N′-(2-羥基-4-甲基-苯甲酰胺基)-2-亞胺基-4-噻唑烷酮的合成及生物活性

金龍飛, 亢子珍, 范 昕, 張 健

(中南民族大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，武漢 430074)

N′-(2-羥基-4-甲基-苯甲酰胺基)-2-亞胺基-4-噻唑烷酮的合成及生物活性

金龍飛, 亢子珍, 范 昕, 張 健

(中南民族大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，武漢 430074)

為探討4-噻唑烷酮衍生物的生物活性，用4-甲基水楊酸甲酯和水合肼作為原料反應(yīng)得到4-甲基水楊酰肼，再將其與硫氰酸鉀合成得4-甲基水楊酰氨基硫脲，最后與溴代乙酸乙酯反應(yīng)合成終產(chǎn)物N′-(2-羥基-4-甲基苯甲酰胺基)-2-亞胺基-4-噻唑烷酮. 對其進行了13C NMR、IR、1H NMR和元素分析表征，并對該化合物進行了體內(nèi)抗炎活性和體外抗菌活性的測試. 結(jié)果表明：該化合物具有較好的抗炎和抗菌活性.

4-噻唑烷酮衍生物；表征；抗炎活性；抗菌活性

近年來，對噻唑、吡唑、三唑、嘧啶等雜環(huán)化合物的探索呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢. 其中，噻唑類雜環(huán)化合物由于具有獨特的結(jié)構(gòu)和顯著的生物活性而得到了眾多研究者的關(guān)注. 通過在不同化合物中引入噻唑基團，目前已經(jīng)得到了一些具有潛在活性的多位點結(jié)構(gòu)化合物.4-噻唑烷酮化合物就是這樣一類含有五元噻唑環(huán)結(jié)構(gòu)的新型雜環(huán)化合物，具有許多重要的生物活性. 4-噻唑烷酮化合物是值得重視的潛在的新藥研制對象，其在抗炎、抗菌[1-3]、抗病毒[4-6]、抗心腦血管疾病[7]、鎮(zhèn)靜、麻醉、抗痙攣、抗氧化性等方面具有廣泛應(yīng)用前景[8].

在4-噻唑烷酮化合物的結(jié)構(gòu)中，對生物活性影響比較大的因素主要有3種. 其一是存在著比較特殊的強弱交替型共軛體系[9-10]；其二是五元雜環(huán)主結(jié)構(gòu)中含有N、S等原子，其中4-噻唑烷酮環(huán)結(jié)構(gòu)上的兩個雜原子分別在1-位(S原子)和3-位(N原子)；其三則是4-噻唑烷酮化合物的修飾基團. 由于4-噻唑烷酮化合物的五元雜環(huán)主結(jié)構(gòu)相對固定，研究嘗試了不同的修飾基團，比如水楊酰肼類基團的影響[11]. 在這些修飾基團中，當(dāng)苯環(huán)上含有不同類型的取代基時，其抗菌的活性差別較大[12,13]. 為了進一步研究修飾基團的影響效果，本文擬合成一種新型的以給電子基甲基為取代基的4-噻唑烷酮類化合物(見圖1和圖2)，并進一步測試其抗炎和抗菌活性，為更深入地研究新的低毒高效類化合物提供了非常有意義的參考.

圖1 終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式Fig. 1 Structural formular of end product

圖2 4-噻唑烷酮衍生物的合成路線Fig. 2 Synthetic route of 4-thiazolidinone derivative

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

可見紫外分光光度計(Perkin Elmer Lnc., Lambda 35 UV/Vis spectrometer, 25 ℃, 190 ～ 700 nm)，傅里葉紅外光譜儀(美國Nicolet公司，NEXUS 470 FT-IR , KBr壓片法 )，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠，RE52AA)，數(shù)字顯微熔點測試儀(予華儀器有限責(zé)任公司，XT-4型)，元素分析儀( Elemental Analysensysteme GmbH, Vario EL Ш)，高效薄層板(青島海洋化工有限公司，GF254)，核磁共振儀(德國布魯克公司, Varian Mercury 400,1H NMR、13C NMR, DMSO-d6作為溶劑，以TMS為內(nèi)標(biāo)).

4-甲基水楊酸甲酯、水合肼(80 %)、濃HCl、無水乙酸鈉、濃H2SO4、無水甲醇、BrCH2COOEt、KSCN、蒸餾水、無水乙醇、DMF，所涉及試劑都為AR，在使用前沒有進一步的處理.

