文丽君，王 英，李海霞，李 娟

（1.海南医学院 药学院，海南 海口 571199；2.海南医学院 热带医学与检验医学院，海南 海口 571199）

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的合成及其抗菌活性研究

文丽君1，王 英2，李海霞1，李 娟1

（1.海南医学院 药学院，海南 海口 571199；2.海南医学院 热带医学与检验医学院，海南 海口 571199）

文章以2，3-二甲基-5，6-二氰基吡嗪为原料，在稀碱条件下由H2O2不完全氧化得到配体5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺，再与醋酸钴在弱碱条件下合成了5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴.通过紫外光谱、红外光谱、差热-热重分析及元素分析进行表征，并利用牛津杯法预试验及试管二倍稀释法测定二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其配合物对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和白假丝酵母菌的抗菌活性.结果表明，相对于配体5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物产生了新的活性，具有较好的抑菌杀菌作用，为临床疾病的治疗和食品添加剂的研发提供借鉴.

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴；配合物；合成；抗菌活性

含吡嗪环的化合物大多具有抗结核、驱饶虫、抗惊厥、抗菌、清除自由基等重要的药理活性作用[1].吡嗪甲酰胺在pH5～5.5时，对人型结核杆菌杀菌作用最强[2]，尤其对处于酸性环境中缓慢生长的吞噬细胞内的结核菌，是目前最佳的杀菌药物.此外，吡嗪酰胺还可作为抗癌药对艾尔利希腹水肿瘤细胞有显著抑制作用，可有效抑制肿瘤细胞有丝分裂，减少癌细胞数量，使肿瘤细胞消失[3].吡嗪类化合物在香料、食品工业中也有着重要用途[4-5].如乙酰基取代吡嗪和烃基取代吡嗪作为新型食用香料，可用于改善烟草、糖果、酒的天然风味.钴元素是人体必需微量元素,主要参与造血功能，促进心血管的生长和代谢、促进核酸和蛋白质的合成.本文利用吡嗪类化合物2，3-二甲基-5，6二氰基吡嗪为原料，合成5,6-二甲基-

2,3-吡嗪二甲酰胺，再与醋酸钴在弱碱条件下合成5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物，并研究该配合物对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和白假丝酵母菌的抗菌活性，从而为药物或食品添加剂的研制开发提供参考.

1 合成路线设计

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器（河南省巩义市予华仪器有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）循环真空泵（河南省巩义市予华仪器有限公司）；JASCO-FI-4100型傅立叶红外光谱仪（美国Perkin elmer公司）；Yanaco CHN corder MT-3型元素分析仪（日本Yanaco公司）；UV100P紫外可见光光度计（上海凤凰光学科仪有限公司）；DZF-6021型真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；全自动高压蒸气灭菌器（美国致微（厦门）仪器公司）；生化培养箱（上海博迅仪器有限公司）.

2，3 -二甲基-5，6-二氰基吡嗪（99%，Aldrich Co.）；丙酮、NaOH、30%H2O2、甲醇（分析纯，广州化学试剂厂）；四水合乙酸钴、无水乙醇（分析纯，西陇化工股份有限公司）；沙氏琼脂培养基、沙氏液体培养基、水解酪蛋白（Mueller-Hinton,MH）琼脂培养基、MH液体培养基（杭州天和微生物试剂有限公司）.

2.2 配合物的合成

2.2.1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺的合成

将0.474g（0.003 moL）2，3-二甲基-5，6-二氰基吡嗪加到三颈烧瓶中，再加入48 mL质量分数为5%的氢氧化钠水溶液和48 mL丙酮,电磁搅拌；滴加21 mL质量分数为10%的过氧化氢溶液至三颈烧瓶，于15 min内滴加完毕，升温至50℃，继续搅拌反应.溶液颜色从棕褐色经棕黄色、黄色变至透明浅黄，最后随着反应的进行，颜色又逐渐加深直至变为棕褐色，约6 h后停止反应，于50℃下减压蒸馏除丙酮，残余物用甲醇洗涤，析出沉淀，抽滤，烘干，得黄色粉末状固体，m.p.257～259℃（与文献[6]一致）.

