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含氮杂环Schiff碱的合成及活性研究认领

作者：

佟萍

学位授予单位：

江苏海洋大学

摘要：

含氮杂环作为许多药物、功能材料和天然产物中常见的重要结构支架，是一类重要的杂环化合物。尤其是含有吡啶环、喹啉环和哌嗪环结构的含氮杂环化合物，在医药方面具有抗菌、抗氧化、抗癌等生物活性，具有很高的研究价值。此外，Schiff碱类化合物是优良配体以及有机合成中常用中间体，且具有广泛的生物活性，例如抗肿瘤、抗结核、抗菌、抗氧化和抗增殖等。因此，Schiff碱类化合物一直受众多领域研究者的关注。　　从化学结构的角度来审视药物分子，认为药物是药效团与优势结构的结合。基于含氮杂环、Schiff碱化合物表现出的优异生物活性，本论文利用拼合原理，通过缩合反应形成亚胺键，将具有生物活性的含氮杂环骨架与芳香性苯环或氮杂环连接，构建新型含氮杂环Schiff碱类化合物。通过初步生物活性研究，筛选出活性较好的化合物。进而对其结构进行修饰和改造，以期提高其生物活性与光学性能，为开发具有优良抑菌、抗氧化等活性与光致发光性能的含氮杂环Schiff碱化合物提供一定借鉴。　　本课题主要研究内容：　　1.以含吡啶环、哌嗪环的含氮杂环伯胺和含芳香性苯环、萘环或喹啉环的羰基化合物为原料，通过缩合反应设计合成了一系列含氮杂环Schiff碱化合物。同时，以硼氢化钠为还原剂，对Schiff碱化合物进行还原胺化，制备了部分相应的含氮杂环仲胺化合物。此外，用醋酸铜与取代的2-氨基吡啶反应，合成了2个含吡啶环的双核铜配合物。经SciFinder检索，其中16个Schiff碱化合物、4个仲胺化合物和2个铜配合物为新化合物，目前未见公开报道。通过熔点、红外光谱、紫外可见光谱、荧光光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和高分辨质谱等方法对所得目标产物进行结构表征。共培养了7个Schiff碱、2个铜配合物和1个仲胺化合物单晶，采用X-射线单晶衍射技术解析了这10个化合物的晶体结构。通过单因素实验，考察了反应溶剂、反应温度、反应时间、反应物摩尔比等因素对部分Schiff碱化合物与仲胺产物收率的影响，优化了最佳合成工艺条件。　　2.研究了反应物芳香环上取代基的空间效应及电子效应对合成Schiff碱的反应活性的影响。当吡啶环上取代基在氨基邻位时，空间位阻较大，反应不易发生;当羰基化合物取代基为供电子基团，减弱了羰基碳的正电性，不利于亲核试剂进攻，反应活性较弱;而吸电子基则有利于反应的发生。通过研究羰基化合物与一元胺和二元胺的反应发现，与一元芳香胺、脂肪族二元胺反应时，反应速度较快，产物单一（既产物仅为单或双Schiff碱）;与芳香族二胺反应时，首先发生单取代生成单Schiff碱，再进一步环化得到吡啶并咪唑环衍生物，同时，也会生成少量双Schiff碱。　　3.采用DPPH法研究了Schiff碱化合物对DPPH·自由基的清除能力。首先通过实验确定Schiff碱与DPPH·的最佳作用时间，然后，研究了样品浓度与清除DPPH·自由基清除率的关系。通过对比不同结构Schiff碱化合物清除DPPH·自由基的活性，发现含有甲氧基和羟基等强供电子基团的Schiff碱化合物对DPPH·自由基的清除能力较强，而含有氯原子和硝基等吸电子基团的Schiff碱化合物对DPPH·自由基的清除能力较弱。通过琼脂平板扩散法和微量肉汤稀释法测试了Schiff碱化合物对大肠杆菌、溶藻性弧菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性菌及金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌等革兰氏阳性菌的抑菌活性、最小抑菌浓度。结果发现，含有氯原子和硝基的Schiff碱化合物抑菌活性较好，原因可能是这些基团的存在增加了化合物的脂溶性，使其更容易进入细胞膜发挥作用。　　4.合成了2个基于2-氨基吡啶的铜配合物1、2，X-射线单晶衍射分析表明，它们为双核铜配合物，均具有五配位的变形四方锥构型。通过循环伏安法研究了配合物的电化学性质，均表现出准可逆氧化还原的电化学特性。生物活性实验结果表明，1、2对实验测试菌株金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌表现出优良的抑制作用;对DPPH·具有良好的清除效率，IC50分别为0.21mg/mL和0.22mg/mL。

摘要译文

关键词：

含氮杂环; Schiff碱; 合成工艺; 还原胺化; 生物活性

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

药学

导师：

许瑞波卓长城

中图分类号：

R914[药物化学]

学科分类号：

100603[中西医结合药学];100701[药物化学];100705[微生物与生物技术药物学]