苯并咪唑Schiff碱的合成及其杀菌活性
作者：宋琳 谢毓元 王惠贞
单位：宋琳 谢毓元(中国科学院上海药物所合成室，上海 200031)；王惠贞(西北大学化学系，陕西 710069)
关键词：苯并咪唑；希夫碱；抑菌活性
中国药物化学杂志000204 摘要 以邻苯二胺、乳酸、芳香胺为原料合成了5种未见文献报道的苯并咪唑Schiff碱类化合物(3a～3e).所有化合物均经元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱确证.抑菌活性测试表明它们具有比较好的抑菌能力.
Synthesis and Antibacterial Activity of Benzimidazole Schiff Base
Song Lin Xie Yuyuan
, 百拇医药 (Shaighai Institute of Materia Medica,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200031)
Wang Huizhen
(Department of Chemistry,Northwest University,Shaanxi 710069)
Abstract Five new benzimidazole Schiff base compounds which have never been reported before have been synthesized from o-phenylenediamine,lactic acid and aromatic amine.The selection of the reaction conditions was discussed.All the compounds were characterized by element analysis,IR,1H-NMR.Tests showed that all of them had antibacterial activities.
, 百拇医药
Key words benzimidazole;Schiff base;antibZ
苯并咪唑类化合物是一类活性很强的广谱内吸性杀菌剂.由于这类杀菌剂的出现，使杀菌剂发展到一个新的阶段，出现了一个新的内吸性杀菌剂，这在杀菌剂史上具有划时代的意义.Schiff碱具有抗肿瘤、抗菌等活性〔1，2〕，在生化反应中可起到转氨基作用.此外，有研究表明在苯并咪唑2位取代时，可提高其生理活性〔3〕.但在文献中，对苯并咪唑Schiff碱的报道很少.为此，设计合成了化合物(3a)～(3e)，以期得到具有优良杀菌活性的苯并咪唑类化合物.合成路线见图1.
Fig.1 The route of synthesis
1 实验部分
Bio-Rad Win-IR、岛津IR-440型红外光谱仪(KBr压片)；CEM-1106型元素分析仪；Perkin-Elmer Lambda 17型紫外可见分光光度计；FX-90 Q核磁共振仪；XT4双目体显微熔点仪，温度未经校正；试剂为国产分析纯或化学纯.
, 百拇医药
1.1 2-(1′-羟基乙基)苯并咪唑(1)的合成
按照文献〔4〕的方法制得化合物(1)，产率：77%,mp 177～179℃(与文献值相同).
1.2 2-乙酰苯并咪唑(2)的合成
按照文献〔5〕的方法制得化合物(2)，产率：63%，mp 186～188℃(与文献值相同).
1.3 苯并咪唑甲基酮缩苯胺(3a)的合成
于装有油水分离器的50 mL三颈瓶中，先将1 g(6.25 mmol)化合物(2)溶解在10 mL苯中，滴加10滴醋酸，加热至回流，20 min后将1 g(10.75 mmol)苯胺溶于4 mL苯中，1 h内滴加完，反应过程中不断分去水，3 h后，蒸去部分溶剂，冷却，析出黄色晶体，抽滤，用热乙醚洗涤，无水乙醇-乙醚重结晶，得淡黄色晶体0.7 g，产率：47%，190℃开始分解.1H-NMR(CDCl\-3)δ：2.3(s,3H,甲基H)，6.8～7.8(m,10H,苯环H和咪唑环N上H).
, 百拇医药
用类似方法合成化合物(3b).
1.4 苯并咪唑甲基酮缩对甲苯胺(3c)的合成
于装有油水分离器的50 mL三颈瓶中，将1 g(6.25 mmol)化合物(2)溶于12 mL苯中，滴加10滴醋酸，加热，回流20 min，加入1 g(9.35 mmol)对甲苯胺，2 h后，蒸去部分溶剂，冷却，析出黄色晶体，抽滤，用无水乙醇-乙醚重结晶，得淡黄色晶体0.8 g，产率：54%，mp 198～200℃.1H-NMR(CDCl\-3)δ：2.35(s,3H,甲基H)，6.9～7.8(m,10H,苯环H和咪唑环N上H).
用类似方法合成苯并咪唑甲基酮缩对甲氧基苯胺(3d).
