許多重要的生命過程涉及到有機(jī)金屬配合物，且某些過渡金屬元素與特定的金屬蛋白結(jié)合能表現(xiàn)出很強(qiáng)的生物活性[1]。Schiff堿作為配體，因其與某些過渡金屬離子形成的配合物具有獨特的抗病毒、抑制細(xì)菌生長、抑制酶活性而成為人們研究的熱點[2]。銅作為生命起源的必需元素之一，在生命體中起著重要的作用，銅配合物不僅具有抗癌活性，還具有抗炎、抗?jié)儭⒖钩榇?、抗糖尿病和抗誘變劑等作用。尹富玲等[3]合成了2，2′-聯(lián)吡啶和去甲基斑蝥酸根橋聯(lián)雙核銅(Ⅱ)配合物，配位后配合物的親脂性更強(qiáng)，表現(xiàn)出良好的抗菌活性。在Schiff堿中引入雜環(huán)，會增強(qiáng)Schiff堿的抗菌活性[4]，并且雜環(huán)中雜原子可以直接參與配位，從而為金屬離子的配位提供了多原子配位點。由于吡啶及呋喃類衍生物通常也具有生物活性[5,6]，作者合成了含吡啶酰胺基糠醛雙Schiff堿N,N′-雙(2-呋喃甲醛亞胺基乙基)-2,6-吡啶二甲酰胺，以其為配體合成了銅配合物，運(yùn)用波譜分析推測了配合物的結(jié)構(gòu)，并測定了糠醛雙Schiff堿及其銅配合物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的抗菌活性。

1 實驗

1.1 菌種與培養(yǎng)基

大腸桿菌(Escherichiacoli)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)均為自行保藏。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，自制。

1.2 試劑與儀器

呋喃甲醛、乙二胺為市售分析純，用前經(jīng)減壓蒸餾處理；其余試劑除特別注明外均為分析純或化學(xué)純，用前未進(jìn)行處理。

MOD-1106型元素分析儀，意大利Carlo-Erba公司；FTIR 3000型紅外光譜儀 (KBr壓片)、UV-160型紫外可見光譜儀，日本Shimadzu公司；ZAB-HF-3F型質(zhì)譜儀、Variant Mercury-VX 300型核磁共振儀(300 MHz，TMS)，美國Varian公司；DDSJ-308型電導(dǎo)儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；WC-1型顯微熔點檢測儀，四川大學(xué)科儀廠；高壓滅菌鍋；721型分光光度計，上海光譜儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 糖醛雙Schiff堿的合成(圖1)

(1)N,N′-雙(2-胺基乙基)-2,6-吡啶二甲酰胺(Ⅰ)的合成：將0.195 g(1 mmol)2,6-吡啶二甲酸二甲酯溶于50 mL甲醇，室溫攪拌下緩慢(約1滴·s-1)滴加到15 mL含0.60 g(10 mmol)乙二胺的15 mL甲醇溶液中，滴加完后繼續(xù)攪拌12 h，濾出少量的不溶物，然后將濾液在N2保護(hù)下回流1 h，快速減壓蒸除溶劑和過量的乙二胺，得灰白色微吸濕性固體，即中間體Ⅰ,產(chǎn)率(摩爾分?jǐn)?shù))95%。

(2)N,N′-雙(2-呋喃甲醛亞胺基乙基)-2,6-吡啶二甲酰胺(Ⅱ)的合成：將1 mmol中間體Ⅰ溶于15 mL甲醇，攪拌下緩慢滴加到15 mL含8.8 mmol芳香醛的乙醇溶液中，回流4 h后過濾，濾餅先后用乙醇、乙醚各洗滌3次，真空干燥，再經(jīng)乙醇重結(jié)晶，得配體Ⅱ，產(chǎn)率65%。熔點：198～200℃；1HNMR (DMSO-d6)，δ：8.91(br,2H，amide),8.30(d, 2H,J=8.1 Hz,pyridyl H),8.08 (s, 2H,CH=N), 7.99(t, 1H, pyridyl H), 7.39(s, 2H, furanyl H), 6.75(d, 2H,J=3.0 Hz, furanyl H), 6.42(d, 2H,J=1.5 Hz,furanyl H), 3.79 (s, 8H,—CH2—)；FAB-MS，m/z，%：408 (M+1,100)；元素分析(C21H25N5O4),實測值(理論值，%)：C 61.28(61.92), H 5.01(5.16), N 16.98(17.20)。

