仇麗穎，趙志剛，李琳，張麗娜

(西南民族大學化學與環(huán)境保護工程學院，四川成都 610041)

新型噻吩-2-甲醛不對稱雙縮二氨基硫脲衍生物的合成及其抗菌活性*

仇麗穎，趙志剛，李琳，張麗娜

(西南民族大學化學與環(huán)境保護工程學院，四川成都 610041)

1，3-二氨基硫脲與芳香醛在冰醋酸催化下經(jīng)縮合反應制得一系列單縮二氨基硫脲(3a～3k);3a～3k分別與噻吩-2-甲醛進一步縮合合成了11個新型的噻吩-2-甲醛不對稱雙縮二氨基硫脲類衍生物(5a～5k)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR，ESI-MS和元素分析表征。初步抗菌活性測定結(jié)果表明:部分目標化合物對枯草芽孢桿菌具有抑菌活性;5d對金黃色葡萄球菌的IC50為4.29，優(yōu)于對照藥阿莫西林(IC506.4)。

噻吩-2-甲醛;雙縮二氨基硫脲;合成;抗菌活性

噻吩是一類大量天然存在于石油中，具有多種生理活性和重要藥用價值的雜環(huán)化合物。由于近年來已證實許多含有噻吩結(jié)構(gòu)的化合物及其衍生物具有廣譜的生物活性，表現(xiàn)出良好的抗菌、抗真菌、抗炎、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、除草、殺蟲、調(diào)節(jié)植物生長、抗HIV和抗結(jié)核等生物活性，而引起藥物化學界和農(nóng)學界廣泛的研究興趣［1-5］。

Schiff堿作為生物活性劑、分析試劑、穩(wěn)定劑、螯合劑、催化劑，廣泛地用于科學研究和化工生產(chǎn)領(lǐng)域。其中含雜環(huán)Schiff堿類化合物表現(xiàn)出的生物活性尤為突出［6］，同時該類Schiff堿金屬螯合物也具有較為明顯的藥理活性。近幾十來，縮氨基硫脲類Schiff堿化合物由于抗菌、抗癌、抗炎、抗腫瘤、抗病毒、抗真菌、抗瘧疾、抗氧化、細胞毒性等鮮明的生物活性［7］，繼而作為新藥研發(fā)的重要前導物活躍于醫(yī)藥學和生理學等研究領(lǐng)域。此外，在對縮氨基硫脲類Schiff堿修飾物的進一步研究中發(fā)現(xiàn)，縮氨基硫脲及其衍生物作為組織蛋白酶抑制劑、蘑菇絡氨酸酶抑制劑、酚氧化酶抑制劑、質(zhì)子轉(zhuǎn)移促進劑、離子載體、熒光傳感器及催化劑受到越來越廣泛的關(guān)注與運用。

為了尋找具有廣譜的殺菌性和高活性的新化合物，并研究其結(jié)構(gòu)與生物活性間的關(guān)系，本文根據(jù)活性亞結(jié)構(gòu)拼接原理，將噻吩環(huán)引入單縮二氨基硫脲結(jié)構(gòu)中，合成既含有噻吩雜環(huán)結(jié)構(gòu)，又含有縮氨基硫脲亞胺結(jié)構(gòu)的新型化合物，可能實現(xiàn)活性疊加，以期篩選出新的Schiff堿類活性化合物。以1，3-二氨基硫脲(1)為起始原料，與芳香醛(2a～2k)在冰醋酸催化下經(jīng)縮合反應制得一系列單縮二氨基硫脲(3a～3k);3a～3k分別與噻吩-2-甲醛(4)進一步縮合合成了11個新型的噻吩-2-甲醛不對稱雙縮二氨基硫脲類衍生物(5a～5k，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR，ESI-MS和元素分析表征。并研究了5a～5k對大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、綠膿桿菌及金黃色葡萄球菌的體外抗菌活性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1B型數(shù)字熔點儀(溫度未校正);Agilent-400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標);PERKIN-ELMER 1700型紅外光譜儀(KBr壓片);FINNIGAN-LCQ型質(zhì)譜儀;VarioMICRO型自動元素分析儀;三申-YX280A型手提式高壓蒸汽滅菌鍋:東聯(lián)-DL-CJ-1N型垂直層流潔凈工作臺;友聯(lián)-HY-2A型數(shù)顯調(diào)速多用振蕩器;銳品-ECA-9272型電熱恒溫培養(yǎng)箱。

