新型N-(3-醛基-4-羟基苄基)型季铵盐的合成及其抗菌活性*

马慧敏，朱彩艳，王佳佳，王冰冰，张田林

(1.中国矿业大学a.化工学院;b.环境与测绘学院，江苏 徐州 221116; 2.淮海工学院化学工程学院，江苏 连云港 222005)

新型N-(3-醛基-4-羟基苄基)型季铵盐的合成及其抗菌活性*

马慧敏1a，2，朱彩艳1a，2，王佳佳1a，2，王冰冰1b，张田林2

(1.中国矿业大学a.化工学院;b.环境与测绘学院，江苏 徐州 221116; 2.淮海工学院化学工程学院，江苏 连云港 222005)

5-氯甲基水杨醛和季铵(1a～1e)或吡啶(1f)在乙酸乙酯存在下经取代反应合成了一系列新型的N-(3-醛基-4-羟基苄基)型季铵盐(2a～2f)，其结构经1H NMR，IR和MS表征。初步的抗菌活性测试结果表明，2a～2f对迟钝爱德华菌、嗜水气单胞菌、哈氏弧菌和鳗弧菌的MIC分别为0.18 mg·mL-1，0.09 mg·mL-1，0.18 mg·mL-1和0.09 mg·mL-1。

5-氯甲基水杨醛;季铵盐;合成;抗菌活性

季铵盐不仅具有抗菌［1-6］、低毒性和良好的水溶性，而且还具有催化性能，可以作为相转移催化剂应用于各领域［7-9］。含疏基的季铵盐具有表面活性［10］，被迅速发展成为阳离子表面活性剂，如苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)。

为设计和合成新型抗菌型季铵盐，本文以5-氯甲基水杨醛和季铵(1a～1e)或吡啶(1f)为原料，在乙酸乙酯存在下经取代反应合成了一系列新型的N-(3-醛基-4-羟基苄基)型季铵盐(2a～2f，Scheme 1)，其结构经1H NMR，IR和MS表征。并研究了2a～2f对迟钝爱德华菌、嗜水气单胞菌、哈氏弧菌和鳗弧菌的抗菌活性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

SGW X-4型显微熔点仪(温度未校正); Bruker AM-400型核磁共振仪(D2O为溶剂，TMS为内标);Nicolet Impact 410型红外光谱仪(KBr压片);MSHP 1100型质谱仪(EIS+源，70 eV)。

迟钝爱德华菌、嗜水气单胞菌、哈氏弧菌和鳗弧菌，淮海工学院海洋学院，在液体培养基上恒温(28℃)培养24 h后使用;5-氯甲基水杨醛按文献［11］方法合成;1a～1f和乙酸乙酯，化学纯。

1.2 2a～2f的合成(以2a为例)

在反应瓶中加入5-氯甲基水杨醛8.5g(50 mmol)和乙酸乙酯30 mL，搅拌使其溶解。冰水浴冷却下滴加三乙胺(1a)5 g(50 mmol)，滴毕，于室温反应过夜。过滤，滤饼用无水乙醇重结晶得2a。用类似的方法合成2b～2f。

2a［N，N，N-三乙基-N-(3-醛基-4-羟基苄基)氯化铵］:白色晶体，收率85%，m.p.72℃～73℃;1H NMRδ:0.92～1.18(m，9H，CH3)，3.05 (q，J=7.3 Hz，6H，NCH2)，4.70(s，2H，ArCH2)，5.18(s，1H，OH)，6.9～7.3(m，3H，ArH，C=CH)，9.82(s，1H，CHO);IRν:3 498 (OH)，2 979，2 890(CH3)，2 935，2 853(CH2)，1 678(C=O)，1 478，1 444，1 398，1 574 (C=C)，1 172(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 271.786 9(C13H22NO2Cl)，found 271.784 3［M+-Cl］。

2b［N，N，N-三正丁基-N-(3-醛基-4-羟基苄基)氯化铵］:淡黄色粉末，收率82%，m.p.136℃～137℃;1H NMRδ:0.75～1.05(m，9H， CH3)，1.25～1.67(m，12H，C H2C H2CH3)，3.24(q，J=7.5 Hz，6H，NCH2)，4.91(s，2H，ArCH2)，5.25(s，1H，OH)，6.7～7.17(m，3H，ArH，C=CH)，10.05(s，1H，CHO);IRν: 3 495(OH)，2 950，2 850(CH3)，2 875(CH2)，1 686(C=O)，1 409，1 440，1 374，1 611(C=C)，1 107(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 355.948 2 (C20H34NO2Cl)，found 320.493 9［M+-Cl］。

