李倩倩，易君明，周小瓊，唐 芳，張家敏

(興義民族師范學(xué)院生物與化學(xué)學(xué)院，化學(xué)合成及環(huán)境污染控制和生態(tài)修復(fù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，貴州 興義 562409)

酰胺是胺或氨的氮原子上的氫原子被酰基取代后的含氮羧酸衍生物，酰胺官能團(tuán)是有機(jī)化合物基本結(jié)構(gòu)單元之一，廣泛存在于精細(xì)化學(xué)品、天然產(chǎn)物和有機(jī)藥物結(jié)構(gòu)中，關(guān)于其合成制備方法研究已有綜述文獻(xiàn)報(bào)道[1-3]，其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣發(fā)應(yīng)用[4-6]。降冰片烯二甲酰亞胺是降冰片烯二甲酸酐分子中兩個(gè)羰基鏈接的氧原子被胺取代后生成的五元環(huán)狀二酰亞胺化合物，其是合成抗精神藥物鹽酸魯拉西酮的重要中間體[7-8]，研究文獻(xiàn)表明將降冰片烯二甲酰亞胺結(jié)構(gòu)引入到聚苯并噁嗪熱固性樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中有利于提高其交聯(lián)密度和熱穩(wěn)定性[9]，關(guān)于降冰片烯二甲酰亞胺衍生物合成及其應(yīng)用研究已引起了國(guó)內(nèi)外化學(xué)工作者的重視[10-12]，因而開(kāi)展降冰片烯二甲酸酐的氨解化學(xué)反應(yīng)及其抑菌活性研究工作具有較好的學(xué)術(shù)參考價(jià)值和應(yīng)用研究前景。我們?cè)谇叭搜芯抗ぷ鞯幕A(chǔ)上，以降冰片烯二甲酸酐(化合物1)和不同取代基的胺衍生物(化合物1)為原料，經(jīng)過(guò)一步化學(xué)反應(yīng)得到5個(gè)未見(jiàn)報(bào)道的降冰片烯二甲酸酐氨解產(chǎn)物，其合成路線如圖1所示，通過(guò)1H NMR、13C NMR、MS、IR、元素分析以及單晶X-射線衍射等表征產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，采用96孔板倍比稀釋法測(cè)試其對(duì)金黃葡萄球菌、肺炎雙球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌的抑菌活性，可為后續(xù)相關(guān)領(lǐng)域的研究工作提供更多的實(shí)物選擇及其應(yīng)用研究提供參考。

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線圖

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要儀器與試劑

Bruker Smart APEX II CCD單晶X-射線衍射儀，德國(guó)Bruker公司；JEOL-ECX 500 NMR核磁共振儀，日本電子株式會(huì)社；Agilent 質(zhì)譜儀，美國(guó)Agilent公司；Varian 640-IR傅立葉變換紅外光譜儀，安捷倫公司；Sarteorius-BS110S電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；WRS-1B數(shù)字熔點(diǎn)儀，上海精密儀器儀表有限公司；Vario ELIII型元素分析儀，德國(guó)Elementar公司。

降冰片烯二甲酸酐(99%)、水合肼(85%)、乙醇胺(AR)、苯肼(99%)、4-硝基鄰苯二胺(99%)、對(duì)二甲氨基苯胺(99%)等,鄭州杰克斯化工產(chǎn)品有限公司；其余試劑均為市售分析純，實(shí)驗(yàn)前未作純化處理。

供試菌種：大腸桿菌(Escherichia coli ATCC 8739)，肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae ATCC 4532)，金黃色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus CICC 10786)，枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis ATCC 6633)。

1.2 合成實(shí)驗(yàn)

