新型香草醛缩苯并咪唑Schiff碱的合成及其抑菌活性

邓　平， 吴　敏*

(1. 玉林师范学院 生命科学与技术学院，广西 玉林　537000；

2. 桂东南珍稀经济物种保护利用重点实验室培育基地，广西 玉林　537000)



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新型香草醛缩苯并咪唑Schiff碱的合成及其抑菌活性

邓平1,2， 吴敏1,2*

(1. 玉林师范学院 生命科学与技术学院，广西 玉林537000；

2. 桂东南珍稀经济物种保护利用重点实验室培育基地，广西 玉林537000)

摘要：以邻苯二胺和香草醛为原料，合成了3个新型的香草醛缩苯并咪唑Schiff碱(5a~5c),其结构经1H NMR和IR表征。用菌丝生长速率法研究了5a~5c对小麦赤霉病菌(F.gra)，马铃薯干腐病菌(F.oxy)，玉米弯苞叶斑病菌(C.sor)，番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。结果表明:香草醛缩2-甲基-5-氨基苯并咪唑(5c)对F.gra，F.oxy和C.sor的抑制活性高于多菌灵，其EC50值分别为19.76 mg·L-1， 24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1。

关键词：苯并咪唑； 希夫碱； 合成； 抑菌活性

香草醛(1)主要存在于香草和桉树叶中，是一种重要的天然产物，临床上常用于镇静、抗惊厥、抗癫痛和治疗神经性头疼等。1可与胺类反应生成相应的Schiff碱，该Schiff碱具有性能稳定、易于合成、水溶性和脂溶性好等特点，在抗菌[1-3]、抗癌[4]药物开发领域有良好的应用前景。

苯并咪唑类化合物具有良好的杀菌[5-8]、抗病毒[9-10]和抗肿瘤[11-14]等活性，并已有部分药物用于临床治疗[15-17]。但由于细菌耐药性不断增强，该类杀菌剂的杀菌效果大幅降低。

通过修饰、改进现有药物的结构(如苯并咪唑的2-， 5-和6-位取代[18])，获得高活性、低毒性的新型杀菌剂具有重要的实际意义。本文依据药物基团拼合原理[19],将1和苯并咪唑环通过亚氨基形成Schiff碱键合,设计并合成了3个新型的香草醛缩苯并咪唑Schiff碱(5a~5c， Scheme 1),其结构经1H NMR和IR表征。并测定了5a~5c对小麦赤霉病菌(F.gra)，马铃薯干腐病菌(F.oxy)，玉米弯苞叶斑病菌(C.sor)，番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。

Scheme 1

1实验部分

1.1仪器与试剂

WRS-21B型熔点仪(温度未校正)；Bruker Avance 400 MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Bruker EQUINOX-55型红外光谱仪(KBr压片)。

2-氨甲基苯并咪唑(3a)[20], 2-氨乙基苯并咪唑(3b)[21], 2-甲基苯并咪唑[21]，2-甲基-5-硝基苯并咪唑[22]和2-甲基-5-氨基苯并咪唑(4)[22]按文献方法合成；多菌灵，50%可湿性粉剂，青岛阳光农药厂；F.gra，F.oxy，C.sor，A.sol,F.oxy.s.v，西北农林科技大学农药研究所生测室；其余所用试剂均为分析纯或化学纯。

1.2合成

(1) 香草醛缩2-烷氨基苯并咪唑(5a和5b)的合成(以5a为例)

在三口烧瓶中加入3a 1 g(6.8 mmol)和无水乙醇30 mL，加热搅拌使其完全溶解；缓慢滴加1 1.04 g(6.8 mmol)的无水乙醇(10 mL)溶液，滴毕，滴加冰乙酸两滴，回流反应约8 h(TLC跟踪)。减压浓缩至约10 mL，冷却至室温，析出墨绿色粉末，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤，无水乙醇-乙酸乙酯重结晶得淡绿色粉末5a 0.82 g，收率43%， m.p.250 ℃;1H NMRδ: 3.83(s, 3H, OCH3), 4.81(s, 2H, NCH2), 6.91~7.59(m, 8H, ArH), 8.11(m, 1H, 1-H); IRν: 3 357, 3 257, 3 060, 2 958, 1 633, 1 599, 1 518, 1 461, 1 361, 1 271, 1 145, 1 025, 765 cm-1。

以3b替代3a,用类似的方法合成粉色粉末5b 0.76 g，收率41%， m.p.262~264 ℃；1H NMRδ: 1.65(d,J=6.6 Hz, 3H, CH3), 3.95(s, 3H, OCH3), 4.59(m, 1H, CHN), 7.09~8.11(m, 9H, ArH， 1-H); IRν： 3 360, 3 257, 3 060, 2 958, 1 630, 1 594, 1 518, 1 461, 1 361, 1 271, 1 145, 1 025, 765 cm-1。

(2) 香草醛缩2-甲基-5-氨基苯并咪唑(5c)的合成

在反应瓶中加入4 1.47 g(10 mmol)和无水乙醇30 mL，加热搅拌使其充分溶解;缓慢滴加1 1.55 g(10 mmol)的乙醇(15 mL)溶液,滴毕，滴加冰乙酸两滴，回流反应5 h(TLC跟踪)。减压除去大部分溶剂，冷却至室温，过滤，滤饼用冷乙醇洗涤，干燥，用乙醇重结晶得黄色结晶5c 1.51 g，产率57%， m.p.179~180 ℃；1H NMRδ: 2.45(s, 3H, CH3), 3.8(s, 3H, OCH3), 6.85~7.45(m, 6H, ArH), 8.48(s, 1H, NCH)； IRν： 3 440, 1 621, 1 608, 1 580, 1 515, 1 460, 1 136 cm-1。

