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  噻二唑类化合物是一种易形成氢键结合域、含“N-C-S”的药效活性基团^[1], 是生产常见抗生素如头孢唑啉、头孢西酮、头孢卡奈、头孢帕罗、唑酮头孢菌素等医药的重要中间体^[2]. 1, 3, 4-噻二唑具有良好的电子传输水平和空穴阻挡能力^[3], 其特殊的结构单元能与生物体内某些金属离子配位, 具有较好的组织细胞通透性^[4].近几年来研究发现, 2, 5-二取代-1, 3, 4-噻二唑类衍生物具有抗癌^{[5, 6]}、抑制阿尔茨海默疾病^[7]、消炎^[8]、抗惊厥^[9]等多种生物活性.将不同的杂环引入到1, 3, 4-噻二唑环上2位或5位, 会使噻二唑活性增强, 并可明显增加其药性^{[10, 11]}.因此, 对于2, 5-二取代-1, 3, 4-噻二唑衍生物的合成与性能研究已受到人们广泛的关注.

  二茂铁衍生物能在多数常见溶剂中进行可逆的单电子氧化还原反应, 是一种较好的电子转移媒介^[12].二茂铁衍生物的低毒性、亲油性使其在抗菌^[13]、抗肿瘤^{[14, 15]}药物的研发方面得到广泛研究和应用.将二茂铁和噻二唑结合得到的化合物具有可逆的氧化还原性^[16], 能与金属离子络合, 应用于离子选择性电极^[17]; 还具有优良的生物活性^[18]、抗菌活性^{[19, 20]}等.二茂铁苯甲酸具有多个活性中心和扩展的共轭面, 有利于分子间的一些弱相互作用^[21].冯志君等^[22]合成了一系列二茂铁苯甲酰噻二唑类化合物, 但没有对其性质进行深入的研究.在此, 我们将二茂铁苯甲酸与1, 3, 4-噻二唑衍生物结合, 分别引入了供电子基团和吸电子基团, 增加了杂原子的数量, 期望得到活性更好的化合物.本文得到了7个新的二茂铁苯甲酰噻二唑化合物, 对它们的结构进行了表征, 并研究了7种化合物电化学性质和生物活性.其合成路线见Scheme 1.

  

  图图式1 化合物FeL₁~FeL₇的合成

  Figure 图式1. Synthesis of compounds FeL₁~FeL₇

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  1    结果与讨论

  1.1    目标化合物FcL₄晶体结构解析及结果

  化合物FcL₄(C₂₇H₂₄ClFeN₃O₂S₂)为梭形块状深红色晶体, 分子晶体图如图 1(CCDC: 1484853).单晶X射线测试表明化合物M=577.91, 属于三斜晶系, P 1手性空间群.晶胞参数: a=8.6731(4) , b=12.0650(6) , c=12.9753(7) , α=82.583(2)°, β=73.951(2)°, γ=71.962(2)°, V=1239.29(11) ³, D_c=1.549 Mg/m³, 晶胞中分子数: Z=2, F(000)=596, 吸收系数μ=0.917 mm^-1, R₁=0.0348 [I＞2s(I)], wR₂=0.1111, s=0.914.

  

  图1 FcL₄的分子结构

  Figure 1. Molecular structure of FcL₄

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  晶体结构数据表明, FcL₄中Fe-C键长范围为2.033~2.054 ,两个茂环面间距为3.297 ,由于苯环的取代, 茂环发生扭曲, 二面角为3.414°.茂环与其直接相连的苯环共平面, 与噻二唑环的夹角为11.442°, 与末端苯环的二面角为16.948°, 呈现逐渐偏转的构型, 噻二唑环和末端苯环上的原子偏离其平面的平均距离分别为0.005和0.008 .羰基氧原子与茂环上的氢形成分子间的氢键C (5)-H (14)…O (1), 间距为2.661 ,键角为157.498°.此外, 溶剂分子DMSO上的氧原子分别与两个不同FcL₄分子上茂环上的氢和酰胺上氮原子形成分子间氢键: C (25)-H (16)…O (2)(2.712 )以及N (1)-H (14)…O (2)(2.050 ).分子间具有共轭体系的苯环和噻二唑环之间还存在π…π堆积, 构成三维堆积的孔洞结构(图 2).

