丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff碱的合成及抑菌活性

刘玉婷， 田智杰, 尹大伟

(陕西科技大学 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西 西安 710021)

0 引言

Schiff碱是指由含有羰基和氨基的有机化合物缩合成含亚胺基(-CH=N-或-CR=N-)的一类化合物.近年来含二茂铁Schiff碱及其金属配合物的研究开始活跃，人们对这类化合物的合成、表征、结构测定、热力学和动力学性质及抗癌、抗炎、杀菌活性等进行了大量的富有成效的研究[1-4].由于其结构特征，在很多领域，特别是在药学上的应用尤为引人注目.这类化合物具有抗癌、抗病毒和抗菌的生物活性，显示出了其药用前景.而且含二茂铁的二亚胺具有两个氮配位原子，是一类重要的过渡金属配体[5-8].因此合成及研究二茂铁的二亚胺具有十分重要的意义.本文我们通过二乙酰基二茂铁与水合肼反应得到二乙酰基二茂铁二肼腙，继而将其与丙酮缩合合成了新型的含二茂铁基的Schiff碱，并通过IR、1H NMR及元素分析对其结构进行了确证.

图1 丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱的合成路线

1 实验部分

1.1 合成路线

合成路线如图1.

1.2 仪器及试剂

熔点采用上海精密科学仪器有限公司X-4显微熔点仪；IR谱用德国BRUKER公司VECTOR-22傅立叶红外光谱仪(KBr压片)测定；1H NMR谱用德国BRUKER公司ADVANCE Ⅲ 400 MHz核磁共振仪(以CDCl3为溶剂,以TMS为内标)测定；元素分析用德国Elemeraor公司Vario EL Ⅲ有机元素分析仪测定.所有试剂均为市售分析纯或化学纯,使用前均按文献方法[9]处理.二乙酰基二茂铁按文献[10]方法制备，产率89%，m.p.126～127 ℃(文献值[10]127.5～128.5 ℃).

1.3 合成

1.3.1 二乙酰基二茂铁二肼腙(1)的合成

在带有回流冷凝管(接有干燥管)、滴液漏斗的三口烧瓶中，加入0.27 g(1 mmol)二乙酰基二茂铁、20 mL乙醇及0.5 mL浓盐酸，油浴加热，在回流温度下，缓慢滴加含2 mL水合肼的17 mL无水乙醇溶液.用薄层色谱监测反应.反应结束后，减压蒸馏除去大部分溶剂，然后用2×20 mL CH2Cl2萃取，合并萃取液，减压蒸馏得桔红色固体0.24 g，产率：80.00%, m.p. 130～132℃.IR(KBr,ν/cm-1): 3 355, 3 208.1, 3 085.9, 1 643.3, 1 482.1, 1 126.8, 1 034.6, 833.9;1H NMR(400 MHz,CDCl3,δ): 4.21～4.70(m, 8H, FcH), 1.97(s, 6H, -CH3), 5.09(s, 4H, -NH2) 元素分析C14H18FeN4，实测值(理论值)/%：C 56.45(56.39); H6.13(6.08); N18.68(18.79).

1.3.2 丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱(2)的合成

在带有回流冷凝管(接有干燥管)、滴液漏斗的三口烧瓶中，依次加入0.30 g二乙酰基二茂铁二肼腙、2 mL丙酮以及20 mL无水乙醇，油浴加热回流.用薄层色谱监测反应.待反应结束后，趁热滤掉不溶物，滤液减压蒸馏得粘稠状物质.用V苯∶V石油醚=1∶3为溶剂进行重结晶，得红色固体0.24 g，产率：63.16%, m.p. 142～143℃.IR(KBr,v/cm-1): 3 102.6, 1 668.1, 1 114.5, 1 035.9, 830.6, 475.3;1H NMR(400 MHz,CDCl3,δ): 4.29～4.98(m, 8H, FcH), 1.93(s, 6H, -N=C-CH3), 0.85, 1.24(s, 12H, -N=C(-CH3)2) 元素分析C20H26FeN4，实测值(理论值)/%：C 63.62(63.50); H7.02(6.93): N14.72(14.81).