1.2 4-甲基水楊酰肼的合成

取16.60 g (0.1 mol) 4-甲基水楊酸甲酯于250 mL圓底燒瓶中，加入10.01 g (0.2 mol) 80 %的水合肼和15 mL甲醇， 常溫攪拌40 min后，緩慢升高溫度至62 ℃，回流反應(yīng)7 h.將溶液轉(zhuǎn)移到干燥燒杯中，0℃靜置一夜，有大量白色晶體析出，抽濾，用蒸餾水、50%甲醇洗2次，抽濾，后用50%乙醇重結(jié)晶得到純度較高的白色晶體13.60 g. Yield: 83.5 %，m.p. 168～169 ℃.

1.3 4-甲基水楊?；被螂宓暮铣?/p>

取9.96 g (0.06 mol) 4-甲基水楊酰肼于250 mL圓底燒瓶中，加入約100 mL水，0℃下加入約10 mL濃HCl，攪拌30 min后加入硫氰化鉀9.84 g(0.12 mol)，繼續(xù)攪拌20 min. 混勻后，使其逐漸升溫至室溫并攪拌40 min. 后升溫至80 ℃，回流9 h. 反應(yīng)終止后將溶液轉(zhuǎn)移至燒杯中，自然冷卻過夜，析出的固體抽濾后用蒸餾水洗3次直至pH為7，按體積比為φ(乙醇︰DMF︰水)=5︰1︰1配制混合溶液對產(chǎn)物進行重結(jié)晶，得到淡黃色固體粉末產(chǎn)物8.81 g. Yield: 73.1%，m.p. 209 ℃.

1.4N′-(2-羥基-4-甲基-苯甲酰胺基)-2-亞胺基-4-噻唑烷酮的合成

1.5 抗炎活性測試

采用爪掌腫脹法[14]，對合成的目標(biāo)化合物進行了抗炎活性的測試. 參照品、引發(fā)劑、空白對照分別為二氟尼柳、γ-卡拉膠及甲基纖維素.

選取20只20 ～ 25 g小白鼠，雌雄不分分成3組. 用標(biāo)準(zhǔn)顆粒飼料喂食小白鼠且自由飲水2 d使其適應(yīng)實驗室環(huán)境. 從測試當(dāng)日起，將飼料撤掉，只提供飲水. 對小白鼠進行混合物灌胃后1 h，于各只試驗鼠的右后掌分跖位置注射25 μL現(xiàn)配的γ-卡拉膠鹽水溶液，另外將25 μL鹽水溶液注射于每只小鼠左后掌分跖組織處，用作內(nèi)部對照. 灌胃后4 h，用千分尺測量各只試驗鼠的右、左后掌的腫脹厚度.

1.6 抗菌活性測試

采用濃度稀釋法[15,16]，讓4種不同的菌種在一定濃度梯度的樣品溶液繁殖生長，通過測溶液渾濁時的濃度[最小抑制濃度(MIC)]來分析和確定此化合物的抗菌性活性. 采用了4種菌種，包含有大腸埃希氏桿菌(Escherichiacoli)、金黃色葡萄球菌(StaphyloccocusaureusRosenbach)、普通變形桿菌(Proteusvulgaris)和枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis). 選取Mueller-Hinton broth作為實驗培養(yǎng)基，用蒸餾水配制濃度分別為 1600,800,400,200,100,50,25 μg/mL目標(biāo)產(chǎn)物的溶液.

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物紅外光譜分析歸屬

在目標(biāo)化合物的紅外光譜中，苯上O-H的伸縮振動出現(xiàn)的寬強峰出現(xiàn)在3451 cm-1處；C-H (phenolic)的伸縮振動出現(xiàn)的強峰在2969 cm-1處；五元內(nèi)酰胺的C=O基團的伸縮振動強峰出現(xiàn)在1713 cm-1；苯環(huán)骨架的伸縮振動強峰和C=N基團的伸縮振動強峰分別出現(xiàn)在1577 cm-1和1619 cm-1. 歸屬于Ν-H基團的彎曲振動，在1308 cm-1出現(xiàn)峰；歸屬于Ar-H的彎曲振動峰在766 cm-1處出現(xiàn).

2.2 化合物核磁共振表征

目標(biāo)化合物的核磁共振氫譜信號歸屬為：-Ar-CO-NH-里的1個質(zhì)子對應(yīng)11.94處的單峰，在11.59處出現(xiàn)單峰為-CH2-CO-NH-的1個質(zhì)子，Ar-OH里的單質(zhì)子為10.75處的單峰，PhCH的3個質(zhì)子在7.79和6.70處出現(xiàn)多重峰，出現(xiàn)在4.09處的單峰為-CH2中的2個質(zhì)子，-CH3-中的3個質(zhì)子在2.30處為單峰.

