文麗君，王 英，李海霞，李 娟

（1.海南醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，海南 ?？?571199；2.海南醫(yī)學(xué)院 熱帶醫(yī)學(xué)與檢驗醫(yī)學(xué)院，海南 海口 571199）

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的合成及其抗菌活性研究

文麗君1，王 英2，李海霞1，李 娟1

（1.海南醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，海南 ?？?571199；2.海南醫(yī)學(xué)院 熱帶醫(yī)學(xué)與檢驗醫(yī)學(xué)院，海南 ?？?571199）

文章以2，3-二甲基-5，6-二氰基吡嗪為原料，在稀堿條件下由H2O2不完全氧化得到配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺，再與醋酸鈷在弱堿條件下合成了5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷.通過紫外光譜、紅外光譜、差熱-熱重分析及元素分析進行表征，并利用牛津杯法預(yù)試驗及試管二倍稀釋法測定二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其配合物對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和白假絲酵母菌的抗菌活性.結(jié)果表明，相對于配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物產(chǎn)生了新的活性，具有較好的抑菌殺菌作用，為臨床疾病的治療和食品添加劑的研發(fā)提供借鑒.

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷；配合物；合成；抗菌活性

含吡嗪環(huán)的化合物大多具有抗結(jié)核、驅(qū)饒蟲、抗驚厥、抗菌、清除自由基等重要的藥理活性作用[1].吡嗪甲酰胺在pH5～5.5時，對人型結(jié)核桿菌殺菌作用最強[2]，尤其對處于酸性環(huán)境中緩慢生長的吞噬細(xì)胞內(nèi)的結(jié)核菌，是目前最佳的殺菌藥物.此外，吡嗪酰胺還可作為抗癌藥對艾爾利希腹水腫瘤細(xì)胞有顯著抑制作用，可有效抑制腫瘤細(xì)胞有絲分裂，減少癌細(xì)胞數(shù)量，使腫瘤細(xì)胞消失[3].吡嗪類化合物在香料、食品工業(yè)中也有著重要用途[4-5].如乙?；〈拎汉蜔N基取代吡嗪作為新型食用香料，可用于改善煙草、糖果、酒的天然風(fēng)味.鈷元素是人體必需微量元素,主要參與造血功能，促進心血管的生長和代謝、促進核酸和蛋白質(zhì)的合成.本文利用吡嗪類化合物2，3-二甲基-5，6二氰基吡嗪為原料，合成5,6-二甲基-

2,3-吡嗪二甲酰胺，再與醋酸鈷在弱堿條件下合成5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物，并研究該配合物對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌和白假絲酵母菌的抗菌活性，從而為藥物或食品添加劑的研制開發(fā)提供參考.

1 合成路線設(shè)計

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（河南省鞏義市予華儀器有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)真空泵（河南省鞏義市予華儀器有限公司）；JASCO-FI-4100型傅立葉紅外光譜儀（美國Perkin elmer公司）；Yanaco CHN corder MT-3型元素分析儀（日本Yanaco公司）；UV100P紫外可見光光度計（上海鳳凰光學(xué)科儀有限公司）；DZF-6021型真空干燥箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司）；全自動高壓蒸氣滅菌器（美國致微（廈門）儀器公司）；生化培養(yǎng)箱（上海博迅儀器有限公司）.

2，3 -二甲基-5，6-二氰基吡嗪（99%，Aldrich Co.）；丙酮、NaOH、30%H2O2、甲醇（分析純，廣州化學(xué)試劑廠）；四水合乙酸鈷、無水乙醇（分析純，西隴化工股份有限公司）；沙氏瓊脂培養(yǎng)基、沙氏液體培養(yǎng)基、水解酪蛋白（Mueller-Hinton,MH）瓊脂培養(yǎng)基、MH液體培養(yǎng)基（杭州天和微生物試劑有限公司）.

