CN102584796B - 一种吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱及其制备方法。以3，5-吡啶二胺与吲哚-3-甲醛及其衍生物为原料，通过醛基与伯胺的缩合反应，得到了一系列具有共轭结构的吲哚席夫碱。该工艺合成成本低，产率高，反应条件温和，产品易于纯化，且该类化合物具有良好的生物活性，可作为抗菌剂应用于医药领域。因为该类化合物具有共轭、刚性平面结构，所以也表现出了较强的荧光性能，可以作为荧光材料，应用于材料领域。
Description
技术领域：
本发明涉及一种吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱及其制备方法，该席夫碱具有优良的抗菌、抑菌活性，而且此类席夫碱具有共轭、刚性平面结构还表现出较强的荧光性能。
背景技术：
吲哚(indole)[化工中间体，2011(1)：9～13]是一种重要的杂环类精细化工原料和中间体，因其独特结构，其衍生物大多具有独特高效的生理活性，在医药、农药等领域都有广泛的应用。
由于吲哚环的特殊结构，使得吲哚环较为活泼[化学与粘合，2010，32(3)：42～45]，所以可以在吲哚环上引入不同基团而获得大量的吲哚衍生物。在3位上引入醛基而得到的吲哚-3-甲醛是一种重要的医药和有机中间体[Bioorganic & Medicinal ChemistryLetters，2005，15：4799-4802]。
醛基作为反应基团，可以发生众多反应。例如，醛基与伯胺发生反应而得到的席夫碱是一种具有抗炎、杀菌、抗肿瘤等药理活性的化合物。
有研究者利用吲哚-3-甲醛与氨基酸发生缩合反应而得到的席夫碱，经测试，具有良好的抗癌、抗菌、镇定中枢神经等药理活性[European Journal of MedicalChemistry，2008，43：160～165]。
此外，许多研究者利用吲哚-3-甲醛与氨基苯酚发生缩合反应合成了一系列的吲哚席夫碱，经过测试具有良好的抗癌、抗菌等活性[Spectrochimica Acta Part A 2011(79)：1573～1583]。
许多研究者利用吲哚-3-甲醛与伯胺发生缩合反应合成了大量的席夫碱，但是对于吲哚双席夫碱的合成却未见相关报导。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一类新的吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱，该席夫碱具有良好的抗菌及荧光性能，且该工艺具有成本低、操作简便、条件温和、产率高的优点。
本发明的另一目的是提供所述吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱的制备方法。
本发明的另一目的是提供所述吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱的制备应用。
为了实现这样的目的，本发明的技术方案中采用吲哚-3-甲醛、5-甲氧基吲哚-3-甲醛、7-氯吲哚-3-甲醛、7-氟吲哚-3-甲醛、5-硝基吲哚-3-甲醛与3，5-吡啶二胺为原料，得到了一系列吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱。
本发明是通过如下措施来实现的：
本发明涉及的新的吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱，其化学结构如下：
R1为氢、氟、氯、溴，R2为氢、硝基、甲氧基
本发明制备新化合物的反应原理如下：
R1为氢、氟、氯、溴，R2为氢、硝基、甲氧基。
本发明制备化合物的方法如下：