N-氨基降冰片烯二甲酰亞胺(3a1)：在150 mL二口瓶中加入降冰片烯二甲酸酐3.282 g (0.02 mol)和無(wú)水乙醇100 mL，攪拌下加入水合肼2 mL (過(guò)量)，加熱回流反應(yīng)4 h后自然冷卻，減壓蒸干，然后用無(wú)水乙醇溶解為飽和溶液后過(guò)濾，濾液放置自然緩慢揮發(fā)，數(shù)天后便可析出大量無(wú)色透明的大顆粒晶體，收集晶體，除用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)試外，其余全部烘干，得白色固體產(chǎn)物3.285 g, 產(chǎn)率92%，m.p. 151.2 ℃。1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 6.01 (s, 2H), 4.82(s, 2H), 3.27(s, 2H), 3.23(s, 2H), 1.56(q, 2H)。13CNMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 175.5, 134.8, 51.8, 44.4, 43.9。ESI-MS, m/z: 201.06[M+Na]+。IR(KBr), ν, cm-1): 3412.60, 3337.65, 2970.04, 2878.27, 1767.25, 1700.01, 1398.73, 1337.88, 1295.22, 1209.46, 1133.95, 1090.35, 1053.72, 973.55, 946.06, 903.46, 872.58, 842.93, 801.50, 781.67, 753.67, 722.96, 643.15, 613.86。元素分析, C9H10N2O2, 實(shí)測(cè)值(計(jì)算值),%: C 60.63(60.66), H 5.65(5.66), N 15.68(15.72)。

N-乙羥基降冰片烯二甲酰亞胺(3a2)：參照化合物3a1的方法進(jìn)行合成，白色固體產(chǎn)物3.851 g, 產(chǎn)率93%，m.p. 100.8 ℃。1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 6.03 (s, 2H), 4.74(s, 1H), 3.22～3.32(m, 8H), 1.54(s, 2H)。13CNMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 177.9, 134.7, 57.8, 52.1, 45.7, 44.8, 40.4。ESI-MS, m/z: 230.08[M+Na]+。IR(KBr), ν, cm-1): 3513.88, 3015.24, 2960.94, 2944.94, 2887.28, 2360.76, 1758.09, 1687.21, 1467.19, 1414.04, 1390.57, 1356.64, 1338.75, 1313.76, 1250.27, 1229.10, 1171.02, 1130.84, 1115.94, 1096.84, 1071.72, 1051.77, 990.99, 945.17，873.78，858.19，843.83，803.42，748.32，732.14，644.63，616.50。元素分析, C11H13NO3, 實(shí)測(cè)值(計(jì)算值),%: C 63.74(63.76), H 6.31(6.32), N 6.74(6.76)。

N-(4-二甲氨基)苯-降冰片烯二甲酰亞胺(3a3)：在150 mL二口瓶中加入降冰片烯二甲酸酐3.282 g(0.02 mol)、對(duì)二甲氨基苯胺2.725 g(0.02 mol)和溶劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF)70 mL，加熱回流反應(yīng)6 h后減壓蒸出回收一半體積的溶劑，冷卻后倒入大量的水中，析出大量的白色固體，減壓抽濾，用水反復(fù)洗滌后烘干，得白色固體粉末粗產(chǎn)物，用DMF溶解成飽和溶液后放置，數(shù)天后析出大量的無(wú)色透明顆粒晶體，收集晶體，除用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)試外，其余全部烘干，得白色固體產(chǎn)物3.441g, 產(chǎn)率61%，m.p. 174.5 ℃。1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 6.87～6.89 (d, 2H,J=10, PhH), 6.71～6.73(d, 2H,J=10, PhH), 6.20(s, 2H), 3.42(s, 2H), 3.31(s, 2H), 2.90(s, 6H), 1.59(s, 2H)。13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 177.6, 150.5, 134.9, 128.0, 121.2, 112.4, 52.2, 45.6, 45.2, 40.6。ESI-MS, m/z: 305.03[M+Na]+。IR(KBr), ν, cm-1): 3454.61, 3054.87, 3005.21, 2948.63, 2875.93, 2804.69, 1770.42, 1707.56, 1615.73, 1525.95, 1456.39, 1443.43, 1388.12, 1355.36, 1288.81, 1263.46, 1224.56, 1176.72, 1122.11, 1089.05, 1061.94, 1052.71, 948.10, 919.19, 872.18, 844.55, 812.88, 798.48, 751.69, 736.79, 701.43, 617.75。元素分析, C17H18N2O2, 實(shí)測(cè)值(計(jì)算值),%: C 72.30(72.32), H 6.42(6.43), N 9.89(9.92)。

