新型香豆素類衍生物的合成及其抗菌活性*

楊國玉, 王彩霞, 黃立挺, 徐翠蓮

(河南農業大學 理學院,河南 鄭州 450002)

香豆素類化合物具有較強的生理活性、藥理活性及生物活性，如抗寄生蟲[1]、抗菌[2，3]、抗病毒[4]、抗腫瘤[5，6]、抗炎癥[7]和抗艾滋病[8]等。由于其分子中存在C=C， C=O及內酯結構，也是很好的熒光材料[9，10]。近年來，對一系列結構新穎、具有學術價值和應用前景的香豆素衍生物進行了大量的研究，如將香葉醇與8-甲氧基-香豆素-3-甲酸相接則合成新型香料8-甲氧基-香豆素-3-甲酸香葉酯，該香料具有改善和修飾卷煙香氣,增加甜韻和豆香香韻,減輕刺激性的作用[11]；將氨基硫脲與乙酰基香豆素進行縮合得到具有優良的抑菌活性[12]的新型含有香豆素骨架的縮氨基硫脲化合物。同樣，很多水楊酸類衍生物也都具有較好的生物活性[13]。

本文以水楊醛及其衍生物為原料，通過縮合、水解、酰化和酯化四步反應合成了4個新的香豆素類衍生物——取代香豆素-3-酰水楊酸(4a～4d, Scheme 1)，其結構經UV,1H NMR, IR和元素分析表征。初步抗菌活性測試結果表明，4a～4d均有一定程度的抗真菌活性。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

X-5型數字顯示顯微熔點儀(溫度未校正);TU-1901型紫外可見分光光度計;Bruck 300 M型核磁共振譜儀(DMSO-d6為溶劑,TMS為內標);Nicolet IS10 FT IR-200型傅立葉紅外光譜儀(KBr壓片);Flash EA 1112型元素分析儀。

Scheme1

取代香豆素-3-羧酸(2a～2d)參照文獻[3]方法合成;丙二酸二乙酯和水楊醛,分析純,國藥集團化學試劑有限公司;水楊酸,分析純,天津市福晨化學試劑廠;鄰香蘭素,5-氯水楊醛,5-溴水楊醛和5-硝基水楊醛,分析純,上海海曲化工有限公司;其余所用試劑均為分析純；氯化亞砜用前蒸餾，二氯甲烷用P2O5除水。串珠鐮刀菌(FusariummoniliformeSheld)，由河南農業大學生命科學學院分離提供。PDA培養基:馬鈴薯 200 g，葡萄糖 20 g，瓊脂粉20 g，水1 L。

1.2 4的合成通法

在干燥的圓底燒瓶中加入2 10 mmol,氯化亞砜100 mmol,攪拌下回流反應6 h(回流管接CaCl2干燥管，干燥管上接氣體吸收裝置，尾氣用NaOH溶液吸收)。加石油醚析晶，過濾，濾餅用石油醚洗滌，干燥得黃色粉末取代香豆素-3-酰氯(3a～3d)，不經提純直接用于下一步反應。

在反應瓶中加入3 5 mmol的二氯甲烷(20 mL)溶液，冰浴冷卻，攪拌下滴加水楊酸(5 mmol)和三乙胺(5 mmol)的二氯甲烷(20 mL)溶液,滴畢,于室溫反應過夜。將反應液滴入石油醚(20 mL)中，析出大量沉淀，抽濾，濾餅用冰水洗滌后重結晶得4a～4d。

香豆素-3-酰水楊酸(4a,用乙醇重結晶): 白色粉末，產率93.25%, m.p.160.1 ℃～162.0 ℃;1H NMR(CDCl3)δ: 12.88(s, 1H, CO2H), 8.80(s, 1H, =CH), 8.14～8.16(d, 1H, ArH), 7.65～7.72(q, 3H, ArH), 7.36～7.42(q, 3H, ArH), 7.32～7.34(d, 1H , ArH); IRν: 3 443, 3 083, 1 780, 1 708, 1 608, 1 568, 1 485, 1 474, 1 454, 1 381, 1 303, 1 204, 1 242, 1 208, 1 112, 1 085, 976， 790， 746 cm-1; Anal.calcd for C17H10O6: C 65.81, H 3.25; found C 65.77, H 3.27。

