鄧 平, 吳 敏*
(1. 玉林師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,廣西 玉林 537000;
2. 桂東南珍稀經(jīng)濟(jì)物種保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,廣西 玉林 537000)
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新型香草醛縮苯并咪唑Schiff堿的合成及其抑菌活性
鄧平1,2, 吳敏1,2*
(1. 玉林師范學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,廣西 玉林537000;
2. 桂東南珍稀經(jīng)濟(jì)物種保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,廣西 玉林537000)
摘要:以鄰苯二胺和香草醛為原料,合成了3個新型的香草醛縮苯并咪唑Schiff堿(5a~5c),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征。用菌絲生長速率法研究了5a~5c對小麥赤霉病菌(F.gra),馬鈴薯干腐病菌(F.oxy),玉米彎苞葉斑病菌(C.sor),番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。結(jié)果表明:香草醛縮2-甲基-5-氨基苯并咪唑(5c)對F.gra,F(xiàn).oxy和C.sor的抑制活性高于多菌靈,其EC50值分別為19.76 mg·L-1, 24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1。
關(guān)鍵詞:苯并咪唑; 希夫堿; 合成; 抑菌活性
香草醛(1)主要存在于香草和桉樹葉中,是一種重要的天然產(chǎn)物,臨床上常用于鎮(zhèn)靜、抗驚厥、抗癲痛和治療神經(jīng)性頭疼等。1可與胺類反應(yīng)生成相應(yīng)的Schiff堿,該Schiff堿具有性能穩(wěn)定、易于合成、水溶性和脂溶性好等特點(diǎn),在抗菌[1-3]、抗癌[4]藥物開發(fā)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
苯并咪唑類化合物具有良好的殺菌[5-8]、抗病毒[9-10]和抗腫瘤[11-14]等活性,并已有部分藥物用于臨床治療[15-17]。但由于細(xì)菌耐藥性不斷增強(qiáng),該類殺菌劑的殺菌效果大幅降低。
通過修飾、改進(jìn)現(xiàn)有藥物的結(jié)構(gòu)(如苯并咪唑的2-, 5-和6-位取代[18]),獲得高活性、低毒性的新型殺菌劑具有重要的實(shí)際意義。本文依據(jù)藥物基團(tuán)拼合原理[19],將1和苯并咪唑環(huán)通過亞氨基形成Schiff堿鍵合,設(shè)計并合成了3個新型的香草醛縮苯并咪唑Schiff堿(5a~5c, Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征。并測定了5a~5c對小麥赤霉病菌(F.gra),馬鈴薯干腐病菌(F.oxy),玉米彎苞葉斑病菌(C.sor),番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。
Scheme 1
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1儀器與試劑
WRS-21B型熔點(diǎn)儀(溫度未校正);Bruker Avance 400 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo));Bruker EQUINOX-55型紅外光譜儀(KBr壓片)。
2-氨甲基苯并咪唑(3a)[20], 2-氨乙基苯并咪唑(3b)[21], 2-甲基苯并咪唑[21],2-甲基-5-硝基苯并咪唑[22]和2-甲基-5-氨基苯并咪唑(4)[22]按文獻(xiàn)方法合成;多菌靈,50%可濕性粉劑,青島陽光農(nóng)藥廠;F.gra,F(xiàn).oxy,C.sor,A.sol,F.oxy.s.v,西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)藥研究所生測室;其余所用試劑均為分析純或化學(xué)純。
1.2合成
(1) 香草醛縮2-烷氨基苯并咪唑(5a和5b)的合成(以5a為例)
