張淑源，張 欣，張 華

（天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，天津300387）

喹諾酮類藥物是應(yīng)用于臨床的一大類廣譜、高效、低毒性的抗菌藥物，該類藥物以喹諾酮母核作為基本骨架.隨著喹諾酮類藥物的廣泛應(yīng)用，細(xì)菌對(duì)這類藥物的耐藥性也迅速產(chǎn)生并提高.20世紀(jì)無機(jī)藥物的復(fù)興，使得金屬離子在病理過程中的作用倍顯重要.目前對(duì)喹諾酮類藥物金屬配合物的研究是無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)，對(duì)該類化合物的生物活性進(jìn)行研究，了解其在體內(nèi)運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化和代謝的規(guī)律具有一定的應(yīng)用價(jià)值[1].喹諾酮藥物按照母環(huán)的不同進(jìn)行分類，可以分為喹啉類（諾氟沙星）、吡啶并嘧啶類（吡哌酸）、1，8-萘啶類（萘啶酸、依諾沙星）、曾啉類（西諾沙星）等；按照喹諾酮構(gòu)架中稠合環(huán)數(shù)目的不同進(jìn)行分類，可分為二元環(huán)、三元環(huán)（如氧氟沙星）和多元環(huán)類[2-4].喹諾酮藥物除了有抗菌活性外，有些喹諾酮藥物還有其他功效，如抗腫瘤作用[5]和抗病毒作用[6]，以及對(duì)心血管方面的活性[7]等.金屬離子對(duì)喹諾酮類藥物在體內(nèi)的生物活性有重要影響，因此，近年來許多學(xué)者對(duì)喹諾酮與金屬離子配位形成配合物的合成、結(jié)構(gòu)、生物活性等進(jìn)行了研究報(bào)道[8-10].

本課題組以氧氟沙星為母體，以吡啶衍生物（鄰菲啰啉、2，9-二甲基-1，10-鄰菲啰啉、2，2′-聯(lián)吡啶、4，4′-二甲基-2，2′-聯(lián)吡啶、8-羥基喹啉） 為輔助配體，合成了一些新的喹諾酮金屬配合物.用紅外光譜推測了配合物可能的結(jié)構(gòu).利用瓊脂擴(kuò)散法，在不同濃度下測定配體及其過渡金屬配合物的抑菌活性.這些工作可以為進(jìn)一步了解喹諾酮及其金屬配合物的作用機(jī)制、藥物的耐藥性和毒性等提供參考.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器與試劑

儀器：FT-IR型紅外光譜儀（KBr壓片法），由美國Varian公司生產(chǎn).

試劑：2，2′-聯(lián)吡啶、8-羥基喹啉，由天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所生產(chǎn)；氧氟沙星，由上?？笊锛夹g(shù)有限公司生產(chǎn)，其基本骨架如圖1所示；4，4′-二甲基-2，2′-聯(lián)吡啶，由上海晶純實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)；鄰菲啰啉，由北京芳草醫(yī)藥化工研制公司生產(chǎn)；2，9-二甲基-1，10-鄰菲啰啉，由百靈威科技有限公司生產(chǎn).所有試劑均為分析純，高氯酸鹽自制.

圖1 氧氟沙星分子結(jié)構(gòu)的基本骨架Fig.1 Basic skeleton of ofloxacin

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 氧氟沙星和鄰菲啰啉（8-羥基喹啉）金屬配合物的合成

將金屬高氯酸鹽（1mmol）、氧氟沙星（1mmol）、鄰菲啰啉（1mmol）或 8-羥基喹啉（1mmol）、氫氧化鈉（1mmol）、乙醇和水（各12mL）放入25mL反應(yīng)釜中，在溫度為393 K下反應(yīng)4d，然后緩慢冷卻至室溫.過濾后靜置，有沉淀或晶體產(chǎn)生.用去離子水洗滌、干燥.