6-氯香豆素-3-酰水楊酸(4b,用乙腈重結晶): 白色粉末，產率91.48%, m.p.208.8 ℃～210.0 ℃;1H NMRδ: 413.24(s, 1H, CO2H), 9.08(s, 1H, =CH), 8.17～8.17(d, 1H, ArH), 8.00～8.03(d, 1H, ArH)， 7.83～7.86(d, 1H, ArH)， 7.71～7.75(m, 1H, ArH)， 7.54～7.57(d, 1H, ArH)， 7.45～7.49(m, 1H, ArH)， 7.35～7.37(d, 1H, ArH); IRν: 3 441， 2 923， 1 783， 1 674， 1 607， 1 562， 1 371， 1 317， 1 244， 1 208， 1 110， 1 085， 980， 795， 745 cm-1; Anal.calcd for C17H9O6Cl: C 59.23, H 2.63; found C 58.91, H 2.57。

6-溴香豆素-3-酰水楊酸(4c,用乙酸重結晶): 白色粉末，產率90.64%, m.p.216.4 ℃～217.2 ℃;1H NMRδ: 13.24(s, 1H, CO2H), 9.07(s, 1H, =CH), 8.19(d, 1H, ArH), 8.00～8.02(d, 1H, ArH)， 7.87～7.90(d, 1H, ArH)， 7.71～7.75(m, 1H, ArH)， 7.45～7.50(q, 2H, ArH)， 7.45～7.49(m, 1H, ArH)， 7.35～7.37(d, 1H, ArH); IRν: 3 432， 2 920， 1 781， 1 696， 1 604， 1 552， 1 370， 1 242， 1 207， 1 110， 976， 787， 742 cm-1; Anal.calcd for C17H9O6Br: C 52.47, H 2.33; found C 53.56, H 2.47。

8-甲氧基香豆素酰-3-水楊酸(4d,用乙醇重結晶): 淺黃色粉末，產率93.09%, m.p.150.6 ℃～151.1 ℃;1H NMR(CDCl3)δ: 13.11(s, 1H, CO2H), 8.93(s, 1H, =CH), 8.14～8.17(d, 1H, ArH), 7.65～7.70(m, 1H, ArH), 7.37～7.43(m, 2H, ArH)， 7.29～7.33(q, 2H, ArH), 3.99(s, 3H, CH3); IRν: 3 430， 1 765， 1 609， 1 573， 1 471， 1 375， 1 315， 1 274， 1 241， 1 190， 1 122， 968， 789， 739， 705， 543 cm-1; Anal.calcd for C18H12O7: C 63.53, H 3.55; found C 63.13, H 3.17。

1.3 抗菌活性測試

采用生長速率法測定4的抗菌活性。固體培養基加藥：將待測藥液加入熱溶解的PDA培養基中，迅速搖勻后取9 mL倒入培養皿中，每一待測樣重復2次，溶劑作空白對照。將測試菌餅(7 mm)置培養基中央，菌絲面接觸培養基，每1個培養皿放置1塊菌餅，在恒溫箱中于25 ℃培養7 d后觀察真菌的生長情況。測量菌盤擴展平均直徑，按下式計算相對抑菌率(%)。

2 結果與討論

2.1 4的UV分析

圖1為4的UV譜圖。由圖1可知，無取代基的4a在292 nm和341 nm處出現吸收峰;6-取代的4b和4c在293 nm和346 nm, 296 nm和349 nm處分別有吸收;290 nm附近的吸收對應π→π*電子躍遷，346 nm附近的吸收對應n→π*電子躍遷。比較來看由于吸電子基的引入使得π→π*電子躍遷吸收與n→π*電子躍遷吸收均向長波方向移動，且基團的極化度越強向長波方向移動的越多。8-取代的4d僅在311 nm處出現強吸收峰，對應π→π*電子躍遷。4d的n→π*電子躍遷吸收不明顯的原因可能是甲氧基和香豆素含氧環處于鄰位，空間位阻影響了共軛程度。

