新型N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽的合成及其抗菌活性*

馬慧敏，朱彩艷，王佳佳，王冰冰，張?zhí)锪?/p>

(1.中國礦業(yè)大學a.化工學院;b.環(huán)境與測繪學院，江蘇 徐州 221116; 2.淮海工學院化學工程學院，江蘇 連云港 222005)

新型N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽的合成及其抗菌活性*

馬慧敏1a，2，朱彩艷1a，2，王佳佳1a，2，王冰冰1b，張?zhí)锪?

(1.中國礦業(yè)大學a.化工學院;b.環(huán)境與測繪學院，江蘇 徐州 221116; 2.淮海工學院化學工程學院，江蘇 連云港 222005)

5-氯甲基水楊醛和季銨(1a～1e)或吡啶(1f)在乙酸乙酯存在下經取代反應合成了一系列新型的N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽(2a～2f)，其結構經1H NMR，IR和MS表征。初步的抗菌活性測試結果表明，2a～2f對遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌的MIC分別為0.18 mg·mL-1，0.09 mg·mL-1，0.18 mg·mL-1和0.09 mg·mL-1。

5-氯甲基水楊醛;季銨鹽;合成;抗菌活性

季銨鹽不僅具有抗菌［1-6］、低毒性和良好的水溶性，而且還具有催化性能，可以作為相轉移催化劑應用于各領域［7-9］。含疏基的季銨鹽具有表面活性［10］，被迅速發(fā)展成為陽離子表面活性劑，如苯扎氯銨(潔爾滅)和苯扎溴銨(新潔爾滅)。

為設計和合成新型抗菌型季銨鹽，本文以5-氯甲基水楊醛和季銨(1a～1e)或吡啶(1f)為原料，在乙酸乙酯存在下經取代反應合成了一系列新型的N-(3-醛基-4-羥基芐基)型季銨鹽(2a～2f，Scheme 1)，其結構經1H NMR，IR和MS表征。并研究了2a～2f對遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌的抗菌活性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

SGW X-4型顯微熔點儀(溫度未校正); Bruker AM-400型核磁共振儀(D2O為溶劑，TMS為內標);Nicolet Impact 410型紅外光譜儀(KBr壓片);MSHP 1100型質譜儀(EIS+源，70 eV)。

遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌，淮海工學院海洋學院，在液體培養(yǎng)基上恒溫(28℃)培養(yǎng)24 h后使用;5-氯甲基水楊醛按文獻［11］方法合成;1a～1f和乙酸乙酯，化學純。

1.2 2a～2f的合成(以2a為例)

在反應瓶中加入5-氯甲基水楊醛8.5g(50 mmol)和乙酸乙酯30 mL，攪拌使其溶解。冰水浴冷卻下滴加三乙胺(1a)5 g(50 mmol)，滴畢，于室溫反應過夜。過濾，濾餅用無水乙醇重結晶得2a。用類似的方法合成2b～2f。

2a［N，N，N-三乙基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:白色晶體，收率85%，m.p.72℃～73℃;1H NMRδ:0.92～1.18(m，9H，CH3)，3.05 (q，J=7.3 Hz，6H，NCH2)，4.70(s，2H，ArCH2)，5.18(s，1H，OH)，6.9～7.3(m，3H，ArH，C=CH)，9.82(s，1H，CHO);IRν:3 498 (OH)，2 979，2 890(CH3)，2 935，2 853(CH2)，1 678(C=O)，1 478，1 444，1 398，1 574 (C=C)，1 172(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 271.786 9(C13H22NO2Cl)，found 271.784 3［M+-Cl］。

2b［N，N，N-三正丁基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:淡黃色粉末，收率82%，m.p.136℃～137℃;1H NMRδ:0.75～1.05(m，9H， CH3)，1.25～1.67(m，12H，C H2C H2CH3)，3.24(q，J=7.5 Hz，6H，NCH2)，4.91(s，2H，ArCH2)，5.25(s，1H，OH)，6.7～7.17(m，3H，ArH，C=CH)，10.05(s，1H，CHO);IRν: 3 495(OH)，2 950，2 850(CH3)，2 875(CH2)，1 686(C=O)，1 409，1 440，1 374，1 611(C=C)，1 107(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 355.948 2 (C20H34NO2Cl)，found 320.493 9［M+-Cl］。

2c［N，N-二甲基-N-芐基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:黃色晶體，收率87%，m.p.194℃～195℃;1H NMRδ:3.3(s，6H，NCH3)，4.51(s，4H，ArCH2)，5.13(s，1H，OH)，6.82 (d，J=3.73 Hz，1H，ArH)，7.02～7.47(m，8H，ArH)，10.22(s，1H，CHO);IRν:3 351 (OH)，3 031(ArH)，2 912，2 832(CH3)，1 685 (C=O)，1 617，1 374，1 409，1 467(C=C)，1 211(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for C17H20NO2Cl［M+-Cl］305.804 0，found 270.300 2。