3-N′-甲酰苯肼-二環(huán)[2,2,1]-5-己烯-2-甲酸(3b)：在150 mL二口瓶中加入降冰片烯二甲酸酐3.282 g (0.02 mol)和無(wú)水乙醇100 mL，攪拌下加入苯肼2.2 mL(0.02 mol)，加熱回流反應(yīng)12 h, 薄層析(V乙酸乙酯:V環(huán)己烷=2 :1)跟蹤檢測(cè)至反應(yīng)完畢，減壓蒸餾除溶劑，然后用DMF加熱溶解為飽和溶液后過(guò)濾，濾液放置，數(shù)天后析出大量的無(wú)色透明晶體，收集晶體，除用于晶體結(jié)構(gòu)測(cè)試外，其余全部烘干，得白色固體產(chǎn)物4.180 g, 產(chǎn)率77%，m.p. 175.2 ℃。1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 11.51 (s, H), 9.57(s. 1H), 7.55(s, 1H), 7.09～7.13(t, 2H,J=20, PhH), 6.71～6.73(d, 2H,J=10, PhH), 6.21-6.23(q, 1H), 5.88～5.90(q, 1H), 3.27(d, 1H), 3.17(d, 1H), 3.08(s, 1H), 2.97(s, 1H), 1.28(d, 1H), 1.32(d, 1H)。13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 173.9, 171.5, 150.0, 136.0, 133.6, 129.0, 118.6, 112.6, 48.8,48.7, 47.7, 46.6, 45.6。ESI-MS, m/z: 273.12[M+H]+。IR(KBr), ν, cm-1):3420.22, 3322.06, 3283.53, 3068.64, 2972.33, 1691.11, 1636.81, 1601.26, 1497.05, 1382.62, 1336.95, 1287.69, 1254.36,1217.67, 1202.61, 1061.30, 1025.18, 911.01, 880.66, 837.43, 753.64, 692.80, 609.31。元素分析, C15H16N2O3, 實(shí)測(cè)值(計(jì)算值),%: C 66.13(66.16), H 5.91(5.92), N 10.27 (10.29)。

N,N-(4-硝基苯)-降冰片烯二甲酰胺(3c)：在150 mL二口瓶中加入降冰片烯二甲酸酐3.282 g(0.02 mol)、4-硝基鄰苯二胺3.062 g(0.02 mol)和DMF 80 mL，加熱回流反應(yīng)6h后薄層析(V乙酸乙酯:V環(huán)己烷=2:1)跟蹤檢測(cè)至反應(yīng)完畢，減壓蒸餾回收一半溶劑后倒入大量的水中，析出大量的黃色固體，減壓抽濾，固體用水反復(fù)洗滌后烘干，柱層析分離(V乙酸乙酯:V環(huán)己烷=2:1)，收集黃色組分(含量最多)得黃色固體粉末產(chǎn)2.273 g, 產(chǎn)率38%，m.p. 238.2 ℃。1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 8.00～8.02 (d, H,J=10, PhH), 7.41(s, 1H, PhH), 6.93(s, 2H), 6.76～6.78(d,1H,J=10, PhH), 6.29(s, 2H), 3.52(s, 2H), 3.32(s, 2H), 1.63(s, 2H)。13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 177.5, 152.8, 135.4, 135.1, 126.9, 126.3, 115.3, 114.6, 52.5, 46.4, 45.1。ESI-MS, m/z: 300.10[M+H]+。IR(KBr), ν, cm-1): 3439.06, 3345.86, 3230.05, 2981.64, 2939.5, 1776.86, 1714.30, 1642.93, 1603.44, 1589.31, 1518.02, 1490.18, 1382.77, 1303.93, 1265.24, 1179.11, 1156.53, 1124.02, 1097.68, 899.22, 871.24, 842.25, 825.29, 798.39, 757.63, 737.30, 724.53, 647.42, 622.96。元素分析, C15H13N3O4, 實(shí)測(cè)值(計(jì)算值),%: C 60.17(60.20), H 4.36(4.38), N 14.01(14.04)。

1.3 晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定

單晶的培養(yǎng)詳情見(jiàn)實(shí)驗(yàn)部分，選取尺寸大小適當(dāng)?shù)膯尉е糜贐ruker Smart APEX II CCD衍射儀，以石墨單色化的CuKα(λ=0.154184 nm)射線在低溫下進(jìn)行測(cè)試晶胞參數(shù)并收集晶體衍射數(shù)據(jù)。分子結(jié)構(gòu)用SHELX-97程序進(jìn)行解析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，用直接法解出非氫原子坐標(biāo)，氫原子坐標(biāo)由Fourier合成法得出，經(jīng)各項(xiàng)異性修正。表1為化合物3a1、3a3及3b的主要晶體學(xué)數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)修正參數(shù)。

