氨基酸席夫碱的合成及性质研究-赵小菁

2011年第31卷有机化学Vol.31,2011第9期,1516～1521ChineseJournalofOrganicChemistryNo.9,1516～1521*E-mail:[e-mail]5,2011;revisedMarch15,2011;acceptedApril27,2011.国家自然科学基金(Nos.20872013,21077022)和中央高校基本科研业务费专项资金(No.DC10040108)资助项目.·研究简报·氨基酸席夫碱的合成及性质研究赵小菁*张丽影金黎明范圣第(大连民族学院化学工程系国家民委-教育部重点实验室大连116605)摘要合成了5种氨基酸席夫碱Sal-Gly(甘氨酸席夫碱)、Sal-Glu(谷氨酸席夫碱)、Sal-Met(甲硫氨酸席夫碱)、Sal-Tyr(酪氨酸席夫碱)、Sal-Arg(精氨酸席夫碱)及其金属锌离子配合物共10种化合物.用元素分析、核磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱等手段对其组成的结构进行表征.以Sal-Tyr-Zn为主体,咪唑(1),1-甲基-咪唑(2),2-乙基-4-甲基咪唑(3),吡唑(4),4-碘苯胺(5),DABCO(1,4-重氮双环[2,2,2]辛烷)(6),邻苯二胺(7)和1,2-环己二胺(8)为客体,进行配位相互作用研究.选取大肠杆菌作为抑菌菌种,研究了氨基酸席夫碱的抑菌能力.结果表明,氨基酸席夫碱配体及金属锌配合物对大肠杆菌均有抑菌活性,配体的抗菌活性随氨基酸残基的增大而减小.金属锌配合物的抑菌活性大于其所对应的氨基酸席夫碱配体的抑菌活性,活性最大的则为Sal-Arg-Zn.关键词氨基酸席夫碱;合成;表征;抑菌活性SynthesisandPropertiesoftheAminoAcidSchiffBaseZhao,Xiaojing*Zhang,LiyingJin,LimingFan,Shengdi(KeyLaboratoryoftheStateEthnicAffairsCommission,MinistryofEducation,DepartmentofChemicalEngineering,DalianNationalitiesUniversity,Dalian116605)AbstractFiveaminoacidSchiffbases:Sal-Gly(glycineacidSchiffbase),Sal-Glu(glutamicacidSchiffbase),Sal-Met(methionineacidSchiffbase),Sal-Tyr(tyrosineacidSchiffbase),Sal-Arg(arginineacidSchiffbase),anditszinccomplexesweresynthesizedandcharacterizedbyelementalanalysis,1HNMR,IRandUV-vistechniques.TheassociationbehaviorbetweenSal-Tyr-Znandthenitrogen-containingcom-poundsincludingimidazole(1),1-methylimidazole(2),2-ethyl-4-methyl-imidazole(3),pyrazole(4),4-iodoaniline(5),DABCO(1,4-diazobycyclo[2,2,2]octane)(6),1,2-diaminobenzene(7)and1,2-diaminocyclohexane(8)wasstudied.AminoacidSchiffbasesandtheirzinccomplexeshaveantibacte-rialactivitytosomefungus,sotheantibacterialactivityofthecompoundstoEscherichiacoliwasstudied.TheresultsshowthatboththeaminoacidSchiffbaseandtheirzinccomplexeshavethebacteriostaticactiv-itytoEscherichiacoli.Theantibacterialactivityoftheligandsdecreasedwhenthesizeofamino-acidresi-dueR-groupincreased.Theactivityofthezinccomplexesismorepowerfulthanthatoftheligands,andSal-Arg-Znshowsthestrongestinhibitoryactivity.KeywordsaminoacidSchiffbase;synthesis;characterization;antibacterialactivity席夫碱是指含有亚甲胺基C＝N的一类化合物,亦称亚胺.席夫碱及其衍生物作为螯合剂、稳定剂、生物活性试剂、分析试剂和催化剂广泛地应用于化工生产和科学研究[1].氨基酸具有多个N,O配位原子的特殊结构,是一类重要的生物配体,研究此类配体的配合物,有助于了解生物体内金属离子-蛋白质间的键合作用,可用来进行生物模拟.并且它是细胞生长所必需的,而癌变细胞比正常细胞对氨基酸的需求量大得多,这样氨No.9赵小菁等：氨基酸席夫碱的合成及性质研究1517基酸席夫碱就可能将抗癌基运载到癌变细胞内,从而增大杀伤癌变细胞的选择性,因此具有抑菌抗癌的活性,此外氨基酸席夫碱及其金属配合物在分子识别及主客体化学等方面的研究是超分子化学领域的一个重要组成部分[2],由此倍受科学工作者的关注[3,4].近年来氨基酸席夫碱及其金属配合物的研究相当活跃,人们对这类化合物的合成、表征、结构测定、热力学和动力学性质及抗炎、抗癌活性等进行了大量富有成效的研究[5].