3 a～3k按文獻［8-13］方法合成;供試菌種大腸桿菌(ATCC 35218)、枯草芽孢桿菌(ATCC 6633)、綠膿桿菌(ATCC 27853)及金黃色葡萄球菌(ATCC 6538)，中國普通微生物菌種保藏管理中心;其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)5a～5k的合成通法

在反應瓶中依次加入4 62 mg(0.55 mmol)，3a～3k 0.5 mmol，甲醇15 mL和冰醋酸48 mg，攪拌下于室溫反應10 h～12 h(TLC檢測)。過濾，濾餅用乙醇重結(jié)晶得5a～5k，收率74%～84%。

5 a:淡黃色晶體，收率81%，m.p.180℃～181℃;1H NMR δ:11.78(s，1H，NH)，11.48 (s，1H，NH)，8.79(s，1H，N=CH)，8.09(s，1H，N=CH)，7.81(s，2H，ArH)，7.69(d，J= 3.2 Hz，1H，5-H)，7.45(s，1H，3-H)，7.15 (dd，J=4.4 Hz，4.0 Hz，1H，4-H)，7.02(d，J=8.4 Hz，2H，ArH)，3.82(s，3H，OCH3);IR ν:3 269，3 109，3 060，2 965，1 603，1 536，1 507，1 420，1 292，1 246，1 023，832 cm-1; ESI-MS m/z(%):659{［2M+Na］+，100};A-nal.calcd for C14H14N4OS2:C 52.81，H 4.43，N 17.60;found C 52.92，H 4.41，N 17.62。

5 b:淡黃色晶體，收率74%，m.p.187℃～189℃;1H NMR δ:11.90(s，1H，NH)，11.56 (s，1H，NH)，8.80(s，1H，N=CH)，8.14(s，1H，N=CH)，7.94(s，1H，ArH)，7.81(s，1H，ArH)，7.70(d，J=4.8 Hz，1H，5-H)，7.47(s，1H，3-H)，7.29～7.34(m，2H，ArH)，7.14～7.17(m，1H，4-H);IR ν:3 278，3 133，1 656，1 600，1 544，1 505，1 229，1 121，835，795 cm-1;ESI-MS m/z(%):635{［2M+Na］+，100};Anal.calcd for C13H11N4S2F:C 50.96，H 3.62，N 18.29;found C 50.86，H 3.60，N 18.31。

5 c:白色晶體，收率76%，m.p.177℃～179℃;1H NMR δ:11.97(s，1H，NH)，11.59(s，1H，NH)，8.82(s，1H，N=CH)，8.14(s，1H，N=CH)，7.92(s，1H，ArH)，7.70(d，J=4.4 Hz，1H，5-H)，7.59(d，J=7.6 Hz，1H，3-H)，7.51(dd，J=7.6，6.4 Hz，2H，ArH)，7.26～7.30(m，1H，ArH)，7.16(dd，J=4.0，4.4 Hz，1H，4-H);IR ν:3 252，3 136，3 066，1 585，1 537，1 256，1 132，783，711 cm-1;ESI-MS m/z (%):307{［M+H］+，100};Anal.calcd for C13H11N4S2F:C 50.96，H 3.62，N 18.29;found C 50.84，H 3.63，N 18.27。