  

  图2 FcL₄的分子间氢键和π…π作用堆积图

  Figure 2. 3D molecular structure of hydrogen bonds and π…π stacking in the FcL₄

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  1.2    电化学性质

  1.3    生物活性

  1.2.2    离子响应

  表2 化合物FcL₁~FcL₇对Pb²⁺和Zn²⁺的电化学响应 Table2. Electrochemical responds of FcL₁~FcL₇to Pb²⁺ and Zn²⁺

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  Compd.	Epa/mV	Epa/mV			ΔEpa/mV
  		(Pb2++L)	(Zn2++L)		(Pb2++L)	(Zn2++L)
  FcL1	621	581	572		40	49
  FcL2	620	579	572		41	48
  FcL3	621	574	578		47	43
  FcL4	606	563	561		43	45
  FcL5	607	558	565		49	42
  FcL6	613	577	575		36	38
  FcL7	626	565	570		61	56

  表2 化合物FcL₁~FcL₇对Pb²⁺和Zn²⁺的电化学响应
  Table2. Electrochemical responds of FcL₁~FcL₇to Pb²⁺ and Zn²⁺

  进一步测试了化合物FcL₁~FcL₇对金属离子的响应, 结果见表 2.当分别加入Fe²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Ag⁺时, 化合物FcL₁~FcL₇的电位差较小, 但当加入Pb²⁺、Zn²⁺离子时, 目标化合物的氧化还原峰均发生了一定程度的移动, 且电位差值大于25 mV, 即目标化合物FcL₁~FcL₇对Pb²⁺、Zn²⁺金属离子具有一定的电化学响应能力, 其中FcL₇与Pb²⁺、Zn²⁺的响应最为明显.化合物与金属离子作用前后电位值改变越大, 说明发生氧化还原反应所需的能量越高, 络合形成的键就越强, 它们相互作用形成络合物的稳定性就越高, 由此推断, FcL₇与Pb²⁺、Zn²⁺形成的配合物稳定性最强.

  1.2.1    循环伏安

  

  图3 FcL₁在DMF中不同扫速下的循环伏安图以及i_p~v^1/2关系图

  Figure 3. CVs of FcL₁ in DMF at different scan rate and the relation between i_p~v^1/2

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  目标化合物的循环伏安数据见表 1. FcL₁~FcL₇的电化学性质相似, 在0.3~0.9 V间均有一对对称的氧化还原峰, i_pa/i_pc接近1, 初步判定电极表面发生了单电子的氧化还原反应, 可归属为Fc⁺/Fc (Fe³⁺+e⇋Fe²⁺)的氧化还原.化合物半波电位很接近但相比二茂铁都有了明显的正移, 说明二茂铁上取代基的引入, 整个分子的体积增大, 茂环难以靠近电极表面, 使氧化还原峰发生正移^[23].进一步改变扫描速率, 得到FcL₁~FcL₇在不同扫速下的循环伏安图, 作i_p~v^1/2图.以FcL₁为例(图 3), 随着扫描速率的升高, 氧化还原峰电位没有明显变化, |ΔE|基本不变, 说明在扫描速率50~500 mV/s的范围内, 目标化合物在电极上发生的氧化还原过程是准可逆的. i_p~v^1/2呈线性关系, 表明化合物的氧化还原电对在电极表面的反应过程是受扩散控制的.循环伏安数据见表 1.

  表1 化合物FcL₁~FcL₇的循环伏安数据^a Table1. The electrochemical data of FcL₁~FcL₇

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  Compd.	Epa/V	Epc/V	E0/V	ΔE/V	ipa/ipc
  Fc	0.537	0.471	0.504	0.066	1.0000
  FcL1	0.650	0.576	0.613	0.074	1.1765
  FcL2	0.638	0.580	0.609	0.058	1.3384
  FcL3	0.636	0.575	0.605	0.061	1.2773
  FcL4	0.634	0.570	0.602	0.064	1.2623
  FcL5	0.617	0.553	0.585	0.064	1.2742
  FcL6	0.616	0.547	0.581	0.069	1.3938
  FcL7	0.631	0.579	0.605	0.052	1.3793
  a Epa:阳极峰电位, Epc:阴极峰电位, E0:半波电位, ipa:阳极峰电流, ipc:阴极峰电流.

