酮酰腙希夫堿化合物的合成及生物活性研究

李水清 許靜儀

摘要：以苯乙酮、環(huán)己酮、苯甲酸甲酯、對(duì)甲基苯甲酸甲酯、水合肼為原料，合成了4種酮酰腙希夫堿化合物。目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)元素分析、紅外光譜進(jìn)行表征，并試驗(yàn)了目標(biāo)化合物的除草活性?；钚栽囼?yàn)結(jié)果表明，苯乙酮苯甲酰腙對(duì)綠莧（Amaranthus viridis）的株防效最強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：酰腙;合成;除草活性

中圖分類(lèi)號(hào)：O621.3? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）21-0065-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.21.013

Abstract： Taking acetophenone， cyclohexanone， benzoic acid methyl ester， p-methyl benzoic acid methyl ester and hydrazine hydrate as materials， four kinds of keto hydrazone Schiff base compounds were synthesized in lab and their chemical structures were confirmed by elemental analysis and the infrared spectrum. Herbicidal activities of four componds were tested against Echinochloa crusgalli and Amaranthus viridis， and the results showed that acetophenone benzoyl hydrazone had the strongest herbicidal activities against Amaranthus viridis.

Key words： acylhydrazone; synthesis; herbicidal activities

酰腙類(lèi)化合物的分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基和希夫堿基這兩類(lèi)活性亞結(jié)構(gòu)基團(tuán)（CONHN=CH），此類(lèi)化合物在進(jìn)入生物體內(nèi)后，易與靶標(biāo)生物大分子形成多重氫鍵，增強(qiáng)了與受體的結(jié)合力，故表現(xiàn)出多種生物活性，如抗菌[1-3]、殺蟲(chóng)[4，5]、除草活性[6-9]和抗癌活性[10，11]等。由于酰腙類(lèi)化合物表現(xiàn)出較強(qiáng)的生物活性，而且比普通的希夫堿化合物穩(wěn)定，所以許多研究者選擇其作為配體，合成了它們與過(guò)渡元素和稀土元素的金屬配合物，并研究他們的抗菌和抗腫瘤活性，以期尋找出活性更好的金屬基藥物[12，13]。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)某些酰腙類(lèi)化合物具有良好的發(fā)光和催化活性，在分析科學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價(jià)值[14]?；邗ｋ觐?lèi)化合物所具有的潛在的生物和生理活性， 使其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥領(lǐng)域及材料科學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景，已成為各國(guó)合成化學(xué)家和藥物學(xué)家研究的熱點(diǎn)之一。本試驗(yàn)基于活性亞結(jié)構(gòu)拼接原理，合成了4個(gè)酮酰腙希夫堿類(lèi)化合物，并研究了它們的除草活性，以期為此類(lèi)化合物的研究開(kāi)發(fā)提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 合成試驗(yàn)

1.1.1? 試劑及儀器? 主要試劑有苯乙酮、環(huán)己酮、苯甲酸甲酯、對(duì)甲基苯甲酸甲酯、水合肼、無(wú)水乙醇，均為市售分析純?cè)噭Ｖ饕獌x器有全自動(dòng)元素分析儀 Vario EL Ⅲ（德國(guó)Elementar公司）、傅立葉變換紅外分光光度計(jì)Nicolet 6700智能型（美國(guó)Nicolet公司）、電子天平等。

1.1.2? 試驗(yàn)步驟

1）中間體苯甲酰肼、對(duì)甲基苯甲酰肼的合成。向三口燒瓶中加入一定量的無(wú)水乙醇，然后量取一定量的苯甲酸甲酯或?qū)谆郊姿峒柞ゼ尤肴跓恐校旌暇鶆?，再加入一定量的水合肼，?0～80 ℃回流6 h，反應(yīng)完畢后快速將反應(yīng)液倒入表面皿，常溫下靜置，析出白色晶體。抽濾，無(wú)水乙醇重結(jié)晶，產(chǎn)物為白色片狀晶體。

2）酮酰腙希夫堿化合物的合成。稱(chēng)取適量的苯甲酰肼（或?qū)谆郊柞ｋ拢┚w加入三口燒瓶中，然后加入無(wú)水乙醇溶解，加熱。將苯乙酮（或環(huán)己酮）通過(guò)滴液漏斗緩緩加入到燒瓶中，反應(yīng)溫度保存在80 ℃左右，反應(yīng)回流4～5 h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液倒入表面皿中可以看到有晶體析出。抽濾，無(wú)水乙醇重結(jié)晶得純品。

