新型芳香酰腙类席夫碱化合物的合成及其生物活性研究

许静仪 彭文情 刘旭强 吴娟 何家佳 李水清

摘要：以对氯苯甲酸、甲醇、水合肼及氯代苯甲醛为原料，设计合成了邻氯苯甲醛对氯苯甲酰腙、对氯苯甲醛对氯苯甲酰腙和2，4-二氯苯甲醛对氯苯甲酰腙。利用元素分析、核磁共振氢谱及红外光谱对目标化合物进行了结构表征。以菜粉蝶5龄幼虫为试虫，研究3个目标化合物的生物活性。结果表明，合成的3个芳香酰腙类席夫碱化合物都具有一定的杀虫活性，其中，尤以2，4-二氯苯甲醛对氯苯甲酰腙的触杀活性和胃毒活性最强。

关键词：酰腙；席夫碱；合成；生物活性

中图分类号：TQ453；O621.2 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）14-0064-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.14.015 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： Taking p-chlorobenzoic acid，methanol，hydrazine hydrate and chlorinated benzaldehyde as materials，three new aromatic acylhydrazone schiff base compounds，namely o-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone，p-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone and 2，4-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone were designed and synthesized. The structures of target molecules were confirmed by elemental analysis，H1 NMR and the infrared spectrum. Taking 5 instar larvae of Pieris rapae as test insects，the insecticidal activities of target compounds were tested in lab. The results showed that three aromatic acylhydrazone schiff base compounds had insecticidal activities against 5 instar larvae of P. rapae. Among three target compounds，2，4-chlorobenzaldehyde p-chlorobenzoyl hydrazone showed the strongest contact toxicity and stomach toxicity.

Key words： acylhydrazone； schiff base； synthesis； biological activities

酰腙类化合物是由醛或酮与酰肼缩合而形成的产物，是一类特殊的席夫碱，分子结构中含有Schiff碱基（-CH=N）与酰胺键（-CONH-）。通过对醛、酮和酰基的选择可以设计合成多种酰腙席夫碱化合物。其分子中含有氧原子和氮原子，可以参与生物体中氢键的形成，增加酰腙席夫碱化合物与受体间的亲和力，与受体蛋白质结合，进而抑制生物体的诸多生理生化过程[1]。酰腙席夫碱化合物-O=C-NH-N=C-片段中的次氨基與羰基和亚胺基存在p-π共轭作用，不仅使此类化合物的稳定性增强，且该片段与芳环能形成更大的共轭体系，增加了分子内电子的流动性[2]。酰腙席夫碱化合物结构上的特点赋予该类化合物许多特殊性质。国内外学者研究表明，酰腙席夫碱化合物具有杀虫[3，4]、抑菌[5-7]、消炎[8]、抗肿瘤活性[9，10]。

卤原子能有效改善化合物的生物活性[11，12]。本研究根据基团活性叠加的原理，拟将卤素原子引入到酰腙席夫碱化合物中，通过卤素和酰腙基团生物活性的协同叠加，赋予新构筑的化合物独特的生物活性。本试验设计合成了3种含有卤素原子的新型酰腙席夫碱化合物（图1），并试验了其杀虫活性，以期为酰腙席夫碱化合物的研究开发提供参考。

1 化学合成部分

1.1 主要仪器与试剂

Varian VNMR 400超导核磁共振谱仪、全自动元素分析仪Vario EL Ⅲ（德国Elementar公司），Nicolet 6700智能型傅立叶变换红外分光光度计（美国Nicolet公司），DGG-9140A电热恒温鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）。

对氯苯甲酸、甲醇、水合肼、邻氯苯甲醛、对氯苯甲醛、2，4-二氯苯甲醛、乙醇、浓硫酸为市售分析纯。

1.2 中间体及目标产物的合成

1.2.1 对氯苯甲酸甲酯的制备 称取对氯苯甲酸1.570 7 g，用30 mL甲醇溶解，将溶液转移到50 mL单口烧瓶中，缓慢滴加5 mL浓硫酸，混合均匀。加热回流4 h。静置冷却，将反应液倒入去离子水中，有白色沉淀析出。抽滤，用无水乙醇重结晶得对氯苯甲酸甲酯1.454 2 g，产率86.15%。m.p：40～42 ℃；元素分析（实测值/理论值）：C 56.46/56.30，H 4.21/4.11，N 0.075/0.00；IR：1 719、1 301、1 089 cm-1，酯键的特征吸收。