目標(biāo)化合物的核磁共振碳譜信號歸屬分別為：173.98處的譜峰為噻唑環(huán)上酰胺羰基C=O-CH2-中的碳原子，163.99的譜峰歸屬于羰基C=O-Ph的碳原子，159.10的譜峰歸屬于Ph-OH的碳原子，143.89的譜峰為噻唑環(huán)上C=N的碳原子，134.20的譜峰歸屬于Ph- CH3的碳原子，130.10的譜峰歸屬于6-Ph的碳原子， 119.98的譜峰歸屬于5-Ph的碳原子，118.01為1-Ph的碳原子譜峰，113.73為3-Ph的碳原子譜峰，34.69的譜峰歸屬于-CH2的碳原子，21.66為-CH3碳原子的譜峰.

2.3 抗炎活性

生物體內(nèi)的炎癥抑制效應(yīng)，將通過測量的實驗鼠右左腿腫脹差值進行計算，其計算公式為：Inhibition(%)= [(m-m′)/m]×100%，式中m代表對照組試驗鼠右左腿腫脹差值，m′代表樣品組或參照組試驗鼠右左腿腫脹差值. 表1為終產(chǎn)物抗炎活性測試結(jié)果. 由表1可見，參照品的F值為66.126，其所對應(yīng)的P值0.001239<0.050，在0.050水平上有顯著不同. 樣品F值是242.429，對應(yīng)P值為2.00600×10-5< 0.050，在0.050水平上有顯著不同. 與參照品比較，化合物表現(xiàn)出更好的抗炎效果.

表1 終產(chǎn)物的抗炎測試結(jié)果

*對照組為甲基纖維素；參照組為二氟尼柳；樣品組為N′-(2-羥基-4-甲基-苯甲酰胺基)-2-亞胺基-4-噻唑烷酮

2.4 抗菌活性

應(yīng)用濃度稀釋法測定了化合物對4種微生物的最小抑制濃度.測定的抗菌活性結(jié)果見表2. 由表2可見，在抗菌活性上，化合物對4種測試菌種均有不同程度的抑制效果，但對金黃色葡萄球菌的抑制效果最好，值得進一步探討和研究.

表2 終產(chǎn)物的最小抑制濃度

3 結(jié)語

在1、3位包含S、N兩個雜原子的4-噻唑烷酮類化合物具有很高的生物活性，讓其與水楊酰肼類衍生物反應(yīng)，能夠產(chǎn)生更大的共軛體系，對該類化合物生物活性的提高有著顯著的效果. 為了研究其抗炎活性及抗菌活性，本文以氨基硫脲分子及4-CH3水楊酰肼為原料合成了目標(biāo)產(chǎn)物. 并對其進行了元素分析、核磁共振氫譜、IR、核磁共振碳譜等表征，用爪掌腫脹法測試得該化合物的抗炎活性值為70.8 %；采用濃度稀釋法測得化合物的抗菌活性分別為：大腸埃希氏桿菌400 μg/ mL，枯草芽孢桿菌400 μg/ mL，普通變形桿菌400 μg/ mL，金黃色葡萄球菌50 μg/ mL. 說明該噻唑烷酮衍生物在抗炎及抗菌活性方面具有效果較好，為該類化合物的深層次研究提供了很有價值的參考.

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Synthesis and Bioactivity ofN′-(2-Hydroxy-4-Methyl-Benzoylamide)-2-Imino-4-Thiazolidinone

Jin Longfei, Kang Zizhen, Fan Xin, Zhang Jian

(College of Chemistry and Materials Science, South-Central University for Nationalities, Wuhan 430074, China)

To investigate the bioactivity of 4-thiazolidinone derivatives, 4-methyl salicylhydrazide was synthesized using methyl 4-methylsalicylate and hydrazine hydrate as raw material, then reacted with potassium thiocyanate to form 4-(4-methyl salicyloyl) thiosemicarbazide, which finally reacted with ethyl bromoacetate to obtain the end product. The structure of the final compound was characterized by elemental analysis, IR,1H NMR and13C NMR. The synthesized compound was tested for its anti-inflammatory activity assemblyinvivoand antibacterial activity assemblyinvitro. The results showed that the compound had good anti-inflammatory and antibacterial activity.

4-thiazolidinone derivative; synthesis; characterization; anti-inflammatory activity; antimicrobial activity

2016-03-02

金龍飛(1962-)，男，教授，博士，研究方向：化學(xué)生物學(xué)與藥物化學(xué)，E-mail: longfei_jin@163.com

湖北省自然科學(xué)基金重點項目(2008CDA067)

TQ217

A

1672-4321(2016)04-0005-04