新型N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽的合成及其抗菌活性*

馬慧敏，朱彩艷，王佳佳，王冰冰，張?zhí)锪?/p>

(1.中國礦業(yè)大學(xué)a.化工學(xué)院;b.環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院，江蘇 徐州 221116; 2.淮海工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

新型N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽的合成及其抗菌活性*

馬慧敏1a，2，朱彩艷1a，2，王佳佳1a，2，王冰冰1b，張?zhí)锪?

(1.中國礦業(yè)大學(xué)a.化工學(xué)院;b.環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院，江蘇 徐州 221116; 2.淮海工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

5-氯甲基水楊醛和季銨(1a～1e)或吡啶(1f)在乙酸乙酯存在下經(jīng)取代反應(yīng)合成了一系列新型的N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽(2a～2f)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR和MS表征。初步的抗菌活性測(cè)試結(jié)果表明，2a～2f對(duì)遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌的MIC分別為0.18 mg·mL-1，0.09 mg·mL-1，0.18 mg·mL-1和0.09 mg·mL-1。

5-氯甲基水楊醛;季銨鹽;合成;抗菌活性

季銨鹽不僅具有抗菌［1-6］、低毒性和良好的水溶性，而且還具有催化性能，可以作為相轉(zhuǎn)移催化劑應(yīng)用于各領(lǐng)域［7-9］。含疏基的季銨鹽具有表面活性［10］，被迅速發(fā)展成為陽離子表面活性劑，如苯扎氯銨(潔爾滅)和苯扎溴銨(新潔爾滅)。

為設(shè)計(jì)和合成新型抗菌型季銨鹽，本文以5-氯甲基水楊醛和季銨(1a～1e)或吡啶(1f)為原料，在乙酸乙酯存在下經(jīng)取代反應(yīng)合成了一系列新型的N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽(2a～2f，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR和MS表征。并研究了2a～2f對(duì)遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌的抗菌活性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

SGW X-4型顯微熔點(diǎn)儀(溫度未校正); Bruker AM-400型核磁共振儀(D2O為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Nicolet Impact 410型紅外光譜儀(KBr壓片);MSHP 1100型質(zhì)譜儀(EIS+源，70 eV)。

遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌，淮海工學(xué)院海洋學(xué)院，在液體培養(yǎng)基上恒溫(28℃)培養(yǎng)24 h后使用;5-氯甲基水楊醛按文獻(xiàn)［11］方法合成;1a～1f和乙酸乙酯，化學(xué)純。

1.2 2a～2f的合成(以2a為例)

在反應(yīng)瓶中加入5-氯甲基水楊醛8.5g(50 mmol)和乙酸乙酯30 mL，攪拌使其溶解。冰水浴冷卻下滴加三乙胺(1a)5 g(50 mmol)，滴畢，于室溫反應(yīng)過夜。過濾，濾餅用無水乙醇重結(jié)晶得2a。用類似的方法合成2b～2f。

2a［N，N，N-三乙基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:白色晶體，收率85%，m.p.72℃～73℃;1H NMRδ:0.92～1.18(m，9H，CH3)，3.05 (q，J=7.3 Hz，6H，NCH2)，4.70(s，2H，ArCH2)，5.18(s，1H，OH)，6.9～7.3(m，3H，ArH，C=CH)，9.82(s，1H，CHO);IRν:3 498 (OH)，2 979，2 890(CH3)，2 935，2 853(CH2)，1 678(C=O)，1 478，1 444，1 398，1 574 (C=C)，1 172(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 271.786 9(C13H22NO2Cl)，found 271.784 3［M+-Cl］。

2b［N，N，N-三正丁基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:淡黃色粉末，收率82%，m.p.136℃～137℃;1H NMRδ:0.75～1.05(m，9H， CH3)，1.25～1.67(m，12H，C H2C H2CH3)，3.24(q，J=7.5 Hz，6H，NCH2)，4.91(s，2H，ArCH2)，5.25(s，1H，OH)，6.7～7.17(m，3H，ArH，C=CH)，10.05(s，1H，CHO);IRν: 3 495(OH)，2 950，2 850(CH3)，2 875(CH2)，1 686(C=O)，1 409，1 440，1 374，1 611(C=C)，1 107(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 355.948 2 (C20H34NO2Cl)，found 320.493 9［M+-Cl］。

