一種含吲哚基希夫堿的合成及其抗菌活性研究

余 露，趙迎春，周 蕓，呂文韜，夏 靜，谷曉霞

(皖南醫(yī)學院 化學教研室，安徽 蕪湖 241002)

由于希夫堿取代基團的靈活多變以及C=N基團本身所具有的氮原子易發(fā)生配位特性，故可通過不同反應(yīng)物引入不同種類的基團，使希夫堿具有不同功能，與金屬配位形成結(jié)構(gòu)與性能不同的金屬配合物[1-4]。化學科研工作者對希夫堿的合成與應(yīng)用充滿了興趣，近年來人們合成大量不同種類的希夫堿，并已在醫(yī)藥、分析化學、催化及光致發(fā)光等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[5-8]。

吲哚是一類非常重要的雜環(huán)化合物，吲哚及其衍生物在自然界中分布較為廣泛，具有某些特殊的生理活性，如抗炎、殺菌以及抗腫瘤等方面的廣譜生物活性[9-11]。自從20世紀70年代曾有報道希夫堿類化合物具有一定的抗菌活性[12]，人們就開始探索各類希夫堿的抗菌活性。有文獻報道了2-取代吲哚系列希夫堿具有潛在的抗菌活性[13]；5-取代靛紅類希夫堿具有較好的抗菌活性[14]；含二吲哚結(jié)構(gòu)的希夫堿對沙門菌有較好的抗菌活性[15]?？梢娧芯亢胚峄７驂A的合成及生物活性有著比較重要的理論意義和使用價值。為此，本文采用結(jié)構(gòu)中含吲哚基團的色胺與對(N,N-二甲氨基)苯甲醛發(fā)生縮合反應(yīng)生成含吲哚基希夫堿，對其結(jié)構(gòu)進行表征，并研究它們的抗菌活性，為進一步研究吲哚類希夫堿的生物活性提供參考依據(jù)。

1 材料

1.1 儀器 Thermo Nicolet iS5 傅立葉變換紅外光譜儀，U-5100 HITACHI型紫外可見分光光度計，X-6精密顯微熔點測定儀，Bruker 500 MHz核磁共振儀，艾科浦純水機。

1.2 試劑 對(N,N-二甲氨基)苯甲醛，色胺，無水乙醇，無水甲醇，二甲基亞砜(DMSO)，氘代氯仿(CDCl3)，試劑均為分析純，實驗所用水為超純水。

1.3 菌種 大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念株菌等菌種由皖南醫(yī)學院微生物教研室提供。

2 方法與結(jié)果

2.1 含吲哚基希夫堿的合成 稱取10 mmoL對(N,N-二甲氨基)苯甲醛(1.492 g)倒入250 mL茄形瓶中，加入20 mL無水乙醇攪拌使其溶解。稱取10 mmoL色胺(1.602 g)，用20 mL無水乙醇，攪拌至完全溶解，將色胺溶液倒入茄形瓶中，室溫攪拌，反應(yīng)4 h左右后，體系有淡黃色固體析出，用薄層色譜法(TLC)跟蹤反應(yīng)，反應(yīng)基本結(jié)束。抽濾，得到粗產(chǎn)品，用無水甲醇重結(jié)晶，得到2.419 g淡黃色晶體，即得對(N,N-二甲氨基)苯甲醛縮色胺希夫堿(以下簡稱：含吲哚基希夫堿)，產(chǎn)率83%。熔點：144.9 ℃。該含吲哚基希夫堿的合成路線如圖1所示。

圖1 對(N,N-二甲氨基)苯甲醛縮色胺希夫堿合成路線

2.2 含吲哚基希夫堿的核磁結(jié)果分析 該含吲哚基希夫堿的分子式為：C19H21N3，從氫譜上看H原子有11種類型，積分總面積為21，其中2.48 ppm出現(xiàn)的特征峰為氘代試劑DMSO中甲基峰，核磁氫類型數(shù)相符。圖中在7.98 ppm出現(xiàn)了CH=N-質(zhì)子特征峰，說明色胺與對(N,N-二甲氨基)苯甲醛縮合，其他特征峰的位置和數(shù)目與目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)相吻合(見表1、圖2)。含吲哚基希夫堿的碳譜數(shù)據(jù)也與目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)相符(見表2、圖3)。

表1 含吲哚基希夫堿的1H MNR核磁數(shù)據(jù)(500 MHz，D6-DMSO)

H1234567891011δppm10.667.987.527.487.307.026.936.653.702.952.88峰類型ssddtttdtts耦合常數(shù)7.98.68.17.57.48.77.37.3H類型NHCH=N-Ar-HAr-HAr-HAr-HAr-HAr-HCH2CH2CH3

表2 含吲哚基希夫堿的13C MNR核磁數(shù)據(jù)(125 MHz，CDCl3)