λ/nm

表 1 4與2的UV數據比較*

*c1.0×10-4mol·L-1

表1為4與2的UV數據。從表1可以看出,4的特征吸收峰均有一定程度的移動，這說明合成了新化合物。

2.2 4的IR分析

表 2 4與2的IR數據比較

在4的IR譜圖中，出現特征官能團α,β-不飽和環內酯羰基的伸縮振動吸收峰(1 780 cm-1附近),α,β-不飽和環外羧酸酯羰基的伸縮振動吸收峰(1 700 cm-1附近)及羧羥基的伸縮振動吸收峰(3 400 cm-1附近)。4與2比較，這些特征吸收峰出現一定程度的移動(表2)，說明水楊酸被成功引入香豆素羧酸中。

2.3 4的抗菌活性

4的抑真菌活性測試結果見表3。從表3可以看出，4a對串珠鐮刀菌的抑制效果最好，其次為4d。4b和4c也有一定程度的抑真菌活性，當用藥量為0.1 mg·mL-1時，4c的抑真菌活性大于4b；當用藥量為1.0 mg·mL-1時，則4b的抑真菌活性大于4c， 這說明用藥量是影響化合物抑菌活性的一個重要因素。

表 3 4對串珠鐮刀菌的抗菌活性*

*c10.1 mg·mL-1,c21.0 mg·mL-1

[1] Iqbal P F, Bhat A R, Azam A. Antiamoebic coumarins from the root bark of adina cordifolia and their new thiosemicarbazone derivatives[J].European Journal of Medicinal Chemistry,2009,44(5):2252-2259.

[2] Chimienti F, Bizzarri B, Bolasco A, et al. A novel class of selective anti-Helicobacter pylori agents 2-oxo-2H-chromene-3-carboxamide derivatives[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters,2007,17:3065-3071.

[3] Creaven B S, Egan D A, Kavanagh K,etal. Synthesis,characterization and antimicrobial activity of a series of substituted coumarin-3-carboxylatosilver(Ⅰ) complexes[J].Inorganica Chimica Acta,2006,359(12):3976-3984.

[4] Hwu J R, Singha R, Hong S C,etal. Synthesis of new benzimidazole-coumarin conjugates as anti-hepatitis C virus agents[J].Antiviral Research,2008,77(2):157-162.

[5] Kempen I, Hemmer M, Counerotte S,etal. 6-Substituted 2-oxo-2H-1-benzopyran-3-carboxylic acid derivatives in a new approach of the treatment of cancer cell invasion and metastasis[J].European Journal of Medicinal Chemistry,2008,43:2735-2750.

[6] Thati B, Noble A, Creaven B S,etal. In vitro anti-tumour and cyto-selective effects of coumarin-3-carboxylic acid and three of its hydroxylated derivatives,along with their silver-based complexes,using human epithelial carcinoma cell lines[J].Cancer Letters,2007,248(2):321-331.

[7] Melagraki G, Afantitis A, Igglessi-Markopoulou O,etal. Synthesis and evaluation of the antioxidant and anti-inflammatory activity of novel coumarin-3-aminoamides and their alpha-lipoic acid adducts[J].European Journal of Medicinal Chemistry,2009,44(7):3020-3026.

[8] Zhou P, Takaishi Y, Duan H Q,etal. Coumarins and bicoumarin from ferula sumbul:Anti-HIV activity and inhibition of cytokine release[J].Phytochemistry,2000,53(6):689-697.

[9] Kulatilleke C P, Silva S A, Eliav Y. A coumarin based fluorescent photoinduced electron transfer cation sensor[J].Polyhedron,2006,25(13):2593-2596.

[10] Shastri L, Kalegowda S, Kulkarni M. The synthesis of pyrrole bis-coumarins,new structures for fluorescent probes[J].Tetrahedron Letters,2007,48(40):7215-7217.

[11] 劉善宇,徐翠蓮,姬小明,等. 8-甲氧基-香豆素-3-甲酸香葉酯的合成及在卷煙中的應用[J].河南農業大學學報,2010,44(1):111-116.

[12] 徐翠蓮,陳鋼,夏百根,等. 含香豆素骨架的縮氨基硫脲化合物的合成和抑菌活性研究[J].化學通報,2009,(9):815-819.

[13] 齊兵,馮磊,陳達,等. 水楊酸衍生物的合成及生物活性測定[J].武漢工程大學學報,2010,32(1):49-52.