1.4 抑菌活性测试

采用平板菌落计数法测定目标产物Schiff 碱不同浓度的溶液对大肠杆菌(E.Coli)，金黄色葡萄球菌(S.Aureus)，枯草杆菌(B.Subtilis)的抑菌百分率.以V(无菌生理盐水)∶V(DMSO)=3∶2为溶剂，分别配制Schiff 碱浓度为500μg/mL的培养液及相应的l/2, 1/3, l/4倍的稀释溶液进行试验.

2 结果与讨论

2.1 二乙酰基二茂铁二肼腙的合成研究

2.1.1 反应物的摩尔比对合成的影响

在反应中加入催化剂浓盐酸0.5 mL，反应采用油浴并且油浴的温度保持在85 ℃，无水乙醇加入20 mL，只改变二乙酰基二茂铁和水合肼的摩尔配比，研究反应摩尔比对实验产率的影响，结果见表1.

表1 反应物摩尔比对产率的影响

由表1可以看出，随着反应物摩尔比的增加，产率增加，但增加到一定比例后产率反而下降，所以最适宜反应物摩尔比为1∶3.5.

2.1.2 反应时间对合成的影响

以物料双乙酰基二茂铁：水合肼的摩尔比为1∶3.5进行投料，加入催化剂浓盐酸为0.5 mL，反应采用油浴并且油浴的温度保持在85 ℃，无水乙醇加入20 mL，研究了反应时间对实验产率的影响，结果见表2.

表2 反应时间对实验产率的影响

由表2可以看出，当反应时间在8 h时产率最高.

2.2 丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱的波谱特征

图2 丙酮缩双乙酰基二茂铁双肼腙Schiff 碱(3a)红外光谱图

丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱的IR谱图见图2.由IR数据可知，丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱在1 668.1 cm-1处为C=N的伸缩振动吸收峰，与二乙酰基二茂铁二肼腙(1 643.3 cm-1)相比发生了位移，以及在3 355.4 cm-1， 3 208.1 cm-1为-NH2的对称伸缩振动吸收峰消失了，说明生成了新Schiff 碱.3 050 cm-1， 1 110 cm-1，830 cm-1，480 cm-1左右分别为二茂铁的μC-H,δC-H, πC-H,gFc-C的特征吸收峰，与双乙酰基二茂铁的特征吸收峰没有太多差别，说明反应没有发生在二茂铁上.

图3 丙酮缩双乙酰基二茂铁双肼腙Schiff 碱1H NMR图

丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱1H NMR谱图见图3，通过1H NMR数据分析表明，在4.29～4.98 ppm处丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱出现了双取代环戊二烯基的8个质子化学位移，1.90～1.93 ppm处出现的是C=N基团上甲基上的质子位移，而二乙酰基二茂铁二肼腙中5.09 ppm处出现的-NH2质子位移在目标产物中都消失了，以及目标产物在0.85 ppm, 1.24 ppm中出现了-N=C(-CH3)2质子位移，说明二乙酰基二茂铁二肼腙已经反应生成了目标产物.

2.3 抑菌活性

二乙酰基二茂铁二肼腙及其丙酮Schiff 碱对对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草杆菌的抑菌活性实验结果见表3.

表3 化合物的抑菌活性(抑菌百分率，%)

从表3可知，二乙酰基二茂铁二肼腙及其丙酮Schiff 碱均有明显的抑菌活性，与二乙酰基二茂铁二肼腙相比，丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱的抑菌活性更高.

3 结论

本文以二乙酰基二茂铁和水合肼反应，得到二乙酰基二茂铁二肼腙，再将其与丙酮反应，得到目标产物丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱.讨论了合成二乙酰基二茂铁二肼腙的最佳条件(二乙酰基二茂铁与水合肼的摩尔比为1∶3.5；反应温度85℃，反应时间8 h, 产率可达88%)及目标产物的波谱特征.初步抑菌活性试验表明，丙酮缩二乙酰基二茂铁二肼腙Schiff 碱对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及枯草杆菌都有较好的抑菌活性.

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