PMNBP缩氨基酸酯席夫碱配合物的合成、表征和抑菌活性

张 华，张 欣，孙 晨

（天津师范大学化学学院，天津300387）

4-酰基吡唑啉酮及其席夫碱是一类杂环β-二酮螯合剂，其活性的双酮配位基可以同各种金属或稀土离子形成大量的配合物，是金属和稀土离子良好的萃取剂和螯合剂[1-3].大量研究表明，此类化合物的金属配合物具有多种功能，如传递电子作用、磁交换作用、载氧功能、抗菌和抗病毒生物活性等[4-6]，因此被广泛应用于药理、冶金、染料[7-8]等领域.氨基酸金属配合物等小分子生物配体的配合物不仅自身具有重要的生物功能，也是金属蛋白、金属酶等生物大分子配合物所必需的活性中心[9].

为进一步拓展研究范围，课题组合成了含有多个强电负性配位原子的PMNBP缩L-苯丙氨酸甲酯、PMNBP缩L-缬氨酸甲酯、PMNBP缩L-亮氨酸甲酯、PMNBP缩L-色氨酸甲酯等4种席夫碱配体以及配体相应的过渡金属（Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+）配合物，并测定了这些化合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌活性.

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：FT-IR型红外光谱仪（KBr压片法），美国Bruker 300MHz核磁共振仪（CDCl3）.

试剂：1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮，北京旭东化工厂生产；对硝基苯甲酰氯，分析纯，上海传信化工有限公司生产；二氧六环，分析纯，天津福晨化学试剂厂生产；L-苯丙氨酸甲酯、L-色氨酸甲酯、L-缬氨酸甲酯、L-亮氨酸甲酯，生化试剂，均由上海康达氨基酸厂生产；其他试剂均为分析纯.

1.2 实验方法

1.2.1 PMNBP缩氨基酸甲酯席夫碱及其配合物的合成

根据文献［10］合成配体PMNBP缩L-苯丙氨酸甲酯、PMNBP缩L-色氨酸甲酯、PMNBP缩L-亮氨酸甲酯、PMNBP缩L-缬氨酸甲酯.

分别称取1 mmol的金属醋酸盐溶于10 mL无水乙醇中，将这些溶液逐滴滴加到溶有2 mmol的PMNBP缩L-苯丙氨酸甲酯（PMNBP缩L-色氨酸甲酯、PMNBP缩L-亮氨酸甲酯、PMNBP缩L-缬氨酸甲酯）的热三氯甲烷和乙醇混合溶液中，常温搅拌1～2h，水浴回流5～6h，冷却，静置几日后析出晶体或粉末，得到不同的金属配合物.

1.2.2 PMNBP缩氨基酸甲酯席夫碱及其配合物抑菌活性的测定

制备细菌基础培养基，高压灭菌后，分装到灭菌处理的培养皿中，制成琼脂平板.

将实验室贮存于-80℃下的金黄色葡萄球菌（Staphy loccus aureus革兰氏阳性菌）和大肠杆菌（Escherichia coli革兰氏阴性菌）2菌种接种，活化3次后接于琼脂培养液中，放到温度为（37±1）℃的恒温箱中，培养24h后，在生理盐水中配成浓度为1×108/mL的菌液[11].取0.15 mL菌液加入到琼脂平板中，用涂布棒铺平.

以二甲基甲酰胺为溶剂，将待测化合物配制成不同浓度的溶液.分别取0.15 mL溶液注射到已黏在培养皿上的牛津杯中，置于（37±1）℃的温箱中恒温培养，24h后量取抑菌环的直径[12].实验设置3次重复.

2 结果与讨论

2.1 PMNBP缩氨基酸甲酯席夫碱及其配合物的表征

2.1.1 PMNBP缩氨基酸甲酯席夫碱的1H NMR

研究合成的席夫碱化合物的1H NMR，结果如表1所示.

表1 PMNBP缩氨基酸甲酯席夫碱的1H NMR谱数据Tab.1 1H NMR of Schiff bases of am ino acid esters derived from PMNBP

由表1可以看出，1.44～1.45为吡唑啉酮五元环3位甲基上3H的化学位移值.

在L1中，2.96～3.04处为L1的—CH2中2H的化学位移值，3.72处为甲酯酯基上3H的化学位移值，3.58～3.62处为 L1中—CH的化学位移值，6.98～8.45处多重峰为苯环H的化学位移值.在较低场11.47处有较弱双峰出现，可归为—NH上H的化学位移，故可推出该化合物主要以酮式结构存在.