分别称取一定量的吲哚-3-甲醛类衍生物和3，5-吡啶二胺溶于溶剂，吲哚-3-甲醛类衍生物与溶剂的摩尔比是1∶10～1∶100，在25～100℃下恒温反应2～12h，减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粉末状固体，用乙醇、乙酸乙酯或丙酮重结晶，得到纯品，真空干燥即得最终产品。
具体步骤如下：
1)称取吲哚-3-甲醛类衍生物溶于溶剂，吲哚-3-甲醛类衍生物与溶剂的摩尔比为1∶10～1∶100；所述吲哚-3-甲醛类衍生物为：吲哚-3-甲醛、5-甲氧基吲哚-3-甲醛、7-氯吲哚-3-甲醛、7-氟吲哚-3-甲醛或5-硝基吲哚-3-甲醛；
2)称取3，5-吡啶二胺溶于步骤1)所述的溶液，3，5-吡啶二胺与吲哚-3-甲醛类衍生物的摩尔比为1∶2～1∶5；
3)开动搅拌开始反应，在25～100℃下恒温反应2～12h，然后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粉末状固体，用重结晶方法提纯，即得纯品。
优选的，吲哚-3-甲醛及其衍生物与二胺类化合物的摩尔比是2∶1～5∶1。
优选的，溶剂为甲醇、丙酮、1，4-二氧六环、四氢呋喃。
优选的，重结晶所用的溶剂为乙醇、丙酮或乙酸乙酯。
本发明将吲哚-3-甲醛类衍生物与3，5-吡啶二胺进行反应，得到了一系列新化合物，经测试，这些化合物均具有良好的抑菌性能(结果见表5)和荧光性能(测试结果见附图)。
本发明的新化合物可以作为抗菌剂应用于医药领域，也可以作为荧光材料用于材料领域。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明的技术方案，以下通过具体的实施例作进一步详细叙述。
实施例1：
称取吡啶-3，5-二胺1.09g(0.01mol)，称取吲哚-3-甲醛2.89g(0.02mol)，溶于50ml的四氢呋喃中，加入到装有温度计、搅拌装置的100ml的四口瓶中。开始搅拌，反应温度控制在65℃，恒温反应3h，减压蒸馏除去溶剂，得到白色固体粉末，用乙醇重结晶，于50℃下真空干燥6h，即得目的产品：吲哚-3-甲醛缩吡啶-3，5-二胺双席夫碱。
元素分析：C23H17N5：％C：76.01(75.99)；％N19.27(19.17)；％H4.71(4.84)(括号内为测量值)。
核磁分析(核磁谱图见图2)：
通过对化合物1的结构式和核磁共振氢谱图分析得表1。化合物1总共有九种氢，其中在8.80ppm附近出现的峰为质子1的信号峰，其峰面积为1.000；在7.80ppm附近出现的峰为质子2的信号峰，其峰面积为1.000；在6.70ppm附近出现的峰为质子3的信号峰，其峰面积为1.000；在10.20ppm附近出现的峰为质子4的信号峰，其峰面积为1.030；在7.10ppm附近出现的峰为质子5的信号峰，其峰面积为1.010；在6.10ppm附近出现的峰为质子6、7的信号峰，其峰面积为2.010；在8.20ppm附近出现的峰为质子8的信号峰，其峰面积为1.010；在8.60ppm附近出现的峰为质子9的信号峰，其峰面积为0.500。由此可以看出，化合物1的核磁共振氢谱图很好的符合了化合物1的结构，即吲哚-3-甲醛缩3，5-吡啶二胺双席夫碱。
表1化合物1的1HNMR的化学位移和峰归属
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰
实施例2：
称取吡啶-3，5-二胺1.09g(0.01mol)，称取吲哚-3-甲醛2.89g(0.02mol)，溶于50ml的丙酮中，加入到装有温度计、搅拌装置的100ml的四口瓶中。开始搅拌，反应温度控制在65℃，恒温反应3h，减压蒸馏除去溶剂，得到浅黄色固体粉末，用乙醇重结晶，于50℃下真空干燥6h，即得目的产品：吲哚-3-甲醛缩吡啶-3，5-二胺双席夫碱。
元素分析：C23H17N5：％C：76.01(75.89)；％N19.27(19.19)；％H4.71(4.92)(括号内为测量值)。
核磁分析(核磁谱图见图2)：分析结果同化合物1。
实施例3：
