超分子8-羟基喹啉/3,5-二硝基水杨酸的合成、晶体结构及抑菌活性*

张春兰

(潍坊学院,山东 潍坊 261061)

超分子8-羟基喹啉/3,5-二硝基水杨酸的合成、晶体结构及抑菌活性*

张春兰

(潍坊学院,山东 潍坊 261061)

以8-羟基喹啉和3,5-二硝基水杨酸合成了一种黄色的超分子化合物,用X-射线衍射法确定了其晶体结构,大量的分子内和分子间氢键使此超分子化合物结构得以稳定。抑菌活性测试发现此超分子化合物的抑菌活性明显高于8-羟基喹啉和3,5-二硝基水杨酸,其中对枯草芽孢杆菌的抑菌效果最好。

8-羟基喹啉;3,5-二硝基水杨酸;晶体结构;抑菌活性

水杨酸广泛存在于高等植物中。近年来,对于水杨酸功能的研究已经成为生物学最重要、发展最迅速的研究领域之一。据报道水杨酸在植物生长、发育、成熟、衰老调控及抗逆诱导等方面具有重要的生理作用[1-2]。而3,5-二硝基水杨酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)主要作为食品添加剂用于预防火鸡的黑头病[3]。8-羟基喹啉(oxine)呈现两性,广泛应用于金属的测定和分离以及染料、杀菌剂和药物的合成方面。为了寻找更为广谱、高效的抑菌剂,本研究以8-羟基喹啉的硫酸盐和3,5-二硝基水杨酸为原料合成了新型的超分子化合物,并对其抑菌活性进行了测试。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

显微熔点测定仪、X射线单晶衍射仪(Bruker Smart APEX II)、无菌培养箱、无菌操作台。8-羟基喹啉硫酸盐、3,5-二硝基水杨酸、无水乙醇等均为分析纯。

1.2 供试菌种

大肠杆菌(E.coli)、枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis cohn)、副伤寒杆菌(Salmonella paratyphi),均由潍坊学院生物工程学院微生物室提供。

1.3 合成方法

分别将3,5-二硝基水杨酸、8-羟基喹啉硫酸盐以热水溶解,以适当比例混合搅拌,过滤,将沉淀以热水洗涤3次。待干燥后以无水乙醇溶解,过滤,滤液在室温下挥发,7天后得黄色透明晶体,挑选规则单晶作结构分析。

1.4 晶体结构的测定

取0.20 mm×0.18 mm×0.16 mm的单晶,置于X-射线单晶衍射仪上,用石墨单色化的Mo Kα(λ= 0.71073!)辐射,在1.35°≤θ≤28.38°范围内以ω/2θ扫描方式,在294 K下共收集13013个独立衍射点,其中I>2σ(I)者6045个,对衍射数据进行了半经验吸收校正。晶体结构用SHELXS-97程序以直接法求出,用SHELXL-97程序对非氢原子坐标和各向异性温度因子进行全矩阵最小二乘法修正,氢原子的坐标由理论计算加入。最终差值Fourier图上最小和最大电子云密度△ρmin=-0.374 e·!-3,△ρmax=0.605e·!-3。

1.5 抑菌测试

用滤纸片扩散法测定待测物的抑菌活性。分别将8-羟基喹啉、3,5-二硝基水杨酸及合成的目标超分子化合物用无水乙醇溶解配成0.5、1、2、3、4、5、6、8、10μg/m L的溶液,并浸入直径为9 mm的滤纸片。

将对数生长期的菌种用M H液体培养基稀释,取0.2 m L加到M H琼脂平板上,用L棒分布均匀。然后将浸好的滤纸片贴在培养基上,并以浸入无水乙醇的滤纸片作对照。待试药品与对照组分别设10个重复。于25℃倒置培养24 h,用游标卡尺测量抑菌圈直径(包括滤纸片直径),求平均值。