2c［N，N-二甲基-N-苄基-N-(3-醛基-4-羟基苄基)氯化铵］:黄色晶体，收率87%，m.p.194℃～195℃;1H NMRδ:3.3(s，6H，NCH3)，4.51(s，4H，ArCH2)，5.13(s，1H，OH)，6.82 (d，J=3.73 Hz，1H，ArH)，7.02～7.47(m，8H，ArH)，10.22(s，1H，CHO);IRν:3 351 (OH)，3 031(ArH)，2 912，2 832(CH3)，1 685 (C=O)，1 617，1 374，1 409，1 467(C=C)，1 211(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for C17H20NO2Cl［M+-Cl］305.804 0，found 270.300 2。

2d［N，N-二乙基-N-苄基-N-(3-醛基-4-羟基苄基)氯化铵］:白色晶体，收率65%，m.p.210℃～211℃;1H NMRδ:1.16(t，J=7.3 Hz，6H，CH3)，3.17～2.94(m，4H，NCH2)，4.16 (s，2H，ArCH2)，4.68(d，J=19.5 Hz，2H，ArCH2)，5.36(s，1H，OH)，7.44～7.26(m，8H，ArH)，9.76(s，1H，CHO);IRν:3 351 (OH)，3 036(ArH)，2 976，2 803(CH3)，2 927，2 875(CH2)，1 695(C=C)，1 640(C=O)，1 448，1 436，1 399(C=C)，1 215(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 333.857 8(C19H24NO2Cl)，found 298.300 2［M+-Cl］。

2e［N，N-二甲基-N-十二烷基-N-(3-醛基-4-羟基苄基)氯化铵］:黄色固体，收率73%，m.p.265℃～266℃;1H NMR(DMSO-d6)δ:0.62～0.75(t，J=6.8 Hz，3H，CH3)，1.12～1.34(m，16H，CH2in dodecyl)，1.49～1.62(s，6H，NCH2)，4.39(s，2H，ArCH2)，5.36(s，1H，OH)，7.14～7.37(m，3H，ArH)，10.15(s，1H，CHO); IRν:3 495(OH)，3 031(ArH)，2 973，2 927 (CH3)，2 856(CH3)，1 661(C=O)，1 612 (C=C)，1 577(C=C)，1 486，1 446，1 257 (C-N)，723(C≥7)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 384.002 0(C22H38NO2Cl)，found 348.044 0［M+-Cl］。

2f［N(3-醛基-4-羟基苄基)氯化吡啶鎓盐］:白色晶体，收率91%，m.p.203℃～204℃;1H NMRδ:4.70(s，2H，ArCH2)，5.66(s，1H，OH)，6.91(d，J=8.6 Hz，1H，ArH)，7.52(d，J=8.7 Hz，1H，ArH)，7.71(s，1H，ArH)，7.92 (t，J=7.0 Hz，1H，PyH)，8.41(t，J=7.8 Hz，2H，PyH)，8.78(s，2H，PyH，N=CH)，9.78 (s，1H，CHO);IRν:3 495(OH)，3 050(芳环骨架)，2 875(CH2)，1 684(C=O)，1 444，1 486，1 612，1 360(C=C)，1 170(C-N)cm-1; HR-MS m/z:Calcd for 249.696 5(C13H12NO2Cl)，found 214.286 1［M+-Cl］。

1.3 抗菌实验

采用最低抑菌浓度法测定2a～2f的抗菌活性。用灭菌生理盐水将2分别稀释至(100，50，25，12.5，6.125，3.0625，1.5，0.75，0.375，0.18，0.09)mg·mL-1。在盛有2.7 mL灭菌营养肉汤培养基试管中分别加人0.3 mL稀释后的药液，使各管药液终浓度至(100～0.05)mg· mL-1。在不同浓度的药物培养基中分别加人0.1 mL菌液后于28℃培养36 h。肉眼观察，无菌生长试管中的最低药物浓度即为最低抑菌浓度(MIC)。

