酰胺基水杨醛Schiff碱的合成及抗菌活性研究

徐文广　叶亚娟　姜凌　李顺清　张芳芳　蔡丽华

摘要：以氨基酸、水杨醛为主要原料，合成了五种Schiff碱，通过元素分析、紫外吸收、质谱等测试手段进行了结构鉴定，并采用琼脂扩散法分别测定了各Schiff碱对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌活性，结果表明： 新合成的五种Schiff碱均具有抗菌作用，抗菌活性分别为色氨酸Schiff碱对大肠杆菌的作用最强，丝氨酸Schiff碱对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最强，谷氨酸Schiff碱对枯草芽孢杆菌的抑菌作用最强。

关键词：水杨醛；氨基酸；Schiff碱；合成；抗菌活性

中图分类号：O627.41

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12002003

1引言

Schiff碱类化合物在诸多领域中都有重要应用。尤其是在医学领域，Schiff碱具有良好的抑菌、杀菌、抗肿瘤、抗病毒等生物活性，Chen H，Rhodes J对于Schiff碱及其配合物的杀菌机理提出了见解[1]；在催化腐蚀领域、分析化学领域和光致变色领域，某些含有特性基团的Schiff碱也具有独特的应用[2]。水杨醛及其衍生物作为精细化工的重要中间体不仅在医药、染料、农用杀虫剂等方面有着广泛的应用，而且在配位催化、电镀、香料、石油化工、液晶和高分子材料等领域也备受关注[3]，由于水杨醛的抗菌效果很好，所以作为新型抗菌药物的备选药物，很有理论研究意义。氨基酸作为生活中的必需品，在医药上主要用来制备复方氨基酸输液，也用作治疗药物和合成多肽药物。

本文采用了色氨酸、丝氨酸、谷氨酸等五种氨基酸合成了5种新的氨基酸类水杨醛Schiff碱，通过采用琼脂扩散法，测定了氨基酸水杨醛Schiff碱对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的抑菌活性[4]，以期发现新的具有抑菌活性的化合物。

2实验部分

2.1主要仪器及试剂

仪器：元素分析（UA）用MOD-1106型元素分析仪（Carlo-Erba公司）测定；质谱（MR）用Waters6220 Accurate-Mass Q-TOF型液相色谱质谱（LC-MS）联用仪测定；紫外-可见光谱（200～700 nm）Shimadzu UV-160型紫外-可见光谱仪（Shimadzu公司，日本）测定。

试剂：溶剂和试剂除特别注明外均为分析纯或化学纯级，使用前未进一步处理。大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）均为武汉工商学院实验室保藏菌种，牛肉膏蛋白胨培养基（自制）：牛肉膏3 g，蛋白胨10 g，氯化钠5 g，琼脂15～20 g，加水至1 000 mL，pH值调至7.0～7.2。

2.2样品合成

2.2.1水杨醛类Schiff碱的合成路径

水杨醛类Schiff碱的合成路径见图1。

2.2.2水杨醛与氨基酸类Schiff碱的合成

称取4.08 g（0.02 mol）色氨酸溶于50ml无水乙醇中，室温下搅拌并滴加少量DMF助溶，待氨基酸溶解后缓慢滴加2.50 mL（0.024 mol）水杨醛，滴加完毕，回流反应5h，冷至室温，抽滤，得固体物质，用少量95%乙醇洗涤3次，干燥得到浅黄色固体粉末3.1 g。产率47.84%，熔点305℃-308℃[5]。元素分析（C18H17N3O3）计算值（%）：C 66.87， H 5.26， N 13.00；实测值（%）：C 66.04，H 5.41，N 13.32；UR：265 nm；LC-MS谱图数据（m/z）：324.2（M+1）。

丝氨酸Schiff碱，黄色固体粉末1.97 g。产率43.78%，熔点280℃～284℃。元素分析（C10H10N2O4）计算值（%）：C 54.05， H 4.50， N 12.61；实测值（%）：C 54.64，H 4.21，N 13.02；UR：258 nm；LC-MS谱图数据（m/z）：222.4（M+1）。

谷氨酸schiff碱，得到黄色固体3.60 g。产率67.42%，熔点285℃～289℃。元素分析（C12H15N3O4）计算值（%）：C 54.05， H 4.50， N 12.61；实测值（%）：C 54.64，H 4.21，N 13.02；UR：225 nm；LC-MS谱图数据（m/z）：222.4（M+1）。

