4-[(E)-2-羥基-4-甲氧基芐亞氨基)]-1,5-二甲基-2-苯基-1,2-二氫-3H-吡唑-3-酮的合成與表征

嚴(yán) 思，胡浙耀，白林山，李竹琴，孟春龍，張 婷

(安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，安徽馬鞍山243002)

4-[(E)-2-羥基-4-甲氧基芐亞氨基)]-1,5-二甲基-2-苯基-1,2-二氫-3H-吡唑-3-酮的合成與表征

嚴(yán) 思，胡浙耀，白林山，李竹琴，孟春龍，張 婷

(安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，安徽馬鞍山243002)

∶研究2-羥基-4-甲氧基苯甲醛和4-氨基安替比林反應(yīng)生成新型席夫堿化合物4-[(E)-2-羥基-4-甲氧基芐亞氨基)]-1, 5-二甲基-2-苯基-1,2-二氫-3H-吡唑-3-酮的方法。當(dāng)2-羥基-4-甲氧基苯甲醛與4-氨基安替比林摩爾比為1∶1.75，反應(yīng)時間為3.5 h，反應(yīng)溫度為70℃時，最大反應(yīng)產(chǎn)率為84%。采用UV-vis，IR，1H NMR和X-射線單晶衍射等方法表征產(chǎn)物的分子和晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明：該化合物晶體屬于單斜晶系，空間群為C2/c,a=30.827(6)?,b=6.967 5(13)?,c=16.978(4)?, β=110.786(2)°,V=3 409.4(11)?3,Dc=1.315 g·cm-3,Z=8,F(000)=1 424,μ=0.091 mm-1,R1=0.068 6,wR2=0.171 1；通過分子內(nèi)氫鍵O2—H2…N1和C(8)—H(8A)…O(3)可形成較穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物具有一定抗氧化作用，半抑制質(zhì)量濃度IC50為2.10 mg·mL-1，當(dāng)質(zhì)量濃度為200 mg·mL-1時，對DPPH自由基的清除率為5.11%，對金黃色葡萄球菌具有一定抗菌活性，對銅綠假單胞菌和大腸桿菌基本無抑制作用。

2-羥基-4-甲氧基苯甲醛；4-氨基安替比林；合成；表征；生物活性

1 目標(biāo)化合物的合成路線

合成路線見圖1。

圖1 目標(biāo)化合物的合成Fig.1 Synthesis of the object compound

2 實驗部分

2.1 主要試劑與儀器

2-羥基-4-甲氧基苯甲醛(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，99%，百順(北京)化學(xué)科技有限公司)；乙醇(AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；甲醇(AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；二氯甲烷(AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；乙腈(AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；正己烷(AR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；牛肉膏(BR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；胰蛋白胨(BR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；酵母提取物(BR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；4-氨基安替比林(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，98%)；1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，96%，上海晶純生化科技股份有限公司)；金黃色葡萄球菌(Staphylococs aureus)ATCC 25923(中國普通微生物菌種保藏中心)；銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC 27853(中國普通微生物菌種保藏中心)；大腸桿菌(Escherichia coli)DH5a(本實驗室提供)。

Spectrum One型紅外光譜儀(Perkin Elmer，美國)；LS55型熒光光譜儀(Perkin Elmer，美國)；Specord Plus 200型紫外可見分光光度計(Analytik Jena，德國)；SMART APEX II型X射線單晶衍射儀(Bruker，德國)；Avance II 400型核磁共振波譜儀(Bruker，德國)；Vario EL III型元素分析儀(Elementar，德國)；Thermo Scientific Multiskan FC型酶標(biāo)儀；Thermo Scientific Forma 905型超低溫冰箱(-86℃,Thermo Fisher，美國)；SW-CJ-1G型單人凈化工作臺(蘇州凈化設(shè)備有限公司)；LRH-150型生化培養(yǎng)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；ZWYR-200D型恒溫培養(yǎng)振蕩器(上海智城分析儀器制造有限公司)；HVE-50型高壓滅菌器(Hirayama，日本)；WRS-1B型數(shù)字熔點儀(上海精科實業(yè)有限公司)；R-1002型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；SHB-Ш型循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司)。

