張春蘭

(濰坊學院,山東 濰坊 261061)

超分子8-羥基喹啉/3,5-二硝基水楊酸的合成、晶體結(jié)構及抑菌活性*

張春蘭

(濰坊學院,山東 濰坊 261061)

以8-羥基喹啉和3,5-二硝基水楊酸合成了一種黃色的超分子化合物,用X-射線衍射法確定了其晶體結(jié)構,大量的分子內(nèi)和分子間氫鍵使此超分子化合物結(jié)構得以穩(wěn)定。抑菌活性測試發(fā)現(xiàn)此超分子化合物的抑菌活性明顯高于8-羥基喹啉和3,5-二硝基水楊酸,其中對枯草芽孢桿菌的抑菌效果最好。

8-羥基喹啉;3,5-二硝基水楊酸;晶體結(jié)構;抑菌活性

水楊酸廣泛存在于高等植物中。近年來,對于水楊酸功能的研究已經(jīng)成為生物學最重要、發(fā)展最迅速的研究領域之一。據(jù)報道水楊酸在植物生長、發(fā)育、成熟、衰老調(diào)控及抗逆誘導等方面具有重要的生理作用[1-2]。而3,5-二硝基水楊酸(3,5-dinitrosalicylic acid,DNS)主要作為食品添加劑用于預防火雞的黑頭病[3]。8-羥基喹啉(oxine)呈現(xiàn)兩性,廣泛應用于金屬的測定和分離以及染料、殺菌劑和藥物的合成方面。為了尋找更為廣譜、高效的抑菌劑,本研究以8-羥基喹啉的硫酸鹽和3,5-二硝基水楊酸為原料合成了新型的超分子化合物,并對其抑菌活性進行了測試。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

顯微熔點測定儀、X射線單晶衍射儀(Bruker Smart APEX II)、無菌培養(yǎng)箱、無菌操作臺。8-羥基喹啉硫酸鹽、3,5-二硝基水楊酸、無水乙醇等均為分析純。

1.2 供試菌種

大腸桿菌(E.coli)、枯草芽胞桿菌(Bacillus subtilis cohn)、副傷寒桿菌(Salmonella paratyphi),均由濰坊學院生物工程學院微生物室提供。

1.3 合成方法

分別將3,5-二硝基水楊酸、8-羥基喹啉硫酸鹽以熱水溶解,以適當比例混合攪拌,過濾,將沉淀以熱水洗滌3次。待干燥后以無水乙醇溶解,過濾,濾液在室溫下?lián)]發(fā),7天后得黃色透明晶體,挑選規(guī)則單晶作結(jié)構分析。

1.4 晶體結(jié)構的測定

取0.20 mm×0.18 mm×0.16 mm的單晶,置于X-射線單晶衍射儀上,用石墨單色化的Mo Kα(λ= 0.71073!)輻射,在1.35°≤θ≤28.38°范圍內(nèi)以ω/2θ掃描方式,在294 K下共收集13013個獨立衍射點,其中I>2σ(I)者6045個,對衍射數(shù)據(jù)進行了半經(jīng)驗吸收校正。晶體結(jié)構用SHELXS-97程序以直接法求出,用SHELXL-97程序?qū)Ψ菤湓幼鴺撕透飨虍愋詼囟纫蜃舆M行全矩陣最小二乘法修正,氫原子的坐標由理論計算加入。最終差值Fourier圖上最小和最大電子云密度△ρmin=-0.374 e·!-3,△ρmax=0.605e·!-3。

1.5 抑菌測試

用濾紙片擴散法測定待測物的抑菌活性。分別將8-羥基喹啉、3,5-二硝基水楊酸及合成的目標超分子化合物用無水乙醇溶解配成0.5、1、2、3、4、5、6、8、10μg/m L的溶液,并浸入直徑為9 mm的濾紙片。

將對數(shù)生長期的菌種用M H液體培養(yǎng)基稀釋,取0.2 m L加到M H瓊脂平板上,用L棒分布均勻。然后將浸好的濾紙片貼在培養(yǎng)基上,并以浸入無水乙醇的濾紙片作對照。待試藥品與對照組分別設10個重復。于25℃倒置培養(yǎng)24 h,用游標卡尺測量抑菌圈直徑(包括濾紙片直徑),求平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 單晶結(jié)構的描述