5 d:白色晶體，收率82%，m.p.221℃～222 ℃;1H NMR δ:11.99(s，1H，NH)，11.60(s，1H，NH)，8.79(s，1H，N=CH)，8.38(s，1H，N=CH)，8.32(s，1H，ArH)，7.71(d，J=3.6 Hz，1H，5-H)，7.48(s，1H，3-H)，7.37(dd，J=9.6 Hz，10.0 Hz，1H，ArH)，7.24(dd，J= 8.0 Hz，8.4 Hz，1H，ArH)，7.16(t，J=4.0 Hz，1H，4-H);IR ν:3 263，3 181，1 609，1 534，1 502，1 268，1 222，1 187，1 133，890，820 cm-1;ESI-MS m/z(%):671{［2M+Na］+，100}; Anal.calcd for C13H10N4S2F2:C 48.14，H 3.11，N 17.27;found C 48.19，H 3.10，N 17.31。

5 e:淡黃色晶體，收率84%，m.p.183℃～184℃;1H NMR δ:11.94(s，1H，NH)，11.58 (s，1H，NH)，8.79(s，1H，N=CH)，8.12(s，1H，N=CH)，7.90(s，2H，ArH)，7.70(d，J= 4.4 Hz，1H，5-H)，7.53(d，J=8.4 Hz，2H，ArH)，7.47(s，1H，3-H)，7.16(dd，J=4.0 Hz，4.8 Hz，1H，4-H);IR ν:3 290，3 264，3 109，1 593，1 533，1 487，1 248，1 086，827 cm-1; ESI-MS m/z(%):667{［2M+Na］+，100};A-nal.calcd for C13H11N4S2Cl:C 48.36，H 3.43，N 17.35;found C 48.47，H 3.42，N 17.31。

5 f:黃色晶體，收率78%，m.p.190℃～192 ℃;1H NMR δ:12.07(s，1H，NH)，11.63(s，1H，NH)，8.81(s，1H，N=CH)，8.57(s，1H，N=CH)，8.38(s，1H，ArH)，7.71(d，J=4.4 Hz，1H，5-H)，7.53(dd，J=2.0 Hz，6.8 Hz，1H，ArH)，7.48(s，1H，3-H)，7.42～7.46(m，2H，ArH)，7.16(t，J=4.4 Hz，1H，4-H);IR ν: 3 262，3 186，1 592，1 526，1 513，1 465，1 255，1 081，751 cm-1;ESI-MS m/z(%):667{［2M+ Na］+，100};Anal.calcd for C13H11N4S2Cl:C 48.36，H 3.43，N 17.35;found C 48.28，H 3.44，N 17.38。

5 g:黃色晶體，收率82%，m.p.189℃～190 ℃;1H NMR δ:11.93(s，1H，NH)，11.58(s，1H，NH)，8.79(s，1H，N=CH)，8.10(s，1H，N=CH)，7.82(s，2H，ArH)，7.70(d，J=4.4 Hz，1H，5-H)，7.66(d，J=8.0 Hz，2H，ArH)，7.47(s，1H，3-H)，7.15～7.17(m，1H，4-H); IR ν:3 272，3 144，3 069，1 593，1 533，1 261，1 064，826 cm-1;ESI-MS m/z(%):757{［2M+ Na］+，100};Anal.calcd for C13H11N4S2Br:C 42.51，H 3.02，N 15.25;found C 42.60，H 3.03，N 15.20。

5 h:黃色晶體，收率78%，m.p.126℃～127 ℃;1H NMR δ:12.09(s，1H，NH)，11.63(s，1H，NH)，8.81(s，1H，N=CH)，8.54(s，1H，N=CH)，8.36(s，1H，ArH)，7.71(brs，2H，5-H，ArH)，7.48(brs，2H，3-H，ArH)，7.38(s，1H，ArH)，7.17(s，1H，4-H);IR ν:3 276，3 139，1 597，1 539，1 466，1 257，1 075，1 033，753 cm-1;ESI-MS m/z(%):757{［2M+Na］+，100};Anal.calcd for C13H11N4S2Br:C 42.51，H 3.02，N 15.25;found C 42.63，H 3.03，N 15.28。

