新型芳香酰腙類席夫堿化合物的合成及其生物活性研究

許靜儀 彭文情 劉旭強 吳娟 何家佳 李水清

摘要：以對氯苯甲酸、甲醇、水合肼及氯代苯甲醛為原料，設(shè)計合成了鄰氯苯甲醛對氯苯甲酰腙、對氯苯甲醛對氯苯甲酰腙和2，4-二氯苯甲醛對氯苯甲酰腙。利用元素分析、核磁共振氫譜及紅外光譜對目標(biāo)化合物進行了結(jié)構(gòu)表征。以菜粉蝶5齡幼蟲為試蟲，研究3個目標(biāo)化合物的生物活性。結(jié)果表明，合成的3個芳香酰腙類席夫堿化合物都具有一定的殺蟲活性，其中，尤以2，4-二氯苯甲醛對氯苯甲酰腙的觸殺活性和胃毒活性最強。

關(guān)鍵詞：酰腙；席夫堿；合成；生物活性

中圖分類號：TQ453；O621.2 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）14-0064-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.14.015 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： Taking p-chlorobenzoic acid，methanol，hydrazine hydrate and chlorinated benzaldehyde as materials，three new aromatic acylhydrazone schiff base compounds，namely o-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone，p-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone and 2，4-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone were designed and synthesized. The structures of target molecules were confirmed by elemental analysis，H1 NMR and the infrared spectrum. Taking 5 instar larvae of Pieris rapae as test insects，the insecticidal activities of target compounds were tested in lab. The results showed that three aromatic acylhydrazone schiff base compounds had insecticidal activities against 5 instar larvae of P. rapae. Among three target compounds，2，4-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone showed the strongest contact toxicity and stomach toxicity.

Key words： acylhydrazone； schiff base； synthesis； biological activities

酰腙類化合物是由醛或酮與酰肼縮合而形成的產(chǎn)物，是一類特殊的席夫堿，分子結(jié)構(gòu)中含有Schiff堿基（-CH=N）與酰胺鍵（-CONH-）。通過對醛、酮和酰基的選擇可以設(shè)計合成多種酰腙席夫堿化合物。其分子中含有氧原子和氮原子，可以參與生物體中氫鍵的形成，增加酰腙席夫堿化合物與受體間的親和力，與受體蛋白質(zhì)結(jié)合，進而抑制生物體的諸多生理生化過程[1]。酰腙席夫堿化合物-O=C-NH-N=C-片段中的次氨基與羰基和亞胺基存在p-π共軛作用，不僅使此類化合物的穩(wěn)定性增強，且該片段與芳環(huán)能形成更大的共軛體系，增加了分子內(nèi)電子的流動性[2]。酰腙席夫堿化合物結(jié)構(gòu)上的特點賦予該類化合物許多特殊性質(zhì)。國內(nèi)外學(xué)者研究表明，酰腙席夫堿化合物具有殺蟲[3，4]、抑菌[5-7]、消炎[8]、抗腫瘤活性[9，10]。

鹵原子能有效改善化合物的生物活性[11，12]。本研究根據(jù)基團活性疊加的原理，擬將鹵素原子引入到酰腙席夫堿化合物中，通過鹵素和酰腙基團生物活性的協(xié)同疊加，賦予新構(gòu)筑的化合物獨特的生物活性。本試驗設(shè)計合成了3種含有鹵素原子的新型酰腙席夫堿化合物（圖1），并試驗了其殺蟲活性，以期為酰腙席夫堿化合物的研究開發(fā)提供參考。

1 化學(xué)合成部分

1.1 主要儀器與試劑

Varian VNMR 400超導(dǎo)核磁共振譜儀、全自動元素分析儀Vario EL Ⅲ（德國Elementar公司），Nicolet 6700智能型傅立葉變換紅外分光光度計（美國Nicolet公司），DGG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）。

對氯苯甲酸、甲醇、水合肼、鄰氯苯甲醛、對氯苯甲醛、2，4-二氯苯甲醛、乙醇、濃硫酸為市售分析純。

1.2 中間體及目標(biāo)產(chǎn)物的合成

1.2.1 對氯苯甲酸甲酯的制備 稱取對氯苯甲酸1.570 7 g，用30 mL甲醇溶解，將溶液轉(zhuǎn)移到50 mL單口燒瓶中，緩慢滴加5 mL濃硫酸，混合均勻。加熱回流4 h。靜置冷卻，將反應(yīng)液倒入去離子水中，有白色沉淀析出。抽濾，用無水乙醇重結(jié)晶得對氯苯甲酸甲酯1.454 2 g，產(chǎn)率86.15%。m.p：40～42 ℃；元素分析（實測值/理論值）：C 56.46/56.30，H 4.21/4.11，N 0.075/0.00；IR：1 719、1 301、1 089 cm-1，酯鍵的特征吸收。