1.2.2 对氯苯甲酰肼的制备 将0.500 0 g对氯苯甲酸甲酯用5 mL无水乙醇溶解，再加入4.00 mL水合肼，将混合物转移到50 mL圆底烧瓶中，小火加热回流4 h。冷却，抽滤。产物用无水乙醇重结晶，得到白色片状晶体，即为对氯苯甲酸甲酯。m.p：162～163 ℃；1H NMR（DMSO-d6） δ：4.5（s，2H，NH2），7.51～7.53（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.82～7.84（d，J=8 Hz，2H，PhH），9.84（s，1H，NH）；元素分析（实测值/理论值）：C 49.40/49.27，H 4.23/4.11，N 16.28/16.42；IR：3 309 cm-1（NH2），1 614 cm-1（C=O）。

1.2.3 芳香酰腙席夫碱化合物的合成 称取0.2 g对氯苯甲酰肼及适量邻氯苯甲醛（对氯苯甲醛或2，4-二氯苯甲醛）（摩尔比1.2∶1.0），以无水乙醇为溶剂，温热溶解后转移到50 mL圆底烧瓶中。加热回流5 h，静置冷却，抽滤，并用无水乙醇重结晶得到3种芳香酰腙席夫碱化合物，分别为邻氯苯甲醛对氯苯甲酰腙（A）、对氯苯甲醛对氯苯甲酰腙（B）及2，4-二氯苯甲醛对氯苯甲酰腙（C）。

邻氯苯甲醛对氯苯甲酰腙（A），黄色晶体。1H NMR（DMSO-d6，400 MHz） δ：7.37～7.40（q，1H，

PhH），7.45～7.47（q，1H，PhH），7.54～7.55（d， J=4 Hz， 1H， PhH），7.62～7.64（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.96～7.99（d，J=12 Hz，2H，PhH），8.03～8.05（d，J=8 Hz，1H，PhH），8.89（s，1H，CH=N），12.15（s，1H，NH）；元素分析（实测值/理论值）：C 57.31/57.34，H 3.35/3.41， N 9.50/9.56；IR： 3 120 cm-1（NH），1 646 cm-1（C=O），1 302 cm-1（C=N）。

对氯苯甲醛对氯苯甲酰腙（B），白色晶体。1H NMR（DMSO-d6，400 MHz） δ：7.53～7.55（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.61～7.63（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.76～7.78（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.94～7.96（d，J=8 Hz，2H，PhH），8.45（s，1H，CH=N），11.99（s，1H，NH）；元素分析（实测值/理论值）：C 57.30/57.34，H 3.35/3.41，N 9.49/ 9.56；IR：3 056 cm-1（NH），1 674 cm-1（C=O），1 298 cm-1（C=N）。

2，4-二氯苯甲醛对氯苯甲酰腙（C），白色晶体。1H NMR（DMSO-d6，400 MHz） δ：7.53～7.55（d，J=8 Hz，2H，PhH），7.62～7.64（d，J=8 Hz，1H，PhH），7.74（s，1H，PhH），7.96～7.98（d，J=8 Hz，1H，PhH），8.02～8.04（d，J=8 Hz，2H，PhH），8.81（s，1H，CH=N），12.16（s，1H，NH）；元素分析（实测值/理论值）：C 51.31/51.30，H 2.76/2.75，N 8.56/8.55；IR： 3 152 cm-1（NH），1 686 cm-1（C=O），1 296 cm-1（C=N）。

2 目标化合物的生物活性试验

2.1 试剂配制

按文献[13]的方法，以乙醇为溶剂，使用标准HLB值非离子型乳化剂Tween-80和阴离子型乳化剂ABS-Ca，将A、B、C 3个酰腙席夫碱化合物配制成1%乳油。

2.2 供试昆虫

从大田甘蓝叶上采集菜粉蝶（Pieris rapae L.）低龄幼虫，室内饲养[T=（27±1） ℃，RH=80%±5%，L∶D=14 h∶10 h]后挑选整齐一致的5龄幼虫供试。

2.3 生物活性试验

2.3.1 触杀活性试验 采用點滴法[14]。将A、B、C 3个处理配制成500 mg/L的乳剂，用微量点滴器点滴于菜粉蝶5龄幼虫的前胸背板，每虫点滴1 μL，以试剂空白为对照。处理后的幼虫置于垫有吸水纸的培养皿中，每皿接虫30头，每处理重复3次，24、48 h后检查死亡情况，计算死亡率、校正死亡率。

