吡咯烷酮-2类衍生物的合成及其抑菌活性

李 伟，李齐激，杨小生，*

(1.贵州大学药学院，贵州 贵阳 550025;2.贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室，贵州 贵阳 550002)

吡咯烷酮类化合物是自然界存在的一类生物碱，在合成药物中也有着广泛的应用。吡咯烷酮类作为经典的生物碱骨架表现出了各种显著的生理活性，很多吡咯烷酮类化合物及其衍生物被证实具有良好的抗菌活性［1-4］，因此对此类活性化合物的研究开发一直是国内外热点。

郝小江等学者参考活性显著的吡咯烷酮结构［5-6］设计、合成了系列吡咯烷酮 -2类化合物，并发现抗老年痴呆候选药物—芬克罗酮，现已经通过II期临床试验［7］。我们在开展吡咯烷酮-2类化合物研究时发现某些化合物表现出一定的抑菌活性。鉴于此，我们参考相关文献资料［8-11］，以芬克罗酮为起始原料，对其1位酰胺氮进行结构衍生，寻找具有较好抗菌活性的先导物。

1 材料与方法

1.1 材料

所用化学试剂乙酸乙酯、石油醚、二甲基甲酰胺、乙醇、二氧六环 (天津科密欧化学试剂有限公司)等均为分析纯;必要时经过干燥处理;柱层析硅胶为青岛海洋化工厂产品。

1.2 菌种

金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、酵母菌均由贵州省、中国科学院天然产物化学重点实验室分离纯化。

1.3 仪器

油浴反应器(上海耀特仪器厂)，真空干燥机(天津泰斯特仪器有限公司)，INOVA 400M核磁共振波普仪(TMS内标)(美国瓦里安公司)，HP-5973型质谱仪测定分子量，旋转蒸发仪，磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)，DHZ-C恒温培养箱(江苏太仓市实验设备厂)，80-2电动离心机(金坛市晶玻实验仪器厂)，LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌器(上海中安医疗器械厂)。

1.4 实验方法

1.4.1 目标产物设计合成 以吡咯环的N位活性位点为切入点，参考［8-11］等文献资料，进行化学修饰。产物合成图示及方法见图1。

图1 目标产物合成Fig.1 synthesis of target compounds

1.4.1.1 化合物2的合成:取0.1 mol化合物1于反应瓶中，以20ml二甲基甲酰胺溶解，后加入0.1 mol溴代乙酸乙酯，磁力搅拌下加入约0.2 mol的碳酸钾，室温下氮气保护反应，TLC检测反应进度。4 h后反应完毕，反应液以乙酸乙酯和水萃取，有机相回收，产物粗品经硅胶减压柱分离(石油醚∶乙酸乙酯=1∶1)得到产物2，白色固体，收率84%。

1.4.1.2 化合物3的合成:取0.05 mol化合物2于反应瓶中，加15 ml无水乙醇溶解，以滴管加入0.1 mol的乙胺和0.1 mol的碳酸钾，室温搅拌10 min后置于回流装置，80℃下回流反应。7 h后反应完毕，反应液以乙酸乙酯和水萃取，有机相回收，产物粗品经硅胶减压柱分离(石油醚∶乙酸乙酯=1∶2)得到产物3，淡黄色固体，收率75%。

1.4.1.3 化合物4的合成:取0.1 mol的化合物1于反应瓶中，取20ml二甲基甲酰胺将其溶解，后加入0.12 mol的碘甲烷，磁力搅拌下加入0.2 mol的氢化钠，氮气保护下室温条件反应，TLC检测反应进度。4 h后反应完毕，反应液以0.2 mol/L氯化铵溶液淬灭，乙酸乙酯和水萃取，有机相回收，产物粗品经硅胶减压柱分离(石油醚∶乙酸乙酯=1∶1)得到产物4，白色固体，收率96%。