  表1 化合物FcL₁~FcL₇的循环伏安数据^a
  Table1. The electrochemical data of FcL₁~FcL₇

  1.3.2    抗肿瘤活性的测定

  表5 化合物FcL₁~FcL₇对癌细胞株的IC₅₀(mmol/L)值^a Table5. IC₅₀(mmol/L) of FcL₁~FcL₇ for colibacillus

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  Compd.	BGC-823	SGC7901	EC-9706	Eca-109	Ece	Jurkat
  FcL1	N	N	N	N	N	N
  FcL2	N	N	87.99	N	N	N
  FcL3	N	N	N	N	N	N
  FcL4	N	N	N	N	85.41	N
  FcL5	N	80.11	44.23	41.28	N	N
  FcL6	N	N	71.67	18.42	N	N
  FcL7	N	N	19.31	24.91	N	N
  a N表示IC50值大于100, 没有活性.

  表5 化合物FcL₁~FcL₇对癌细胞株的IC₅₀(mmol/L)值^a
  Table5. IC₅₀(mmol/L) of FcL₁~FcL₇ for colibacillus

  本实验采用CCK-8法, 在五种浓度梯度下测试了目标化合物对人胃癌细胞株(BGC-823)、人胃癌细胞株(SGC-7901)、人食管癌细胞株(EC-9706)、人食管癌细胞株(Eca-109)、人食管癌细胞株(Ece)、白血病细胞株(Jurkat)的抗癌活性.结果见表 5.

  由表 5可知, 当取代基为CH₃, H时, 目标化合物FcL₁、FcL₃对六种被测的肿瘤细胞株均未呈现出明显的抑制活性. FcL₂和FcL₄对人食管癌细胞株EC-9706和Ece的抑制作用较弱.而当在二茂铁苯甲酰噻二唑骨架上引入强吸电子基团时, 化合物FcL₅~FcL₇对于人食管癌细胞EC-9706和Eca-109的抑制作用明显提高.其中取代基为CF₃的化合物FcL₇对EC-9706的抑制性较好, 其IC₅₀值为19.31 mmol/L.取代基为NO₂的化合物FcL₆对于Eca-109的抑制性较好, 其IC₅₀值是18.42 mmol/L.结合化合物结构与抗肿瘤活性来看, 随着取代基的吸电子能力逐渐增强, 其IC₅₀值也显著地减小, 即抗肿瘤活性在逐渐增强, 说明当R是吸电子基团时更有利于化合物抗肿瘤活性的表达.

  1.3.1    抗菌活性的测定

  对化合物FcL₁~FcL₇对玉米禾谷镰刀菌进行EC₅₀值测定并计算毒力回归方程, 结果见表 4.从表中可以更准确地看出, 目标化合物对玉米禾谷镰刀菌的抑制作用良好, 其中FcL₆、FcL₇对玉米禾谷镰刀菌的EC₅₀值分别为98.92和100.30 mg/mL.这两种化合物可以作为先导物质进行进一步的结构优化研究.