表1 晶體測(cè)試條件及主要晶體學(xué)數(shù)據(jù)表

1.4 抑菌活性測(cè)試

采用96孔板倍比稀釋法測(cè)定目標(biāo)產(chǎn)物3a1～3a3、3b和3c的最低抑菌濃度(MIC)。細(xì)菌用LB培養(yǎng)，各供試菌株液體培養(yǎng)8 h，用0.5麥?zhǔn)蠘?biāo)準(zhǔn)比濁法作對(duì)照，調(diào)整菌液濃度到1×105cfu/mL待用。用分析天平準(zhǔn)確稱取待測(cè)化合物3a1～3a3、3b和3c，均用DMSO溶解配制成100 mmol/L母液，再用LB稀釋成100 μmol/L工作液，采用倍比稀釋法用LB依次稀釋第1～11孔，待測(cè)物的濃度為：100、50、25、12.5、6.25、3.125、1.5625、0.78125、0.390625、0.1953125、0.09765625和0.048828125 μmol/L，第12孔為空白培養(yǎng)基對(duì)照，再分別加入100 μL濃度為1×105cfu/mL菌液，細(xì)菌置于30 ℃恒溫箱中培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)結(jié)束后，比較檢測(cè)組與空白對(duì)照組渾濁度差異，觀察孔內(nèi)無(wú)明顯細(xì)菌生長(zhǎng)且液體相對(duì)澄清，所含的藥物濃度即為最低抑菌濃度(MIC)值。目標(biāo)產(chǎn)物的抑菌活性測(cè)試結(jié)果如表2～表5所示，表中“-”表示澄清且無(wú)肉眼可見(jiàn)菌落，“+”表示略渾濁且有肉眼可見(jiàn)菌落，“++”表示十分渾濁。

表2 化合物對(duì)枯草芽孢桿菌的抑菌活性

表3 化合物對(duì)大腸桿菌的抑菌活性

表4 化合物對(duì)肺炎克雷伯菌的抑菌活性

表5 化合物對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌活性

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)及制備條件

化合物的制備及分離純化：在制備和分離化合物3a1和3a2的過(guò)程中，我們摸索溶劑的體積對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，溶劑體積對(duì)反應(yīng)影響較小，而溫度對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的程度影響較大，在乙醇溶劑中加熱回流4 h即可反應(yīng)完畢，而在室溫下需要反應(yīng)一個(gè)星期才能進(jìn)行完畢。在制備化合物3a3、3b和3c的過(guò)程中，當(dāng)采用乙醇作為溶劑時(shí)，即使加熱回流兩天也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有新化合物生成；當(dāng)采用DMF作溶劑時(shí)，100 ℃反應(yīng)兩天仍然觀察到有原料未反應(yīng)完畢，當(dāng)加熱當(dāng)回流時(shí)，僅化合物3b需要反應(yīng)12 h才能反應(yīng)完畢，而制備2a3和3c兩個(gè)化合物時(shí)只需要6 h即可反應(yīng)完畢。在分離純化的過(guò)程中，因制備化合物3a1和3a2時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物相對(duì)單一，只需用無(wú)水乙醇重結(jié)晶后烘干即可。薄層析分析發(fā)現(xiàn)，制備化合物3a3、3b及3c反應(yīng)后得到的產(chǎn)物均較為復(fù)雜，尤其是制備3c時(shí)反應(yīng)得到的產(chǎn)物成分更為復(fù)雜，由于這些反應(yīng)產(chǎn)物在水中均不溶解，因此在反應(yīng)結(jié)束并冷卻后，回收一半溶劑后倒入大量的水中，采用析出沉淀的方法去除其中水溶性雜質(zhì)，化合物3a3、3b采用DMF重結(jié)晶即可分離純化，而化合物3c則需要采用硅膠柱層析才能進(jìn)行分離提純。