5 i:黃色晶體，收率83%，m.p.140℃～141 ℃;1H NMR δ:11.98(s，1H，NH)，11.65(s，1H，NH)，8.82(s，1H，N=CH)，8.23(s，1H，N=CH)，8.11(s，1H，ArH)，7.76(s，1H，ArH)，7.71(s，1H，5-H)，7.63(s，1H，ArH)，7.50(s，1H，ArH)，7.42(s，1H，3-H)，7.16 (s，1H，4-H);IR ν:3 279，3 131，1 596，1 539，1 257，1 071，784，708，685 cm-1;ESIMS m/z(%):757{［2M+Na］+，100};Anal. calcd for C13H11N4S2Br:C 42.51，H 3.02，N 15.25;found C 42.64，H 3.03，N 15.20。

5 j:白色晶體，收率79%，m.p.189℃～190 ℃;1H NMR δ:12.05(s，1H，NH)，11.60(s，1H，NH)，9.03(s，1H，PyH)，8.81(s，1H，N= CH)，8.61(s，1H，PyH)，8.30(s，1H，PyH)，8.16(s，1H，N=CH)，7.71(s，1H，5-H)，7.48 (brs，2H，3-H，PyH)，7.16(s，1H，4-H);IR ν: 3 258，3 122，3 059，1 599，1 537，1 255，831，707 cm-1;ESI-MS m/z(%):601{［2M+Na］+，100};Anal.calcd for C12H11N5S2:C 49.81，H 3.83，N 24.20;found C 49.92，H 3.81，N 24.24。

5 k:淡黃色晶體，收率80%，m.p.180℃～181℃;1H NMR δ:11.65(s，1H，NH)，11.39 (s，1H，NH)，8.79(s，1H，N=CH)，8.01(s，1H，N=CH)，7.68(brs，3H，5-H，ArH)，7.43 (s，1H，3-H)，7.15(s，1H，4-H)，6.75(d，J= 5.2 Hz，2H，ArH)，2.98(s，6H，CH3);IR ν: 3 232，3 130，2 980，2 844，1 601，1 515，1 432，1 367，1 262，821 cm-1;ESI-MS m/z(%):685{［2M+Na］+，100};Anal.calcd for C15H17N5S2: C 54.35，H 5.17，N 21.13;found C 54.24，H 5.15，N 21.16。

1.3 抗菌活性測試

采用試管兩倍稀釋法［14］和紙片擴散法［15］對5a～5k進行抗菌活性篩選，同時分別計算其MIC 和IC50值。每個測試重復三次，以現(xiàn)有藥物阿莫西林作為陽性對照，DMSO為陰性對照。

(1)MIC值

將活化后的細菌接種在牛肉湯培養(yǎng)基中，菌液濃度配成0.5麥氏比濁標準，稀釋100倍備用，用2 mL容量瓶，對目標物和阿莫西林分別選取無菌DMSO溶解定容，得到的母液濃度為:1 280 μg·mL-1。采用試管二倍稀釋法將母液依次稀釋為:(256，128，64，32，16，8，4，2，1，0.5，0.25，0)μg·mL-1。將1 mL配制好菌液加入各梯度濃度藥物原液，37℃恒溫培養(yǎng)20 h，觀察結(jié)果并記錄MIC值。

(2)IC50值

用2 mL容量瓶，對目標物和阿莫西林分別選取無菌DMSO溶解定容，得到的母液濃度為:640 μg·mL-1。取無菌試管將母液依次稀釋為: (640，320，160，80，40，20，10，5，0)μg· mL-1。將活化后的細菌接種在牛肉湯培養(yǎng)基中，菌液濃度配成0.5麥氏比濁標準，稀釋100倍后，用無菌棉沾取試驗菌液在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基平板表面均勻涂抹3次，室溫干燥5 min.將含有400 μL各梯度濃度藥液的無菌干燥濾紙片，貼放于培養(yǎng)基平板表面。37℃恒溫培養(yǎng)18 h后觀察結(jié)果，測量抑菌圈直徑大小并計算IC50值。