  表4 化合物FcL₁~FcL₇对玉米禾谷镰刀菌的抑制效果 Table4. The inhibitory effect of FcL₁~FcL₇ against Fusarium graminearum

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  Compd.	Toxic regression equation	r	EC50/(mg•mL-1)
  FcL1	y=2.0955x+0.4159	0.9676	154.03
  FcL2	y=2.6316x-0.5953	0.9986	133.72
  FcL3	y=2.2955x+0.1843	0.9751	125.28
  FcL4	y=2.6606x-0.6199	0.9668	129.50
  FcL5	y=2.8025x-0.7432	0.9847	112.02
  FcL6	y=2.7004x-0.3881	0.9904	98.92
  FcL7	y=2.8092x-0.6221	0.9764	100.30

  表4 化合物FcL₁~FcL₇对玉米禾谷镰刀菌的抑制效果
  Table4. The inhibitory effect of FcL₁~FcL₇ against Fusarium graminearum
  表3 化合物FcL₁~FcL₇对三种细菌的抑制活性(抑制率/%) Table3. Antibacterial activities of FcL₁~FcL₇(inhibition rate/%)

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  Compd.	玉米禾谷镰刀菌	新月弯孢菌	链格孢菌
  FcL1	63.42	24.37	43.55
  FcL2	68.37	22.63	46.05
  FcL3	72.58	34.79	52.94
  FcL4	75.30	37.81	49.41
  FcL5	79.23	42.51	55.61
  FcL6	82.37	39.42	53.39
  FcL7	84.25	43.58	56.24
  a测试浓度为200 mg/mL.

  表3 化合物FcL₁~FcL₇对三种细菌的抑制活性(抑制率/%)
  Table3. Antibacterial activities of FcL₁~FcL₇(inhibition rate/%)

  采用平皿生长速率法, 对目标化合物的植物病原菌抑菌活性进行研究.供试菌种为玉米禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)、玉米新月弯孢菌(Curvularia lunata)、链格孢菌(Alternaria tenuis).结果见表 3.

  从表 3可以看出, 目标化合物对这三种植物病原菌均有不同程度的抑菌活性.尤其对玉米禾谷镰刀菌的抑制作用最为明显, 对链格孢菌和新月弯孢菌的抑制几乎不明显, 说明其抗菌活性具有一定的选择性.而CF₃为取代基的化合物对三种植物病原菌都有一定的抑制作用.对于玉米禾谷镰刀菌来说, FcL₇的抑制率最高.且随着取代基的不同, 化合物对玉米禾谷镰刀菌抑菌活性也不尽相同, 以NO₂、CF₃为取代基的抑菌效果明显, 抑制率达到80%以上.不难发现, FcL₇对三种植物病原菌的抑制作用都比其他几种化合物的抑制作用好, 可能归因于CF₃的强吸电子能力.初步进行构效分析得出, 化合物的抑菌性与R取代基的吸电子能力有关, 即R的吸电子能力越强, 化合物对植物病原菌的抑制作用越明显.

  2    结论

  本文设计合成了7种新型对二茂铁苯甲酰噻二唑类化合物, 得到了化合物FcL₄的单晶结构.电化学实验表明, 该类化合物在电极表面都发生了可逆的单电子氧化还原反应, 且该类化合物对Pb²⁺、Zn²⁺有一定的电化学响应能力.生物活性测试表明, R取代基为吸电子基团时有利于其杀菌活性和抗癌活性, 7种化合物对玉米禾谷镰刀菌都有较好的抑菌活性和选择性, FcL₇在浓度为200 μg/mL时对玉米禾谷镰刀菌的抑制率为84.25%; FcL₅~FcL₇对人体食管癌细胞抑制作用明显, FcL₆对人体食管癌细胞Eca-109的IC₅₀值为18.42 mmol/L.为新的具有电化学活性和生物活性的化合物的合成、筛选、开发提供一些基本的理论数据和参考.

  3    实验部分

  3.1    仪器与试剂

  AVⅢ HD 600 Bruker核磁共振仪; Flash EA 1112型元素分析仪; 美国Nicolet 470-FTIR红外光谱仪; 德国NETZSCH STA 409 PC同步热分析仪; 郑州远大科技有限公司RST3000电化学工作站.所用试剂均为市售化学纯或分析纯, 使用前经过干燥处理.

  3.2    实验方法

  3.3    目标化合物的生物活性测试

  3.2.5    电化学性质测试

  室温下, 分别将FcL₁~FcL₇溶于N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中, 配成浓度为5×10^-4 mol/L的待测液, 用0.1 mol/L的四丁基高氯酸铵(TBAP)的DMF溶液作为支持电解质.以玻碳电极为工作电极, 铂丝电极为辅助电极, 银/氯化银为参比电极的三电极体系, 实验前向待测液中通氮气10~20 min, 除去氧气对化合物循环伏安的影响.在-0.35~2.0 V的扫描范围内, 测试目标化合物的循环伏安行为.

