酰胺基水楊醛Schiff堿的合成及抗菌活性研究

徐文廣　葉亞娟　姜凌　李順清　張芳芳　蔡麗華

摘要：以氨基酸、水楊醛為主要原料，合成了五種Schiff堿，通過(guò)元素分析、紫外吸收、質(zhì)譜等測(cè)試手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，并采用瓊脂擴(kuò)散法分別測(cè)定了各Schiff堿對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抑菌活性，結(jié)果表明： 新合成的五種Schiff堿均具有抗菌作用，抗菌活性分別為色氨酸Schiff堿對(duì)大腸桿菌的作用最強(qiáng)，絲氨酸Schiff堿對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌作用最強(qiáng)，谷氨酸Schiff堿對(duì)枯草芽孢桿菌的抑菌作用最強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：水楊醛；氨基酸；Schiff堿；合成；抗菌活性

中圖分類(lèi)號(hào)：O627.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12002003

1引言

Schiff堿類(lèi)化合物在諸多領(lǐng)域中都有重要應(yīng)用。尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，Schiff堿具有良好的抑菌、殺菌、抗腫瘤、抗病毒等生物活性，Chen H，Rhodes J對(duì)于Schiff堿及其配合物的殺菌機(jī)理提出了見(jiàn)解[1]；在催化腐蝕領(lǐng)域、分析化學(xué)領(lǐng)域和光致變色領(lǐng)域，某些含有特性基團(tuán)的Schiff堿也具有獨(dú)特的應(yīng)用[2]。水楊醛及其衍生物作為精細(xì)化工的重要中間體不僅在醫(yī)藥、染料、農(nóng)用殺蟲(chóng)劑等方面有著廣泛的應(yīng)用，而且在配位催化、電鍍、香料、石油化工、液晶和高分子材料等領(lǐng)域也備受關(guān)注[3]，由于水楊醛的抗菌效果很好，所以作為新型抗菌藥物的備選藥物，很有理論研究意義。氨基酸作為生活中的必需品，在醫(yī)藥上主要用來(lái)制備復(fù)方氨基酸輸液，也用作治療藥物和合成多肽藥物。

本文采用了色氨酸、絲氨酸、谷氨酸等五種氨基酸合成了5種新的氨基酸類(lèi)水楊醛Schiff堿，通過(guò)采用瓊脂擴(kuò)散法，測(cè)定了氨基酸水楊醛Schiff堿對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的抑菌活性[4]，以期發(fā)現(xiàn)新的具有抑菌活性的化合物。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1主要儀器及試劑

儀器：元素分析（UA）用MOD-1106型元素分析儀（Carlo-Erba公司）測(cè)定；質(zhì)譜（MR）用Waters6220 Accurate-Mass Q-TOF型液相色譜質(zhì)譜（LC-MS）聯(lián)用儀測(cè)定；紫外-可見(jiàn)光譜（200～700 nm）Shimadzu UV-160型紫外-可見(jiàn)光譜儀（Shimadzu公司，日本）測(cè)定。

試劑：溶劑和試劑除特別注明外均為分析純或化學(xué)純級(jí)，使用前未進(jìn)一步處理。大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）均為武漢工商學(xué)院實(shí)驗(yàn)室保藏菌種，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（自制）：牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，氯化鈉5 g，瓊脂15～20 g，加水至1 000 mL，pH值調(diào)至7.0～7.2。

2.2樣品合成

2.2.1水楊醛類(lèi)Schiff堿的合成路徑

水楊醛類(lèi)Schiff堿的合成路徑見(jiàn)圖1。

2.2.2水楊醛與氨基酸類(lèi)Schiff堿的合成

稱取4.08 g（0.02 mol）色氨酸溶于50ml無(wú)水乙醇中，室溫下攪拌并滴加少量DMF助溶，待氨基酸溶解后緩慢滴加2.50 mL（0.024 mol）水楊醛，滴加完畢，回流反應(yīng)5h，冷至室溫，抽濾，得固體物質(zhì)，用少量95%乙醇洗滌3次，干燥得到淺黃色固體粉末3.1 g。產(chǎn)率47.84%，熔點(diǎn)305℃-308℃[5]。元素分析（C18H17N3O3）計(jì)算值（%）：C 66.87， H 5.26， N 13.00；實(shí)測(cè)值（%）：C 66.04，H 5.41，N 13.32；UR：265 nm；LC-MS譜圖數(shù)據(jù)（m/z）：324.2（M+1）。

絲氨酸Schiff堿，黃色固體粉末1.97 g。產(chǎn)率43.78%，熔點(diǎn)280℃～284℃。元素分析（C10H10N2O4）計(jì)算值（%）：C 54.05， H 4.50， N 12.61；實(shí)測(cè)值（%）：C 54.64，H 4.21，N 13.02；UR：258 nm；LC-MS譜圖數(shù)據(jù)（m/z）：222.4（M+1）。

谷氨酸schiff堿，得到黃色固體3.60 g。產(chǎn)率67.42%，熔點(diǎn)285℃～289℃。元素分析（C12H15N3O4）計(jì)算值（%）：C 54.05， H 4.50， N 12.61；實(shí)測(cè)值（%）：C 54.64，H 4.21，N 13.02；UR：225 nm；LC-MS譜圖數(shù)據(jù)（m/z）：222.4（M+1）。