1.5 苯并咪唑甲基酮缩对羟基苯胺(3e)的合成
于50 mL三颈瓶中将0.4 g(2.50 mmol)化合物(2)溶于5 mL甲醇中，加5滴醋酸，加热至回流，氮气保护下，将0.4 g(3.67 mmol)对羟基苯胺的5 mL甲醇溶液在1 h内滴加完，反应2～3 h，蒸去部分溶剂，冷却，得褐色晶体，用丙酮重结晶，得黄绿色晶体0.3 g，产率：50%，210℃开始变色分解.1H-NMR(CDCl\-3)δ：2.35(s,3H,甲基H)，6.8(s,1H,羟基H)，6.9～7.8(m,10H,苯环H和咪唑环N上H).有关数据见表1.
, 百拇医药
Tab.1 Physical data and element analysis
Compd.
R
Yield/%
mp/℃
Elemental analysis/%
Found(Calcd.)
C
H
N
3a
H
, 百拇医药
47
190(dec.)
76.17
(76.59
5.57
5.53
17.61
17.87)
3b
Cl
38
226～228
66.80
, 百拇医药
(66.42
4.40
4.42
15.29
15.49)
3c
CH\-3
54
198～200
77.03
(77.13
6.04
6.02
, 百拇医药
16.43
16.85)
3d
OCH\-3
57
181～182
72.34
(72.45
5.64
5.66
15.98
15.85)
3e
, 百拇医药
OH
50
210(dec.)
71.30
(71.71
5.20
5.18
17.08
16.73)
2 结果与讨论
a.在制备化合物(1)时，文献报道将邻苯二胺溶解在4 mol/L盐酸中，与乳酸加热回流3 h制得.实验过程中发现，反应液在pH 3～4时得到的结果很不稳定，多数情况下并未关环.研究表明影响该实验的关键因素是酸度，当pH 1～2时，均得到产物，且收率稳定.酸度是关键，主要取决于盐酸在反应中的作用.加入盐酸后，形成邻苯二胺盐酸盐，防止了胺的氧化.
, http://www.100md.com
其次是增加了羰基的亲电性.形成的不稳定中间体在盐酸存在的强酸介质中有利于脱水形成稳定化合物.
b.催化剂FeCl\-3加入后，产率可大幅度提高.可能是增加了羰基的亲电性，有利于中间体不稳定化合物的形成和HCl的脱去.有关数据见表2.
FeCl\-3+HClFeCl-4+H+
Tab.2 Effects of the catalyst
1 h
1.5 h
3 h
FeCl\-3
, 百拇医药 70%
76%
77%
No FeCl\-3
53%
58.3%
58%
c.Schiff碱合成是一个平衡过程，催化剂醋酸的加入只能加速平衡的到达，而不能改变平衡.因此采用增大反应物浓度和及时移去生成物水的方法，促使平衡向右移动，增大Schiff碱的产率.
d.带有强吸电子取代基—NO2的芳香胺，由于强烈的吸电子作用，使氨基上电子云密度降低，亲核性降低，始终未得到产物.而带有给电子基团时，氮上电子云密度增大，有利于羰基的亲电反应.
, http://www.100md.com
3 生物活性实验
用培养皿平板培养法，对化合物(3a)～(3e)的1%，0.1%，0.01%浓度试样作生物活性测试，菌种选取霉菌、放线菌、细菌(芽孢).经培养，观察，分析，对比，结果表明：样品在各种浓度情况下对细菌均有一定程度的抑制作用，但对霉菌和放线菌无明显作用.带有吸电子基的样品在各种浓度下抑菌作用均比带有给电子的强(见表3).“+”表示抑菌圈为0.1 cm，“++”表示抑菌圈为0.2 cm，“+++”表示抑菌圈为0.3 cm，“-”表示无作用.
Tab.3 Antibacteria results of (3a)～(3e)
Compd.
Bacteria
1%
0.1%
, 百拇医药
0.01%
Contrast
3a
+++
++
++
-
3b
+++
++
++
-
3c
, 百拇医药 +++
++
++
-
3d
+++
++
+
-
3e
++
+
+
-
, 百拇医药
致谢：陕西省微生物研究所杨绍芹老师代为测试杀菌活性. 参考文献
1，Modi JD,Sabris SS,Relivala CV.Potential anticancer agents.Ⅲ.Schiff base from benzaldehyde nitrogen mustrards and aminophenylthiazole.J Med Chem,1970,13(5):935～941
2，Hodnett ME,Dunn JW.Structure-antitumor activity correlation of some Schiff bases.J Med Chem,1970,13(4):768～770
3，Satya Prakash Gupta,Jagmegh Singh.Synthesis of some 2-phenoxymethylbenzimidazoles.J Indian Chem Soc,1964,41(12):867～868
4，Pillps MA.The formation of 2-sybstituted benzimidazoles.J Chem Soc,1928,2393～2399
5，Cheeseman GWH.2-Acetylbenzimidazole.J Chem Soc,1964,4645～4646
收稿日期:1999-08-24, 百拇医药
单位：宋琳 谢毓元(中国科学院上海药物所合成室，上海 200031)；王惠贞(西北大学化学系，陕西 710069)
关键词：苯并咪唑；希夫碱；抑菌活性
中国药物化学杂志000204 摘要 以邻苯二胺、乳酸、芳香胺为原料合成了5种未见文献报道的苯并咪唑Schiff碱类化合物(3a～3e).所有化合物均经元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱确证.抑菌活性测试表明它们具有比较好的抑菌能力.