  3.2.1    对二茂铁苯甲酸的合成

  对二茂铁苯甲酸参照文献[24]方法合成.

  3.2.4    单晶结构测试

  称取0.05 g的FcL₄的粉末状固体溶于5 mL的DMSO溶剂中, 加热使其尽量溶解, 过滤, 将清液静置数天, 瓶子底部有红色晶体析出.室温下, 挑选尺寸适中的晶体, 置于Bruker SMART APEX ⅡCCD X射线单晶衍射仪上, 通过石墨单色器以Mo-Kα单色射线(λ=0.767 )作为衍射光源, 按照ω-2θ的变速扫描下收集单晶的衍射点数据.晶体结构最后采用SHELXS-97程序直接解出, 并通过傅立叶技术对所有非氢原子的坐标和各向异性采用全矩阵最小二乘法进行精修.

  3.2.2    2-氨基-5-芳基-1, 3, 4-噻二唑衍生物的合成

  2-氨基-5-芳基-1, 3, 4-噻二唑衍生物照文献[25]方法合成.

  3.2.3    目标化合物的合成

  N-[5-(4-苯基)-1, 3, 4-噻二唑-2-基]-4-二茂铁苯甲酰胺(FcL₃):展开剂: V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:1, 砖红色固体, 产率30%. m.p. 261~263 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 13.13(s, 1H, H-N), 8.10(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 8.00(s, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 7.73(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.57(s, J=8.1 Hz, 3H, H-Ar), 4.97(s, J=1.8 Hz, 2H, H-Fc), 4.47(s, 2H, H-Fc), 4.05(s, 5H, H-Fc); IR (KBr) ν: 3152, 3023, 2925, 1664, 1607, 1519, 1421, 1309, 1187, 1090, 823, 759, 686 cm^-1. Anal. calcd for C₂₅H₁₉FeN₃OS: C 64.53, N 9.03, H 4.12, S 6.89; found C 64.56, N 8.81, H 4.20, S 6.81.

  N-[5-(4-硝基苯基)-1, 3, 4-噻二唑-2-基]-4-二茂铁苯甲酰胺(FcL₆):展开剂: V(二氯甲烷):V(甲醇)=20:1, 土褐色固体, 产率20%. m.p. 281~283 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 13.30(s, 1H, H-N), 8.38(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 8.29(s, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 8.11(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.74(s, J=8.1 Hz, 3H, H-Ar), 4.97(s, J=1.8 Hz, 2H, H-Fc), 4.47(s, 2H, H-Fc), 4.06(s, 5H, H-Fc); IR (KBr) ν: 3154, 3010, 2920, 1661, 1607, 1517, 1455, 1313, 1187, 1097, 847, 749, 699 cm^-1. Anal. calcd for C₂₅H₁₈FeN₄O₃S: C 58.84, N 10.98, H 3.56, S 6.28; found C 58.81, N 10.92, H 3.64, S 6.28.

  称取2 mmol (0.354 g) 5-苯基-2-氨基-1, 3, 4-噻二唑溶于80 mL的无水二氯甲烷中, 滴加2 mL的重蒸过的三乙胺作为缚酸剂, 将新制得的二茂铁苯甲酰氯溶于50 mL的二氯甲烷中, 缓慢滴加到上述反应体系内, 搅拌回流, TLC监测, 至反应完成.将反应液依次用饱和碳酸氢钠溶液、蒸馏水、饱和食盐水洗涤, 收集有机相, 加入无水硫酸镁干燥, 过滤, 将滤液浓缩, 采用柱层析分离提纯得到目标产物.