蘇氨酸schiff堿，白色固體2.07 g。產(chǎn)率43.31%，熔點(diǎn)298℃～302℃。元素分析（C10H12N2O3）計(jì)算值（%）：C 57.69， H 5.77， N 13.46；實(shí)測(cè)值（%）：C 57.04， H 5.92， N 13.80；UR：245 nm；LC-MS譜圖數(shù)據(jù)（m/z）：209.3（M+1）。

丙氨酸schiff堿，白色固體粉末1.55 g。產(chǎn)率37.08%，熔點(diǎn)258℃～262℃。元素分析（C11H10N2O3）計(jì)算值（%）：C 60.55， H 4.59， N 12.84；實(shí)測(cè)值（%）：C 60.93， H 5.01， N 13.43；UR：300 nm；LC-MS譜圖數(shù)據(jù)（m/z）：209.3（M+1）。

2.3抗菌活性研究

2.3.1實(shí)驗(yàn)菌種制備

分別將大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和枯草芽孢桿桿菌（Bacillus subtilis）3種菌種接種，活化3次后接于液體培養(yǎng)基中，置于37℃保溫箱中孵化，血球計(jì)數(shù)板記數(shù)，使菌體濃度達(dá)到1.5×108個(gè)/mL[5，6]。

2.3.2瓊脂擴(kuò)散法

參照文獻(xiàn)[7]，實(shí)驗(yàn)前將培養(yǎng)皿、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、直徑6mm的紙片及小指管、鑷子等物品進(jìn)行滅菌待用，實(shí)驗(yàn)時(shí)倒至平板冷卻后，移取50微升菌液在瓊脂培養(yǎng)基平板表面均勻涂布，室溫下干燥3～5 min，此時(shí)將水楊醛Schiff堿用DMF配成0.1 g/L、0.2 g/L、0.5 g/L、1.0 g/L、2.5 g/L的藥液，并用無(wú)菌膜過(guò)濾后轉(zhuǎn)入1 mL滅菌的小指管中，分別夾取無(wú)菌紙片蘸取藥液平貼在已接種細(xì)菌的瓊脂平板的表面，各紙片中心相距約24 mm，紙片距平板邊緣約15 mm[8，9]。平板置在37℃條件下孵育24 h后觀察抑菌效果，量取抑菌圈直徑，以僅吸收有機(jī)溶劑DMF的紙片和不加菌液的培養(yǎng)基作空白對(duì)照，取3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值，所得結(jié)果見(jiàn)表1。

3結(jié)果與分析

通過(guò)涂布平板培養(yǎng)后，得到抑菌圈結(jié)果如表1。由表1分析可知：DMF溶液幾乎沒(méi)有抑菌作用，而所合成的5種Schiff堿中均有抑菌圈，且通過(guò)此表可以看出色氨酸Schiff堿對(duì)大腸桿菌的作用最強(qiáng)，丙氨酸Schiff堿對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌作用最強(qiáng)，谷氨酸Schiff堿對(duì)枯草芽孢桿菌的抑菌作用最強(qiáng)。

2017年6月綠色科技第12期

徐文廣，等：酰胺基水楊醛Schiff堿的合成及抗菌活性研究

環(huán)境與安全

4結(jié)語(yǔ)

本文成功地合成了5種新型的氨基酸水楊醛Schiff堿，并鑒定了5種Schiff堿的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)5種氨基酸類(lèi)Schiff堿的抗菌實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)它們均具有良好的抗菌活性，相對(duì)來(lái)說(shuō)色氨酸Schiff堿對(duì)大腸桿菌的作用最強(qiáng)，丙氨酸Schiff堿對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌作用最強(qiáng)，谷氨酸Schiff堿對(duì)枯草芽孢桿菌的抑菌作用最強(qiáng)[10]。這可能是因?yàn)镾chiff堿的基本結(jié)構(gòu)中含-RC=N-結(jié)構(gòu)，其雜化軌道上的N原子具有孤對(duì)電子，使得Schiff堿不僅具有良好的殺菌作用，還具有止痛、抗炎、抗菌及滅菌、抗病毒等活性，因此，它們可以作為潛在的抗菌藥物。

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Synthesis of Schiff Base Containing Salicylaldehyde and Amide and Its Antibacterial Activity

Xu Wenguang， Ye Yajuan， Jiang Lin，Li Shunqing，Zhang Fangfang，Cai Lihua

（Environmental and Biological Engineering College， Wuhan Technology and Business University， Wuhan 430065，China）

Abstract： The five Schiff bases were synthesized by using amino acid and salicylaldehyde as main materials. The structures were identified by IR， Uv and MR. The inhibitory activities of compounds on Escherichia coli， Staphylococcus aureusandBacillus subtiliswere primarily studied through the Agar Diffusion Assay method. The results showedthat the five Schiff bases had antibacterial activity. Respectively glutamic acid Schiff bases has the strongest on escherichia coli， serine Schiff base had the strongest bacteriostasis to staphylococcus aureus and alanine Schiff base had the strongest bacteriostass on bacillus subtilis.

Key words： Salicylaldehyde； Amino acid； Schiff base； synthesis； antibacterial activity