Synthesis and Antibacterial Activity of Benzimidazole Schiff Base
Song Lin Xie Yuyuan
, 百拇医药 (Shaighai Institute of Materia Medica,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200031)
Wang Huizhen
(Department of Chemistry,Northwest University,Shaanxi 710069)
Abstract Five new benzimidazole Schiff base compounds which have never been reported before have been synthesized from o-phenylenediamine,lactic acid and aromatic amine.The selection of the reaction conditions was discussed.All the compounds were characterized by element analysis,IR,1H-NMR.Tests showed that all of them had antibacterial activities.
, 百拇医药
Key words benzimidazole;Schiff base;antibZ
苯并咪唑类化合物是一类活性很强的广谱内吸性杀菌剂.由于这类杀菌剂的出现，使杀菌剂发展到一个新的阶段，出现了一个新的内吸性杀菌剂，这在杀菌剂史上具有划时代的意义.Schiff碱具有抗肿瘤、抗菌等活性〔1，2〕，在生化反应中可起到转氨基作用.此外，有研究表明在苯并咪唑2位取代时，可提高其生理活性〔3〕.但在文献中，对苯并咪唑Schiff碱的报道很少.为此，设计合成了化合物(3a)～(3e)，以期得到具有优良杀菌活性的苯并咪唑类化合物.合成路线见图1.
Fig.1 The route of synthesis
1 实验部分
Bio-Rad Win-IR、岛津IR-440型红外光谱仪(KBr压片)；CEM-1106型元素分析仪；Perkin-Elmer Lambda 17型紫外可见分光光度计；FX-90 Q核磁共振仪；XT4双目体显微熔点仪，温度未经校正；试剂为国产分析纯或化学纯.
, 百拇医药
1.1 2-(1′-羟基乙基)苯并咪唑(1)的合成
按照文献〔4〕的方法制得化合物(1)，产率：77%,mp 177～179℃(与文献值相同).
1.2 2-乙酰苯并咪唑(2)的合成
按照文献〔5〕的方法制得化合物(2)，产率：63%，mp 186～188℃(与文献值相同).
1.3 苯并咪唑甲基酮缩苯胺(3a)的合成
于装有油水分离器的50 mL三颈瓶中，先将1 g(6.25 mmol)化合物(2)溶解在10 mL苯中，滴加10滴醋酸，加热至回流，20 min后将1 g(10.75 mmol)苯胺溶于4 mL苯中，1 h内滴加完，反应过程中不断分去水，3 h后，蒸去部分溶剂，冷却，析出黄色晶体，抽滤，用热乙醚洗涤，无水乙醇-乙醚重结晶，得淡黄色晶体0.7 g，产率：47%，190℃开始分解.1H-NMR(CDCl\-3)δ：2.3(s,3H,甲基H)，6.8～7.8(m,10H,苯环H和咪唑环N上H).
, 百拇医药
用类似方法合成化合物(3b).
1.4 苯并咪唑甲基酮缩对甲苯胺(3c)的合成
于装有油水分离器的50 mL三颈瓶中，将1 g(6.25 mmol)化合物(2)溶于12 mL苯中，滴加10滴醋酸，加热，回流20 min，加入1 g(9.35 mmol)对甲苯胺，2 h后，蒸去部分溶剂，冷却，析出黄色晶体，抽滤，用无水乙醇-乙醚重结晶，得淡黄色晶体0.8 g，产率：54%，mp 198～200℃.1H-NMR(CDCl\-3)δ：2.35(s,3H,甲基H)，6.9～7.8(m,10H,苯环H和咪唑环N上H).
用类似方法合成苯并咪唑甲基酮缩对甲氧基苯胺(3d).