1.2.2 對氯苯甲酰肼的制備 將0.500 0 g對氯苯甲酸甲酯用5 mL無水乙醇溶解，再加入4.00 mL水合肼，將混合物轉(zhuǎn)移到50 mL圓底燒瓶中，小火加熱回流4 h。冷卻，抽濾。產(chǎn)物用無水乙醇重結(jié)晶，得到白色片狀晶體，即為對氯苯甲酸甲酯。m.p：162～163 ℃；1H NMR（DMSO-d6） δ：4.5（s，2H，NH2），7.51～7.53（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.82～7.84（d，J=8 Hz，2H，PhH），9.84（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 49.40/49.27，H 4.23/4.11，N 16.28/16.42；IR：3 309 cm-1（NH2），1 614 cm-1（C=O）。

1.2.3 芳香酰腙席夫堿化合物的合成 稱取0.2 g對氯苯甲酰肼及適量鄰氯苯甲醛（對氯苯甲醛或2，4-二氯苯甲醛）（摩爾比1.2∶1.0），以無水乙醇為溶劑，溫?zé)崛芙夂筠D(zhuǎn)移到50 mL圓底燒瓶中。加熱回流5 h，靜置冷卻，抽濾，并用無水乙醇重結(jié)晶得到3種芳香酰腙席夫堿化合物，分別為鄰氯苯甲醛對氯苯甲酰腙（A）、對氯苯甲醛對氯苯甲酰腙（B）及2，4-二氯苯甲醛對氯苯甲酰腙（C）。

鄰氯苯甲醛對氯苯甲酰腙（A），黃色晶體。1H NMR（DMSO-d6，400 MHz） δ：7.37～7.40（q，1H，

PhH），7.45～7.47（q，1H，PhH），7.54～7.55（d， J=4 Hz， 1H， PhH），7.62～7.64（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.96～7.99（d，J=12 Hz，2H，PhH），8.03～8.05（d，J=8 Hz，1H，PhH），8.89（s，1H，CH=N），12.15（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 57.31/57.34，H 3.35/3.41， N 9.50/9.56；IR： 3 120 cm-1（NH），1 646 cm-1（C=O），1 302 cm-1（C=N）。

對氯苯甲醛對氯苯甲酰腙（B），白色晶體。1H NMR（DMSO-d6，400 MHz） δ：7.53～7.55（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.61～7.63（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.76～7.78（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.94～7.96（d，J=8 Hz，2H，PhH），8.45（s，1H，CH=N），11.99（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 57.30/57.34，H 3.35/3.41，N 9.49/ 9.56；IR：3 056 cm-1（NH），1 674 cm-1（C=O），1 298 cm-1（C=N）。

2，4-二氯苯甲醛對氯苯甲酰腙（C），白色晶體。1H NMR（DMSO-d6，400 MHz） δ：7.53～7.55（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.62～7.64（d，J=8 Hz，1H，PhH），7.74（s，1H，PhH），7.96～7.98（d，J=8 Hz，1H，PhH），8.02～8.04（d，J=8 Hz，2H，PhH），8.81（s，1H，CH=N），12.16（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 51.31/51.30，H 2.76/2.75，N 8.56/8.55；IR： 3 152 cm-1（NH），1 686 cm-1（C=O），1 296 cm-1（C=N）。

2 目標(biāo)化合物的生物活性試驗

2.1 試劑配制

按文獻[13]的方法，以乙醇為溶劑，使用標(biāo)準(zhǔn)HLB值非離子型乳化劑Tween-80和陰離子型乳化劑ABS-Ca，將A、B、C 3個酰腙席夫堿化合物配制成1%乳油。

2.2 供試昆蟲

從大田甘藍葉上采集菜粉蝶（Pieris rapae L.）低齡幼蟲，室內(nèi)飼養(yǎng)[T=（27±1） ℃，RH=80%±5%，L∶D=14 h∶10 h]后挑選整齊一致的5齡幼蟲供試。

2.3 生物活性試驗

2.3.1 觸殺活性試驗 采用點滴法[14]。將A、B、C 3個處理配制成500 mg/L的乳劑，用微量點滴器點滴于菜粉蝶5齡幼蟲的前胸背板，每蟲點滴1 μL，以試劑空白為對照。處理后的幼蟲置于墊有吸水紙的培養(yǎng)皿中，每皿接蟲30頭，每處理重復(fù)3次，24、48 h后檢查死亡情況，計算死亡率、校正死亡率。

2.3.2 胃毒活性試驗 采用帶毒夾片法[15]。取甘藍葉片，洗凈后，用打孔器打成直徑為3.0 cm的葉碟，取兩片同樣大小的甘藍葉碟，在其中一片的背面用醫(yī)用脫脂棉均勻涂抹A、B或C的乳劑（濃度500 mg/L），在另一片的正面涂上瓊脂（瓊脂粉加水煮沸調(diào)配而成），迅速將兩片葉碟對合，制成帶毒夾片。將帶毒夾片置于培養(yǎng)皿中（內(nèi)墊濾紙，加少許去離子水保濕），每皿放8個帶毒夾片，接入大小基本一致的菜粉蝶5齡幼蟲30頭。以保鮮膜封口，膜上打孔以利通風(fēng)透氣。以試劑空白為對照，每個處理重復(fù)3次。于處理后24、48 h檢查并記錄菜粉蝶幼蟲死亡情況，計算死亡率、校正死亡率。