目標(biāo)化合物的具體合成路線(xiàn)如圖1所示。

1.2? 目標(biāo)化合物的生物活性試驗(yàn)

1.2.1? 供試試劑? 按文獻(xiàn)[15]的方法，以乙醇為溶劑，將A、B、C、D 4個(gè)化合物配制成1%乳油，乳油配制過(guò)程中使用了標(biāo)準(zhǔn)HLB值的非離子型乳化劑Tween-80和陰離子型乳化劑ABS-Ca。以去離子水作為空白對(duì)照。

1.2.2? 供試雜草? 供試雜草有稗草（Echinochloa crusgalli）和綠莧（Amaranthus viridis）。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 中間體、目標(biāo)化合物分析與結(jié)構(gòu)鑒定

2.1.1? 中間體結(jié)構(gòu)鑒定? 苯甲酰肼為白色晶體，熔點(diǎn)為112.5～114.0 ℃。元素分析計(jì)算值為C 61.76%，H 5.88%，N 20.59%;實(shí)測(cè)值為C 61.99%，H 6.02%，N 20.69%。紅外光譜的1 347.9 cm-1為基團(tuán)C-N伸縮振動(dòng)，1 660.7 cm-1為?；鵆=O伸縮振動(dòng)， 299.2 cm-1為N-H伸縮振動(dòng)。

對(duì)甲基苯甲酰肼為白色晶體，熔點(diǎn)為115.5～117.5 ℃。元素分析計(jì)算值為C 64.00%，H 6.67%，N 18.67%;實(shí)測(cè)值為C 63.88%，H 6.75%，N 18.22%。紅外光譜的1 345 cm-1為基團(tuán)C-N伸縮振動(dòng)，1 660 cm-1為酰基C=O伸縮振動(dòng)，3 300 cm-1為N-H伸縮振動(dòng)。

2.1.2? 目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)鑒定? 苯乙酮苯甲酰腙（A）為白色晶體。元素分析計(jì)算值為C 75.63%，H 5.88%，N 11.76%;實(shí)測(cè)值為C 75.25%，H 6.12%，N 11.78%。紅外光譜的3 182 cm-1為N-H伸縮振動(dòng)，1 654 cm-1為C=O吸收，1 638 cm-1為C=N吸收峰，1 611、1 579 cm-1為苯環(huán)骨架振動(dòng)。

苯乙酮對(duì)甲基苯甲酰腙（B）為白色晶體。元素分析計(jì)算值為C 76.19%，H 6.35%，N 11.11%;實(shí)測(cè)值為C 76.83%，H 6.58%，N 10.80%。紅外光譜的 3 046 cm-1為N-H伸縮振動(dòng)，1 662 cm-1為C=O吸收，1 610 cm-1為C=N吸收峰，1 690、1 571 cm-1為苯環(huán)骨架振動(dòng)。

環(huán)己酮苯甲酰腙（C）為淡黃色晶體。元素分析計(jì)算值為C 72.22%，H 7.41%，N 12.96%;實(shí)測(cè)值為C 72.35%，H 7.52%，N 12.86%。紅外光譜的3 190 cm-1為N-H伸縮振動(dòng)，1 650 cm-1為C=O吸收，1 638 cm-1為C=N吸收峰，1 578、1 532 cm-1為苯環(huán)骨架振動(dòng)。

環(huán)己酮對(duì)甲基苯甲酰腙（D）為黃色晶體。元素分析計(jì)算值為C 73.04%，H 7.83%，N 12.17%;實(shí)測(cè)值為C 72.67%，H 7.82%，N 12.33%。紅外光譜的 3 225 cm-1為N-H伸縮振動(dòng)，1 659 cm-1為C=O吸收，1 613 cm-1為C=N吸收峰，1 560、1 507 cm-1為苯環(huán)骨架振動(dòng)。

2.2? 目標(biāo)化合物的除草活性

目標(biāo)化合物的除草活性試驗(yàn)按文獻(xiàn)[16]的方法進(jìn)行。施藥10 d后調(diào)查。除草活性用株防效表示，株防效=[（對(duì)照組植物存活株數(shù)-處理組植物存活株數(shù)）/對(duì)照組植物株數(shù)]×100%。