2.2 實驗步驟

取0.152 2 g(1.0 mmol)2-羥基-4-甲氧基苯甲醛于250 mL兩口燒瓶中，用10 mL無水乙醇溶解；加入0.355 8 g(1.75 mmol)4-氨基安替比林，用10 mL無水乙醇溶解，在70℃下回流反應(yīng)3.5 h，冷卻，減壓蒸餾，析出黃色固體，依次用10 mL乙腈和15 mL正己烷洗滌，用無水甲醇和二氯甲烷(2∶5)重結(jié)晶，真空干燥，得0.2833 g淡黃色片狀晶體，產(chǎn)率84%，熔點194.3～196.0℃。元素分析(C19H19N3O3，理論值(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)：C 67.66(67.64),H 5.95(5.68),N 12.59(12.46)。IR(KBr)ν/cm-1：3 233.93,1 631.71,1 216.88。1H NMR(CDCl3,400 MHz)，δ：13.72(s,1H,—OH), 9.75(s,1H,),7.62～7.45(t,J=7.8 Hz, 2H,antipyrine—H),7.42～7.37(d,2H,antipyrine—H), 7.36～7.30(t,1H,antipyrine—H),7.27～7.22(t,1H, Ar—H),6.47～6.45(m,2H,Ar—H),3.82(s,3H,—OCH3),3.15(s,3H,N—CH3),2.39(s,3H,—CH3)。

2.3 晶體結(jié)構(gòu)測定方法

取少量樣品于20 mL燒杯中，用2 mL無水甲醇和5 mL二氯甲烷溶解，室溫靜置數(shù)天，得黃色片狀晶體。選取適當(dāng)大小晶體，在296(2)K下用石墨單色化的Mo Kα為入射線(λ=0.710 73 ?)，以ω/2θ掃描方式，在2.45°＜θ＜27.48°范圍內(nèi)收集衍射數(shù)據(jù)。由直接法解出晶體結(jié)構(gòu)，非氫原子坐標(biāo)和各項異性參數(shù)用最小二乘法修正，強(qiáng)度數(shù)據(jù)用Lp因子和經(jīng)驗吸收校正。計算用SHELXL 97程序完成[8]。晶體學(xué)參數(shù)見表1。

2.4 抗氧化活性測定方法

采用1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)法評價目標(biāo)化合物的抗氧化活性。1,1-二苯基-2-苦基肼自由基(DPPH·)在517 nm處有吸收峰，在乙醇溶液中呈紫紅色。當(dāng)抗氧化劑存在時，DPPH·被清除，在517 nm處吸收峰減弱，溶液顏色變淺[9]。1)取0.019 7 g DPPH，溶于無水乙醇，定容至250 mL，搖勻，配制成0.2 mmol·L-1溶液，低溫避光保存。2)用無水乙醇配置200mg·L-1抗壞血酸溶液和200mg·L-1目標(biāo)化合物溶液。3)分取2.00 mL DPPH溶液和2.00 mL目標(biāo)化合物溶液(樣品組)、2 mL DPPH溶液和2.00 mL溶劑(對照組)、2.00 mL無水乙醇和2.00 mL目標(biāo)化合物溶液(空白組)于3支10 mL比色管中，分別在25℃下于暗處靜置30 min，用1 cm比色皿于517 nm波長處測定吸光度，分別記為As(樣品組)、Ac(對照組)和Ab(空白組)。根據(jù)式(1)計算DPPH·平均清除率S。

表1 目標(biāo)化合物的晶體學(xué)參數(shù)Table.1 Crystal data of the object compound

2.5 抑菌活性測定方法

采用微量梯度稀釋法評價目標(biāo)化合物的抑菌作用。1)營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基的制備 取胰蛋白胨5 g，牛肉膏2.5 g，氯化鈉2.5 g于1000 mL藍(lán)蓋試劑瓶中，加入500 mL蒸餾水，微熱溶解，調(diào)pH為7.0，121℃滅菌20 min。2)待測物溶液的制備 取適量待測物溶于少量DMSO中，加入1滴吐溫80溶液，加水配成1.0×10-3mol·L-1溶液，DMSO終體積分?jǐn)?shù)控制在1%以下，用濾菌膜過濾除菌。3)在96孔培養(yǎng)板中，每孔均加入90 μL營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基，第2孔中加入10 μL1.0×10-3mol·L-1待測物溶液，從第2孔取10 μL液體加入第3孔中，依次梯度稀釋至 第8孔，從第8孔中取10 μL液體棄去，向第2～第8孔中加入10 μL待測菌種。第9孔中加入10 μL體積分?jǐn)?shù)為1%的DMSO溶液，取10 μL液體棄去，再加入10 μL待測菌種，第10孔中加入10 μL待測菌種，分別作為溶劑對照和空白對照?；靹蚝螅糜?7℃生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，于620 nm波長處用酶標(biāo)儀測定吸光度(OD值)。

