酮酰腙希夫碱化合物的合成及生物活性研究

李水清 许静仪

摘要：以苯乙酮、环己酮、苯甲酸甲酯、对甲基苯甲酸甲酯、水合肼为原料，合成了4种酮酰腙希夫碱化合物。目标化合物的结构经元素分析、红外光谱进行表征，并试验了目标化合物的除草活性。活性试验结果表明，苯乙酮苯甲酰腙对绿苋（Amaranthus viridis）的株防效最强。

关键词：酰腙;合成;除草活性

中图分类号：O621.3         文獻标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）21-0065-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.21.013

Abstract： Taking acetophenone， cyclohexanone， benzoic acid methyl ester， p-methyl benzoic acid methyl ester and hydrazine hydrate as materials， four kinds of keto hydrazone Schiff base compounds were synthesized in lab and their chemical structures were confirmed by elemental analysis and the infrared spectrum. Herbicidal activities of four componds were tested against Echinochloa crusgalli and Amaranthus viridis， and the results showed that acetophenone benzoyl hydrazone had the strongest herbicidal activities against Amaranthus viridis.

Key words： acylhydrazone; synthesis; herbicidal activities

酰腙类化合物的分子结构中含有酰胺基和希夫碱基这两类活性亚结构基团（CONHN=CH），此类化合物在进入生物体内后，易与靶标生物大分子形成多重氢键，增强了与受体的结合力，故表现出多种生物活性，如抗菌[1-3]、杀虫[4，5]、除草活性[6-9]和抗癌活性[10，11]等。由于酰腙类化合物表现出较强的生物活性，而且比普通的希夫碱化合物稳定，所以许多研究者选择其作为配体，合成了它们与过渡元素和稀土元素的金属配合物，并研究他们的抗菌和抗肿瘤活性，以期寻找出活性更好的金属基药物[12，13]。同时，研究还发现某些酰腙类化合物具有良好的发光和催化活性，在分析科学、材料科学领域有着潜在的应用价值[14]。基于酰腙类化合物所具有的潜在的生物和生理活性， 使其在农业、医药领域及材料科学领域有着非常广泛的应用前景，已成为各国合成化学家和药物学家研究的热点之一。本试验基于活性亚结构拼接原理，合成了4个酮酰腙希夫碱类化合物，并研究了它们的除草活性，以期为此类化合物的研究开发提供参考。

1  材料与方法

1.1  合成试验

1.1.1  试剂及仪器  主要试剂有苯乙酮、环己酮、苯甲酸甲酯、对甲基苯甲酸甲酯、水合肼、无水乙醇，均为市售分析纯试剂。主要仪器有全自动元素分析仪 Vario EL Ⅲ（德国Elementar公司）、傅立叶变换红外分光光度计Nicolet 6700智能型（美国Nicolet公司）、电子天平等。

1.1.2  试验步骤

1）中间体苯甲酰肼、对甲基苯甲酰肼的合成。向三口烧瓶中加入一定量的无水乙醇，然后量取一定量的苯甲酸甲酯或对甲基苯甲酸甲酯加入三口烧瓶中，混合均匀，再加入一定量的水合肼，在70～80 ℃回流6 h，反应完毕后快速将反应液倒入表面皿，常温下静置，析出白色晶体。抽滤，无水乙醇重结晶，产物为白色片状晶体。

2）酮酰腙希夫碱化合物的合成。称取适量的苯甲酰肼（或对甲基苯甲酰肼）晶体加入三口烧瓶中，然后加入无水乙醇溶解，加热。将苯乙酮（或环己酮）通过滴液漏斗缓缓加入到烧瓶中，反应温度保存在80 ℃左右，反应回流4～5 h。反应结束后，将反应液倒入表面皿中可以看到有晶体析出。抽滤，无水乙醇重结晶得纯品。

目标化合物的具体合成路线如图1所示。

1.2  目标化合物的生物活性试验

1.2.1  供试试剂  按文献[15]的方法，以乙醇为溶剂，将A、B、C、D 4个化合物配制成1%乳油，乳油配制过程中使用了标准HLB值的非离子型乳化剂Tween-80和阴离子型乳化剂ABS-Ca。以去离子水作为空白对照。

1.2.2  供试杂草  供试杂草有稗草（Echinochloa crusgalli）和绿苋（Amaranthus viridis）。

2  结果与分析

2.1  中间体、目标化合物分析与结构鉴定

2.1.1  中间体结构鉴定  苯甲酰肼为白色晶体，熔点为112.5～114.0 ℃。元素分析计算值为C 61.76%，H 5.88%，N 20.59%;实测值为C 61.99%，H 6.02%，N 20.69%。红外光谱的1 347.9 cm-1为基团C-N伸缩振动，1 660.7 cm-1为酰基C=O伸缩振动， 299.2 cm-1为N-H伸缩振动。

对甲基苯甲酰肼为白色晶体，熔点为115.5～117.5 ℃。元素分析计算值为C 64.00%，H 6.67%，N 18.67%;实测值为C 63.88%，H 6.75%，N 18.22%。红外光谱的1 345 cm-1为基团C-N伸缩振动，1 660 cm-1为酰基C=O伸缩振动，3 300 cm-1为N-H伸缩振动。