称取吡啶-3，5-二胺1.09g(0.01mol)，称取7-氟吲哚-3-甲醛6.75g(0.05mol)，溶于50ml的1，4-二氧六环中，加入到装有温度计、搅拌装置的100ml的四口瓶中。开始搅拌，反应温度控制在65℃，恒温反应12h，减压蒸馏除去溶剂，得到黄色固体粉末，用乙醇重结晶，于50℃下真空干燥6h，即得目的产品：7-氟吲哚-3-甲醛缩对苯二胺双席夫碱。
元素分析：C23H15N5F2：％C：69.17(70.00)；％H：3.79(3.89)；％N：17.53(17.43)；％F：9.51(8.68)(括号内为测量值)。
核磁分析(核磁谱图见图3)：
通过对化合物2的结构式和核磁共振氢谱图分析得表2。化合物2总共有八种氢，其中在8.80ppm附近出现的峰为质子1的信号峰，其峰面积为1.000；在7.80ppm附近出现的峰为质子2的信号峰，其峰面积为1.000；在7.10ppm附近出现的峰为质子3的信号峰，其峰面积为1.000；在10.20ppm附近出现的峰为质子4的信号峰，其峰面积为1.030；在8.20ppm附近出现的峰为质子5、8的信号峰，其峰面积为1.510；在6.70ppm附近出现的峰为质子6的信号峰，其峰面积为2.010；在8.70ppm附近出现的峰为质子7的信号峰，其峰面积为1.010。由此可以看出，化合物2的核磁共振氢谱图很好的符合了化合物2的结构，即7-氟吲哚-3-甲醛缩3，5-吡啶二胺双席夫碱。
表2化合物1的1HNMR的化学位移和峰归属
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰
实施例4：
称取吡啶-3，5-二胺1.09g(0.01mol)，称取5-甲氧基吲哚-3-甲醛5.25g(0.03mol)，溶于50ml的四氢呋喃中，加入到装有温度计、搅拌装置的100ml的四口瓶中。开始搅拌，反应温度控制在55℃，恒温反应12h，减压蒸馏除去溶剂，得到黄色固体粉末，用乙醇重结晶，于50℃下真空干燥6h，即得目的产品：5-甲氧基吲哚-3-甲醛缩对3，5-吡啶二胺双席夫碱。
元素分析：C25H21N5O2：％C：70.91(70.80)；％H：5.00(4.89)；％N：16.54(16.43)；％O：7.56(7.88)(括号内为测量值)。
核磁分析(核磁谱图见图4)：
通过对化合物3的结构式和核磁共振氢谱图分析得表3。化合物3总共有九种氢，其中在8.40ppm附近出现的峰为质子1的信号峰，其峰面积为1.000；在7.30ppm附近出现的峰为质子2、5的信号峰，其峰面积为2.000；在7.10ppm附近出现的峰为质子3、8的信号峰，其峰面积为2.000；在10.30ppm附近出现的峰为质子4的信号峰，其峰面积为1.030；在3.73ppm附近出现的峰为质子7的信号峰，其峰面积为3.020；在7.80ppm附近出现的峰为质子8的信号峰，其峰面积为0.500。化合物3的核磁共振氢谱图很好的符合了化合物3的结构，即5-甲氧基吲哚-3-甲醛缩3，5-吡啶二胺双席夫碱。
表3化合物3的1HNMR的化学位移和峰归属
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰
实施例5：
称取吡啶-3，5-二胺1.09g(0.01mol)，称取5-硝基吲哚-3-甲醛8.24g(0.04mol)，溶于50ml的丙酮中，加入到装有温度计、搅拌装置的100ml的四口瓶中。开始搅拌，反应温度控制在35℃，恒温反应7h，减压蒸馏除去溶剂，得到黄色固体粉末，用乙醇重结晶，于50℃下真空干燥6h，即得目的产品：5-硝基吲哚-3-甲醛缩对3，5-吡啶二胺双席夫碱。
元素分析：C25H21N7O6：％C：56.91(56.80)；％H：3.11(3.06)；％N：20.20(20.33)；％O：19.78(19.81)(括号内为测量值)。
核磁分析(核磁谱图见图5)：