1.4.1.4 化合物5的合成:取0.1 mol的化合物1溶解于25 ml干燥的二氧六环中，加入0.15 mol的丙烯酰胺，磁力搅拌下溶解。后加入0.2 mol的氢化钠，室温下氮气保护反应，TLC检测反应进度。5 h后反应完毕，反应液以0.2 mol/L氯化铵溶液淬灭，乙酸乙酯和水萃取，有机相回收，产物粗品经硅胶减压柱分离(石油醚∶乙酸乙酯=1∶2)得到产物5，黄色固体，收率81%。

1.4.1.5 化合物6的合成:取0.1 mol的化合物1于反应瓶中，取20 ml二甲基甲酰胺将其溶解后，加入0.12 mol的溴代戊烷，磁力搅拌下加入0.2 mol的氢化钠，氮气保护室温条件下反应，TLC检测反应进度。4 h后反应完毕，反应液以0.2 mol/L氯化铵溶液淬灭，乙酸乙酯和水萃取，有机相回收，产物粗品经硅胶减压柱分离(石油醚∶乙酸乙酯=1∶1)得到产物6，白色固体，收率95%。

1.4.2 抑菌试验 采用滤纸片法［12-13］，对目标产物进行活性测试。选择了G+菌(金葡菌)、G—(大肠杆菌)和真菌(酵母菌)三个菌种，以四环素和纳他霉素作阳性对照药，设置药物浓度为1.0 mmol/L，每个药物设置三个平行试验取平均值。圆形滤纸片直径5 mm，置于配制好浓度的药液中浸泡5 min以上，备用;将活化的菌种于液体培养基中培养24 h，以移液枪取30 uL均匀涂于平板培养基表面，于平板背面取均匀取六个点，并用记号笔打点、标记，作为滤纸片放置点。然后取在一定浓度药液中浸泡的滤纸片轻放于对应的标记点上，密封，所有操作均应在无菌环境中进行。将密封好的培养基分类，细菌组培养基放置在35℃恒温箱中，真菌组置于28℃恒温箱，24 h后取出观察是否有抑菌圈，并以电子卡尺测量抑菌圈直径。

2 结果与分析

2.1 目标产物的合成

合成了5个化合物，其中产物2和3分别为N-H的酯取代和酰胺取代产物，产物4和6为N-H直链脂肪烃取代衍生物，产物5是经迈克尔加成得到的β-酰胺衍生物，且末端胺为裸露伯胺。各产物经MS、1H NMR、13C NMR进行结构鉴定(见表1)。

表1 目标产物波谱数据Tab.1 Chemical Properties of Target Compounds

2.2 目标产物的抗菌结果

对五个产物以及阳性对照药进行抑菌试验，电子卡尺精密测量抑菌圈直径，取三组平行试验的平均值，结果见表2。化合物4和6抑菌圈大小接近于阳性对照药，对金葡菌有较好的抑菌效果，同时对酵母菌也有明显的抑制作用。化合物3显示有一定的酵母菌抑制效果，而5则表现出较强的酵母菌抑制效果。

表2 各化合物抑菌效果Tab.2 Antibacterial effect of compounds

3 结论与讨论

实验结果表明，对芬克罗酮的1-NH进行化学修饰后显现出较为明显的抗菌活性。被脂肪烃取代的化合物4和6对金葡菌抑制效果明显，虽不及阳性对照四环素，但在结构上可能具有独特的优势，且这两个化合物对酵母菌也有明显的抑制作用，显示其抑菌谱较广;化合物3和5的1-NH被酰胺取代，对酵母菌表现出抑菌效果，其中5的末端酰胺为伯胺，抑菌活性强于末端酰胺为仲胺的化合物3;而1-NH被酯取代时，没有表现出抑菌活性。本实验基于对若干衍生物活性的初步考察，考察菌种比较局限，因此对其他菌种如铜绿假单胞、白色念珠菌以及其他霉菌、孢菌的抑菌能力尚不明确，我们将在后续研究中进行考察，同时与文献报道的 cynthichlorine［3］和 N-hydroxyaristolam［4］等抑菌活性良好的吡咯烷酮类化合物进行比较。研究结果表明此类衍生结构有一定应用价值，同时也显示出其它类似物值得进行更广泛的研究。

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