2d［N，N-二乙基-N-芐基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:白色晶體，收率65%，m.p.210℃～211℃;1H NMRδ:1.16(t，J=7.3 Hz，6H，CH3)，3.17～2.94(m，4H，NCH2)，4.16 (s，2H，ArCH2)，4.68(d，J=19.5 Hz，2H，ArCH2)，5.36(s，1H，OH)，7.44～7.26(m，8H，ArH)，9.76(s，1H，CHO);IRν:3 351 (OH)，3 036(ArH)，2 976，2 803(CH3)，2 927，2 875(CH2)，1 695(C=C)，1 640(C=O)，1 448，1 436，1 399(C=C)，1 215(C-N)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 333.857 8(C19H24NO2Cl)，found 298.300 2［M+-Cl］。

2e［N，N-二甲基-N-十二烷基-N-(3-醛基-4-羥基芐基)氯化銨］:黃色固體，收率73%，m.p.265℃～266℃;1H NMR(DMSO-d6)δ:0.62～0.75(t，J=6.8 Hz，3H，CH3)，1.12～1.34(m，16H，CH2in dodecyl)，1.49～1.62(s，6H，NCH2)，4.39(s，2H，ArCH2)，5.36(s，1H，OH)，7.14～7.37(m，3H，ArH)，10.15(s，1H，CHO); IRν:3 495(OH)，3 031(ArH)，2 973，2 927 (CH3)，2 856(CH3)，1 661(C=O)，1 612 (C=C)，1 577(C=C)，1 486，1 446，1 257 (C-N)，723(C≥7)cm-1;HR-MS m/z:Calcd for 384.002 0(C22H38NO2Cl)，found 348.044 0［M+-Cl］。

2f［N(3-醛基-4-羥基芐基)氯化吡啶鎓鹽］:白色晶體，收率91%，m.p.203℃～204℃;1H NMRδ:4.70(s，2H，ArCH2)，5.66(s，1H，OH)，6.91(d，J=8.6 Hz，1H，ArH)，7.52(d，J=8.7 Hz，1H，ArH)，7.71(s，1H，ArH)，7.92 (t，J=7.0 Hz，1H，PyH)，8.41(t，J=7.8 Hz，2H，PyH)，8.78(s，2H，PyH，N=CH)，9.78 (s，1H，CHO);IRν:3 495(OH)，3 050(芳環(huán)骨架)，2 875(CH2)，1 684(C=O)，1 444，1 486，1 612，1 360(C=C)，1 170(C-N)cm-1; HR-MS m/z:Calcd for 249.696 5(C13H12NO2Cl)，found 214.286 1［M+-Cl］。

1.3 抗菌實驗

采用最低抑菌濃度法測定2a～2f的抗菌活性。用滅菌生理鹽水將2分別稀釋至(100，50，25，12.5，6.125，3.0625，1.5，0.75，0.375，0.18，0.09)mg·mL-1。在盛有2.7 mL滅菌營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基試管中分別加人0.3 mL稀釋后的藥液，使各管藥液終濃度至(100～0.05)mg· mL-1。在不同濃度的藥物培養(yǎng)基中分別加人0.1 mL菌液后于28℃培養(yǎng)36 h。肉眼觀察，無菌生長試管中的最低藥物濃度即為最低抑菌濃度(MIC)。

2 結果與討論

2.1 表征

(1)1H NMR

2a～2f的1H NMR分析表明，10.13左右的單峰為醛基的質子吸收峰，6.5～8.1的多重峰歸屬芳環(huán)的質子吸收峰。

(2)IR

2a～2f的IR分析表明，3 030 cm-1～3 070 cm-1附近出現的弱吸收峰為苯環(huán)的C-H伸縮振動吸收，在3 500 cm-1左右均出現羥基的伸縮振動吸收峰，在1 680 cm-1和1 660 cm-1附近出現強的C=O吸收峰，1 630 cm-1～1 400 cm-1為C=C的振動吸收峰，1 100 cm-1附近出現C-N振動的吸收峰。

(3)MS

2a～2f的MS分析表明，分子離子峰較弱，說明2的結構穩(wěn)定性較差，裂解過程中首先失去一個Cl，出現［M+-Cl］的碎片離子峰。

2.2 抗菌活性

MIC是測量抗菌藥物的抗菌活性大小的一個指標，指在體外培養(yǎng)細菌18 h～24 h后能抑制培養(yǎng)基內病原菌生長的最低藥物濃度［12］。抗菌藥物對細菌的MIC越小，其抗菌效果越好。

2a～2f對遲鈍愛德華菌、嗜水氣單胞菌、哈氏弧菌和鰻弧菌的抗菌活性結果見表1。從表1可見，2a～2f對不同細菌的MIC不同，其中2a對哈氏弧菌的抑菌效果最好(MIC 1.5 mg·mL-1)，2b對哈氏弧菌的抑菌效果最好(MIC 0.18 mg· mL-1)，2f對嗜水氣單胞菌的抑菌效果最好(MIC 0.09 mg·mL-1)，2c對遲鈍愛德華菌的抑菌效果最好(MIC 0.18 mg·mL-1)，2d對嗜水氣單胞菌的抑菌效果最好(MIC 0.38 mg·mL-1)，2e對鰻弧菌的抑菌效果最好(MIC 0.09 mg·mL-1)。從表1還可見，對于遲鈍愛德華菌，2c和2e的抑菌效果最好;對嗜水氣單胞菌，2f的抑菌效果最好;對哈氏弧菌，2b的抑菌效果最好;對于鰻弧菌，2e的抑菌效果最好。