圖1 糠醛雙Schiff堿的合成路徑

1.3.2 糠醛雙Schiff堿銅配合物的合成

將0.85 g(5 mmol)CuCl2·2H2O溶于20 mL乙醇中，在圓底燒瓶中加入20 mL無水乙醇和2.03 g(5 mmol)Schiff堿配體，加熱攪拌至完全溶解，攪拌下利用恒壓漏斗緩慢滴加CuCl2·2H2O的乙醇溶液到Schiff堿配體的乙醇溶液中，攪拌1 h，溶液很快變成藍(lán)色，回流3 h后，有藍(lán)黑色沉淀生成，冷卻，結(jié)晶，抽濾，用乙醇和乙醚洗滌2～3次，真空干燥得固體，即糠醛雙Schiff堿銅配合物，產(chǎn)率85%。

1.3.3 抗菌活性實驗

以大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌為實驗菌種，將Schiff堿及其銅配合物溶解在DMF中,以濾紙片法測定其抑菌圈大小,同時以DMF作空白。以無菌培養(yǎng)基為參比，在580 nm下依試管稀釋法測定最低抑菌濃度(MIC)。

2 結(jié)果與討論

2.1 銅配合物的結(jié)構(gòu)

銅配合物的紅外光譜、摩爾電導(dǎo)率和紫外吸收數(shù)據(jù)見表1。

由表1可以看出，由于離子與配體配位使其發(fā)生一定程度的扭曲，離域共軛效應(yīng)減弱，從而使CH=N 雙鍵性質(zhì)增加，致使 CH=N 的特征吸收峰向低波數(shù)移動[7,8]。酰胺I(Amide Ⅰ)和酰胺Ⅱ(Amide Ⅱ)均發(fā)生位移，說明酰胺中的N原子與金屬參與配位[9]。吡啶環(huán)(py)上的特征伸縮振動沒有變化，說明吡啶環(huán)上N原子沒有參與配位。另外，銅配合物均在3400 cm-1附近出現(xiàn)強(qiáng)而寬的吸收峰，在740～665 cm-1附近出現(xiàn)了一對較弱、可歸屬于配位水分子的Pr和Pw吸收峰，暗示在銅配合物中均存在配位水分子[10]。

表1 Schiff堿及其銅配合物的紅外光譜、摩爾電導(dǎo)率和紫外吸收數(shù)據(jù)

銅配合物的紫外可見光譜的吸收帶在298～305 nm處，較配體紅移了約30 nm。這可能是由于配位原子與銅離子配位時，配體發(fā)生一定程度的扭曲，離域共軛效應(yīng)減弱， CH=N 雙鍵性質(zhì)增加，使該吸收帶較配體有所紅移。

在DMF中銅配合物的摩爾電導(dǎo)率約為80 s·cm2·mol-1，在同樣條件下 CuCl2的摩爾電導(dǎo)率為172 s·cm2·mol-1，表明配合物有一個Cl-參與配位[11]。

由以上結(jié)果，推測出銅配合物的結(jié)構(gòu)為：

圖2 配合物的可能結(jié)構(gòu)

2.2 抗菌活性

2.2.1 Schiff堿及其銅配合物對不同微生物的抑菌效果(表2)

表2 Schiff堿及其銅配合物的抗菌活性

從表2可以看出，所合成的Schiff堿及其銅配合物對幾種供試菌均有抑制作用,Schiif堿銅配合物的抗菌活性相對更強(qiáng),且對革蘭氏陽性菌大腸桿菌最為敏感，抑菌效果明顯。

2.2.2 Schiff堿及其銅配合物的最低抑菌濃度(表3)

表3 Schiff堿及其銅配合物的最低抑菌濃度(OD580)