降冰片烯二甲酸酐的氨化反應(yīng)機(jī)理[12-13]被認(rèn)為是氨(或胺)基上帶負(fù)電荷的氮原子進(jìn)攻酸酐分子結(jié)構(gòu)中帶正電荷的羰基碳原子，導(dǎo)致酸酐結(jié)構(gòu)被破壞形成開(kāi)環(huán)反應(yīng)，其中一個(gè)羰基形成酰胺，另一個(gè)羰基變?yōu)轸人?，從而得到具有酰胺基的有機(jī)羧酸分子中間體，最后是羧酸結(jié)構(gòu)中的羥基與酰胺結(jié)構(gòu)中氮原子上的氫原子結(jié)合形成容易離去的水分子，從而得到二甲酰亞胺。如果氨基上的取代基空間位阻較大，導(dǎo)致中間體分子結(jié)構(gòu)中的酰胺基遠(yuǎn)離羧基，酰胺基氮原子上的氫很難與羧基上羥基結(jié)合形成水分子，使得主反應(yīng)停留在生成鄰酰胺基的羧酸分子的中間體階段。

單晶制備：在培養(yǎng)化合物單晶過(guò)程中，化合物3a1在無(wú)水乙醇或者95%乙醇溶劑中均容易析出無(wú)色透明大顆粒晶體。3a2由于在無(wú)水乙醇及水中溶解度較大，與水幾乎可以以任意比例互溶，在乙醇溶劑中只有溶劑快要揮發(fā)完畢時(shí)才析出塊狀物?；衔?a3或3b的DMF溶液放置一段時(shí)間后即可析出，推測(cè)可能是DMF在放置過(guò)程中緩慢吸收空氣中的水分子后促使非水溶性的3a3或3b結(jié)晶析出。對(duì)于化合物3a2和3c，我們通過(guò)多次改變?nèi)軇w系(單一或混合)的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，遺憾的是到目前為止仍然沒(méi)有得到他們的單晶，僅得到化合物3a1、3a3及3b的單晶。

2.2 晶體結(jié)構(gòu)

2.2.1 化合物3a1的晶體結(jié)構(gòu)

化合物3a1的晶體結(jié)構(gòu)如圖2所示，為化合物分子骨架結(jié)構(gòu)更為清晰，我們作圖時(shí)忽略掉氫原子，其中圖2A為晶體結(jié)構(gòu)圖，圖2B為晶胞圖，三斜晶系，P-1空間群，每個(gè)晶胞內(nèi)具有四個(gè)化合物分子。在解析晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，明顯觀察到分子碳碳雙鍵處有兩個(gè)大于0.5的Q峰，如果不將其定義為氫原子，將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)一致性因子(R值)偏大，定義為氫原子后會(huì)導(dǎo)致碳碳雙鍵形成飽和鍵，這樣會(huì)與其他結(jié)構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)不相符，通過(guò)重做實(shí)驗(yàn)測(cè)試仍然存在這一現(xiàn)象，如紅外測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在1600～1800 cm-1之間能明顯的觀察到羰基和碳碳雙鍵的吸收峰，推測(cè)可能是分子振動(dòng)所致。從晶體結(jié)構(gòu)中可以看出，晶體內(nèi)具有兩種結(jié)構(gòu)存在存在著細(xì)微差別的化合物分子A1和A2，均具有手性構(gòu)型相反的手性碳原子，分子A1和A2呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱關(guān)系。相鄰的A1分子和A2分子之間主要通過(guò)氫鍵相互作用，這些氫鍵主要發(fā)生在氨基與氨基以及氨基與羰基之間，如氫鍵N(2)-H---N(4)的鍵長(zhǎng)為0.3269 nm，氫鍵N(2)-H---O(3)的鍵長(zhǎng)為0.3258 nm；其次，兩分子之間也通過(guò)弱的C-H---N氫鍵發(fā)生相互作用，如C(2)-H---N(2)氫鍵的作用距離為0.3556 nm。相鄰的A1分子之間主要弱的C-H---N和C-H---O氫鍵作用，如C(12)-H---N(2)氫鍵的長(zhǎng)度為0.3391 nm，C(15)-H---O(1)氫鍵的長(zhǎng)度為0.3443 nm；而相鄰的A2分子之間主要通過(guò)羰基與氨基形成較強(qiáng)的氫鍵發(fā)生相互作用，如N(4)-H---O(4)氫鍵鍵長(zhǎng)為0.2960 nm。A1分子中N(1)-N(2)鍵長(zhǎng)值為0.1406 nm，A2分子中N(3)-N(4)鍵長(zhǎng)值為0.1420 nm，僅相差0.0014 nm。在羰基的碳-氧鍵長(zhǎng)值方面，A1分子中兩個(gè)羰基的鍵長(zhǎng)值分別為0.1214 nm[C(10)-O(1)]和0.1219 nm[C(11)-O(2)]，而A2分子中兩個(gè)羰基的鍵長(zhǎng)值分別為0.1215 nm[C(1)-O(3)]和0.1217 nm[C(4)-O(4)]，羰基的鍵長(zhǎng)值均相差不大；在酰胺的碳-氮鍵長(zhǎng)值方面，A1分子中碳-氮鍵長(zhǎng)值分別為0.1385 nm[C(10)-N(1)]和0.1391 nm[C(11)-N(1)]，而A2分子中碳-氮鍵長(zhǎng)值分別分別為0.1390 nm[C(1)-N(3)]和0.1385 nm[C(4)-N(3)]，酰胺鍵鍵長(zhǎng)值均很相近，A1分子和A2分子中的酰胺鍵鍵長(zhǎng)值均比羰基碳-氧鍵鍵長(zhǎng)值大。