  N-[5-(4-三氟甲基苯基)-1, 3, 4-噻二唑-2-基]-4-二茂铁苯甲酰胺(FcL₇):展开剂: V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:1, 砖红色固体, 产率25%. m.p. 294~295 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 13.18(s, 1H, H-N), 8.23(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.89(s, J=8.11 Hz, 2H, H-Ar), 7.92(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.73(s, J=8.1 Hz, 3H, H-Ar), 4.96(s, J=1.8 Hz, 2H, H-Fc), 4.47(s, 2H, H-Fc), 4.05(s, 5H, H-Fc); IR (KBr) ν: 3172, 3020, 2920, 1679, 1607, 1517, 1303, 1169, 1107, 1069, 991, 829, 695 cm^-1. Anal. calcd for C₂₆H₁₈F₃FeN₃OS: C 58.55, N 7.88, H 3.40, S 6.01; found C 58.51, N 7.86, H 3.44, S 6.09.

  N-[5-(4-溴基苯基)-1, 3, 4-噻二唑-2-基]-4-二茂铁苯甲酰胺(FcL₅):展开剂: V(二氯甲烷):V(甲醇)=20:1, 橙红色固体, 产率28%. m.p. 214~216 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 8.09(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.87(s, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 7.69(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.62(s, J=8.1 Hz, 3H, H-Ar), 4.89(s, J=1.8 Hz, 2H, H-Fc), 4.41(s, 2H, H-Fc), 4.04(s, 5H, H-Fc); IR (KBr) ν: 3144, 3010, 2930, 1669, 1607, 1517, 1303, 1115, 1071, 981, 821, 687 cm^-1. Anal. calcd for C₂₅H₁₈BrFeN₃OS: C 55, 17, N 7.72, H 3.33, S 5.89; found C 55.15, N 7.67, H 3.33, S 5.82.

  N-[5-(4-甲氧基苯基)-1, 3, 4-噻二唑-2-基]-4-二茂铁苯甲酰胺(FcL₁):展开剂: V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:1, 橘红色固体, 产率46%. m.p. 246~248 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 13.00(s, 1H, H-N), 8.10(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.89(d, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 7.73(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.37(d, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 4.96(s, J=1.8 Hz, 2H, H-Fc), 4.46(s, 2H, H-Fc), 4.05(s, 5H, H-Fc), 3.85(s, 3H, H-OCH₃); IR (KBr) ν: 3156, 3044, 2944, 1669, 1617, 1519, 1303, 1249, 1115, 1043, 821, 695 cm^-1. Anal. calcd for C₂₆H₂₁FeN₃O₂S: C 63.04, N 8.48, H 4.27, S 6.47; found C 62.16, N 8.17, H 4.49, S 6.38.

  N-[5-(4-氯基苯基)-1, 3, 4-噻二唑-2-基]-4-二茂铁苯甲酰胺(FcL₄):展开剂: V(二氯甲烷):V(甲醇)=20:1, 红色固体, 产率22%. m.p. 220~223 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 13.12(s, 1H, H-N), 8.10(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 8.02(s, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 7.73(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.63(s, J=8.1 Hz, 3H, H-Ar), 4.96(s, J=1.8 Hz, 2H, H-Fc), 4.46(s, 2H, H-Fc), 4.05(s, 5H, H-Fc); IR (KBr) ν: 3162, 3020, 2930, 1661, 1607, 1509, 1303, 1187, 1079, 883, 821, 757, 687 cm^-1. Anal. calcd for C₂₅H₁₈ClFeN₃OS: C 60.08, N 8.41, H 3.63, S 6.42; found C 60.01, N 8.39, H 3.70, S 6.37.

  N-[5-(4-甲基苯基)-1, 3, 4-噻二唑-2-基]-4-二茂铁苯甲酰胺(FcL₂):展开剂: V(乙酸乙酯):V(石油醚)=1:1, 橘红色固体, 产率37%. m.p. 273~274 ℃; ¹H NMR (DMSO-d₆, 600 MHz) δ: 13.06(s, 1H, H-N), 8.10(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.89(d, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 7.73(d, J=8.5 Hz, 2H, H-Ar), 7.37(d, J=8.1 Hz, 2H, H-Ar), 4.97(s, J=1.8 Hz, 2H, H-Fc), 4.47(s, 2H, H-Fc), 4.08(s, 5H, H-Fc), 2.39(s, 3H, H-CH₃); IR (KBr) ν: 3112, 3010, 2932, 1659, 1591, 1525, 1313, 1223, 1111, 1099, 819, 697 cm^-1. Anal. calcd for C₂₆H₂₁FeN₃OS: C 65.14, N 8.77, H 4.42, S 6.69; found C 64.98, N 8.75, H 4.54, S 6.65.

