一种含吲哚基希夫碱的合成及其抗菌活性研究

余 露，赵迎春，周 芸，吕文韬，夏 静，谷晓霞

(皖南医学院 化学教研室，安徽 芜湖 241002)

由于希夫碱取代基团的灵活多变以及C=N基团本身所具有的氮原子易发生配位特性，故可通过不同反应物引入不同种类的基团，使希夫碱具有不同功能，与金属配位形成结构与性能不同的金属配合物[1-4]。化学科研工作者对希夫碱的合成与应用充满了兴趣，近年来人们合成大量不同种类的希夫碱，并已在医药、分析化学、催化及光致发光等领域广泛应用[5-8]。

吲哚是一类非常重要的杂环化合物，吲哚及其衍生物在自然界中分布较为广泛，具有某些特殊的生理活性，如抗炎、杀菌以及抗肿瘤等方面的广谱生物活性[9-11]。自从20世纪70年代曾有报道希夫碱类化合物具有一定的抗菌活性[12]，人们就开始探索各类希夫碱的抗菌活性。有文献报道了2-取代吲哚系列希夫碱具有潜在的抗菌活性[13]；5-取代靛红类希夫碱具有较好的抗菌活性[14]；含二吲哚结构的希夫碱对沙门菌有较好的抗菌活性[15]。可见研究含吲哚基希夫碱的合成及生物活性有着比较重要的理论意义和使用价值。为此，本文采用结构中含吲哚基团的色胺与对(N,N-二甲氨基)苯甲醛发生缩合反应生成含吲哚基希夫碱，对其结构进行表征，并研究它们的抗菌活性，为进一步研究吲哚类希夫碱的生物活性提供参考依据。

1 材料

1.1 仪器 Thermo Nicolet iS5 傅立叶变换红外光谱仪，U-5100 HITACHI型紫外可见分光光度计，X-6精密显微熔点测定仪，Bruker 500 MHz核磁共振仪，艾科浦纯水机。

1.2 试剂 对(N,N-二甲氨基)苯甲醛，色胺，无水乙醇，无水甲醇，二甲基亚砜(DMSO)，氘代氯仿(CDCl3)，试剂均为分析纯，实验所用水为超纯水。

1.3 菌种 大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念株菌等菌种由皖南医学院微生物教研室提供。

2 方法与结果

2.1 含吲哚基希夫碱的合成 称取10 mmoL对(N,N-二甲氨基)苯甲醛(1.492 g)倒入250 mL茄形瓶中，加入20 mL无水乙醇搅拌使其溶解。称取10 mmoL色胺(1.602 g)，用20 mL无水乙醇，搅拌至完全溶解，将色胺溶液倒入茄形瓶中，室温搅拌，反应4 h左右后，体系有淡黄色固体析出，用薄层色谱法(TLC)跟踪反应，反应基本结束。抽滤，得到粗产品，用无水甲醇重结晶，得到2.419 g淡黄色晶体，即得对(N,N-二甲氨基)苯甲醛缩色胺希夫碱(以下简称：含吲哚基希夫碱)，产率83%。熔点：144.9 ℃。该含吲哚基希夫碱的合成路线如图1所示。

图1 对(N,N-二甲氨基)苯甲醛缩色胺希夫碱合成路线

2.2 含吲哚基希夫碱的核磁结果分析 该含吲哚基希夫碱的分子式为：C19H21N3，从氢谱上看H原子有11种类型，积分总面积为21，其中2.48 ppm出现的特征峰为氘代试剂DMSO中甲基峰，核磁氢类型数相符。图中在7.98 ppm出现了CH=N-质子特征峰，说明色胺与对(N,N-二甲氨基)苯甲醛缩合，其他特征峰的位置和数目与目标产物结构相吻合(见表1、图2)。含吲哚基希夫碱的碳谱数据也与目标产物结构相符(见表2、图3)。

表1 含吲哚基希夫碱的1H MNR核磁数据(500 MHz，D6-DMSO)

H1234567891011δppm10.667.987.527.487.307.026.936.653.702.952.88峰类型ssddtttdtts耦合常数7.98.68.17.57.48.77.37.3H类型NHCH=N-Ar-HAr-HAr-HAr-HAr-HAr-HCH2CH2CH3

表2 含吲哚基希夫碱的13C MNR核磁数据(125 MHz，CDCl3)