表1 5a～5k的抗菌活性*Table 1Antibacterial activities of 5a～5k

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

5 a～5k的1H NMR分析表明，11.39～12.09處的2個單峰為NH質(zhì)子吸收峰;8.01～8.82處的單峰為N=CH質(zhì)子吸收峰;7.68～7.71，7.42～7.59和7.14～7.17分別為噻吩環(huán)上5-位、3-位及4-位質(zhì)子吸收峰。

IR分析表明，5a～5k 在3 109 cm-1～3 290 cm-1處的中等強度吸收峰歸屬N-H;1 515 cm-1～1 544 cm-1附近為C=N吸收峰; 1 229 cm-1～1 268 cm-1左右出現(xiàn)C=S的中等強度吸收峰。

5 a～5k的ESI-MS分析結(jié)果與預期結(jié)構(gòu)一致。元素分析結(jié)果顯示所有化合物的組成與理論分析值相符。

以上分析結(jié)果表明，5a～5k為Scheme 1預期產(chǎn)物。

2.2 抗菌活性

表1為5a～5k的抗菌活性數(shù)據(jù)。由表1可見，部分測試化合物對枯草芽孢桿菌、綠膿桿菌和金黃色葡萄球菌具有不同程度的抑制活性;5a～5k對大腸桿菌均未表現(xiàn)出抑制作用;5b，5e和5f對枯草芽孢桿菌具有抑制效果，說明引入鹵素原子有利于提高化合物的抗菌活性;而對抑制綠膿桿菌而言，過半化合物顯示出抗菌效果，其中5d抗菌活性優(yōu)于其他化合物，并且在該系列化合物中，抗菌活性呈現(xiàn)出4-F＞4-Cl＞4-Br規(guī)律。此外，對金黃色葡萄球菌，5d的抗菌效果優(yōu)于5j和對照藥阿莫西林。

3 結(jié)論

以較高收率合成了一系列新型噻吩-2-甲醛不對稱雙縮二氨基硫脲類化合物(5a～5k)?？咕钚詼y試結(jié)果表明:部分目標化合物抗菌活性良好，其中5b和5d的抗菌效果尤為突出。該研究結(jié)果為5b和5d作為新藥研發(fā)先導化合物進行進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化與構(gòu)效關(guān)系研究提供了依據(jù)。

5 a～5k的其他活性效果及其構(gòu)效關(guān)系研究正在進一步進行中，將另文發(fā)表。

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Synthesis and Antibacterial Activities of Novel Thiophene-2-formaldehyde Unsymmetrical Bisthiosemicarbazone Derivatives

QIU Li-ying，ZHAO Zhi-gang，LI Lin，ZHANG Li-na

(College of Chemistry and Environmental Protection Engineering，Southwest University for Nationalities，Chengdu 610041，China)

Eleven novel unsymmetrical bis thiosemicarbazones(5a～5k)were synthesized by condensation of thiophene-2-formaldehyde with a series of thiosemicarbazones，which were obtained by the reaction of thiocarbohydrazide with substituted aromatic aldehydes using glacial acetic acid as the catalyst.The structures were characterized by1H NMR，IR，ESI-MS and elemental analysis.Preliminary antibacterial activities test indicated that some target compounds exhibit certain inhibitory activities against Bacillus subtilis.5d exhibit better inhibitory activities than Amoxicillin against Staphylococcus aureus.

thiophene-2-formaldehyde;thiosemicarbazone;synthesis;antibacterial activity

O625.7

A

1005-1511(2014)03-0293-05

2014-03-19

中央高?；究蒲袠I(yè)務費科學基金資助項目(11NZYQN05);四川省應用基礎(chǔ)研究項目(2011JY0035)

仇麗穎(1980-)，女，漢族，遼寧沈陽人，博士研究生，主要從事藥物合成的研究。

趙志剛，教授，碩士生導師，Tel.028-85522322，E-mail:zzg63129@163.com