  称取2 mmol (0.612 g)对二茂铁苯甲酸溶于50 mL的无水氯仿中, 缓慢滴加4 mL新蒸的草酰氯, 在60 ℃下回流搅拌4 h.反应完后, 旋蒸除去溶剂和未完全反应的草酰氯, 旋干后得到深红色小方片状固体二茂铁苯甲酰氯.

  3.3.2    抗癌活性测试

  以DMSO为溶剂将化合物FcL₁~FcL₇配制成5000 mg/L的母液, 再分别用ROMI-1640型细胞完全培养基稀释成100、50、25、12.5、6.25 mg/L五个浓度梯度.测试前将人体肿瘤细胞放置在培养箱中于37 ℃恒温、5% CO₂、饱和湿度的条件下培养, 取对数生长期的细胞进行实验; 分别将人体肿瘤细胞接种于96孔板中, 每孔接种100 mL浓度约为4×10⁴~8×10⁴的细胞悬浮液; 将不同浓度梯度的待测物FcL₁~FcL₇加入到96孔板中, 放置在培养箱中继续培养12 h.移取10 mL的CCK-8加入到96孔板中, 继续放回37 ℃恒温培养箱中于相同条件下培养2 h, 用全波长酶标仪于450 nm的波长下测定各孔的OD值, 每种样品的每个浓度重复做3次, 记录数据.通过酶标仪测定所得吸光度计算细胞平均抑制率.抑制率(%)=[(对照-实验)/(对照-空白)]×100%.根据五个浓度的抑制率曲线, 用SPSS16.0软件出每个化合物的IC₅₀值.

  辅助材料(Supporting Information)  化合物FcL₄的主要键长键角, 目标化合物FcL₁~FcL₇的核磁氢谱谱图.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

  3.3.1    抗菌活性测试

  称取洗净去皮的马铃薯200 g, 切成小丁后加入1000 mL蒸馏水.煮沸持续20 min, 过滤后向滤液中加葡萄糖和琼脂各20 g, 加热搅拌至全溶.趁热分装至250 mL的锥形瓶中, 121 ℃下湿热灭菌30 min得马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)培养基.称取20 mg样品溶于二甲基亚砜(DMSO)中, 分别配制成3000 mg/L的待测药液, 用1 mL DMSO配成空白对照溶液, 取1 mL的待测药液与14 mL融化的PDA培养基混匀, 最终药液浓度为200 mg/L, 制成含药PDA平板.将培养好的病原菌菌饼移入含药培养皿中, 于28 ℃恒温培养箱中培养. 72 h以后将培养皿取出, 观察菌落生长情况, 以3次测试平行菌落样品生长直径的平均值计算抑制率.抑制率(%)=[(对照菌落直径-含药菌落直径)/(对照菌落直径-0.4)]×100%.化合物对玉米禾谷镰刀菌的EC₅₀值作用测试方法同上, 取最终药剂浓度为200、100、50、25、12.5 mg/L五个浓度梯度.