3 結(jié)果與討論

3.1 紫外可見光譜分析

圖2是目標(biāo)化合物在甲醇-水溶液中紫外可見吸收光譜。由圖2可知，目標(biāo)化合物在200～500 nm范圍內(nèi)存在4個主要吸收峰，存在烯醇式和酮式互變異構(gòu)現(xiàn)象[10](見圖3)。在205 nm處為苯環(huán)π→π*躍遷K2帶和K帶吸收峰，在280 nm處是取代苯n→π*躍遷R帶吸收，在350 nm處強(qiáng)吸收峰為烯醇式亞胺基π→π*躍遷吸收峰，在420 nm處弱吸收峰為酮式亞胺基n→π*躍遷吸收峰。隨甲醇含量降低，溶液極性增大，350 nm處吸收峰逐漸減弱，420 nm處吸收峰逐漸增強(qiáng)。

圖2 目標(biāo)化合物在甲醇-水溶液中的紫外可見吸收光譜Fig.2 UV-vis spectra of the object compound in methanol-H2O solution

圖3 目標(biāo)化合物的烯醇式和酮式互變異構(gòu)平衡Fig.3 Keto-Enol tautomerism of the object compound

3.2 紅外光譜分析

采用KBr壓片法(1 mg樣品/100 mg KBr)測定目標(biāo)化合物紅外光譜，見圖4。由圖4可知，在3 224 cm-1處出現(xiàn)較強(qiáng)締合—OH伸縮振動吸收峰，在2 839 cm-1處出現(xiàn)芳環(huán)甲氧基(C—H)對稱伸縮振動吸收峰；在1 631， 1 595，1 495 cm-1處出現(xiàn)芳環(huán)骨架振動吸收峰，在1 613 cm-1處出現(xiàn)席夫堿基伸縮振動吸收峰[11]，在1 600 cm-1附近和3 500～3 300 cm-1范圍內(nèi)均未出現(xiàn)及—NH2伸縮振動吸收峰，說明形成了目標(biāo)席夫堿化合物。

3.3 核磁共振分析

用氘代氯仿(CDCl3)配制目標(biāo)化合物溶液，取5 mg樣品于直徑5 mm核磁樣品管中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的TMS(四甲基硅烷)。用Avance II 400型核磁共振波譜儀測試1H NMR，結(jié)果見圖5和表2。由圖5和表2可知，—OH分子內(nèi)氫鍵的去屏蔽作用使共振發(fā)生在低場，—OH氫原子信號峰出現(xiàn)在δ=13.72處?！狢H

N中氫原子信號峰出現(xiàn)在δ=9.75處，證明形成了目標(biāo)席夫堿化合物。

圖4 目標(biāo)化合物的紅外光譜Fig.4 Infrared spectrum of the object compound

圖5 目標(biāo)化合物的1H NMR譜Fig.51H NMR spectrum of the object compound

表2 目標(biāo)化合物的1H NMR的數(shù)據(jù)Tab.21H NMR data of the object compound

3.4 目標(biāo)化合物的晶體結(jié)構(gòu)

目標(biāo)化合物晶體部分鍵長和鍵角見表3，4。

表3 目標(biāo)化合物晶體的部分鍵長Tab.3 Selected bond lengths of the objected compound crystal

表4 目標(biāo)化合物晶體的部分鍵角Tab.4 Selected bond langles of the objected compound crystal

分子結(jié)構(gòu)、分子內(nèi)氫鍵和晶胞堆積分別見圖6～8。目標(biāo)化合物晶體屬單斜晶系，空間群C2/c，a=30.827(6)?，b=6.967 5(13)?，c=16.978(4)?，β=110.786(2)°，V=3 409.4(11)?3，Dc=1.315 g·cm-3，Z=8，F(xiàn)(000)=1 424， μ=0.091 cm-1，R1=0.068 6，wR2=0.171 1。

3.5 目標(biāo)化合物的抗氧化作用

采用DPPH法[12]，在10～200 mg·L-1范圍內(nèi)測定了抗壞血酸及目標(biāo)化合物對DPPH自由基清除能力，結(jié)果見圖9和表5。結(jié)果表明，目標(biāo)化合物對DPPH自由基清除率S隨濃度增大而增大，線性回歸方程為S=0.023 7ρ+0.303 2，r=0.994 3，ρ為質(zhì)量濃度，mg·L-1。用外推法求得半清除濃度IC50為2.10 mg·mL-1，具有一定抗氧化作用，但弱于抗壞血酸。