2.3.2 胃毒活性试验 采用带毒夹片法[15]。取甘蓝叶片，洗净后，用打孔器打成直径为3.0 cm的叶碟，取两片同样大小的甘蓝叶碟，在其中一片的背面用医用脱脂棉均匀涂抹A、B或C的乳剂（浓度500 mg/L），在另一片的正面涂上琼脂（琼脂粉加水煮沸调配而成），迅速将两片叶碟对合，制成带毒夹片。将带毒夹片置于培养皿中（内垫滤纸，加少许去离子水保湿），每皿放8个带毒夹片，接入大小基本一致的菜粉蝶5龄幼虫30头。以保鲜膜封口，膜上打孔以利通风透气。以试剂空白为对照，每个处理重复3次。于处理后24、48 h检查并记录菜粉蝶幼虫死亡情况，计算死亡率、校正死亡率。

2.4 生物活性试验结果

2.4.1 触杀活性 由表1可知，3个酰腙席夫碱化合物在500 mg/L浓度下对菜粉蝶5龄幼虫均具有一定的触杀活性。相比较而言，2，4-二氯苯甲醛对氯苯甲酰腙的触杀活性最强。

2.4.2 胃毒活性 从表2可以看出，所合成的3个目标化合物在500 mg/L浓度下对菜粉蝶5龄幼虫均具有一定的胃毒活性。其中以2，4-二氯苯甲醛对氯苯甲酰腙的胃毒活性最强，处理后24、48 h的校正死亡率分别为75.62%、80.98%，具有较好的开发应用价值。

3 小结与讨论

长期大量使用单一的杀虫剂品种会引起害虫“三R”，即残留（Residue）、抗性（Resistance）、再猖獗（Resurgence），以及环境污染、增加农业成本等问题。因而发展对害虫高效、对环境及非靶标生物安全的生物合理性农药已成为现代农药发展的主流。本研究设计合成了3种芳香酰腙席夫碱化合物并初步测定了其杀虫活性。结果表明，2，4-二氯苯甲醛对氯苯甲酰腙具有较强的触杀活性和胃毒活性，具有进一步研究和开发的价值。

参考文献：

[1] GKOLU E，YLMAZ E，GKOLU E，et al. Study of binding properties between two new ibuprofen and naproxen based acyl hydrazone derivatives and trypsin[J].Journal of Fluorescence，2016，26：113-119.

[2] 解庆范，林长新，刘春霞，等.4-（二乙氨基）水杨醛席夫碱的合成、光谱性质和热稳定性及量化计算[J].化学研究，2016，27（1）：88-91.

[3] 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（21）：67-76.

[4] SERAFIM R A M，GONCALVES J E，FELIPE P S，et al. Design，synthesis and biological evaluation of hybrid bioisoster derivatives of N-acylhydrazone and furoxan groups with potential and selective anti-Trypanosoma cruzi activity[J].European Journal of Medicinal Chemistry，2014，82：418-425.

[5] MU J X，SHI Y X，WU H K，et al. Microwave assisted synthesis，antifungal activity，DFT and SAR study of 1，2，4-triazolo[4，3-a]pyridine derivatives containing hydrazone moieties[J].Chemistry Central Journal，2016，10：50-58.

[6] JOSHI S D，KUMAR D，DIXIT S R，et al. Synthesis，characterization and antitubercular activities of novel pyrrolyl hydrazones and their Cu-complexes[J].European Journal of Medicinal Chemistry，2016，121：21-39.

[7] 馮 洋，李传碧，赵丽婷，等.新型含巴比妥酸的芳香酰腙类化合物的合成、晶体结构及抑菌活性[J].应用化学，2016，33（8）：913-922.

[8] TURAN-ZITOUNI G，YURTTAS L，KAPLANC？覦KL？覦 Z A，et al. Synthesis and anti-nociceptive， anti-inflammatory activities of new aroyl propionic acid derivatives including N-acylhydrazone motif[J].Medicinal Chemistry Research，2015，24：2406-2416.

[9] 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.

[10] 魏敦灿，王 红，张鲁勉，等.取代呋喃醛缩苯磺酰腙化合物的合成及抗肿瘤活性研究[J].汕头大学医学院学报，2016，29（1）：1-2.

[11] 冯泳兰，方敬贤，刘 超，等.3，5-二氯水杨醛缩罗丹明B酰腙的合成及对Cu2+高选择性识别[J].无机化学学报，2016，32（1）：56-62.

[12] 于明坤，刘向荣，闫 森，等.含卤素原子酰腙化合物的合成、表征及与ct-DNA的相互作用[J].化学通报，2016，79（7）：616-622.

[13] 张文吉，李学锋，王成菊.农药加工及使用技术[M].北京：中国农业大学出版社，1998.

[14] 慕立义.植物化学保护研究方法[M].北京：中国农业出版社，1994.

[15] 吴文君.植物化学保护实验技术导论[M].西安：陕西科学技术出版社，1988.