1.2.2 氧氟沙星和 2，9-二甲基-1，10-鄰菲啰啉（2，2′-聯(lián)吡啶、4，4′-二甲基-2，2′-聯(lián)吡啶）金屬配合物的合成

用少量蒸餾水溶解1mmol的金屬高氯酸鹽，用乙醇溶解 1mmol的 2，9-二甲基-1，10-鄰菲啰啉（2，2′-聯(lián)吡啶、4，4′-二甲基-2，2′-聯(lián)吡啶），然后將二者混合，調(diào)pH至9.0左右.再用少量氫氧化鈉溶液溶解1mmol氧氟沙星，將其緩慢滴入前者中，反應(yīng)30min.調(diào)pH至6.0左右，加熱回流8h，過濾，室溫下靜置揮發(fā).有沉淀或晶體產(chǎn)生.用去離子水洗滌、干燥.

1.2.3 氧氟沙星混配金屬配合物抑菌活性的測定

將保存于-80℃的大腸桿菌（Escherichia coli）（革蘭氏陰性菌）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）（革蘭氏陽性菌）菌種接種于營養(yǎng)肉湯管內(nèi)，37℃培養(yǎng)24h.將培養(yǎng)物接種于瓊脂平板，從平板中挑選典型的單個(gè)菌落，接種于瓊脂斜面，37℃培養(yǎng)24h.再轉(zhuǎn)種斜面1次（37℃，24h）.用生理鹽水將菌落洗下，制成所需濃度的均勻菌液.

待測化合物配成質(zhì)量濃度分別為20、40、60mg/L的溶液（用DMF[11]作溶劑），用注射器吸取配好的藥液0.2mL，放入裝有10個(gè)濾紙片的磨口稱量瓶中（每個(gè)濾紙片上沾有藥液0.02mL），于（37±1）℃恒溫培養(yǎng)箱放置2d后取用.

將藥皿片平鋪于涂有菌液的培養(yǎng)皿上，每個(gè)三分線內(nèi)加1個(gè)藥皿片，平行3次.倒置培養(yǎng)皿于（37±1）℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，1d后用直尺量取抑菌環(huán)直徑.

2 結(jié)果與討論

2.1 氧氟沙星、輔助配體及金屬配合物的紅外光譜分析

為便于對(duì)結(jié)果進(jìn)行描述，分別將氧氟沙星-鄰菲啰啉金屬配合物記為配合物Ⅰ，氧氟沙星-2，9-二甲基-1，10-鄰菲啰啉金屬配合物記為配合物Ⅱ，氧氟沙星-2，2′-聯(lián)吡啶金屬配合物記為配合物Ⅲ，氧氟沙星-4，4′-二甲基-2，2′-聯(lián)吡啶金屬配合物記為配合物Ⅳ，氧氟沙星-8-羥基喹啉金屬配合物記為配合物Ⅴ.

配體氧氟沙星和配合物的紅外光譜差異顯著。氧氟沙星中1709cm-1處有一個(gè)=很強(qiáng)的吸收峰，該峰歸屬于氧氟沙星3位羧基上ν（C O）的吸收峰，在金屬配合物中出現(xiàn)了2個(gè)強(qiáng)吸收峰（配合物Ⅰ為1622cm-1和 1474cm-1，Ⅱ?yàn)?1623 cm-1和 1476cm-1，Ⅲ為1628cm-1和 1473 cm-1，Ⅳ 為 1627cm-1和 1464cm-1，Ⅴ為 1623 cm-1和 1466cm-1），這 2個(gè)峰是 ν（COO-）的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰和對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰，其差值Δ約為148cm-1，表明羧基與=金屬離子參與配位[12-13]。母環(huán)4位上酮基振動(dòng)峰ν（CO）P發(fā)生轉(zhuǎn)移，配合物Ⅰ中從氧氟沙星中的1621cm-1轉(zhuǎn)移至1579cm-（1Ⅱ?yàn)?577cm-1、Ⅲ為1592cm-1、Ⅳ為1586cm-1、Ⅴ為1580cm-1），這是酮基與金屬離子配位的結(jié)果。這些紅外光譜數(shù)據(jù)的改變充分說明了氧氟沙星的3位羧基和4位酮基的氧與金屬離子發(fā)生配位[14]。配合物Ⅰ的紅外光譜在3 435cm-（1Ⅱ?yàn)? 421cm-1、Ⅲ為3 360cm-1、Ⅳ為 3 403 cm-1、Ⅴ為 3 427cm-1）處有一個(gè)寬并強(qiáng)的吸收峰，為配合物結(jié)晶水ν（O—H）的伸縮振動(dòng)吸收峰[15]。