在三口燒瓶中加入3a 1 g(6.8 mmol)和無水乙醇30 mL,加熱攪拌使其完全溶解;緩慢滴加1 1.04 g(6.8 mmol)的無水乙醇(10 mL)溶液,滴畢,滴加冰乙酸兩滴,回流反應(yīng)約8 h(TLC跟蹤)。減壓濃縮至約10 mL,冷卻至室溫,析出墨綠色粉末,過濾,濾餅用乙酸乙酯洗滌,無水乙醇-乙酸乙酯重結(jié)晶得淡綠色粉末5a 0.82 g,收率43%, m.p.250 ℃;1H NMRδ: 3.83(s, 3H, OCH3), 4.81(s, 2H, NCH2), 6.91~7.59(m, 8H, ArH), 8.11(m, 1H, 1-H); IRν: 3 357, 3 257, 3 060, 2 958, 1 633, 1 599, 1 518, 1 461, 1 361, 1 271, 1 145, 1 025, 765 cm-1。
以3b替代3a,用類似的方法合成粉色粉末5b 0.76 g,收率41%, m.p.262~264 ℃;1H NMRδ: 1.65(d,J=6.6 Hz, 3H, CH3), 3.95(s, 3H, OCH3), 4.59(m, 1H, CHN), 7.09~8.11(m, 9H, ArH, 1-H); IRν: 3 360, 3 257, 3 060, 2 958, 1 630, 1 594, 1 518, 1 461, 1 361, 1 271, 1 145, 1 025, 765 cm-1。
(2) 香草醛縮2-甲基-5-氨基苯并咪唑(5c)的合成
在反應(yīng)瓶中加入4 1.47 g(10 mmol)和無水乙醇30 mL,加熱攪拌使其充分溶解;緩慢滴加1 1.55 g(10 mmol)的乙醇(15 mL)溶液,滴畢,滴加冰乙酸兩滴,回流反應(yīng)5 h(TLC跟蹤)。減壓除去大部分溶劑,冷卻至室溫,過濾,濾餅用冷乙醇洗滌,干燥,用乙醇重結(jié)晶得黃色結(jié)晶5c 1.51 g,產(chǎn)率57%, m.p.179~180 ℃;1H NMRδ: 2.45(s, 3H, CH3), 3.8(s, 3H, OCH3), 6.85~7.45(m, 6H, ArH), 8.48(s, 1H, NCH); IRν: 3 440, 1 621, 1 608, 1 580, 1 515, 1 460, 1 136 cm-1。
1.3抑菌活性測定[23-24]
菌種活化:將待測菌種在PDA培養(yǎng)基上連續(xù)培養(yǎng)3代,試驗(yàn)前3 d轉(zhuǎn)接1次,于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)備用。
含藥培養(yǎng)基的制備:在容量瓶中加入樣品20.0 mg和二甲基亞砜5 mL,攪拌使其完全溶解;用二甲基亞砜定容,配制c為2 000, 1 000, 500, 250 mg·L-1的待測藥液。以二甲基亞砜為空白組,多菌靈為對照組。在試管中加入待測藥液1 mL,將融化的PDA培養(yǎng)基趁熱倒至10 mL,迅速搖勻,倒入直徑為9 cm的無菌培養(yǎng)皿中,制成薄厚均勻的平板[c終=(200, 100, 50, 25, 0 mg·L-1)],冷卻備用。
接種:在接種工作臺上,將活化后的供試菌種用直徑為0.4 cm的打孔器在菌落邊緣生長旺盛處打出菌絲餅,用接種針將菌絲餅移至含藥培養(yǎng)皿中央,菌絲面朝下,每皿一塊,加蓋標(biāo)記,每一處理重復(fù)3次,于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。
數(shù)據(jù)處理:取出培養(yǎng)皿,用游標(biāo)卡尺測量菌落直徑,取3次試驗(yàn)的平均值d0,計算用藥后菌落直徑d(d=d0-0.4)。用SPSS統(tǒng)計軟件分析得相關(guān)系數(shù)(r)和50%抑制濃度(EC50)。
2結(jié)果與討論
2.1合成
按文獻(xiàn)方法合成3a和3b時,反應(yīng)時間較長(約72 h),條件苛刻(需使用高濃度無機(jī)酸)。為縮短反應(yīng)時間和提高產(chǎn)率,可考慮采用微波輻射的方法合成。
5a~5c的合成反應(yīng)較容易進(jìn)行,其原因在于芳香醛中芳基的吸電子作用使氧負(fù)離子上的負(fù)電荷分散,使共振結(jié)構(gòu)更有利于過渡態(tài)穩(wěn)定而加快反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過程中采用冰乙酸調(diào)節(jié)反應(yīng)環(huán)境至微酸性。反應(yīng)原料中有部分酮,增大了反應(yīng)體系的空間效應(yīng),因此部分反應(yīng)選用沸點(diǎn)較高的甲苯作溶劑,通過提高反應(yīng)溫度以克服空間阻力,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。
2.2表征