表1 2a～2f的抗菌活性*Table 1 Antibacterial activities of2a～2f

3 結論

以5-氯甲基水楊醛為原料合成了6個具有抗菌活性的新型N-(3-醛基-4-羥基芐基)季銨鹽(2a～2f)。抗菌活性測試結果表明:對于遲鈍愛德華菌，抗菌活性大小順序為:2c=2e＞2d＞2f＞2a＞2b;對于嗜水氣單胞菌:2f＞2d＞2e＞2c＞2b＞2a;對于哈氏弧菌:2b＞2c＞2e＞2f＞2a＞2d;對于鰻弧菌:2e＞2f＞2d＞2a＞2c＞2b。

本文的研究結果為開發(fā)新型抗菌劑提供了新的原料來源。

［1］高元磊，林選福，韓菲菲，等.N-［3-(4-喹唑啉基)氨基-1H-吡唑-4-甲酰基］醛腙類衍生物的合成及抗菌活性研究［J］.有機化學，2011，31(10):1648-1652.

［2］Maximilian T，Gabriele P，Knut O.Quaternary ammonium salts and their antimicrobial potential:Targets or nonspecific interactions［J］.ChemMedchem，2012，7: 22-31.

［3］Juliusz Pernak，Przemyslaw Chwala.Synthesis and antimicrobial activities of choline-like quaternary ammonium chlorides［J］.Eur JMed.Chem，2003，38:1035-1042.

［4］王海迪.新型季銨鹽類高分子抗菌劑及其復合抗菌劑的合成及其抗菌活性研究［D］.北京化工大學，北京，2012.

［5］周軒榕，盧滇楠，邵曼君，等.表面接枝季銨鹽型高分子材料抗菌過程的特性研究［J］.高等學校化學學報，2003，24(6):1131-1135.

［6］胡應燕，郭睿，竇蓓蕾，等.新型含酯基結構季銨鹽殺菌劑的合成［J］.石油化工，2009，38(11):1225-1229.

［7］張婧，劉月明，李寧寧，等.季銨鹽功能化的鈦硅分子篩催化丙烯氧化酯化合成碳酸丙烯酯［J］.催化學報，2008，29(7):589-591.

［8］張萬軒，葉康，劉麗琴，等.硫酸氫季銨鹽催化環(huán)氧化物和氮雜環(huán)丙烷的醇解反應［J］.有機化學，2009，29(5):794-797.

［9］李智，廉明明，孟慶偉.辛可寧季銨鹽的合成及催化不對稱烷基化研究［J］.高等學校化學學報，2010，31(8):1564-1569.

［10］許虎君，呂春緒，陸明，等.酯基Gemini型季銨鹽表面活性劑的合成與性能［J］.江蘇化工，2005，33，增刊.

［11］王佳佳，馬慧敏，倪鏡濤，等.5-氯甲基水楊醛的合成［J］.精細化工，2012，29(5):510-512.

［12］Andrews JM.Determination of minimum inhibitory concentrations［J］.J Antimicrob Chemother，2001，48:5-16.

Synthesis and Antibacterial Activities of Novel N-(3-aldehyde-4-hydroxybenzyl)quaternary Ammonium Salts

MA Hui-min1a，2，ZHU Cai-yan1a，2，
WANG Jia-jia1a，2，WANG Bing-bing1b，ZHANG Tian-lin2

(a.College of Chemical Engineering;b.College of Environment and Spatial Informatics，1.China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，China; 2.College of Chemical Engineering，Huaihai Institute of Techology，Lianyungang 222005，China)

A series of novel N-(3-aldehyde-4-hydroxybenzyl)quaternary ammonium salts(2a～2f) containing salicylaldehyde were synthesized by substitution reaction of 5-cholromethylsalicylaldehyde with tertiary amines(1a～1f)or pyridine(1f).The structures were characterized by1H NMR，IR and MS.The preliminary antibacterial activities tests indicated that MIC of 2a～2f against Edwardsiella tarda，Aeromonas hydrophila，Vibrio harveyi and Vibrio anguillarum were 0.18 mg·mL-1，0.09 mg·mL-1，0.18 mg·mL-1，and 0.09 mg·mL-1，respectively.

5-cholromethylsalicylaldehyde;quaternary ammonium salt;synthesis;antibacterial activity

O623.731;O625.63

A

1005-1511(2014)02-0230-04

2013-01-06;

2014-01-06

馬慧敏(1989-)，女，漢族，安徽宿州人，碩士研究生，主要從事有機合成與高分子材料的研究。E-mail:493573669@

qq.com

張?zhí)锪郑淌冢珽-mail:mhmwbb@163.com