苏氨酸schiff碱，白色固体2.07 g。产率43.31%，熔点298℃～302℃。元素分析（C10H12N2O3）计算值（%）：C 57.69， H 5.77， N 13.46；实测值（%）：C 57.04， H 5.92， N 13.80；UR：245 nm；LC-MS谱图数据（m/z）：209.3（M+1）。

丙氨酸schiff碱，白色固体粉末1.55 g。产率37.08%，熔点258℃～262℃。元素分析（C11H10N2O3）计算值（%）：C 60.55， H 4.59， N 12.84；实测值（%）：C 60.93， H 5.01， N 13.43；UR：300 nm；LC-MS譜图数据（m/z）：209.3（M+1）。

2.3抗菌活性研究

2.3.1实验菌种制备

分别将大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和枯草芽孢杆杆菌（Bacillus subtilis）3种菌种接种，活化3次后接于液体培养基中，置于37℃保温箱中孵化，血球计数板记数，使菌体浓度达到1.5×108个/mL[5，6]。

2.3.2琼脂扩散法

参照文献[7]，实验前将培养皿、牛肉膏蛋白胨培养基、直径6mm的纸片及小指管、镊子等物品进行灭菌待用，实验时倒至平板冷却后，移取50微升菌液在琼脂培养基平板表面均匀涂布，室温下干燥3～5 min，此时将水杨醛Schiff碱用DMF配成0.1 g/L、0.2 g/L、0.5 g/L、1.0 g/L、2.5 g/L的药液，并用无菌膜过滤后转入1 mL灭菌的小指管中，分别夹取无菌纸片蘸取药液平贴在已接种细菌的琼脂平板的表面，各纸片中心相距约24 mm，纸片距平板边缘约15 mm[8，9]。平板置在37℃条件下孵育24 h后观察抑菌效果，量取抑菌圈直径，以仅吸收有机溶剂DMF的纸片和不加菌液的培养基作空白对照，取3次实验结果的平均值，所得结果见表1。

3結果与分析

通过涂布平板培养后，得到抑菌圈结果如表1。由表1分析可知：DMF溶液几乎没有抑菌作用，而所合成的5种Schiff碱中均有抑菌圈，且通过此表可以看出色氨酸Schiff碱对大肠杆菌的作用最强，丙氨酸Schiff碱对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最强，谷氨酸Schiff碱对枯草芽孢杆菌的抑菌作用最强。

2017年6月绿色科技第12期

徐文广，等：酰胺基水杨醛Schiff碱的合成及抗菌活性研究

环境与安全

4结语

本文成功地合成了5种新型的氨基酸水杨醛Schiff碱，并鉴定了5种Schiff碱的结构。通过对5种氨基酸类Schiff碱的抗菌实验研究，发现它们均具有良好的抗菌活性，相对来说色氨酸Schiff碱对大肠杆菌的作用最强，丙氨酸Schiff碱对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最强，谷氨酸Schiff碱对枯草芽孢杆菌的抑菌作用最强[10]。这可能是因为Schiff碱的基本结构中含-RC=N-结构，其杂化轨道上的N原子具有孤对电子，使得Schiff碱不仅具有良好的杀菌作用，还具有止痛、抗炎、抗菌及灭菌、抗病毒等活性，因此，它们可以作为潜在的抗菌药物。

参考文献：

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[8]陈芳，陆江林，邓真丽.稀土水杨醛氨基酸Schiff碱配合物的合成及抑菌作用[J].化学世界，2011（12）：705～709.

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[10]shok M A， Holla B S， Poojary B. Convenient one pot synthesis and antimicrobial evaluation of some new Mannich bases carrying 4-methylthiobenzyl moiety[J].European Journal of Medicinal Chemistry， 2007， 42（8）：1095～1101.

Synthesis of Schiff Base Containing Salicylaldehyde and Amide and Its Antibacterial Activity

Xu Wenguang， Ye Yajuan， Jiang Lin，Li Shunqing，Zhang Fangfang，Cai Lihua

（Environmental and Biological Engineering College， Wuhan Technology and Business University， Wuhan 430065，China）

Abstract： The five Schiff bases were synthesized by using amino acid and salicylaldehyde as main materials. The structures were identified by IR， Uv and MR. The inhibitory activities of compounds on Escherichia coli， Staphylococcus aureusandBacillus subtiliswere primarily studied through the Agar Diffusion Assay method. The results showedthat the five Schiff bases had antibacterial activity. Respectively glutamic acid Schiff bases has the strongest on escherichia coli， serine Schiff base had the strongest bacteriostasis to staphylococcus aureus and alanine Schiff base had the strongest bacteriostass on bacillus subtilis.

Key words： Salicylaldehyde； Amino acid； Schiff base； synthesis； antibacterial activity