2 结果与讨论

2.1 表征

(1)1H NMR

2a～2f的1H NMR分析表明，10.13左右的单峰为醛基的质子吸收峰，6.5～8.1的多重峰归属芳环的质子吸收峰。

(2)IR

2a～2f的IR分析表明，3 030 cm-1～3 070 cm-1附近出现的弱吸收峰为苯环的C-H伸缩振动吸收，在3 500 cm-1左右均出现羟基的伸缩振动吸收峰，在1 680 cm-1和1 660 cm-1附近出现强的C=O吸收峰，1 630 cm-1～1 400 cm-1为C=C的振动吸收峰，1 100 cm-1附近出现C-N振动的吸收峰。

(3)MS

2a～2f的MS分析表明，分子离子峰较弱，说明2的结构稳定性较差，裂解过程中首先失去一个Cl，出现［M+-Cl］的碎片离子峰。

2.2 抗菌活性

MIC是测量抗菌药物的抗菌活性大小的一个指标，指在体外培养细菌18 h～24 h后能抑制培养基内病原菌生长的最低药物浓度［12］。抗菌药物对细菌的MIC越小，其抗菌效果越好。

2a～2f对迟钝爱德华菌、嗜水气单胞菌、哈氏弧菌和鳗弧菌的抗菌活性结果见表1。从表1可见，2a～2f对不同细菌的MIC不同，其中2a对哈氏弧菌的抑菌效果最好(MIC 1.5 mg·mL-1)，2b对哈氏弧菌的抑菌效果最好(MIC 0.18 mg· mL-1)，2f对嗜水气单胞菌的抑菌效果最好(MIC 0.09 mg·mL-1)，2c对迟钝爱德华菌的抑菌效果最好(MIC 0.18 mg·mL-1)，2d对嗜水气单胞菌的抑菌效果最好(MIC 0.38 mg·mL-1)，2e对鳗弧菌的抑菌效果最好(MIC 0.09 mg·mL-1)。从表1还可见，对于迟钝爱德华菌，2c和2e的抑菌效果最好;对嗜水气单胞菌，2f的抑菌效果最好;对哈氏弧菌，2b的抑菌效果最好;对于鳗弧菌，2e的抑菌效果最好。

表1 2a～2f的抗菌活性*Table 1 Antibacterial activities of2a～2f

3 结论

以5-氯甲基水杨醛为原料合成了6个具有抗菌活性的新型N-(3-醛基-4-羟基苄基)季铵盐(2a～2f)。抗菌活性测试结果表明:对于迟钝爱德华菌，抗菌活性大小顺序为:2c=2e＞2d＞2f＞2a＞2b;对于嗜水气单胞菌:2f＞2d＞2e＞2c＞2b＞2a;对于哈氏弧菌:2b＞2c＞2e＞2f＞2a＞2d;对于鳗弧菌:2e＞2f＞2d＞2a＞2c＞2b。

本文的研究结果为开发新型抗菌剂提供了新的原料来源。

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Synthesis and Antibacterial Activities of Novel N-(3-aldehyde-4-hydroxybenzyl)quaternary Ammonium Salts

MA Hui-min1a，2，ZHU Cai-yan1a，2，
WANG Jia-jia1a，2，WANG Bing-bing1b，ZHANG Tian-lin2

(a.College of Chemical Engineering;b.College of Environment and Spatial Informatics，1.China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China; 2.College of Chemical Engineering，Huaihai Institute of Techology，Lianyungang 222005，China)

A series of novel N-(3-aldehyde-4-hydroxybenzyl)quaternary ammonium salts(2a～2f) containing salicylaldehyde were synthesized by substitution reaction of 5-cholromethylsalicylaldehyde with tertiary amines(1a～1f)or pyridine(1f).The structures were characterized by1H NMR，IR and MS.The preliminary antibacterial activities tests indicated that MIC of 2a～2f against Edwardsiella tarda，Aeromonas hydrophila，Vibrio harveyi and Vibrio anguillarum were 0.18 mg·mL-1，0.09 mg·mL-1，0.18 mg·mL-1，and 0.09 mg·mL-1，respectively.

5-cholromethylsalicylaldehyde;quaternary ammonium salt;synthesis;antibacterial activity

O623.731;O625.63

A

1005-1511(2014)02-0230-04

2013-01-06;

2014-01-06

马慧敏(1989-)，女，汉族，安徽宿州人，硕士研究生，主要从事有机合成与高分子材料的研究。E-mail:493573669@

qq.com

张田林，教授，E-mail:mhmwbb@163.com