2.1.2  目标化合物结构鉴定  苯乙酮苯甲酰腙（A）为白色晶体。元素分析计算值为C 75.63%，H 5.88%，N 11.76%;实测值为C 75.25%，H 6.12%，N 11.78%。红外光谱的3 182 cm-1为N-H伸缩振动，1 654 cm-1为C=O吸收，1 638 cm-1为C=N吸收峰，1 611、1 579 cm-1为苯环骨架振动。

苯乙酮对甲基苯甲酰腙（B）为白色晶体。元素分析计算值为C 76.19%，H 6.35%，N 11.11%;实测值为C 76.83%，H 6.58%，N 10.80%。红外光谱的 3 046 cm-1为N-H伸缩振动，1 662 cm-1为C=O吸收，1 610 cm-1为C=N吸收峰，1 690、1 571 cm-1为苯环骨架振动。

环己酮苯甲酰腙（C）为淡黄色晶体。元素分析计算值为C 72.22%，H 7.41%，N 12.96%;实测值为C 72.35%，H 7.52%，N 12.86%。红外光谱的3 190 cm-1为N-H伸缩振动，1 650 cm-1为C=O吸收，1 638 cm-1为C=N吸收峰，1 578、1 532 cm-1为苯环骨架振动。

环己酮对甲基苯甲酰腙（D）为黄色晶体。元素分析计算值为C 73.04%，H 7.83%，N 12.17%;实测值为C 72.67%，H 7.82%，N 12.33%。红外光谱的 3 225 cm-1为N-H伸缩振动，1 659 cm-1为C=O吸收，1 613 cm-1为C=N吸收峰，1 560、1 507 cm-1为苯环骨架振动。

2.2  目标化合物的除草活性

目标化合物的除草活性试验按文献[16]的方法进行。施药10 d后调查。除草活性用株防效表示，株防效=[（对照组植物存活株数-处理组植物存活株数）/对照组植物株数]×100%。

从表1可看出，4个化合物对绿苋均表现出一定的除草活性，化合物A的株防效最高，达65.38%。相对而言，4个化合物对稗草的株防效均较弱。

3  小结

长期大量使用某种或某些农药产品会引起“3R”，即抗性、残留、再猖獗。因此，开发新的农药品种具有非常重要的意义。本研究合成了4种新型酰腙类化合物，并试验了它们对常见杂草稗草和绿苋的抑制活性，结果表明，苯乙酮苯甲酰腙对绿苋的株防效最高，具有进一步研究的价值。

参考文献：

[1] BOGDANOV A V，ZARIPOVA I F，VOLOSHINA A D，et al. Synthesis and antimicrobial activity evaluation of some novel water-soluble isatin-3-acylhydrazones[J].Monatshefte für chemie，2018， 149（1）：111-117.

[2] CARCELLI M，FISICARO E，COMPARI C，et al. Antiviral activity and metal ion-binding properties of some 2-hydroxy-3-methoxyphenyl acylhydrazones[J].Biometals，2018，31（1）：81-89.

[3] XIAO M W，YE J，LIAN W W，et al. Microwave-assisted synthesis，characterization and bioassay of acylhydrazone derivatives as influenza neuraminidase inhibitors[J].Medicinal chemistry research，2017，26（12）：3216-3227.

[4] SERAFIM R A M，OLIVEIRA T F，LOUREIRO A P M，et al. Molecular modeling and structure-activity relationships studies of bioisoster hybrids of N-acylhydrazone and furoxan groups on cruzain[J].Medicinal chemistry research，2017，26（4）：760-769.

[5] 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，2014，75：67-76.

[6] 張美丹，黄剑锋，张晔初，等.新型苯甲醛-β-咔啉-3-酰腙的合成及其除草活性[J].合成化学，2014，22（3）：313-316.

[7] 马敬中，王洪波，江  洪.1，4-二氧喹喔啉-2-甲醛酰腙的合成和除草活性研究[J].精细化工，2004，21（4）：309-312.

[8] 林桂汕，邹荣霞，段文贵，等.新型蒎酸基双酰腙类化合物的合成及其除草活性[J].合成化学，2013，21（5）：513-517.

[9] 马献力，黄建新，段文贵，等.新型α-萜品烯马来酰亚胺基双磺酰胺化合物的合成及其除草活性[J].合成化学，2012，20（2）：180-185.

[10] 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.

[11] CARDOSO L N F，NOGUEIRA T C M，RODRIGUES F A R，et al. N-acylhydrazones containing thiophene nucleus：A new anticancer class[J].Medicinal chemistry research，2017，26：1605-1608.

[12] 吴校彬，郝卫东.乙酰二茂铁苯甲酰腙的合成及其电化学性质和抑菌活性[J].化学世界，2012（5）：286-289，296.

[13] 杨滋渊，宋  斌，徐守卫.呋喃酰腙及其镍、锰配合物的合成与晶体结构及抑菌活性[J].无机化学学报，2014，30（3）：585-590.

[14] YAN Z N，ZHANG S Y，WANG H X，et al. Preparation and analytical application of new Cr3+-selective membrane electrodes based on acylhydrazone containing benzimidazole derivatives[J].Journal of the iranian chemical society，2016，13：411-420.

[15] 华世豪，邵维忠.乳油[M].北京：化学工业出版社，1985.80-83.

[16] 黄彰欣.植物学保护实验指导[M].北京：中国农业出版社，1993.66-69.