圖2 化合物3a1晶體結(jié)構(gòu)(A)及晶胞圖(B)

2.2.2 化合物3a3的晶體結(jié)構(gòu)

文獻(xiàn)[14]報(bào)道降冰片烯二甲酸酐與環(huán)胺反應(yīng)得到鄰位酰胺基的有機(jī)羧酸化合物，而與1,5-二甲基-2-苯基-4-氨基-3-吡咯酮?jiǎng)t得到降冰片烯二甲酸亞胺衍生物，未對(duì)其與取代的芳基胺化合物進(jìn)行研究報(bào)道。為了進(jìn)一步探取代芳胺與降冰片烯二甲酸酐的反應(yīng)主產(chǎn)物，我們選取4-二甲氨基苯胺與降冰片烯二甲酸酐進(jìn)行反應(yīng)，得到了降冰片烯二甲酰亞胺型化合物即N-(4-二甲氨基)苯-降冰片烯二甲酰亞胺(3a3)?；衔?a3的晶體結(jié)構(gòu)如圖3所示(為使化合物的結(jié)構(gòu)骨架清晰可見(jiàn)而忽略氫原子)，化合物為四方晶系，Pca21空間群，每個(gè)晶胞內(nèi)包含8個(gè)化合物分子(圖3A)，他們分別是等量且空間立體結(jié)構(gòu)存在細(xì)微差別的C1和C2分子(圖3B)，這兩個(gè)相鄰化合物之間主要通過(guò)其中氨基上的甲基與另一分子上的苯環(huán)發(fā)生C-H---π作用，其作用距離即甲基碳原子與苯環(huán)平面的垂直距離為0.3779 nm。相鄰的C1或者C2化合物分子之間主要通過(guò)C-H---π和弱的C-H---O氫鍵發(fā)生相互作用，如相鄰C1分子C-H---π作用距離0.3736 nm[C(9)-H---C(3)]和C-H---O氫鍵長(zhǎng)度0.3366 nm[C(17)-H---O(2)]，相鄰C2分子C-H---π作用距離0.3728 nm[C(33)-H---C(25)]和C-H---O氫鍵長(zhǎng)度0.3418 nm[C(19)-H---O(4)]。C1分子中苯環(huán)所在平面與羰基碳所在平面的夾角為65.78°，而C2分子中苯環(huán)所在平面與羰基碳所在平面的夾角為70.36°，兩個(gè)夾角相差4.58°。

圖3 化合物3a3的晶體結(jié)構(gòu)(A)及晶胞圖(B)

2.2.3 化合物3b的晶體結(jié)構(gòu)