自由配體（鄰菲啰啉、2，9-二甲基-1，10-鄰菲啰啉、2，2′-聯(lián)吡啶、4，4′-二甲基-2，2′-聯(lián)吡啶、8-羥基喹啉)的面外彎曲振動(dòng)峰位于853 cm-1和732cm-1附近，在配合物中輔助配體的環(huán)振動(dòng)峰移至1517cm-1附近，為一強(qiáng)吸收峰，C—H面外彎曲振動(dòng)峰在844cm-1和729cm-1附近處，這表明輔助配體參與配位[16]。在配合物的紅外光譜中觀測到自由ClO4-的特征振動(dòng)峰（1102cm-1），未觀察到ClO4-參與配位所顯示的特征峰。這些結(jié)果與本課題組所做的晶體結(jié)構(gòu)解析結(jié)果（待發(fā)表）一致。

2.2 抑菌活性的測定結(jié)果

以大腸桿菌和枯草芽胞桿菌為測試菌種，測定配體氧氟沙星、5種輔助配體及其過渡金屬配合物在質(zhì)量濃度分別為20、40、60mg/L時(shí)的抑菌能力.不同化合物在各濃度下的抑菌環(huán)直徑如表1所示.

表1 化合物的抑菌活性Tab.1 Antibacterial activity of compounds mm

從表1可以看出，氧氟沙星、輔助配體及其過渡金屬配合物對(duì)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的生長均有一定的抑制作用.總體上，隨著濃度的增加化合物的抑菌效果增強(qiáng).比較氧氟沙星的不同金屬配合物，金屬銅（Ⅱ）配合物對(duì)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抑制作用普遍強(qiáng)于其他金屬的配合物；其次是鋅（Ⅱ）配合物.5種輔助配體對(duì)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抑制作用相對(duì)較弱.化合物對(duì)大腸桿菌的抑制作用總體上強(qiáng)于枯草芽孢桿菌.

3 結(jié)論

本研究以氧氟沙星為母體，選擇共面性好并能進(jìn)行螯合的吡啶衍生物鄰菲啰啉、2，9-二甲基-1，10-鄰菲啰啉、2，2′-聯(lián)吡啶、4，4′-二甲基-2，2′-聯(lián)吡啶、8-羥基喹啉為輔助配體，合成了23種新的喹諾酮金屬配合物，通過紅外光譜方法推測了配合物可能的結(jié)構(gòu).利用瓊脂擴(kuò)散法，在不同濃度下對(duì)所有配體及配合物的抑菌活性進(jìn)行測定.結(jié)果表明：氧氟沙星與其輔助配體形成的混配化合物對(duì)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌均有一定的抑制作用，其中銅（Ⅱ）、鋅（Ⅱ）和鎳（Ⅱ）的金屬配合物對(duì)這2種細(xì)菌的抑菌活性明顯強(qiáng)于配體氧氟沙星，并且銅（Ⅱ）配合物的抑菌作用最強(qiáng)；而錳（Ⅱ）和鈷（Ⅱ）的配合物對(duì)2種細(xì)菌的抑菌活性普遍等于或弱于氧氟沙星.在20、40、60mg/L這3個(gè)質(zhì)量濃度下，大部分配合物隨著濃度的增大抑菌活性增強(qiáng).

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