吡咯烷酮-2類衍生物的合成及其抑菌活性

李 偉，李齊激，楊小生，*

(1.貴州大學藥學院，貴州 貴陽 550025;2.貴州省中國科學院天然產物化學重點實驗室，貴州 貴陽 550002)

吡咯烷酮類化合物是自然界存在的一類生物堿，在合成藥物中也有著廣泛的應用。吡咯烷酮類作為經典的生物堿骨架表現出了各種顯著的生理活性，很多吡咯烷酮類化合物及其衍生物被證實具有良好的抗菌活性［1-4］，因此對此類活性化合物的研究開發一直是國內外熱點。

郝小江等學者參考活性顯著的吡咯烷酮結構［5-6］設計、合成了系列吡咯烷酮 -2類化合物，并發現抗老年癡呆候選藥物—芬克羅酮，現已經通過II期臨床試驗［7］。我們在開展吡咯烷酮-2類化合物研究時發現某些化合物表現出一定的抑菌活性。鑒于此，我們參考相關文獻資料［8-11］，以芬克羅酮為起始原料，對其1位酰胺氮進行結構衍生，尋找具有較好抗菌活性的先導物。

1 材料與方法

1.1 材料

所用化學試劑乙酸乙酯、石油醚、二甲基甲酰胺、乙醇、二氧六環 (天津科密歐化學試劑有限公司)等均為分析純;必要時經過干燥處理;柱層析硅膠為青島海洋化工廠產品。

1.2 菌種

金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、酵母菌均由貴州省、中國科學院天然產物化學重點實驗室分離純化。

1.3 儀器

油浴反應器(上海耀特儀器廠)，真空干燥機(天津泰斯特儀器有限公司)，INOVA 400M核磁共振波普儀(TMS內標)(美國瓦里安公司)，HP-5973型質譜儀測定分子量，旋轉蒸發儀，磁力攪拌器(上海司樂儀器有限公司)，DHZ-C恒溫培養箱(江蘇太倉市實驗設備廠)，80-2電動離心機(金壇市晶玻實驗儀器廠)，LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器(上海中安醫療器械廠)。

1.4 實驗方法

1.4.1 目標產物設計合成 以吡咯環的N位活性位點為切入點，參考［8-11］等文獻資料，進行化學修飾。產物合成圖示及方法見圖1。

圖1 目標產物合成Fig.1 synthesis of target compounds

1.4.1.1 化合物2的合成:取0.1 mol化合物1于反應瓶中，以20ml二甲基甲酰胺溶解，后加入0.1 mol溴代乙酸乙酯，磁力攪拌下加入約0.2 mol的碳酸鉀，室溫下氮氣保護反應，TLC檢測反應進度。4 h后反應完畢，反應液以乙酸乙酯和水萃取，有機相回收，產物粗品經硅膠減壓柱分離(石油醚∶乙酸乙酯=1∶1)得到產物2，白色固體，收率84%。

1.4.1.2 化合物3的合成:取0.05 mol化合物2于反應瓶中，加15 ml無水乙醇溶解，以滴管加入0.1 mol的乙胺和0.1 mol的碳酸鉀，室溫攪拌10 min后置于回流裝置，80℃下回流反應。7 h后反應完畢，反應液以乙酸乙酯和水萃取，有機相回收，產物粗品經硅膠減壓柱分離(石油醚∶乙酸乙酯=1∶2)得到產物3，淡黃色固體，收率75%。

1.4.1.3 化合物4的合成:取0.1 mol的化合物1于反應瓶中，取20ml二甲基甲酰胺將其溶解，后加入0.12 mol的碘甲烷，磁力攪拌下加入0.2 mol的氫化鈉，氮氣保護下室溫條件反應，TLC檢測反應進度。4 h后反應完畢，反應液以0.2 mol/L氯化銨溶液淬滅，乙酸乙酯和水萃取，有機相回收，產物粗品經硅膠減壓柱分離(石油醚∶乙酸乙酯=1∶1)得到產物4，白色固體，收率96%。