C12345678910δppm161.8152.4136.7129.9129.9128.0124.8122.6122.2119.5C的类型C=NAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-CAr-C

C111213141516171819δppm119.4114.6112.1112.1111.562.441.340.627.6C类型Ar-CAr-CAr-CAr-CAr-CCH2CH3CH3CH2

2.3 含吲哚基希夫碱的红外光谱结果分析 含吲哚基希夫碱在3451 cm-1处吸收峰归属于吲哚环上的N-H键伸缩振动峰，图中1605 cm-1处出现强吸收峰，归属于希夫碱的C=N键伸缩振动峰,与目标产物结构吻合。对(N,N-二甲氨基)苯甲醛缩色胺希夫碱红外吸收光谱图如图4所示。

图4 含吲哚基希夫碱的红外吸收光谱图

2.4 含吲哚基希夫碱的紫外表征 用DMSO做溶剂，将含吲哚基希夫碱配成5×10-5mol/L溶液，用DMSO做空白扣除，对(N,N-二甲氨基)苯甲醛缩色胺希夫碱紫外吸收光谱图如图5所示。从图5可以看出，含吲哚基希夫碱在396 nm处有最大吸收峰，可归属于目标产物中C=N与苯环的π→π*跃迁。

图5 含吲哚基希夫碱的紫外吸收光谱图

2.5 含吲哚基希夫碱抗菌活性实验 采用纸片法[16]，进行目标化合物的体外抑菌活性实验。具体操作如下：以DMSO为溶剂，将N,N-二甲氨基苯甲醛缩色胺希夫碱分别配成0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.20 mol/L的溶液备用。采用密集划线法将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌接种在含有琼脂的固体培养基上。分别在直径为6 mm的已灭菌滤纸片上滴加20 μL浓度分别为0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.20 mol/L的含吲哚基希夫碱溶液，放置在37 ℃烘箱烘干，然后在每个菌种的培养皿的不同区域分别贴上已烘干的三个不同浓度的滤纸片，于37 ℃恒温箱中培养24 h后观察细菌生长情况，以得出抗菌实验结果。平行做3组相同的实验，求出抑菌圈直径的平均值。抗菌活性实验结果见表3，抑菌效果见图6a～c(培养基中1,2,3号滤纸片上滴加希夫碱的浓度分别为0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.20 mol/L)。

表3 含吲哚基希夫碱的抗菌活性实验结果

希夫碱浓度/(mol/L)抑菌圈平均直径/mm大肠杆菌金黄色葡萄球菌白色念珠菌10.05159620.101612730.2018147

注：抑菌圈直径6～10 mm，低度敏感；抑菌圈直径10～15 mm，中度敏感；抑菌圈直径15～20 mm，高度敏感；抑菌圈直径>20 mm，极度敏感。

根据CLSI文件标准[17]，由表3可见，含吲哚基希夫碱对大肠杆菌具有高度敏感，对金黄色葡萄球菌具有中度敏感，且随着浓度的增大，抗菌活性增加，当含吲哚基希夫碱的浓度达到0.20 mol/L时，对大肠杆菌的抑菌圈直径达到18 mm(见图6a-3)，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈可以达到14 mm(见图6b-3)。然而，对白色念珠菌是低度敏感(见图6c)。

a.大肠杆菌效果图;b.金黄色葡萄球菌效果图;c.白色念珠菌效果图。

图6 含吲哚基希夫碱的抑菌效果图

3 讨论

本论文通过色胺与对(N,N-二甲氨基)苯甲醛反应合成的含吲哚基希夫碱，结构通过核磁共振、红外、紫外光谱等表征，结果表明与目标产物的结构吻合。采用滤纸片法对该希夫碱进行了抗菌活性测试，实验结果表明对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有抑制活性，随着浓度的增加，抗菌活性增强，其中，对大肠杆菌可达到高度敏感，对金黄色葡萄球菌具有中度敏感，说明该含吲哚基希夫碱对革兰阴性及阳性细菌都具有一定的抗菌活性。然而，对白色念珠菌只有低度敏感，表明真菌对该希夫碱具有一定的耐药性。本文工作为进一步研究含吲哚类希夫碱的抗菌活性提供参考，相关抗菌活性与结构的关系有待进一步研究。

【致谢】皖南医学院微生物教研室提供菌种及王萍老师在抗菌实验方面提供帮助。