4’-磺酰腙苯并-15-冠-5系列化合物的合成、表征及生物活性研究

周艷青，羅 榕，魏太保

(1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.西北師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730060)

冠醚的空穴結(jié)構(gòu)對陽離子有選擇作用，尤其容易與堿金屬離子絡(luò)合，并隨環(huán)的大小不同而與不同的金屬離子絡(luò)合，這種性質(zhì)使得冠醚常用作相轉(zhuǎn)移催化劑。在苯并冠醚苯環(huán)上引入功能基團(tuán)，一方面可以降低冠醚類化合物在水中的溶解性，從而降低毒性[1]，另一方面，冠醚環(huán)與引入的功能基團(tuán)原子之間的協(xié)同作用，能夠增強冠醚化合物與金屬離子的鍵合能力，提高配位選擇性[2-5]。酰腙類化合物由于其含有的酰腙基團(tuán)中含有氧、氮、硫等配位原子，與生物體內(nèi)的環(huán)境比較接近，且能與多種金屬形成穩(wěn)定的配合物，因此該類化合物能夠與生物體內(nèi)的多種微量元素發(fā)生作用，具有抗結(jié)核、抗腫瘤的功效?；谝陨涎芯?，在本課題組相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上[6-12]，我們以苯并-15-冠-5為原料，經(jīng)磺化反應(yīng)、肼解反應(yīng)和縮合反應(yīng)，合成了3個4'-磺酰腙苯并-15-冠-5化合物，并且研究了它們的植物生長調(diào)節(jié)活性。合成路線如圖1所示。

圖1 合成路線

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

苯并-15-冠-5購買自南京天尊澤眾化學(xué)有限公司，其余均為分析純試劑。

PE-2400CHN型元素分析儀，F(xiàn)T-IR型紅外光譜儀(KBr壓片)，Varian型核磁共振儀（Mercury plus-400），X-4型數(shù)字顯微熔點測定儀（溫度計未校正）。

1.2 目標(biāo)化合物的合成與表征

1.2.1 化合物1的合成

在冰水浴條件下，向圓底燒瓶中加入40mL濃硫酸，再將20g的苯并-15-冠-5逐漸加入圓底燒瓶中。攪拌反應(yīng)1h后，向混合液中加入碳酸鈣，中和過量的酸，直到無氣泡產(chǎn)生。用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值至8～9，過濾，旋蒸除去水，固體用75%乙醇重結(jié)晶，得4'-磺酸鈉苯并-15-冠-5白色針狀晶體23.5g，m.p.267～268℃，產(chǎn)率為85%。

取1g上述所得4'-磺酸鈉苯并-15-冠-5，用10mL煮沸的DMF使其溶解，冷卻至室溫，邊攪拌邊加入氯化亞砜1.8mL，反應(yīng)5h后，過濾。用正庚烷重結(jié)晶，得白色粉末狀固體，m.p.80～82℃，文獻(xiàn)值為79～81℃[13]，產(chǎn)率為81%。

1.2.2 化合物2的合成

在冰水浴條件下，將0.5g化合物1溶于苯中，邊攪拌邊加入0.3mL的85%水合肼，滴加3滴三乙胺作為催化劑，很快會有白色沉淀生成。3h后抽濾，粗產(chǎn)物用無水乙醇重結(jié)晶，得到0.4g白色粉末狀化合物2，m.p.101～103℃，產(chǎn)率為81%。

1.2.3 目標(biāo)化合物3的合成

以化合物3a的合成為例。取苯甲醛0.05g溶解于無水乙醇中，室溫條件下攪拌，加入0.18g化合物2，5min后產(chǎn)生大量沉淀。繼續(xù)反應(yīng)6h，抽濾，用無水乙醇洗滌，再用DMF/無水乙醇/水重結(jié)晶，得到針狀晶體產(chǎn)物3a。3b、3c的合成方法和3a相同。3a、3b、3c的熔點和產(chǎn)率數(shù)據(jù)見表1。

表1 化合物3a、3b和3c的熔點和產(chǎn)率數(shù)據(jù)表

1.2.4 目標(biāo)化合物3a、3b和3c的結(jié)構(gòu)表征

目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)IR（KBr）、1HNMR及元素分析表征，數(shù)據(jù)如下。