2.4 生物活性試驗結(jié)果

2.4.1 觸殺活性 由表1可知，3個酰腙席夫堿化合物在500 mg/L濃度下對菜粉蝶5齡幼蟲均具有一定的觸殺活性。相比較而言，2，4-二氯苯甲醛對氯苯甲酰腙的觸殺活性最強。

2.4.2 胃毒活性 從表2可以看出，所合成的3個目標(biāo)化合物在500 mg/L濃度下對菜粉蝶5齡幼蟲均具有一定的胃毒活性。其中以2，4-二氯苯甲醛對氯苯甲酰腙的胃毒活性最強，處理后24、48 h的校正死亡率分別為75.62%、80.98%，具有較好的開發(fā)應(yīng)用價值。

3 小結(jié)與討論

長期大量使用單一的殺蟲劑品種會引起害蟲“三R”，即殘留（Residue）、抗性（Resistance）、再猖獗（Resurgence），以及環(huán)境污染、增加農(nóng)業(yè)成本等問題。因而發(fā)展對害蟲高效、對環(huán)境及非靶標(biāo)生物安全的生物合理性農(nóng)藥已成為現(xiàn)代農(nóng)藥發(fā)展的主流。本研究設(shè)計合成了3種芳香酰腙席夫堿化合物并初步測定了其殺蟲活性。結(jié)果表明，2，4-二氯苯甲醛對氯苯甲酰腙具有較強的觸殺活性和胃毒活性，具有進一步研究和開發(fā)的價值。

參考文獻：

[1] GKOLU E，YLMAZ E，GKOLU E，et al. Study of binding properties between two new ibuprofen and naproxen based acyl hydrazone derivatives and trypsin[J].Journal of Fluorescence，2016，26：113-119.

[2] 解慶范，林長新，劉春霞，等.4-（二乙氨基）水楊醛席夫堿的合成、光譜性質(zhì)和熱穩(wěn)定性及量化計算[J].化學(xué)研究，2016，27（1）：88-91.

[3] INAM A，SIDDIQUI S M，MACEDO T S，et al. Design， synthesis and biological evaluation of 3-[4-（7-chloro-quinolin-4-yl）-piperazin-1-yl]-propionic acid hydrazones as antiprotozoal agents[J].European Journal of Medicinal Chemistry，2014，75（21）：67-76.

[4] SERAFIM R A M，GONCALVES J E，F(xiàn)ELIPE P S，et al. Design，synthesis and biological evaluation of hybrid bioisoster derivatives of N-acylhydrazone and furoxan groups with potential and selective anti-Trypanosoma cruzi activity[J].European Journal of Medicinal Chemistry，2014，82：418-425.

[5] MU J X，SHI Y X，WU H K，et al. Microwave assisted synthesis，antifungal activity，DFT and SAR study of 1，2，4-triazolo[4，3-a]pyridine derivatives containing hydrazone moieties[J].Chemistry Central Journal，2016，10：50-58.

[6] JOSHI S D，KUMAR D，DIXIT S R，et al. Synthesis，characterization and antitubercular activities of novel pyrrolyl hydrazones and their Cu-complexes[J].European Journal of Medicinal Chemistry，2016，121：21-39.

[7] 馮 洋，李傳碧，趙麗婷，等.新型含巴比妥酸的芳香酰腙類化合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)及抑菌活性[J].應(yīng)用化學(xué)，2016，33（8）：913-922.

[8] TURAN-ZITOUNI G，YURTTAS L，KAPLANC？覦KL？覦 Z A，et al. Synthesis and anti-nociceptive， anti-inflammatory activities of new aroyl propionic acid derivatives including N-acylhydrazone motif[J].Medicinal Chemistry Research，2015，24：2406-2416.

[9] ZHANG F，WANG X L，SHI J，et al. Synthesis，molecular modeling and biological evaluation of N-benzylidene-2-（（5-（pyridin-4-yl）-1，3，4-oxadiazol-2-yl）thio）acetohydrazide derivatives as potential anticancer agents[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry，2014，22（1）：468-477.

[10] 魏敦燦，王 紅，張魯勉，等.取代呋喃醛縮苯磺酰腙化合物的合成及抗腫瘤活性研究[J].汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2016，29（1）：1-2.

[11] 馮泳蘭，方敬賢，劉 超，等.3，5-二氯水楊醛縮羅丹明B酰腙的合成及對Cu2+高選擇性識別[J].無機化學(xué)學(xué)報，2016，32（1）：56-62.

[12] 于明坤，劉向榮，閆 森，等.含鹵素原子酰腙化合物的合成、表征及與ct-DNA的相互作用[J].化學(xué)通報，2016，79（7）：616-622.

[13] 張文吉，李學(xué)鋒，王成菊.農(nóng)藥加工及使用技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[14] 慕立義.植物化學(xué)保護研究方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.

[15] 吳文君.植物化學(xué)保護實驗技術(shù)導(dǎo)論[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1988.