從表1可看出，4個(gè)化合物對(duì)綠莧均表現(xiàn)出一定的除草活性，化合物A的株防效最高，達(dá)65.38%。相對(duì)而言，4個(gè)化合物對(duì)稗草的株防效均較弱。

3? 小結(jié)

長(zhǎng)期大量使用某種或某些農(nóng)藥產(chǎn)品會(huì)引起“3R”，即抗性、殘留、再猖獗。因此，開(kāi)發(fā)新的農(nóng)藥品種具有非常重要的意義。本研究合成了4種新型酰腙類(lèi)化合物，并試驗(yàn)了它們對(duì)常見(jiàn)雜草稗草和綠莧的抑制活性，結(jié)果表明，苯乙酮苯甲酰腙對(duì)綠莧的株防效最高，具有進(jìn)一步研究的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] BOGDANOV A V，ZARIPOVA I F，VOLOSHINA A D，et al. Synthesis and antimicrobial activity evaluation of some novel water-soluble isatin-3-acylhydrazones[J].Monatshefte für chemie，2018， 149（1）：111-117.

[2] CARCELLI M，F(xiàn)ISICARO E，COMPARI C，et al. Antiviral activity and metal ion-binding properties of some 2-hydroxy-3-methoxyphenyl acylhydrazones[J].Biometals，2018，31（1）：81-89.

[3] XIAO M W，YE J，LIAN W W，et al. Microwave-assisted synthesis，characterization and bioassay of acylhydrazone derivatives as influenza neuraminidase inhibitors[J].Medicinal chemistry research，2017，26（12）：3216-3227.

[4] SERAFIM R A M，OLIVEIRA T F，LOUREIRO A P M，et al. Molecular modeling and structure-activity relationships studies of bioisoster hybrids of N-acylhydrazone and furoxan groups on cruzain[J].Medicinal chemistry research，2017，26（4）：760-769.

[5] INAM A，SIDDIQUI S M，MACEDO T S，et al. Design， synthesis and biological evaluation of 3-[4-（7-chloro-quinolin-4-yl）-piperazin-1-yl]-propionic acid hydrazones as antiprotozoal agents[J].European journal of medicinal chemistry，2014，75：67-76.

[6] 張美丹，黃劍鋒，張曄初，等.新型苯甲醛-β-咔啉-3-酰腙的合成及其除草活性[J].合成化學(xué)，2014，22（3）：313-316.

[7] 馬敬中，王洪波，江? 洪.1，4-二氧喹喔啉-2-甲醛酰腙的合成和除草活性研究[J].精細(xì)化工，2004，21（4）：309-312.

[8] 林桂汕，鄒榮霞，段文貴，等.新型蒎酸基雙酰腙類(lèi)化合物的合成及其除草活性[J].合成化學(xué)，2013，21（5）：513-517.

[9] 馬獻(xiàn)力，黃建新，段文貴，等.新型α-萜品烯馬來(lái)酰亞胺基雙磺酰胺化合物的合成及其除草活性[J].合成化學(xué)，2012，20（2）：180-185.

[10] ZHANG F，WANG X L，SHI J，et al. Synthesis，molecular modeling and biological evaluation of N-benzylidene-2-（（5-（pyridin-4-yl）-1，3，4-oxadiazol-2-yl）thio）acetohydrazide derivatives as potential anticancer agents[J].Bioorganic & medicinal chemistry，2014，22（1）：468-477.

[11] CARDOSO L N F，NOGUEIRA T C M，RODRIGUES F A R，et al. N-acylhydrazones containing thiophene nucleus：A new anticancer class[J].Medicinal chemistry research，2017，26：1605-1608.

[12] 吳校彬，郝衛(wèi)東.乙酰二茂鐵苯甲酰腙的合成及其電化學(xué)性質(zhì)和抑菌活性[J].化學(xué)世界，2012（5）：286-289，296.

[13] 楊滋淵，宋? 斌，徐守衛(wèi).呋喃酰腙及其鎳、錳配合物的合成與晶體結(jié)構(gòu)及抑菌活性[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2014，30（3）：585-590.

[14] YAN Z N，ZHANG S Y，WANG H X，et al. Preparation and analytical application of new Cr3+-selective membrane electrodes based on acylhydrazone containing benzimidazole derivatives[J].Journal of the iranian chemical society，2016，13：411-420.

[15] 華世豪，邵維忠.乳油[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1985.80-83.

[16] 黃彰欣.植物學(xué)保護(hù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1993.66-69.