C12345678910δppm161.8152.4136.7129.9129.9128.0124.8122.6122.2119.5C的類型C=NAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-C

C111213141516171819δppm119.4114.6112.1112.1111.562.441.340.627.6C類型Ar-CAr-CAr-CAr-CAr-CCH2CH3CH3CH2

2.3 含吲哚基希夫堿的紅外光譜結(jié)果分析 含吲哚基希夫堿在3451 cm-1處吸收峰歸屬于吲哚環(huán)上的N-H鍵伸縮振動峰，圖中1605 cm-1處出現(xiàn)強吸收峰，歸屬于希夫堿的C=N鍵伸縮振動峰,與目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)吻合。對(N,N-二甲氨基)苯甲醛縮色胺希夫堿紅外吸收光譜圖如圖4所示。

圖4 含吲哚基希夫堿的紅外吸收光譜圖

2.4 含吲哚基希夫堿的紫外表征 用DMSO做溶劑，將含吲哚基希夫堿配成5×10-5mol/L溶液，用DMSO做空白扣除，對(N,N-二甲氨基)苯甲醛縮色胺希夫堿紫外吸收光譜圖如圖5所示。從圖5可以看出，含吲哚基希夫堿在396 nm處有最大吸收峰，可歸屬于目標產(chǎn)物中C=N與苯環(huán)的π→π*躍遷。

圖5 含吲哚基希夫堿的紫外吸收光譜圖

2.5 含吲哚基希夫堿抗菌活性實驗 采用紙片法[16]，進行目標化合物的體外抑菌活性實驗。具體操作如下：以DMSO為溶劑，將N,N-二甲氨基苯甲醛縮色胺希夫堿分別配成0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.20 mol/L的溶液備用。采用密集劃線法將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌接種在含有瓊脂的固體培養(yǎng)基上。分別在直徑為6 mm的已滅菌濾紙片上滴加20 μL濃度分別為0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.20 mol/L的含吲哚基希夫堿溶液，放置在37 ℃烘箱烘干，然后在每個菌種的培養(yǎng)皿的不同區(qū)域分別貼上已烘干的三個不同濃度的濾紙片，于37 ℃恒溫箱中培養(yǎng)24 h后觀察細菌生長情況，以得出抗菌實驗結(jié)果。平行做3組相同的實驗，求出抑菌圈直徑的平均值?？咕钚詫嶒灲Y(jié)果見表3，抑菌效果見圖6a～c(培養(yǎng)基中1,2,3號濾紙片上滴加希夫堿的濃度分別為0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.20 mol/L)。

表3 含吲哚基希夫堿的抗菌活性實驗結(jié)果

希夫堿濃度/(mol/L)抑菌圈平均直徑/mm大腸桿菌金黃色葡萄球菌白色念珠菌10.05159620.101612730.2018147

注：抑菌圈直徑6～10 mm，低度敏感；抑菌圈直徑10～15 mm，中度敏感；抑菌圈直徑15～20 mm，高度敏感；抑菌圈直徑>20 mm，極度敏感。

根據(jù)CLSI文件標準[17]，由表3可見，含吲哚基希夫堿對大腸桿菌具有高度敏感，對金黃色葡萄球菌具有中度敏感，且隨著濃度的增大，抗菌活性增加，當含吲哚基希夫堿的濃度達到0.20 mol/L時，對大腸桿菌的抑菌圈直徑達到18 mm(見圖6a-3)，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈可以達到14 mm(見圖6b-3)。然而，對白色念珠菌是低度敏感(見圖6c)。

a.大腸桿菌效果圖;b.金黃色葡萄球菌效果圖;c.白色念珠菌效果圖。

圖6 含吲哚基希夫堿的抑菌效果圖

3 討論

本論文通過色胺與對(N,N-二甲氨基)苯甲醛反應(yīng)合成的含吲哚基希夫堿，結(jié)構(gòu)通過核磁共振、紅外、紫外光譜等表征，結(jié)果表明與目標產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)吻合。采用濾紙片法對該希夫堿進行了抗菌活性測試，實驗結(jié)果表明對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有抑制活性，隨著濃度的增加，抗菌活性增強，其中，對大腸桿菌可達到高度敏感，對金黃色葡萄球菌具有中度敏感，說明該含吲哚基希夫堿對革蘭陰性及陽性細菌都具有一定的抗菌活性。然而，對白色念珠菌只有低度敏感，表明真菌對該希夫堿具有一定的耐藥性。本文工作為進一步研究含吲哚類希夫堿的抗菌活性提供參考，相關(guān)抗菌活性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系有待進一步研究。

【致謝】皖南醫(yī)學院微生物教研室提供菌種及王萍老師在抗菌實驗方面提供幫助。