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• 

  图式1  化合物FeL₁~FeL₇的合成

  Scheme 1  Synthesis of compounds FeL₁~FeL₇

  FcL₁:R=OCH₃;FcL₂:R=CH³;FcL₃:R=H;FcL₄:R=CI;FcL₅:R=Br;FcL₆:R=NO₂;FcL₇:R=CF₃

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  图 1  FcL₄的分子结构

  Figure 1  Molecular structure of FcL₄

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  图 2  FcL₄的分子间氢键和π…π作用堆积图

  Figure 2  3D molecular structure of hydrogen bonds and π…π stacking in the FcL₄

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  图 3  FcL₁在DMF中不同扫速下的循环伏安图以及i_p~v^1/2关系图

  Figure 3  CVs of FcL₁ in DMF at different scan rate and the relation between i_p~v^1/2

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  表 1  化合物FcL₁~FcL₇的循环伏安数据^a

  Table 1.  The electrochemical data of FcL₁~FcL₇

  Compd.	Epa/V	Epc/V	E0/V	ΔE/V	ipa/ipc
  Fc	0.537	0.471	0.504	0.066	1.0000
  FcL1	0.650	0.576	0.613	0.074	1.1765
  FcL2	0.638	0.580	0.609	0.058	1.3384
  FcL3	0.636	0.575	0.605	0.061	1.2773
  FcL4	0.634	0.570	0.602	0.064	1.2623
  FcL5	0.617	0.553	0.585	0.064	1.2742
  FcL6	0.616	0.547	0.581	0.069	1.3938
  FcL7	0.631	0.579	0.605	0.052	1.3793
  a Epa:阳极峰电位, Epc:阴极峰电位, E0:半波电位, ipa:阳极峰电流, ipc:阴极峰电流.

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  表 2  化合物FcL₁~FcL₇对Pb²⁺和Zn²⁺的电化学响应

  Table 2.  Electrochemical responds of FcL₁~FcL₇to Pb²⁺ and Zn²⁺

  Compd.	Epa/mV	Epa/mV			ΔEpa/mV
  		(Pb2++L)	(Zn2++L)		(Pb2++L)	(Zn2++L)
  FcL1	621	581	572		40	49
  FcL2	620	579	572		41	48
  FcL3	621	574	578		47	43
  FcL4	606	563	561		43	45
  FcL5	607	558	565		49	42
  FcL6	613	577	575		36	38
  FcL7	626	565	570		61	56

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  表 3  化合物FcL₁~FcL₇对三种细菌的抑制活性(抑制率/%)

  Table 3.  Antibacterial activities of FcL₁~FcL₇(inhibition rate/%)

  Compd.	玉米禾谷镰刀菌	新月弯孢菌	链格孢菌
  FcL1	63.42	24.37	43.55
  FcL2	68.37	22.63	46.05
  FcL3	72.58	34.79	52.94
  FcL4	75.30	37.81	49.41
  FcL5	79.23	42.51	55.61
  FcL6	82.37	39.42	53.39
  FcL7	84.25	43.58	56.24
  a测试浓度为200 mg/mL.

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  表 4  化合物FcL₁~FcL₇对玉米禾谷镰刀菌的抑制效果

  Table 4.  The inhibitory effect of FcL₁~FcL₇ against Fusarium graminearum

  Compd.	Toxic regression equation	r	EC50/(mg•mL-1)
  FcL1	y=2.0955x+0.4159	0.9676	154.03
  FcL2	y=2.6316x-0.5953	0.9986	133.72
  FcL3	y=2.2955x+0.1843	0.9751	125.28
  FcL4	y=2.6606x-0.6199	0.9668	129.50
  FcL5	y=2.8025x-0.7432	0.9847	112.02
  FcL6	y=2.7004x-0.3881	0.9904	98.92
  FcL7	y=2.8092x-0.6221	0.9764	100.30

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  表 5  化合物FcL₁~FcL₇对癌细胞株的IC₅₀(mmol/L)值^a

  Table 5.  IC₅₀(mmol/L) of FcL₁~FcL₇ for colibacillus

  Compd.	BGC-823	SGC7901	EC-9706	Eca-109	Ece	Jurkat
  FcL1	N	N	N	N	N	N
  FcL2	N	N	87.99	N	N	N
  FcL3	N	N	N	N	N	N
  FcL4	N	N	N	N	85.41	N
  FcL5	N	80.11	44.23	41.28	N	N
  FcL6	N	N	71.67	18.42	N	N
  FcL7	N	N	19.31	24.91	N	N
  a N表示IC50值大于100, 没有活性.

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