC值（n＝3）Tab.2 The germicidal dosage of5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co（n＝3）

3 結(jié)論

5,6 -二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺與鈷離子發(fā)生配位形成5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷（Ⅱ）配合物，根據(jù)紫外光譜、紅外光譜、熱重及元素分析的結(jié)果，可以推斷配合物的組成為[Co2（C8N4H8O2）（4 H2O）]·4H2O.

研究表明，部分金屬配合物與其配體相比，活性明顯提高，甚至產(chǎn)生新的活性作用.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺就是一個(gè)很好的例子，它本身無(wú)抗菌活性，但與鈷配位后對(duì)真菌（Candida albicans）的抑菌作用明顯，對(duì)Staphylococcus aureus細(xì)菌也有較好抑菌作用，而對(duì)E.coli細(xì)菌卻無(wú)明顯抑菌作用.這有待從殺菌機(jī)理方面進(jìn)一步研究.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺鈷配合物的抗菌性質(zhì)，豐富吡嗪類(lèi)化合物的應(yīng)用、為臨床疾病的治療提供一個(gè)可參考的途徑，也為其它藥物或食品添加劑的研制提供一個(gè)借鑒.

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責(zé)任編輯：劉 紅

Synthesis and Antibacterial Activity of 5,6-Dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

WEN Lijun1，WANG Ying2，LI Haixia1，Li Juan1
（1.School of Pharmacy，Hainan Medical College，Haikou 571199，China；2.Tropical and Laboratory Medicine School，Hainan Medical College，Haikou 571199，China）

5,6-Dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co was prepared from Co（CH3COO）2and 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide which was synthesized via hydrolysis of 2，3-dimethyl-5,6-pyrazinecarbonitrile in the dilute basic solution using H2O2as the oxidant;The antibacterial activity of 5，6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide and the complex were compared by the Oxford cup method and tube double dilution method;The complex was characterized by UV and IR spectrascopies,TGA and elemental analysis.The 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co shows bacteriostatic and bactericidal effect,but not obvious inhibitory effect by 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide;Compare to ligand,the complex has new biological activity,providing a reference for the clinical treatment of diseases and the development of food additives.

5，6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co；complex；synthesis；antibacterial activity

O 622.6

A

1674-4942（2016）03-0300-04

2016-04-12

海南醫(yī)學(xué)院科研培育基金項(xiàng)目（HY2013-23）；海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20152040）