由1H NMR分析可知,1的醛基氫的δ位于9.9, 5a~5c中該峰消失,但在δ8.1~8.5處出現(xiàn)H-C=N吸收峰。
由IR分析可知,5a~5c的C=N伸縮振動吸收峰位于1 590 cm-1~1 630 cm-1, 1 700 cm-1附近無C=O伸縮振動吸收峰,表明取代芳醛(酮)中的羰基與苯并咪唑的氨基已縮合脫去一分子水形成了C=N。
綜上可見,5a~5c已成功合成。
2.2抑菌活性
表1為5a~5c對5種植物病菌的抑菌活性。
表1 5a~5c的抑菌活性
*mg·L-1;r為相關(guān)系數(shù)
由表1可見,5c對F.gra,F(xiàn).oxy和C.sor的抑制活性高于多菌靈,其EC50值分別為19.76 mg·L-1, 24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1。
3結(jié)論
合成了3個新型的香草醛縮苯并咪唑Schiff堿(5a~5c)。用菌絲生長速率法研究了5a~5c對小麥赤霉病菌(F.gra),馬鈴薯干腐病菌(F.oxy),玉米彎苞葉斑病菌(C.sor),番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。結(jié)果表明:5c對F.gra,F(xiàn).oxy和C.sor的抑制活性高于多菌靈,其EC50值分別為19.76 mg·L-1,24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1,優(yōu)于多菌靈。
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《合成化學(xué)》編輯部
Synthesis and Antibacterial Activities of Novel Vanillin
Benzimidazole Schiff Bases
DENG Ping1,2, WU Min1,2*
(1. College of Life Science & Technology, Yulin Normal University, Yulin 537000, China; 2. Cultivation Base for
Key Laboratory of Conservation and Utilization of Rare and Economic Species at Southeast, Yulin 537000, China)
Abstract:Three novel vanillin benzimidazole Schiff bases(5a~5c) were synthesized, usingo-phenylenediamine and vanillin as raw materials. The structures were characterized by1H NMR and IR. The antibacterial activities of 5a~5c againstFusariumoxysporium(F.oxy),Alternariasolani(A.sol),Fusariumgraminearum(F.gra),Cercosporasorghi(C.sor) andFusauriumoxysporiumf.sp.vasinfectum(F.oxy) were investigated by mycelial growth rate method. The results indicated that 5c exhibited better antimicrobial activities againstF.gra,F.oxandC.sorthan Carbendazim with EC50of 19.76 mg·L-1, 24.94 mg·L-1and 29.15 mg·L-1.
Keywords:benzimidazole; Schiff base; synthesis; antibacterial activity
通訊作者:吳敏,女,博士,講師, E-mail: yier253160@126.com
作者簡介:鄧平(1983-),男,漢族,新疆阿克蘇人,講師,主要從事天然產(chǎn)物化學(xué)研究。
基金項(xiàng)目:廣西高??茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目[KY2015LX304]; 玉林師范學(xué)院科學(xué)研究項(xiàng)目[2014YJYB07]
收稿日期:2015-07-01;
修訂日期:2015-12-28
中圖分類號:O626.23
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.02.15260