酰基吡唑啉酮缩氨基酸希夫碱的合成和形成机理及结构特点

牛风林　朱华玲

摘 要：酰基吡唑啉酮类化合物因具有显著的生物活性而被广泛关注，氨基酸在生物体内参与多种生物化学过程，是重要的生理活性物质，其衍生物既易被吸收，又易被环境微生物降解。该文综述了酰基吡唑啉酮缩氨基酸希夫碱的合成方法、形成机理和结构特点，展望了该类化合物的发展趋势。

关键词：酰基吡唑啉酮 氨基酸 希夫碱 合成 结构

中图分类号：O641.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0029-03

Abstract：Due to their significant biological activities， acyl-pyrazolone compounds are widely concerned. Amino acids are important physiological active substance and involved in a variety of biochemical processes in the organism， their derivatives are easy to be absorbed and easy to be degradated by microbes. In this paper， the synthesis， formation mechanism and structural characteristics of schiff base derived from amino acid and acyl-pyrazolone were reviewed and the development trend was also prospected.

Key Words：Acyl-pyrazolone； Amino acid； Schiff base； Synthesis； Structure

酰基吡唑酮类化合物对生命过程中的ATP酶和线粒体酶有很强的抑制作用[1]，并表现出广谱抗菌、抗肿瘤、抗病毒等多种活性，其中母体N上含苯基的吡唑啉酮可表现较强的抗菌活性，并具有解热镇痛作用[2-3]。作为生物体内合成蛋白质、激素、酶及抗体的原料，氨基酸在生物体内参与多种生物化学过程[4-5]，是重要的生理活性物质。氨基酸酯类化合物及其衍生物可作为食品的保鲜剂和添加剂、化妆品的乳化剂[5]和矿物浮选剂等。

利用氨基酸对生物体的特殊渗透性和酶催化的专一性，用氨基酸作载体，将具有生物活性的分子或者基团引入机体，既可增加药物在体内的溶解和吸收，又可降低药物的毒副作用[6]。更重要的是这类物质还具有滋润皮肤、防锈、杀虫灭菌、抑制植物体内乙烯含量[7]，抗微生物、抗氧化性，软化纤维素等优良特性，用这类化合物合成的农药，对昆虫、杂草和菌类等有强烈的生理作用，它们很容易被日光和自然界中的微生物降解，在土壤、动植物体内和果实中不留残毒，其降解物质还可作为农作物的营养物质，提高农作物的质量和产量[8-9]。

该文综述了酰基吡唑啉酮缩氨基酸希夫碱的合成方法、形成机理和结构特点，以期为这类化合物的进一步研究提供帮助。

1 酰基吡唑啉酮缩氨基酸希夫碱的合成方法

目前，合成酰基吡唑啉酮缩氨基酸希夫碱的方法主要有两种：氨基酸盐法和氨基酸酯法。

1.1 氨基酸盐法

氨基酸盐法的基本合成路线如图1所示。有机溶剂中等物质的量的氨基酸和苛性钾反应生成氨基酸钾，然后在有机溶剂中与等物质的量的酰基吡唑啉酮反应即可得到酰基吡唑啉酮缩氨基酸盐希夫碱[11-16]。用此法合成的酰基吡唑啉酮缩氨基酸希夫碱目前有呋喃甲酰基吡唑啉酮缩丙氨酸，噻吩甲酰基吡唑啉酮缩丙氨酸。

1.2 氨基酸酯法

氨基酸酯法的基本合成路线如图2所示。有机溶剂中催化剂HCl作用下使氨基酸酯化得到氨基酸酯的盐酸盐，然后与等物质的量的碱（氨气、有机碱等）反应中和HCl得到氨基酸酯，最后在有机溶剂中与等物质的量的酰基吡唑啉酮反应即可得到酰基吡唑啉酮缩氨基酸酯希夫碱。用此法合成的酰基吡唑啉酮缩氨基酸酯希夫碱目前有1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮缩蛋氨酸乙酯、缬氨酸乙酯、丙氨酸乙酯、甘氨酸乙酯、色氨酸乙酯和DL-苯丙氨酸乙酯的希夫碱；4-对氯苯甲酰基（噻吩甲酰基）吡唑啉酮缩苯丙氨酸甲酯、缩色氨酸甲酯希夫碱等[17-27]。

2 酰基吡唑啉酮缩氨基酸酯希夫碱的形成机理和结构特点

酰基吡唑啉酮缩氨基酸酯希夫碱的形成机理如图3所示。首先氨基酸酯的伯胺基加成到酰基吡唑啉酮的羰基上形成中间体1；接着中间体1发生脱水反应形成中间体2。最后中间体2发生质子迁移而形成产物3。

一些酰基吡唑啉酮缩氨基酸酯希夫碱的晶体结构也证明了形成机理的正确性。例如1-苯基-3-甲基-4-甲酰基吡唑啉酮-5缩苯丙氨酸甲酯的晶体结构[28]（图4）就很典型。图4中，C（8）-C（7）的键长介于C-C和C=C之间，C（11）-N（3）的键长介于C-N和C=N之间，C（7）-O（1）的键长为典型的C=O双键键长，这些结构特点表明化合物是烯胺酮式结构，而不是典型的希夫碱的C=N结构。氢质子的迁移主要源于化合物分子中分子内氢键N（3）-H（3）…O（1）的形成。

1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑啉酮-5缩丙氨酸甲酯的晶体结构[29]如图5所示，其中C（9）-C（11）的键长介于C-C和C=C之间，C（11）-N（3）的键长介于C-N和C=N之间，C（10）-O（1）的键长为典型的C=O双键键长，这些结构特点表明化合物是烯胺酮式结构，而不是典型的希夫碱的C=N结构。氢质子的迁移主要源于化合物分子中分子内氢键N（3）-H（3）…O（1）和N（6）-H（6）…O（4）的形成。

另外一些类似的酰基吡唑啉酮缩氨基酸酯的晶体结构也表现出了明显的上述特点[30-34]。

3 展望

目前成功合成的与酰基吡唑啉酮形成希夫碱的氨基酸盐只有丙氨酸盐，其他氨基酸的希夫碱未见报道。成功合成与酰基吡唑啉酮形成希夫碱的氨基酸酯也只有甘氨酸酯、丙氨酸酯、苯丙氨酸酯、缬氨酸酯、亮氨酸酯、苏氨酸酯、色氨酸酯等非极性氨基酸酯，极性氨基酸的希夫碱尚未见报道。今后酰基吡唑啉酮缩氨基酸希夫碱的合成可以向天然氨基酸盐、极性氨基酸酯等方向侧重。

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