通过对化合物4的结构式和核磁共振氢谱图分析得表4。化合物4总共有八种氢，其中在8.30ppm附近出现的峰为质子1的信号峰，其峰面积为1.000；在7.20ppm附近出现的峰为质子2、5的信号峰，其峰面积为2.000；在7.30ppm附近出现的峰为质子3的信号峰，其峰面积为2.000；在10.20ppm附近出现的峰为质子4的信号峰，其峰面积为1.030；在6.40ppm附近出现的峰为质子6的信号峰，其峰面积为1.030；在7.00ppm附近出现的峰为质子7的信号峰，其峰面积为1.000；在7.80ppm附近出现的峰为质子8的信号峰，其峰面积为0.500。化合物4的核磁共振氢谱图很好的符合了化合物4的结构，即5-硝基吲哚-3-甲醛缩3，5-吡啶二胺双席夫碱。
表4化合物4的1HNMR的化学位移和峰归属
s：单峰；d：二重峰；m：多重峰
实验例：
1.抑菌性能测试
参照中华人民共和国药典2010年版附录的方法，对菌种进行复苏及扩增，以阿奇霉素为G+菌抑菌阳性对照，以硫酸庆大霉素为G-菌抑菌阳性对照。各种化合物先用少量的二甲亚砜(DMSO)溶解后，用去离子水配制成50ug/ml的溶液。
采用抑菌圈法测试合成的新化合物对G+菌和G-菌的抑制效果。参照药典方法制备含菌培养基，待培养基凝固后，放置牛津杯。然后取等量的各样品加样，做2～3个复管，在培养箱中培养16～20h后，用游标卡尺测量抑菌直径。G+短小芽抱杆菌的对照药为阿奇霉素，G-肺炎克雷白杆菌的对照药为硫酸庆大霉素。
选择实施例1～5的样品，进行抗菌活性测定，结果表明，样品1～5均对短小芽抱杆菌和肺炎克雷白杆菌有一定的抑制作用。
表5化合物抑菌测试结果
研究结果表明：化合物具有抑菌性能。
2.荧光性能测试
取经过纯化处理的实施例1～例5样品，分别用DMSO溶解，用二次蒸馏水稀释，配制成1.0×10-5mol/ml的样品溶液。
利用紫外可见分光光度计分别测定样品的紫外吸收光谱，发现其最大紫外吸收波长，进而以此作为荧光激发波长，利用荧光分光光度计测定化合物的荧光光谱。(结果见附图1)
研究结果表明：化合物具有荧光发射。
附图说明：
(1)图1为实施例1～5化合物的荧光谱图。
(2)图2～5为实施例1～5化合物的H-NMR谱图。
Claims (5)
1.一种吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱，其特征在于：其结构式如下：
其中，R1为氢、氟、氯或溴，R2为氢、硝基或甲氧基。
2.如权利要求1所述的吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱的应用，其特征在于：作为荧光材料应用于材料领域。
3.一种权利要求1所述的吲哚-3-甲醛缩吡啶二胺双席夫碱的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：
1)称取吲哚-3-甲醛类衍生物溶于溶剂，吲哚-3-甲醛类衍生物与溶剂的摩尔比为1∶10～1∶100；所述吲哚-3-甲醛类衍生物为：吲哚-3-甲醛、5-甲氧基吲哚-3-甲醛、7-氯吲哚-3-甲醛、7-氟吲哚-3-甲醛或5-硝基吲哚-3-甲醛；
2)称取3,5-吡啶二胺溶于步骤1)所述的溶液，3,5-吡啶二胺与吲哚-3-甲醛类衍生物的摩尔比为1∶2～1∶5；
3)开动搅拌开始反应，在25～100℃下恒温反应2～12h，然后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色粉末状固体，用重结晶方法提纯，即得到纯品。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：溶剂为甲醇、四氢呋喃、丙酮或1,4-二氧六环。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：重结晶所用的溶剂为乙醇、丙酮或乙酸乙酯。
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