目標化合物呈黃色斜方體狀,熔點大于300℃。每個晶胞由四個8-羥基喹啉分子與四個3,5-二硝基水楊酸組成。整個晶胞在三維空間中沿a軸呈菱形,中間呈孔洞(如圖1)。一分子8-羥基喹啉和一分子3,5-二硝基水楊酸對應平行排列,沿c軸呈鋸齒狀(如圖2)。合成的超分子化合物屬于單斜晶系,Pc空間群,a=8.0163(13)!,b= 15.032(2)!,c=26.585(4)!,β=95.503(3)°,V=3188.8(9)!3,Dc=1.555 mg/cm3,Z=2,F(000)= 1536,最終偏差R1=0.0730,w R2=0.1759。

8-羥基喹啉是兩性物質(zhì),而3,5-二硝基水楊酸的羧基則呈現(xiàn)較強的酸性,因此兩種化合物相互結(jié)合形成了結(jié)構新穎的超分子。維系超分子結(jié)構穩(wěn)定的是兩種分子間形成的大量氫鍵。通過對化合物的分子堆積圖可以發(fā)現(xiàn),氫鍵主要以N-H…O、O-H…O、O-H…N和C-H…O的形式存在(如表1)。

圖1 超分子沿a軸結(jié)構

圖2 超分子沿c軸結(jié)構

表1 超分子化合物的部分氫鍵鍵長(!)和鍵角(°)

表1列出了此超分子中一些氫鍵的鍵長和鍵角。分子之間通過豐富的氫鍵連接在一起形成了三維結(jié)構,這些作用力增強了分子之間的結(jié)合,使得整個化合物結(jié)構更加穩(wěn)定。

2.2 超分子化合物的抑菌活性

經(jīng)分析,三種菌的對照組均無抑菌圈。由表2可知,合成的超分子化合物的抑菌性要大于8-羥基喹啉和3,5-二硝基水楊酸。大腸桿菌組當超分子化合物濃度達到2 mg/mL時才表現(xiàn)有抑菌圈,然后隨著濃度的增加逐漸增加。副傷寒桿菌組在超分子化合物濃度為1 mg/mL時抑制圈表現(xiàn)明顯,然后隨著濃度的增加逐漸增加。而超分子化合物對枯草芽孢桿菌組抑制作用最明顯,即使在最低濃度時就表現(xiàn)有很大的抑菌圈,然后隨著濃度的增加而逐漸增加,在待測物濃度為8 mg/mL時整個培養(yǎng)皿幾乎無菌生長。

表2 待測物的抑菌圈直徑(mm)

抑菌實驗結(jié)果表明,三種供試菌中,超分子化合物對大腸桿菌抑菌性最差,而對枯草芽孢桿菌的抑菌效果最好,并且超分子化合物的抑菌性明顯大于8-羥基喹啉和3,5-二硝基水楊酸。

[1]周欣,陳善娜.水楊酸在植物誘導抗性力面的研究進展[J].云南大學學報:自然科學版,2001,23(植物學專輯):106-108.

[2]崔婧.水楊酸與植物抗逆性[J].安徽農(nóng)學通報,2007,13(9):35-38.

[3]Vahl M.Analysis of nifursol residues in turkey and chicken meat using liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J].Food Addit Contam,2005,22(2):120-127.

Synthesis,Crystal Structure and Antibacterial Activity of Supramolecular 8-Hydroxyquinolineand 3,5-Dinitrosalicylic Acid

ZHANG Chun-Lan
(Weifang University,Weifang 261061,China)

A yellow supramolecular 8 - hydroxyquinoline and 3 ,5 - dinitrosalicylic acid has been synthesized and st ructurally characterized by single crystal X ray diffraction met hod. A large number of hydro gen bond exist in molecules and molecular intermolecular so t hat the structure of supramolecular can stability. The antibacterial activity of this supramolecular is significantly higher than oxine and 3 ,5 - dinitrosalicylic acid , in which bacillus subtilis cohn is the best .

8-hydroxyquinoline,3,5-dinitrosalicylic acid,crystal structure,antibacterial activity

O641

A

1671-4288(2010)02-0088-03

(責任編輯:梁足培)

2009-09-06

張春蘭(1974-),女,內(nèi)蒙古烏蘭察布盟人,濰坊學院生物工程學院講師。