化合物3b的晶體結(jié)構(gòu)如圖4所示，從晶體結(jié)構(gòu)圖(圖4A)不難看出，化合物3b為鄰酰胺基羧酸化合物而不是二酰亞胺型化合物，結(jié)合文獻(xiàn)[14]，推測(cè)降冰片烯二酸酐與胺反應(yīng)的主要產(chǎn)物結(jié)構(gòu)主要決定于氨基上的取代基和空間位阻?；衔?b為單斜晶系，P2/c空間群，晶胞圖(圖4B)顯示每個(gè)晶胞內(nèi)有4個(gè)化合物分子。相鄰的兩個(gè)化合物分子之間主要通過(guò)較強(qiáng)的N-H---O和O-H---O氫鍵發(fā)生相互作用，N-H---O氫鍵如N(2)-H---O(1)氫鍵長(zhǎng)度值為0.3068 nm，N(1)-H---O(1)氫鍵長(zhǎng)度值為0.2869 nm，即分子中兩個(gè)氮原子上氫均參與形成氫鍵；而O-H---O氫鍵主要發(fā)生在羧基上羥基與相鄰化合物分子酰胺鍵上的羰基氧原子之間，如O(2)-H---O(3)氫鍵長(zhǎng)度值為0.2592 nm。同一分子中酰胺鍵上的羰基氧原子與羧基的羥基之間亦形成分子內(nèi)氫鍵，該氫鍵的長(zhǎng)度為0.2901 nm[O(2)-H---O(3)]。當(dāng)然相鄰化合物分子之間除了較強(qiáng)的氫鍵相互作用外，亦存在多個(gè)弱的C-H---C和C-H---N氫鍵，C-H---C氫鍵如C(4)-H---C(4)(0.0.3338 nm)，C-H---N氫鍵如C(12)-H---N(2)(0.0.3629 nm)，這些氫鍵的作用距離相對(duì)于N-H---O和O-H---O氫鍵的作用距離要長(zhǎng)得多。

圖4 化合物3b的晶體結(jié)構(gòu)(A)及晶胞圖(B)

以上討論了化合物3a1、3a3及3b的晶體結(jié)構(gòu)，遺憾的是沒(méi)有得到化合物3a2及3c單晶，但是我們?nèi)匀荒芡ㄟ^(guò)核磁共振氫譜、碳譜以及質(zhì)譜等對(duì)他們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行確認(rèn)和佐證，如化合物3a2及3c的高分辨質(zhì)譜圖如圖5所示，化合物3a2的[M+Na]+分子離子分出現(xiàn)在230.0783處，而300.0983處為化合物3c的[M+H]+分子離子分。

圖5 化合物3a2和3c的質(zhì)譜圖

2.3 抑菌活性

抑菌活性初步測(cè)試結(jié)果表明，所測(cè)化合物在濃度為100～6.25 μmol/L范圍內(nèi)對(duì)枯草芽孢桿菌、大腸桿菌具有抑菌活性，最小抑制濃度 MIC 值無(wú)明顯區(qū)別，化合物3a1、3a2、3b以及3c在濃度為100～25 μmol/L范圍內(nèi)對(duì)枯草芽孢桿菌具有較好的殺菌活性，3a1、3a2在100～25 μmol/L范圍對(duì)大腸桿菌具有殺菌活性。化合物3a1和3a2在100～25 μmol/L對(duì)肺炎克雷伯菌具有殺菌活性，3a1的最小抑制濃度 MIC 值為12.5 μmol/L；3b在12.5 μmol/L時(shí)具有殺菌活性，其最小抑制濃度 MIC 值為6.25 μmol/L；3a3僅在初始濃度100 μmol/L時(shí)具有抑菌活性，3c在100～25 μmol/L濃度范圍內(nèi)具有抑菌活性而無(wú)殺菌活性。對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌活性測(cè)試結(jié)果為化合物3a1、3a2在100～50 μmol/L濃度范圍內(nèi)具有殺菌活性，而3b在100～25 μmol/L濃度范圍內(nèi)具有殺菌活性，3c無(wú)殺菌活性，3a1～3、3c最小抑制濃度 MIC 值均為25 μmol/L，3b為12.5 μmol/L。

3 結(jié) 論

合成并報(bào)道了降冰片烯二甲酸酐與不同胺的氨解反應(yīng)產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)通過(guò)核磁共振氫譜、碳譜、質(zhì)譜、紅外以及單晶X-射線等進(jìn)行表征，討論了部分化合物的晶體結(jié)構(gòu)，并初步測(cè)試了所得化合物的抑菌活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明降冰片烯二甲酸酐的氨解反應(yīng)可以得到二酰亞胺和鄰酰胺基羧酸兩種羧酸衍生物，其主要產(chǎn)物結(jié)構(gòu)受氨基上取代基的影響，所得產(chǎn)物只有在較高濃度范圍內(nèi)才具有抑菌活性。