1.4.1.4 化合物5的合成:取0.1 mol的化合物1溶解于25 ml干燥的二氧六環中，加入0.15 mol的丙烯酰胺，磁力攪拌下溶解。后加入0.2 mol的氫化鈉，室溫下氮氣保護反應，TLC檢測反應進度。5 h后反應完畢，反應液以0.2 mol/L氯化銨溶液淬滅，乙酸乙酯和水萃取，有機相回收，產物粗品經硅膠減壓柱分離(石油醚∶乙酸乙酯=1∶2)得到產物5，黃色固體，收率81%。

1.4.1.5 化合物6的合成:取0.1 mol的化合物1于反應瓶中，取20 ml二甲基甲酰胺將其溶解后，加入0.12 mol的溴代戊烷，磁力攪拌下加入0.2 mol的氫化鈉，氮氣保護室溫條件下反應，TLC檢測反應進度。4 h后反應完畢，反應液以0.2 mol/L氯化銨溶液淬滅，乙酸乙酯和水萃取，有機相回收，產物粗品經硅膠減壓柱分離(石油醚∶乙酸乙酯=1∶1)得到產物6，白色固體，收率95%。

1.4.2 抑菌試驗 采用濾紙片法［12-13］，對目標產物進行活性測試。選擇了G+菌(金葡菌)、G—(大腸桿菌)和真菌(酵母菌)三個菌種，以四環素和納他霉素作陽性對照藥，設置藥物濃度為1.0 mmol/L，每個藥物設置三個平行試驗取平均值。圓形濾紙片直徑5 mm，置于配制好濃度的藥液中浸泡5 min以上，備用;將活化的菌種于液體培養基中培養24 h，以移液槍取30 uL均勻涂于平板培養基表面，于平板背面取均勻取六個點，并用記號筆打點、標記，作為濾紙片放置點。然后取在一定濃度藥液中浸泡的濾紙片輕放于對應的標記點上，密封，所有操作均應在無菌環境中進行。將密封好的培養基分類，細菌組培養基放置在35℃恒溫箱中，真菌組置于28℃恒溫箱，24 h后取出觀察是否有抑菌圈，并以電子卡尺測量抑菌圈直徑。

2 結果與分析

2.1 目標產物的合成

合成了5個化合物，其中產物2和3分別為N-H的酯取代和酰胺取代產物，產物4和6為N-H直鏈脂肪烴取代衍生物，產物5是經邁克爾加成得到的β-酰胺衍生物，且末端胺為裸露伯胺。各產物經MS、1H NMR、13C NMR進行結構鑒定(見表1)。

表1 目標產物波譜數據Tab.1 Chemical Properties of Target Compounds

2.2 目標產物的抗菌結果

對五個產物以及陽性對照藥進行抑菌試驗，電子卡尺精密測量抑菌圈直徑，取三組平行試驗的平均值，結果見表2。化合物4和6抑菌圈大小接近于陽性對照藥，對金葡菌有較好的抑菌效果，同時對酵母菌也有明顯的抑制作用。化合物3顯示有一定的酵母菌抑制效果，而5則表現出較強的酵母菌抑制效果。

表2 各化合物抑菌效果Tab.2 Antibacterial effect of compounds

3 結論與討論

實驗結果表明，對芬克羅酮的1-NH進行化學修飾后顯現出較為明顯的抗菌活性。被脂肪烴取代的化合物4和6對金葡菌抑制效果明顯，雖不及陽性對照四環素，但在結構上可能具有獨特的優勢，且這兩個化合物對酵母菌也有明顯的抑制作用，顯示其抑菌譜較廣;化合物3和5的1-NH被酰胺取代，對酵母菌表現出抑菌效果，其中5的末端酰胺為伯胺，抑菌活性強于末端酰胺為仲胺的化合物3;而1-NH被酯取代時，沒有表現出抑菌活性。本實驗基于對若干衍生物活性的初步考察，考察菌種比較局限，因此對其他菌種如銅綠假單胞、白色念珠菌以及其他霉菌、孢菌的抑菌能力尚不明確，我們將在后續研究中進行考察，同時與文獻報道的 cynthichlorine［3］和 N-hydroxyaristolam［4］等抑菌活性良好的吡咯烷酮類化合物進行比較。研究結果表明此類衍生結構有一定應用價值，同時也顯示出其它類似物值得進行更廣泛的研究。

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