1.5 苯并咪唑甲基酮缩对羟基苯胺(3e)的合成
于50 mL三颈瓶中将0.4 g(2.50 mmol)化合物(2)溶于5 mL甲醇中，加5滴醋酸，加热至回流，氮气保护下，将0.4 g(3.67 mmol)对羟基苯胺的5 mL甲醇溶液在1 h内滴加完，反应2～3 h，蒸去部分溶剂，冷却，得褐色晶体，用丙酮重结晶，得黄绿色晶体0.3 g，产率：50%，210℃开始变色分解.1H-NMR(CDCl\-3)δ：2.35(s,3H,甲基H)，6.8(s,1H,羟基H)，6.9～7.8(m,10H,苯环H和咪唑环N上H).有关数据见表1.
, 百拇医药
Tab.1 Physical data and element analysis
Compd.
R
Yield/%
mp/℃
Elemental analysis/%
Found(Calcd.)
C
H
N
3a
H
, 百拇医药
47
190(dec.)
76.17
(76.59
5.57
5.53
17.61
17.87)
3b
Cl
38
226～228
66.80
, 百拇医药
(66.42
4.40
4.42
15.29
15.49)
3c
CH\-3
54
198～200
77.03
(77.13
6.04
6.02
, 百拇医药
16.43
16.85)
3d
OCH\-3
57
181～182
72.34
(72.45
5.64
5.66
15.98
15.85)
3e
, 百拇医药
OH
50
210(dec.)
71.30
(71.71
5.20
5.18
17.08
16.73)
2 结果与讨论
a.在制备化合物(1)时，文献报道将邻苯二胺溶解在4 mol/L盐酸中，与乳酸加热回流3 h制得.实验过程中发现，反应液在pH 3～4时得到的结果很不稳定，多数情况下并未关环.研究表明影响该实验的关键因素是酸度，当pH 1～2时，均得到产物，且收率稳定.酸度是关键，主要取决于盐酸在反应中的作用.加入盐酸后，形成邻苯二胺盐酸盐，防止了胺的氧化.
, http://www.100md.com
其次是增加了羰基的亲电性.形成的不稳定中间体在盐酸存在的强酸介质中有利于脱水形成稳定化合物.
b.催化剂FeCl\-3加入后，产率可大幅度提高.可能是增加了羰基的亲电性，有利于中间体不稳定化合物的形成和HCl的脱去.有关数据见表2.
FeCl\-3+HClFeCl-4+H+
Tab.2 Effects of the catalyst
1 h
1.5 h
3 h
FeCl\-3
, 百拇医药 70%
76%
77%
No FeCl\-3
53%
58.3%
58%
c.Schiff碱合成是一个平衡过程，催化剂醋酸的加入只能加速平衡的到达，而不能改变平衡.因此采用增大反应物浓度和及时移去生成物水的方法，促使平衡向右移动，增大Schiff碱的产率.
d.带有强吸电子取代基—NO2的芳香胺，由于强烈的吸电子作用，使氨基上电子云密度降低，亲核性降低，始终未得到产物.而带有给电子基团时，氮上电子云密度增大，有利于羰基的亲电反应.
, http://www.100md.com
3 生物活性实验
用培养皿平板培养法，对化合物(3a)～(3e)的1%，0.1%，0.01%浓度试样作生物活性测试，菌种选取霉菌、放线菌、细菌(芽孢).经培养，观察，分析，对比，结果表明：样品在各种浓度情况下对细菌均有一定程度的抑制作用，但对霉菌和放线菌无明显作用.带有吸电子基的样品在各种浓度下抑菌作用均比带有给电子的强(见表3).“+”表示抑菌圈为0.1 cm，“++”表示抑菌圈为0.2 cm，“+++”表示抑菌圈为0.3 cm，“-”表示无作用.
Tab.3 Antibacteria results of (3a)～(3e)
Compd.
Bacteria
1%
0.1%
, 百拇医药
0.01%
Contrast
3a
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, 百拇医药
致谢：陕西省微生物研究所杨绍芹老师代为测试杀菌活性. 参考文献
1，Modi JD,Sabris SS,Relivala CV.Potential anticancer agents.Ⅲ.Schiff base from benzaldehyde nitrogen mustrards and aminophenylthiazole.J Med Chem,1970,13(5):935～941
2，Hodnett ME,Dunn JW.Structure-antitumor activity correlation of some Schiff bases.J Med Chem,1970,13(4):768～770
3，Satya Prakash Gupta,Jagmegh Singh.Synthesis of some 2-phenoxymethylbenzimidazoles.J Indian Chem Soc,1964,41(12):867～868
4，Pillps MA.The formation of 2-sybstituted benzimidazoles.J Chem Soc,1928,2393～2399
5，Cheeseman GWH.2-Acetylbenzimidazole.J Chem Soc,1964,4645～4646
收稿日期:1999-08-24, 百拇医药