圖6 目標(biāo)化合物的單分子結(jié)構(gòu)Fig.6 Molecular structure of the object compound

圖7 目標(biāo)化合物晶胞堆積圖Fig.7Packing diagram of the object compound

圖8 目標(biāo)化合物的分子內(nèi)氫鍵Fig.8 Intramolecular hydrogen bond of the object compound

圖9 目標(biāo)化合物對DPPH自由基的清除率Fig.9 DPPH free radical scavenging activity of the object compound

表5 目標(biāo)化合物對DPPH自由基的清除率Tab.5 DPPH free radical scavenging activity of the object compound

3.6 目標(biāo)化合物的抑菌作用

采用微量梯度稀釋法和酶標(biāo)儀，探討了目標(biāo)化合物對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和大腸桿菌的抑菌活性[13]，結(jié)果見圖10。結(jié)果表明，目標(biāo)化合物對金黃色葡萄球菌具有一定抑菌活性，最低抑菌濃度(MIC)為1.0×10-5mol·L-1。對銅綠假單胞菌和大腸桿菌基本無作用。

4 結(jié) 論

本文合成了一種新型席夫堿化合物4-[(E)-2-羥基-4-甲氧基芐亞氨基)]-1,5-二甲基-2-苯基-1, 2-二氫-3H-吡唑-3-酮，反應(yīng)條件簡單，產(chǎn)率較高。目標(biāo)化合物晶體屬于單斜晶系，空間群為C2/c，具有一定的抗氧化活性和抑菌活性。

圖10 目標(biāo)化合物對金黃色葡萄球菌的抑菌作用Fig.10 Antibacterial activity of the object compound against Staphylococcus aureus

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責(zé)任編輯：丁吉海

Synthesis and Characterization of 4-[(E)-2-Hydroxy-4-methoxybenzylidene)amino]-1,5-dimethyl-2-phenyl-1,2-dihydro-3H-pyrazol-3-one

YAN Si,HU Zheyao,BAI Linshan,LI Zhuqin,MENG Chunlong,ZHANG Ting
(School of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University of Technology,Ma'anshan 243002,China)

Thesynthesismethodof 4-[(E)-2-hydroxy-4-methoxybenzylidene)amino]-1,5-dimethyl-2-phenyl-1, 2-dihydro-3H-pyrazol-3-one by the reaction of 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde and 4-aminoantipyrine was studied.The maximum yield was 84%obtained under the molar ratio 1∶1.75 of 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde and 4-aminoantipyrine at temperature of 70℃for 3.5 h.The molecular and crystal structure of the product was characterized by UV-vis,IR,1H NMR and X-ray single crystal diffraction.The results show that the object compound crystallizes in the monoclinic system,space group C2/c with a=30.827(6)?,b=6.967 5(13)?, c=16.978(4)?,β=110.786(2)°,V=3 409.4(11)?3,Dc=1.315 g·cm-3,Z=8,F(000)=1 424,μ=0.091 mm-1, R1=0.068 6,wR2=0.171 1;the structure of the object compound features a stable crystal structure constructed by intramolecular hydrogen bond O2—H2…N1,C(8)—H(8A)…O(3).It was a mild antioxidant,IC50was 2.10 mg·mL-1, DPPH free radical scavenging activity was 5.11%under the concentration of 200 mg·mL-1of the object compound; the object compound has mild antibacterial activity against Staphylococcus aureus;minimal inhibitory concentration(MIC)was 1.0×10-5mol·L-1;but had no antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli.

2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde;4-aminoantipyrine;synthesis;characterization;bioactivity

O 621.25

A

10.3969/j.issn.1671-7872.2016.03.008

國家自然科學(xué)基金項目(81402511)；安徽省高校自然科學(xué)重點研究項目(KJ2012A050)；安徽工業(yè)大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項目(2014040)；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(AH201610360017)

嚴(yán)思(1990-)，女，安徽蕪湖人，碩士生，研究方向為藥物中間體合成。

白林山(1963-)，男，河南唐河人，博士，教授，研究方向為分析化學(xué)和天然產(chǎn)物化學(xué)。

1671-7872(2016)03-0239-07