2 结果与讨论

2.1 单晶结构的描述

目标化合物呈黄色斜方体状,熔点大于300℃。每个晶胞由四个8-羟基喹啉分子与四个3,5-二硝基水杨酸组成。整个晶胞在三维空间中沿a轴呈菱形,中间呈孔洞(如图1)。一分子8-羟基喹啉和一分子3,5-二硝基水杨酸对应平行排列,沿c轴呈锯齿状(如图2)。合成的超分子化合物属于单斜晶系,Pc空间群,a=8.0163(13)!,b= 15.032(2)!,c=26.585(4)!,β=95.503(3)°,V=3188.8(9)!3,Dc=1.555 mg/cm3,Z=2,F(000)= 1536,最终偏差R1=0.0730,w R2=0.1759。

8-羟基喹啉是两性物质,而3,5-二硝基水杨酸的羧基则呈现较强的酸性,因此两种化合物相互结合形成了结构新颖的超分子。维系超分子结构稳定的是两种分子间形成的大量氢键。通过对化合物的分子堆积图可以发现,氢键主要以N-H…O、O-H…O、O-H…N和C-H…O的形式存在(如表1)。

图1 超分子沿a轴结构

图2 超分子沿c轴结构

表1 超分子化合物的部分氢键键长(!)和键角(°)

表1列出了此超分子中一些氢键的键长和键角。分子之间通过丰富的氢键连接在一起形成了三维结构,这些作用力增强了分子之间的结合,使得整个化合物结构更加稳定。

2.2 超分子化合物的抑菌活性

经分析,三种菌的对照组均无抑菌圈。由表2可知,合成的超分子化合物的抑菌性要大于8-羟基喹啉和3,5-二硝基水杨酸。大肠杆菌组当超分子化合物浓度达到2 mg/mL时才表现有抑菌圈,然后随着浓度的增加逐渐增加。副伤寒杆菌组在超分子化合物浓度为1 mg/mL时抑制圈表现明显,然后随着浓度的增加逐渐增加。而超分子化合物对枯草芽孢杆菌组抑制作用最明显,即使在最低浓度时就表现有很大的抑菌圈,然后随着浓度的增加而逐渐增加,在待测物浓度为8 mg/mL时整个培养皿几乎无菌生长。

表2 待测物的抑菌圈直径(mm)

抑菌实验结果表明,三种供试菌中,超分子化合物对大肠杆菌抑菌性最差,而对枯草芽孢杆菌的抑菌效果最好,并且超分子化合物的抑菌性明显大于8-羟基喹啉和3,5-二硝基水杨酸。

[1]周欣,陈善娜.水杨酸在植物诱导抗性力面的研究进展[J].云南大学学报:自然科学版,2001,23(植物学专辑):106-108.

[2]崔婧.水杨酸与植物抗逆性[J].安徽农学通报,2007,13(9):35-38.

[3]Vahl M.Analysis of nifursol residues in turkey and chicken meat using liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J].Food Addit Contam,2005,22(2):120-127.

Synthesis,Crystal Structure and Antibacterial Activity of Supramolecular 8-Hydroxyquinolineand 3,5-Dinitrosalicylic Acid

ZHANG Chun-Lan
(Weifang University,Weifang 261061,China)

A yellow supramolecular 8 - hydroxyquinoline and 3 ,5 - dinitrosalicylic acid has been synthesized and st ructurally characterized by single crystal X ray diffraction met hod. A large number of hydro gen bond exist in molecules and molecular intermolecular so t hat the structure of supramolecular can stability. The antibacterial activity of this supramolecular is significantly higher than oxine and 3 ,5 - dinitrosalicylic acid , in which bacillus subtilis cohn is the best .

8-hydroxyquinoline,3,5-dinitrosalicylic acid,crystal structure,antibacterial activity

O641

A

1671-4288(2010)02-0088-03

(责任编辑:梁足培)

2009-09-06

张春兰(1974-),女,内蒙古乌兰察布盟人,潍坊学院生物工程学院讲师。