2.2 配合物的合成

2.2.1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺的合成

將0.474g（0.003 moL）2，3-二甲基-5，6-二氰基吡嗪加到三頸燒瓶中，再加入48 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉水溶液和48 mL丙酮,電磁攪拌；滴加21 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的過氧化氫溶液至三頸燒瓶，于15 min內(nèi)滴加完畢，升溫至50℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng).溶液顏色從棕褐色經(jīng)棕黃色、黃色變至透明淺黃，最后隨著反應(yīng)的進行，顏色又逐漸加深直至變?yōu)樽睾稚s6 h后停止反應(yīng)，于50℃下減壓蒸餾除丙酮，殘余物用甲醇洗滌，析出沉淀，抽濾，烘干，得黃色粉末狀固體，m.p.257～259℃（與文獻[6]一致）.

2.2.2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的合成

將0.1485g 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺加到100 mL無水乙醇中，超聲溶解，得黃色溶液，pH值約為7，置于三頸燒瓶中；將0.2865g乙酸鈷·四水加到20 mL無水乙醇中，超聲溶解，得透明紫色溶液，置于恒壓滴液漏斗中，邊攪拌邊緩慢滴加到三頸燒瓶中，于30 min內(nèi)滴加完，升溫至40℃攪拌反應(yīng)，顏色從黃色經(jīng)綜紅色至暗紅色，約10 h后，停止反應(yīng)，放置，有棕紅色沉淀出現(xiàn)，離心，洗滌，烘干，得棕紅色固體，顯微鏡下為片狀晶體.

1.3 抑菌方法

1.3.1 牛津杯法

先用牛津杯法[7]預(yù)測配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其鈷配合物對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌及白假絲酵母菌的抑菌活性，觀察并記錄抑菌圈大小.

1.3.2 試管二倍稀釋法

牛津杯法預(yù)試有抑菌效果的藥液，其最低抑菌濃度（MIC）采用試管二倍稀釋法進行測定.參照文獻[7]的操作，以肉眼觀察無菌生長的試管中所含藥物的最低濃度即為最低抑菌濃度，重復(fù)3次.

1.3.3 最低殺菌濃度（MBC）測定

將未見細(xì)菌或真菌生長管，每管取出0.1 mL培養(yǎng)液接種于相應(yīng)的固體培養(yǎng)基上，凡接種的平板上菌落少于5個或未見細(xì)菌生長的最低藥物濃度即為MBC，重復(fù)3次.

2 結(jié)果與討論

2.1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的表征

2.1.1 紫外光譜

以水為溶劑，測量了5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其鈷配合物的紫外光譜，見圖1.由圖1知，5, 6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺在284 nm處有最大吸收峰，與Co（Ⅱ）配位后，其在293.5 nm處出現(xiàn)最大吸收，最大吸收峰紅移9.5 nm，表明Co與5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺形成了配合物，使5,6-二甲基-2, 3-吡嗪二甲酰胺的結(jié)構(gòu)略有改變.

2.1.2 配合物的紅外光譜

采用KBr壓片法，對配合物進行紅外光譜掃描，結(jié)果見圖2.

圖1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其鈷配合物的紫外光譜Fig.1 UV Spectra of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide and its Co complex

由圖2可知，3400 cm-1為酰胺上N-H鍵的伸縮振動吸收峰，相對于配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺[5]，低波數(shù)移動42 cm-1，說明酰胺中N原子參與配位；1400 cm-1為-CONH2的C-N的伸縮振動吸收峰，低波數(shù)移動60 cm-1，進一步說明酰胺中N原子參與配位；組峰1600 cm-1為吡嗪環(huán)的骨架振動及羰基的伸縮振動吸收峰，相對于配體長波方向移動6cm-1，說明吡嗪環(huán)的氮原子或羰基氧原子可能發(fā)生了配位.吡嗪環(huán)的特征吸收峰從1122 cm-1遷移到了1150 cm-1，858 cm-1遷移到了870 cm-1，說明吡嗪環(huán)的氮原子參與配位.

2.1.3 熱重分析

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的熱重分析如圖3.