從表3可以看出，Schiff堿及其銅配合物的MIC均在0.5～1.0 g·L-1之間。在三種受試菌中，Schiff堿及其銅配合物對大腸桿菌的抗菌活性差別最為明顯，Schiff堿銅配合物的抗菌活性明顯更強(qiáng)，表明藥物的抗菌能力具有特異性。

2.3 討論

實驗結(jié)果表明，糠醛雙Schiff堿銅配合物的抗菌活性要比Schiff堿更好。這可能是由于Cu2+配位后,作為藥物的載體,配合物具有更佳的脂水分配系數(shù),使其更易透過生物膜達(dá)到靶部位,因而抗菌效果加強(qiáng)；也可能是中心離子Cu2+增強(qiáng)了藥物與受體之間的電子遷移能力所致。此外，酰胺基是很好的氫鍵前體，兩個酰胺中的氮原子都參與配位，可增強(qiáng)N-H鍵的極性，有利于氫鍵的形成，使藥物分子更易與受體作用，從而增強(qiáng)了藥物分子的藥效。

3 結(jié)論

合成了糠醛雙Schiff堿N,N′-雙(2-呋喃甲醛亞胺基乙基)-2,6-吡啶二甲酰胺，并以其為配體，合成了銅配合物，對它們的抗菌活性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，Schiff堿及其銅配合物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌均有一定的抑制作用，且Schiff堿銅配合物的抗菌活性更好；Schiff堿及其銅配合物的最低抑菌濃度均在0.5～1.0 g·L-1之間。

參考文獻(xiàn)：

[1] Desai S B, Desai P B, Desai K R. Synthesis of some Schiff base thiazolidinones and azetidinones from 2,6-di-aminobozol [1,2-d:4,5-d′]bisthiazole and their anticancer activities[J].Herercycle Commum, 2001, 7(1):83-90.

[2] 解鈴.N雜環(huán)希夫堿類配體及配合物的合成和表征[D].烏魯木齊：新疆大學(xué)，2007.

[3] 尹富玲，申佳，鄒佳嘉，等.2，2′-聯(lián)吡啶和去甲基斑蝥酸根橋聯(lián)雙核銅(Ⅱ)配合物的合成、結(jié)構(gòu)表征及抗癌活性的研究[J].化學(xué)學(xué)報，2003，61(4)：556-561.

[4] Ma H Y, Chen S H, Niu L,et al. Studies on electrochemical behavior of copper in aerated NaBr solutions with Schiff base[J].Journal of Electrochemical Society, 2001, 148(5):B208-B216.

[5] 趙建章，趙冰，徐蔚青,等. Schiff 堿N,N′-水楊醛縮-1，6-己二胺的光致變色光譜的研究[J]. 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報，2001, 22(6):971-975.

[6] Srivastava T N, Chauhan A K S, Kamboj P C. Molecular adducts of triphenyltin pesudohalides with Schiff bases[J]. Ind Chem Soc, 1983, 60(7):625-627.

[7] Brooker S，Dunbar G S, Jameson G B.Synthesis，complexation and cyclization reactions of a new acyclic diamide: Observation of intramolecular ligand exchange in a structurally characterized nickel(Ⅱ) complex[J].Polyhedron，1999，18(5):679-688.

[8] Raghavendra P，Singh A,Drake J，et al, Tellurium-chlorine secondary interactions in palladium(Ⅱ)complex of MeOC6H4TeCH2CH2NHCH(CH3)C6H4-2-OH resulting in self-assembled bimolecular aggregates with short palladium-palladium distances[J].Structural Chemistry，2007，18(2):203-207.

[9] Dilman A D,Arkhipov D E,Levin W,et al.Trifluoromethylation of salicyl aldimines[J]. J Org Chem, 2007, 72(22):8604-8607.

[10] Jin Chun, Fan Weibin, Jia Yinjuan,et al. Encapsulation of transition metal tetrahydro-Schiff base complexes in zeolite Y and their catalytic properties for the oxidation of cycloalkanes[J]. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical,2006,249(1-2):23-30.

[11] Taylor Michelle K, Reglinski John,Berlouis Leonard E A,et al. The effect of donor groups and geometry on the redox potential of copper Schiff base complexes[J]. Inorganica Chimica Acta,2006,359(8):2455-2464.