4’-磺酰腙苯并-15-冠-5系列化合物的合成、表征及生物活性研究

2020-06-24周艳青魏太保

化工技术与开发 2020年6期

周艳青，罗榕，魏太保

(1.兰州石化职业技术学院石油化学工程学院，甘肃兰州 730070；2.西北师范大学化学化工学院，甘肃兰州 730060)

冠醚的空穴结构对阳离子有选择作用，尤其容易与碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，这种性质使得冠醚常用作相转移催化剂。在苯并冠醚苯环上引入功能基团，一方面可以降低冠醚类化合物在水中的溶解性，从而降低毒性[1]，另一方面，冠醚环与引入的功能基团原子之间的协同作用，能够增强冠醚化合物与金属离子的键合能力，提高配位选择性[2-5]。酰腙类化合物由于其含有的酰腙基团中含有氧、氮、硫等配位原子，与生物体内的环境比较接近，且能与多种金属形成稳定的配合物，因此该类化合物能够与生物体内的多种微量元素发生作用，具有抗结核、抗肿瘤的功效。基于以上研究，在本课题组相关研究工作的基础上[6-12]，我们以苯并-15-冠-5为原料，经磺化反应、肼解反应和缩合反应，合成了3个4'-磺酰腙苯并-15-冠-5化合物，并且研究了它们的植物生长调节活性。合成路线如图1所示。

图1 合成路线

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

苯并-15-冠-5购买自南京天尊泽众化学有限公司，其余均为分析纯试剂。

PE-2400CHN型元素分析仪，FT-IR型红外光谱仪(KBr压片)，Varian型核磁共振仪（Mercury plus-400），X-4型数字显微熔点测定仪（温度计未校正）。

1.2 目标化合物的合成与表征

1.2.1 化合物1的合成

在冰水浴条件下，向圆底烧瓶中加入40mL浓硫酸，再将20g的苯并-15-冠-5逐渐加入圆底烧瓶中。搅拌反应1h后，向混合液中加入碳酸钙，中和过量的酸，直到无气泡产生。用碳酸钠调节pH值至8～9，过滤，旋蒸除去水，固体用75%乙醇重结晶，得4'-磺酸钠苯并-15-冠-5白色针状晶体23.5g，m.p.267～268℃，产率为85%。

取1g上述所得4'-磺酸钠苯并-15-冠-5，用10mL煮沸的DMF使其溶解，冷却至室温，边搅拌边加入氯化亚砜1.8mL，反应5h后，过滤。用正庚烷重结晶，得白色粉末状固体，m.p.80～82℃，文献值为79～81℃[13]，产率为81%。

1.2.2 化合物2的合成

在冰水浴条件下，将0.5g化合物1溶于苯中，边搅拌边加入0.3mL的85%水合肼，滴加3滴三乙胺作为催化剂，很快会有白色沉淀生成。3h后抽滤，粗产物用无水乙醇重结晶，得到0.4g白色粉末状化合物2，m.p.101～103℃，产率为81%。

1.2.3 目标化合物3的合成

以化合物3a的合成为例。取苯甲醛0.05g溶解于无水乙醇中，室温条件下搅拌，加入0.18g化合物2，5min后产生大量沉淀。继续反应6h，抽滤，用无水乙醇洗涤，再用DMF/无水乙醇/水重结晶，得到针状晶体产物3a。3b、3c的合成方法和3a相同。3a、3b、3c的熔点和产率数据见表1。

表1 化合物3a、3b和3c的熔点和产率数据表

1.2.4 目标化合物3a、3b和3c的结构表征

目标化合物的结构经IR（KBr）、1HNMR及元素分析表征，数据如下。

3a：IR：3446(N-H)，3181(-N=C-H)，3080(Ar-H)，2925，2868(CH2)，1584(C=N)，1509 (Ar)，1273，1047(Ar-O-CH2)，1138(CH2-O-CH2)。1HNMR(d6-DMSO)：3.359～4.089(m，16H，4xOCH2CH2O)，7.112～7.576(m，7H，Ar-H)，7.913(s，1H，NCH)，11.32(s，1H，NH)。Anal.Calcd.for C21H26N2O7S：C 55.99，H 5.82，N 6.22。Found (%)：C 56.12，H 5.75，N 6.21。

3b：IR：3561(O-H)，3450(N-H)，3127(-N=C-H)，3078(Ar-H)，2945，2868(CH2), 1581(C=N)，1510(Ar)，1269，1042(Ar-O-CH2)，1138(CH2-O-CHZ)。1HNMR(d6-DMSO)：3.368～4.116(m，16H，4xOCH2CH2O)，6.815～7.486(m，Ar-H)，8.166(s，1H，NCH)，10.259(s，1H，OH)，11.338(s，1H，NH)。Anal.Calcd.for C21H26N2O8S：C 54.07，H 5.62，N 6.00。Found(%)：C 54.19，H 5.78，N 6.12。

3c：IR：3543(O-H)，3358(N-H)，3174(-N=C-H)，3056(Ar-H)，2926，2871(CH2)，1607(C=N)，1512(Ar)，1275，1046(Ar-O-CH2)，1139(CH2-O-CHZ)。1HNMR(d6-DMSO)： 3.330～4.090(m，16H，4xOCH2CH2O)，6.729～7.412(m，7H，Ar-H)，7.776(s，1H，NCH)，9.871(s，1H，OH)，10.976(s，1H，NH)。Anal.Calcd.for C21H26NzO8S：C 54.07，H 5.62，N 6.00。Found(%)：C 54.25，H 5.62，N 6.10。

从1H NMR数据看，该系列化合物的NH化学位移值出现在较低场，约在11.3×10-6～10.9×10-6，OH的出峰位置在9.8×10-6～10.3×10-6，而苯环上氢的出峰位置在6.7×10-6～7.6×10-6，冠醚的氢的出峰位置在3.3×10-6～4.2×10-6。从IR数据看，N-H的伸缩振动在3400cm-1附近，O-H在3550 cm-1附近，C=N的伸缩振动在1590cm-1附近，苯环的骨架振动在1510cm-1附近，芳香醚的伸缩振动在1270cm-1和1050cm-1附近，环醚的伸缩振动在1138 cm-1和1139 cm-1。这些数据都与目标化合物分子的结构相符。

2 生物活性研究

采用平皿培养法，将目标化合物分别配制成0.001× 10-6、0.01×10-6、0.1×10-6、1×10-6、10×10-6、100×10-6的溶液。分别取这3种化合物的溶液，各种浓度均取10mL，加入有油菜籽的有盖培养皿中，在室温条件下培养油菜籽。生长5d后，测量油菜的根茎长度，并按式(1)计算生物活性比率。所得生物活性数据见表2。