圖2 紅外光譜（5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷）Fig.2 IR Spectra of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

圖3 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的差熱-熱重分析圖Fig.3DSC-TGA of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

配合物在90～120℃之間出現(xiàn)第一失重階段，失重率約為16%，此階段失重的水為配合物分子外的結(jié)晶水，與失去4個水分子的量相當(dāng).第二個階段從200～400℃，配體迅速燃燒分解，為吡嗪環(huán)骨架斷裂峰，失重率約為51%，與失去1個配體分子及4個水分子相當(dāng).最終分解產(chǎn)物是鈷氧化物.推測配合物的組成為[Co2（C8N4H8O2）（4 H2O）]·4H2O，其結(jié)構(gòu)可能是

2.1.4 元素分析

經(jīng)元素分析（Co2C8N4H24O10）得實測值（理論值）（%）：C20.1(20.9)、H 4.89（5.28）、N 11.9（12.3），實測值與理論值相差不是很大，基本可推斷相符.

2.2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷的抑菌活性

用牛津杯法預(yù)試，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺對金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌及白色念珠菌均無明顯抑菌效果（抑菌圈＜6mm），但5,6-二甲基-2, 3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物，其抑菌圈為19mm.試管二倍稀釋法發(fā)現(xiàn)，試管液體隨藥物濃度降低，菌株生長梯度抑制程度下降.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的抑菌及殺菌結(jié)果見表1和表2.

由表1、表2可知，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物對所測白假絲酵母菌和金黃色葡萄球菌顯示出一定的抑菌和殺菌作用.其中，對白假絲酵

母菌的MIC為25μg/mL，MBC為50μg/mL，對金黃色葡萄球菌的MIC和MBC均為200μg/mL.

配體5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺本身無明顯抗菌活性，但與鈷配位后，產(chǎn)生新的抗菌活性，可能是配合物的脂溶性增強，能滲透到微生物膜內(nèi)部的原因[8].

表1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的抑菌情況（n＝3）Tab.1Antibacterial activity of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co（n＝3）

表2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷配合物的MBC值（n＝3）Tab.2 The germicidal dosage of5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co（n＝3）

3 結(jié)論

5,6 -二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺與鈷離子發(fā)生配位形成5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-鈷（Ⅱ）配合物，根據(jù)紫外光譜、紅外光譜、熱重及元素分析的結(jié)果，可以推斷配合物的組成為[Co2（C8N4H8O2）（4 H2O）]·4H2O.

研究表明，部分金屬配合物與其配體相比，活性明顯提高，甚至產(chǎn)生新的活性作用.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺就是一個很好的例子，它本身無抗菌活性，但與鈷配位后對真菌（Candida albicans）的抑菌作用明顯，對Staphylococcus aureus細(xì)菌也有較好抑菌作用，而對E.coli細(xì)菌卻無明顯抑菌作用.這有待從殺菌機理方面進一步研究.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺鈷配合物的抗菌性質(zhì)，豐富吡嗪類化合物的應(yīng)用、為臨床疾病的治療提供一個可參考的途徑，也為其它藥物或食品添加劑的研制提供一個借鑒.

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責(zé)任編輯：劉 紅

Synthesis and Antibacterial Activity of 5,6-Dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

WEN Lijun1，WANG Ying2，LI Haixia1，Li Juan1
（1.School of Pharmacy，Hainan Medical College，Haikou 571199，China；2.Tropical and Laboratory Medicine School，Hainan Medical College，Haikou 571199，China）

5,6-Dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co was prepared from Co（CH3COO）2and 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide which was synthesized via hydrolysis of 2，3-dimethyl-5,6-pyrazinecarbonitrile in the dilute basic solution using H2O2as the oxidant;The antibacterial activity of 5，6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide and the complex were compared by the Oxford cup method and tube double dilution method;The complex was characterized by UV and IR spectrascopies,TGA and elemental analysis.The 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co shows bacteriostatic and bactericidal effect,but not obvious inhibitory effect by 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide;Compare to ligand,the complex has new biological activity,providing a reference for the clinical treatment of diseases and the development of food additives.

5，6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co；complex；synthesis；antibacterial activity

O 622.6

A

1674-4942（2016）03-0300-04

2016-04-12

海南醫(yī)學(xué)院科研培育基金項目（HY2013-23）；海南省自然科學(xué)基金項目（20152040）