1.3抑菌活性测定[23-24]

菌种活化:将待测菌种在PDA培养基上连续培养3代,试验前3 d转接1次,于28 ℃恒温培养箱培养备用。

含药培养基的制备:在容量瓶中加入样品20.0 mg和二甲基亚砜5 mL，搅拌使其完全溶解；用二甲基亚砜定容，配制c为2 000, 1 000, 500, 250 mg·L-1的待测药液。以二甲基亚砜为空白组，多菌灵为对照组。在试管中加入待测药液1 mL，将融化的PDA培养基趁热倒至10 mL，迅速摇匀，倒入直径为9 cm的无菌培养皿中，制成薄厚均匀的平板[c终=(200， 100， 50， 25， 0 mg·L-1)],冷却备用。

接种:在接种工作台上，将活化后的供试菌种用直径为0.4 cm的打孔器在菌落边缘生长旺盛处打出菌丝饼，用接种针将菌丝饼移至含药培养皿中央，菌丝面朝下，每皿一块，加盖标记，每一处理重复3次，于28 ℃恒温培养箱中培养72 h。

数据处理:取出培养皿，用游标卡尺测量菌落直径，取3次试验的平均值d0，计算用药后菌落直径d(d=d0-0.4)。用SPSS统计软件分析得相关系数(r)和50%抑制浓度(EC50)。

2结果与讨论

2.1合成

按文献方法合成3a和3b时，反应时间较长(约72 h)，条件苛刻(需使用高浓度无机酸)。为缩短反应时间和提高产率，可考虑采用微波辐射的方法合成。

5a~5c的合成反应较容易进行，其原因在于芳香醛中芳基的吸电子作用使氧负离子上的负电荷分散，使共振结构更有利于过渡态稳定而加快反应。实验过程中采用冰乙酸调节反应环境至微酸性。反应原料中有部分酮，增大了反应体系的空间效应，因此部分反应选用沸点较高的甲苯作溶剂，通过提高反应温度以克服空间阻力，促进反应进行。

2.2表征

由1H NMR分析可知，1的醛基氢的δ位于9.9， 5a~5c中该峰消失，但在δ8.1～8.5处出现H-C=N吸收峰。

由IR分析可知，5a~5c的C=N伸缩振动吸收峰位于1 590 cm-1~1 630 cm-1， 1 700 cm-1附近无C=O伸缩振动吸收峰，表明取代芳醛(酮)中的羰基与苯并咪唑的氨基已缩合脱去一分子水形成了C=N。

综上可见，5a~5c已成功合成。

2.2抑菌活性

表1为5a~5c对5种植物病菌的抑菌活性。

表1　5a~5c的抑菌活性

*mg·L-1;r为相关系数

由表1可见，5c对F.gra，F.oxy和C.sor的抑制活性高于多菌灵，其EC50值分别为19.76 mg·L-1， 24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1。

3结论

合成了3个新型的香草醛缩苯并咪唑Schiff碱(5a~5c)。用菌丝生长速率法研究了5a~5c对小麦赤霉病菌(F.gra)，马铃薯干腐病菌(F.oxy)，玉米弯苞叶斑病菌(C.sor)，番茄早疫病菌(A.sol)和棉花枯萎病菌(F.oxy.s.v)的抑制活性。结果表明:5c对F.gra，F.oxy和C.sor的抑制活性高于多菌灵，其EC50值分别为19.76 mg·L-1，24.94 mg·L-1和29.15 mg·L-1,优于多菌灵。

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《合成化学》编辑部

Synthesis and Antibacterial Activities of Novel Vanillin

Benzimidazole Schiff Bases

DENG Ping1,2, WU Min1,2*

(1. College of Life Science & Technology, Yulin Normal University, Yulin 537000, China; 2. Cultivation Base for

Key Laboratory of Conservation and Utilization of Rare and Economic Species at Southeast, Yulin 537000, China)

Abstract：Three novel vanillin benzimidazole Schiff bases(5a~5c) were synthesized, usingo-phenylenediamine and vanillin as raw materials. The structures were characterized by1H NMR and IR. The antibacterial activities of 5a~5c againstFusariumoxysporium(F.oxy),Alternariasolani(A.sol),Fusariumgraminearum(F.gra),Cercosporasorghi(C.sor) andFusauriumoxysporiumf.sp.vasinfectum(F.oxy) were investigated by mycelial growth rate method. The results indicated that 5c exhibited better antimicrobial activities againstF.gra,F.oxandC.sorthan Carbendazim with EC50of 19.76 mg·L-1， 24.94 mg·L-1and 29.15 mg·L-1.

Keywords：benzimidazole; Schiff base; synthesis; antibacterial activity

通讯作者：吴敏，女，博士，讲师， E-mail: yier253160@126.com

作者简介：邓平(1983-)，男，汉族，新疆阿克苏人，讲师，主要从事天然产物化学研究。

基金项目：广西高校科学技术研究项目[KY2015LX304]; 玉林师范学院科学研究项目[2014YJYB07]

收稿日期：2015-07-01;

修订日期：2015-12-28

中图分类号：O626.23

文献标志码：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.02.15260