本文合成了Sal-Gly(甘氨酸席夫碱)、Sal-Glu(谷氨酸席夫碱)、Sal-Met(甲硫氨酸席夫碱)、Sal-Tyr(酪氨酸席夫碱)、Sal-Arg(精氨酸席夫碱)及其金属锌离子配合物共10种化合物[6],用元素分析、核磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱等手段对其组成的可能结构进行表征.以Sal-Tyr-Zn为主体,咪唑(1),1-甲基-咪唑(2),2-乙基-4-甲基咪唑(3),吡唑(4),4-碘苯胺(5),DABCO(1,4-重氮双环[2,2,2]辛烷)(6),邻苯二胺(7)和1,2-环己二胺(8)为客体,进行配位相互作用研究.由于含氮客体尤其是含咪唑及其衍生物的配体,在模拟生物体系中许多金属蛋白的活性中心部位具有特别重要的作用[7],因此氨基酸席夫碱金属配合物与含氮客体的配位相互作用具有一定的研究意义.而大肠杆菌是目前生物体系中研究遗传学的重要材料且易于培养,因此我们选取大肠杆菌作为抑菌菌种,并对氨基酸席夫碱系列化合物进行了抗菌活性实验,以期为该类化合物的应用提供信息.氨基酸席夫碱系列化合物及其金属配合物的合成路线见Scheme1.RCNH2COOHHCHOOHRCNHOOCHHOCOOHZnNOCOOHRNORRCNHOOCHHOZn2+CH2COOHHNCNH2NHOHSCH3R=HCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2+7R=R=R=R=(Gly)(Glu)(Arg)(Tyr)(Met)85678891011123467667Scheme11实验部分1.1仪器与试剂Perkin-Elmer240元素分析仪;Bio-Rad135FTIR光谱仪(KBr压片);Aglient-VarianMercuryVx400核磁共振仪(400MHz),TMS为内标;ShimaduUV-2450紫外-可见分光光度计.溶剂三氯甲烷经NaHCO3和CaCl2干燥处理,重蒸后使用.其他试剂均为分析纯,未经进一步纯化.生化活性实验菌株为大肠杆菌(Escherichiacoli,自行培养).1.2氨基酸席夫碱及其金属配合物的合成向100mL三口烧瓶中加入10mmol氨基酸和10mmol(0.56g)KOH,将其溶于50mL无水乙醇中,于50℃水浴中,磁力搅拌使其溶解.将溶有10mmol(1.22g)水杨醛的50mL无水乙醇溶液缓慢滴加至混合液中,55℃水浴,搅拌0.5h,反应停止,混合液抽滤,所得固体用少量乙醚洗涤,无水乙醇重结晶,真空干燥.将物质的量比为1∶1的上述合成的配体和醋酸锌各溶于50mL无水乙醇中,然后将后者滴加于前者中.55℃水浴,磁力搅拌lh后停止实验,旋蒸浓缩收集产物,所得粗产品用无水乙醇重结晶,真空干燥.Sal-Gly:产率88%.UV-vis(CHCl3)λmax:215,253,274,314,401nm;1HNMR(CD3OD)δ:8.398(s,1H,CH＝N),4.228(s,2H,CH2-H-5),7.301～7.307(m,1H,Ph-H-1),7.258～7.288(m,1H,Ph-H-2),6.760～6.796(m,1H,Ph-H-3),6.711～6.748(m,1H,Ph-H-4);IR(KBr)ν:3445.9(OH),1649.0(CH＝N),1596.2(asCOO),1395.6(sCOO)cm－1.Anal.calcdforC9H9NO3:C60.34,H5.03,N7.82;foundC60.52,H5.41,N7.57.Sal-Gly-Zn:产率83%.UV-vis(CHCl3)λmax:225,234,270,360nm;1HNMR(CD3OD)δ:8.343(s,2H,CH＝N),4.099(s,4H,CH2-H-5),7.195～7.182(m,2H,Ph-H-1),7.161～7.182(m,2H,Ph-H-2),6.791～6.813(m,2H,Ph-H-3),6.545～6.580(m,2H,Ph-H-4);IR(KBr)ν:3409.3(OH),1644.4(CH＝N),1598.2(asCOO),1397.6(sCOO),545.7(Zn—N),438.9(Zn—O)cm－1.Anal.calcdforC18H16N2O6Zn:C51.31,H3.80,N6.65;foundC50.94,H4.01,N6.50.Sal-Glu:产率80%.UV-vis(CHCl3)λmax:212,254,322,413nm;1HNMR(CD3OD)δ:10.270(s,1H,CH＝N),3.918～4.017(m,1H,CH-H-5),2.208～2.244(m,2H,CH2-H-6),2.272～2.290(m,2H,CH2-H-7),7.457～7.477(m,1H,Ph-H-1),7.191～7.229(m,1H,Ph-H-2),6.654～6.676(m,1H,Ph-H-3),6.372～6.389(m,1H,Ph-H-4);IR(KBr)ν:3448.2(OH),1642.6(CH＝N),1600.1(asCOO),1518有机化学Vol.31,20111399.5(sCOO)cm－1.Anal.calcdforC12H13NO5:C57.37,H5.18,N5.58;foundC57.71,H4.90,N6.00.Sal-Glu-Zn:产率88%.UV-vis(CHCl3)λmax:236,257,329,370nm;1HNMR(CD3OD)δ:9.664(s,2H,CH＝N),3.953～3.957(m,2H,CH-H-5),2.198～2.200(m,4H,CH2-H-6),2.310(m,4H,CH2-H-7),7.489～7.502(m,2H,Ph-H-1),7.399～7.434(m,2H,Ph-H-2),6.818～6.839(m,2H,Ph-H-3),6.752～6.772(m,2H,Ph-H-4);IR(KBr)ν:3416.3(OH),163