2c［N，N-二甲基-N-芐基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:黃色晶體，收率87%，m.p.194℃～195℃;1H NMRδ:3.3(s，6H，NCH3)，4.51(s，4H，ArCH2)，5.13(s，1H，OH)，6.82 (d，J=3.73 Hz，1H，ArH)，7.02～7.47(m，8H，ArH)，10.22(s，1H，CHO);IRν:3 351 (OH)，3 031(ArH)，2 912，2 832(CH3)，1 685 (C=O)，1 617，1 374，1 409，1 467(C=C)，1 211(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for C17H20NO2Cl［M+-Cl］305.804 0，found 270.300 2。

2d［N，N-二乙基-N-芐基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:白色晶體，收率65%，m.p.210℃～211℃;1H NMRδ:1.16(t，J=7.3 Hz，6H，CH3)，3.17～2.94(m，4H，NCH2)，4.16 (s，2H，ArCH2)，4.68(d，J=19.5 Hz，2H，ArCH2)，5.36(s，1H，OH)，7.44～7.26(m，8H，ArH)，9.76(s，1H，CHO);IRν:3 351 (OH)，3 036(ArH)，2 976，2 803(CH3)，2 927，2 875(CH2)，1 695(C=C)，1 640(C=O)，1 448，1 436，1 399(C=C)，1 215(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 333.857 8(C19H24NO2Cl)，found 298.300 2［M+-Cl］。

2e［N，N-二甲基-N-十二烷基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:黃色固體，收率73%，m.p.265℃～266℃;1H NMR(DMSO-d6)δ:0.62～0.75(t，J=6.8 Hz，3H，CH3)，1.12～1.34(m，16H，CH2in dodecyl)，1.49～1.62(s，6H，NCH2)，4.39(s，2H，ArCH2)，5.36(s，1H，OH)，7.14～7.37(m，3H，ArH)，10.15(s，1H，CHO); IRν:3 495(OH)，3 031(ArH)，2 973，2 927 (CH3)，2 856(CH3)，1 661(C=O)，1 612 (C=C)，1 577(C=C)，1 486，1 446，1 257 (C-N)，723(C≥7)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 384.002 0(C22H38NO2Cl)，found 348.044 0［M+-Cl］。

2f［N(3-醛基-4-羥基芐基)氯化吡啶鎓鹽］:白色晶體，收率91%，m.p.203℃～204℃;1H NMRδ:4.70(s，2H，ArCH2)，5.66(s，1H，OH)，6.91(d，J=8.6 Hz，1H，ArH)，7.52(d，J=8.7 Hz，1H，ArH)，7.71(s，1H，ArH)，7.92 (t，J=7.0 Hz，1H，PyH)，8.41(t，J=7.8 Hz，2H，PyH)，8.78(s，2H，PyH，N=CH)，9.78 (s，1H，CHO);IRν:3 495(OH)，3 050(芳環(huán)骨架)，2 875(CH2)，1 684(C=O)，1 444，1 486，1 612，1 360(C=C)，1 170(C-N)cm-1; HR-MS m/z:Calcd for 249.696 5(C13H12NO2Cl)，found 214.286 1［M+-Cl］。

1.3 抗菌實(shí)驗(yàn)

采用最低抑菌濃度法測(cè)定2a～2f的抗菌活性。用滅菌生理鹽水將2分別稀釋至(100，50，25，12.5，6.125，3.0625，1.5，0.75，0.375，0.18，0.09)mg·mL-1。在盛有2.7 mL滅菌營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基試管中分別加人0.3 mL稀釋后的藥液，使各管藥液終濃度至(100～0.05)mg· mL-1。在不同濃度的藥物培養(yǎng)基中分別加人0.1 mL菌液后于28℃培養(yǎng)36 h。肉眼觀察，無菌生長試管中的最低藥物濃度即為最低抑菌濃度(MIC)。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

(1)1H NMR

2a～2f的1H NMR分析表明，10.13左右的單峰為醛基的質(zhì)子吸收峰，6.5～8.1的多重峰歸屬芳環(huán)的質(zhì)子吸收峰。

(2)IR

2a～2f的IR分析表明，3 030 cm-1～3 070 cm-1附近出現(xiàn)的弱吸收峰為苯環(huán)的C-H伸縮振動(dòng)吸收，在3 500 cm-1左右均出現(xiàn)羥基的伸縮振動(dòng)吸收峰，在1 680 cm-1和1 660 cm-1附近出現(xiàn)強(qiáng)的C=O吸收峰，1 630 cm-1～1 400 cm-1為C=C的振動(dòng)吸收峰，1 100 cm-1附近出現(xiàn)C-N振動(dòng)的吸收峰。