3a：IR：3446(N-H)，3181(-N=C-H)，3080(Ar-H)，2925，2868(CH2)，1584(C=N)，1509 (Ar)，1273，1047(Ar-O-CH2)，1138(CH2-O-CH2)。1HNMR(d6-DMSO)：3.359～4.089(m，16H，4xOCH2CH2O)，7.112～7.576(m，7H，Ar-H)，7.913(s，1H，NCH)，11.32(s，1H，NH)。Anal.Calcd.for C21H26N2O7S：C 55.99，H 5.82，N 6.22。Found (%)：C 56.12，H 5.75，N 6.21。

3b：IR：3561(O-H)，3450(N-H)，3127(-N=C-H)，3078(Ar-H)，2945，2868(CH2), 1581(C=N)，1510(Ar)，1269，1042(Ar-O-CH2)，1138(CH2-O-CHZ)。1HNMR(d6-DMSO)：3.368～4.116(m，16H，4xOCH2CH2O)，6.815～7.486(m，Ar-H)，8.166(s，1H，NCH)，10.259(s，1H，OH)，11.338(s，1H，NH)。Anal.Calcd.for C21H26N2O8S：C 54.07，H 5.62，N 6.00。Found(%)：C 54.19，H 5.78，N 6.12。

3c：IR：3543(O-H)，3358(N-H)，3174(-N=C-H)，3056(Ar-H)，2926，2871(CH2)，1607(C=N)，1512(Ar)，1275，1046(Ar-O-CH2)，1139(CH2-O-CHZ)。1HNMR(d6-DMSO)： 3.330～4.090(m，16H，4xOCH2CH2O)，6.729～7.412(m，7H，Ar-H)，7.776(s，1H，NCH)，9.871(s，1H，OH)，10.976(s，1H，NH)。Anal.Calcd.for C21H26NzO8S：C 54.07，H 5.62，N 6.00。Found(%)：C 54.25，H 5.62，N 6.10。

從1H NMR數(shù)據(jù)看，該系列化合物的NH化學(xué)位移值出現(xiàn)在較低場，約在11.3×10-6～10.9×10-6，OH的出峰位置在9.8×10-6～10.3×10-6，而苯環(huán)上氫的出峰位置在6.7×10-6～7.6×10-6，冠醚的氫的出峰位置在3.3×10-6～4.2×10-6。從IR數(shù)據(jù)看，N-H的伸縮振動在3400cm-1附近，O-H在3550 cm-1附近，C=N的伸縮振動在1590cm-1附近，苯環(huán)的骨架振動在1510cm-1附近，芳香醚的伸縮振動在1270cm-1和1050cm-1附近，環(huán)醚的伸縮振動在1138 cm-1和1139 cm-1。這些數(shù)據(jù)都與目標(biāo)化合物分子的結(jié)構(gòu)相符。

2 生物活性研究

采用平皿培養(yǎng)法，將目標(biāo)化合物分別配制成0.001× 10-6、0.01×10-6、0.1×10-6、1×10-6、10×10-6、100×10-6的溶液。分別取這3種化合物的溶液，各種濃度均取10mL，加入有油菜籽的有蓋培養(yǎng)皿中，在室溫條件下培養(yǎng)油菜籽。生長5d后，測量油菜的根莖長度，并按式(1)計算生物活性比率。所得生物活性數(shù)據(jù)見表2。

式中，N為化合物溶液中的根莖生長長度，mm；N1為蒸餾水中的根莖生長長度，mm。

生物活性數(shù)據(jù)表明，3個化合物的濃度為100×10-6時，對油菜的生長均有抑制作用，在低濃度(10×10-6、1×10-6、0.1×10-6、0.01×10-6、0.001×10-6)時，基本均顯示有促進(jìn)作用。

與吲哚乙酸進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，該系列化合物在高濃度時有較好的抑制作用，而在低濃度時有很好的促進(jìn)作用，由此可得出結(jié)論：4'-磺酰腙苯并-15-冠-5系列化合物具有較好的植物生長調(diào)節(jié)活性。

3 結(jié)論

本文設(shè)計合成了3種4’-磺酰腙苯并-15-冠-5類化合物，并采用IR（KBr）、1HNMR及元素分析表征其結(jié)構(gòu)。生物活性實驗結(jié)果表明，該系列化合物有較好的植物生長調(diào)節(jié)活性。

表2 生物活性數(shù)據(jù)