在L2中，0.99～1.07处为L2侧链的2个—CH3中H的化学位移，3.74处为L2甲酯酯基上3H的化学位移，2.20～2.35、3.58～3.62为L2的—CH上H的化学位移值，7.14～8.45为苯环上H的化学位移值，此配体在较低场11.57处也有较弱峰出现，此峰为—NH上H的化学位移值.

在L3中，0.80～0.92处的6H可归为L3侧链上2个甲基的H，3.72处为酯基上3H的化学位移，3.73为L3上的次甲基H的化学位移值，1.7～1.85处为—CH、—CH22组质子吸收峰的化学位移值，7.15～8.46处均为苯环上H的化学位移值，在较低场11.39处为—NH上H的化学位移值.

在L4中，3.16处为L4亚甲基上2H的化学位移值，3.74处为甲酯酯基上3H的化学位移，3.74处的化学位移为—CH上的质子吸收峰，7.15～8.46处均为苯环上H的化学位移值，6.74～6.85处为L4芳香环上—NH的H的化学位移，在较低场11.39处有较弱双峰，该峰为亚胺—NH上H的化学位移，因此上述化合物均以酮式结构存在.

2.1.2 配体及配合物的红外光谱分析

对研究中的24种化合物和对照物进行编号，红外光谱仪扫描的结果如表2所示.

表2 配体及配合物的红外光谱数据Tab.2 IR of Schiff basesof am ino acid estersand their metal comp lexes cm-1

在表2配体的IR结果中，3 430 cm-1附近的吸收峰可归属为N—H的伸缩振动，1 530 cm-1（1 529、1 543、1 536 cm-1）为N—H的弯曲振动吸收峰，1 630 cm-1附近的吸收峰可归属为吡唑啉酮环羰基的伸缩振动峰，4种配体的酯羰基伸缩振动峰分别在1 732、1 743、1 747 cm-1处，此结果说明了配体中氨基酸酯的存在.4种配体在3 200～3 650 cm-1区间内无O—H的特征吸收峰，而在1 150 cm-1附近出现C—N单键的伸缩振动峰，说明配体是以烯胺酮式结构存在.当配体与金属离子配位后，νC=O(ring）和νCOO的吸收峰出现蓝移现象，且在1520～1530 cm-1处出现了新的νC=N（chain）吸收峰，说明参与配位的原子分别来自于吡唑啉酮羰基氧原子、氨基酸酯羰基氧原子以及发生互变异构后形成的亚胺氮原子.

以上对红外数据的分析与核磁测定的结果相一致.

2.2 抑菌活性的测定结果

PMNBP缩氨基酸甲酯席夫碱及其配合物共24种化合物在5.00、2.50和1.25 g/L 3种质量浓度下的抑菌能力测定，结果如表3所示.从表3可以看出，所测化合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长均有一定的抑制能力，对大肠杆菌的抑制作用显著强于金黄色葡萄球菌.配合物对大肠杆菌的抑制作用普遍强于配体，其中，抑菌活性较强的有PMNBP缩L-苯丙氨酸甲酯合锌（Ⅱ）、PMNBP缩L-缬氨酸甲酯合锌（Ⅱ）、PMNBP缩L-亮氨酸甲酯合铜（Ⅱ）、PMNBP缩L-亮氨酸甲酯合锌（Ⅱ）、PMNBP缩L-亮氨酸甲酯合锰（Ⅱ）、PMNBP缩L-色氨酸甲酯合铜（Ⅱ）、PMNBP缩L-色氨酸甲酯合锌（Ⅱ）等.由此可见，同其他金属相比，4种配体的金属锌配合物均有较强的抑菌活性，其次是铜和锰.在化合物的浓度方面，抑菌效果并非随着浓度的增加而增大，而是不同的化合物在某个浓度下能达到最佳的抑菌效果.

表3 化合物抑菌环平均直径Tab.3 Average diameters of antibacterial ring of the com pounds mm

3 结论

综上所述，配体PMNBP缩氨基酸酯主要以烯胺酮式结构存在，当与过渡金属形成配合物时逐渐向亚胺烯醇式转变.参与配位的原子分别是亚胺氮原子、吡唑啉酮羰基氧原子、酯羰基氧原子，形成ML2型中性配合物.配体和配合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均有一定的抑菌作用，其抑菌效果受到菌种、配体的种类、化合物的浓度以及形成配合物时金属离子的不同等多种因素的影响.

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