(3)MS

2a～2f的MS分析表明，分子離子峰較弱，說明2的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，裂解過程中首先失去一個(gè)Cl，出現(xiàn)［M+-Cl］的碎片離子峰。

2.2 抗菌活性

MIC是測(cè)量抗菌藥物的抗菌活性大小的一個(gè)指標(biāo)，指在體外培養(yǎng)細(xì)菌18 h～24 h后能抑制培養(yǎng)基內(nèi)病原菌生長的最低藥物濃度［12］?？咕幬飳?duì)細(xì)菌的MIC越小，其抗菌效果越好。

2a～2f對(duì)遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌的抗菌活性結(jié)果見表1。從表1可見，2a～2f對(duì)不同細(xì)菌的MIC不同，其中2a對(duì)哈氏弧菌的抑菌效果最好(MIC 1.5 mg·mL-1)，2b對(duì)哈氏弧菌的抑菌效果最好(MIC 0.18 mg· mL-1)，2f對(duì)嗜水氣單胞菌的抑菌效果最好(MIC 0.09 mg·mL-1)，2c對(duì)遲鈍愛德華菌的抑菌效果最好(MIC 0.18 mg·mL-1)，2d對(duì)嗜水氣單胞菌的抑菌效果最好(MIC 0.38 mg·mL-1)，2e對(duì)鰻弧菌的抑菌效果最好(MIC 0.09 mg·mL-1)。從表1還可見，對(duì)于遲鈍愛德華菌，2c和2e的抑菌效果最好;對(duì)嗜水氣單胞菌，2f的抑菌效果最好;對(duì)哈氏弧菌，2b的抑菌效果最好;對(duì)于鰻弧菌，2e的抑菌效果最好。

表1 2a～2f的抗菌活性*Table 1 Antibacterial activities of2a～2f

3 結(jié)論

以5-氯甲基水楊醛為原料合成了6個(gè)具有抗菌活性的新型N-(3-醛基-4-羥基芐基)季銨鹽(2a～2f)。抗菌活性測(cè)試結(jié)果表明:對(duì)于遲鈍愛德華菌，抗菌活性大小順序?yàn)?2c=2e＞2d＞2f＞2a＞2b;對(duì)于嗜水氣單胞菌:2f＞2d＞2e＞2c＞2b＞2a;對(duì)于哈氏弧菌:2b＞2c＞2e＞2f＞2a＞2d;對(duì)于鰻弧菌:2e＞2f＞2d＞2a＞2c＞2b。

本文的研究結(jié)果為開發(fā)新型抗菌劑提供了新的原料來源。

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Synthesis and Antibacterial Activities of Novel N-(3-aldehyde-4-hydroxybenzyl)quaternary Ammonium Salts

MA Hui-min1a，2，ZHU Cai-yan1a，2，
WANG Jia-jia1a，2，WANG Bing-bing1b，ZHANG Tian-lin2

(a.College of Chemical Engineering;b.College of Environment and Spatial Informatics，1.China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China; 2.College of Chemical Engineering，Huaihai Institute of Techology，Lianyungang 222005，China)

A series of novel N-(3-aldehyde-4-hydroxybenzyl)quaternary ammonium salts(2a～2f) containing salicylaldehyde were synthesized by substitution reaction of 5-cholromethylsalicylaldehyde with tertiary amines(1a～1f)or pyridine(1f).The structures were characterized by1H NMR，IR and MS.The preliminary antibacterial activities tests indicated that MIC of 2a～2f against Edwardsiella tarda，Aeromonas hydrophila，Vibrio harveyi and Vibrio anguillarum were 0.18 mg·mL-1，0.09 mg·mL-1，0.18 mg·mL-1，and 0.09 mg·mL-1，respectively.

5-cholromethylsalicylaldehyde;quaternary ammonium salt;synthesis;antibacterial activity

O623.731;O625.63

A

1005-1511(2014)02-0230-04

2013-01-06;

2014-01-06

馬慧敏(1989-)，女，漢族，安徽宿州人，碩士研究生，主要從事有機(jī)合成與高分子材料的研究。E-mail:493573669@

qq.com

張?zhí)锪?，教授，E-mail:mhmwbb@163.com