2.2.2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的合成

将0.1485g 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺加到100 mL无水乙醇中，超声溶解，得黄色溶液，pH值约为7，置于三颈烧瓶中；将0.2865g乙酸钴·四水加到20 mL无水乙醇中，超声溶解，得透明紫色溶液，置于恒压滴液漏斗中，边搅拌边缓慢滴加到三颈烧瓶中，于30 min内滴加完，升温至40℃搅拌反应，颜色从黄色经综红色至暗红色，约10 h后，停止反应，放置，有棕红色沉淀出现，离心，洗涤，烘干，得棕红色固体，显微镜下为片状晶体.

1.3 抑菌方法

1.3.1 牛津杯法

先用牛津杯法[7]预测配体5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其钴配合物对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌及白假丝酵母菌的抑菌活性，观察并记录抑菌圈大小.

1.3.2 试管二倍稀释法

牛津杯法预试有抑菌效果的药液，其最低抑菌浓度（MIC）采用试管二倍稀释法进行测定.参照文献[7]的操作，以肉眼观察无菌生长的试管中所含药物的最低浓度即为最低抑菌浓度，重复3次.

1.3.3 最低杀菌浓度（MBC）测定

将未见细菌或真菌生长管，每管取出0.1 mL培养液接种于相应的固体培养基上，凡接种的平板上菌落少于5个或未见细菌生长的最低药物浓度即为MBC，重复3次.

2 结果与讨论

2.1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的表征

2.1.1 紫外光谱

以水为溶剂，测量了5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其钴配合物的紫外光谱，见图1.由图1知，5, 6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺在284 nm处有最大吸收峰，与Co（Ⅱ）配位后，其在293.5 nm处出现最大吸收，最大吸收峰红移9.5 nm，表明Co与5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺形成了配合物，使5,6-二甲基-2, 3-吡嗪二甲酰胺的结构略有改变.

2.1.2 配合物的红外光谱

采用KBr压片法，对配合物进行红外光谱扫描，结果见图2.

图1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺及其钴配合物的紫外光谱Fig.1 UV Spectra of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide and its Co complex

由图2可知，3400 cm-1为酰胺上N-H键的伸缩振动吸收峰，相对于配体5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺[5]，低波数移动42 cm-1，说明酰胺中N原子参与配位；1400 cm-1为-CONH2的C-N的伸缩振动吸收峰，低波数移动60 cm-1，进一步说明酰胺中N原子参与配位；组峰1600 cm-1为吡嗪环的骨架振动及羰基的伸缩振动吸收峰，相对于配体长波方向移动6cm-1，说明吡嗪环的氮原子或羰基氧原子可能发生了配位.吡嗪环的特征吸收峰从1122 cm-1迁移到了1150 cm-1，858 cm-1迁移到了870 cm-1，说明吡嗪环的氮原子参与配位.

2.1.3 热重分析

5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的热重分析如图3.

图2 红外光谱（5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴）Fig.2 IR Spectra of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

图3 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的差热-热重分析图Fig.3DSC-TGA of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

配合物在90～120℃之间出现第一失重阶段，失重率约为16%，此阶段失重的水为配合物分子外的结晶水，与失去4个水分子的量相当.第二个阶段从200～400℃，配体迅速燃烧分解，为吡嗪环骨架断裂峰，失重率约为51%，与失去1个配体分子及4个水分子相当.最终分解产物是钴氧化物.推测配合物的组成为[Co2（C8N4H8O2）（4 H2O）]·4H2O，其结构可能是

2.1.4 元素分析

经元素分析（Co2C8N4H24O10）得实测值（理论值）（%）：C20.1(20.9)、H 4.89（5.28）、N 11.9（12.3），实测值与理论值相差不是很大，基本可推断相符.

2.2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴的抑菌活性

用牛津杯法预试，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌及白色念珠菌均无明显抑菌效果（抑菌圈＜6mm），但5,6-二甲基-2, 3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物，其抑菌圈为19mm.试管二倍稀释法发现，试管液体随药物浓度降低，菌株生长梯度抑制程度下降.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的抑菌及杀菌结果见表1和表2.

由表1、表2可知，5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物对所测白假丝酵母菌和金黄色葡萄球菌显示出一定的抑菌和杀菌作用.其中，对白假丝酵

母菌的MIC为25μg/mL，MBC为50μg/mL，对金黄色葡萄球菌的MIC和MBC均为200μg/mL.

配体5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺本身无明显抗菌活性，但与钴配位后，产生新的抗菌活性，可能是配合物的脂溶性增强，能渗透到微生物膜内部的原因[8].

表1 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的抑菌情况（n＝3）Tab.1Antibacterial activity of 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co（n＝3）

表2 5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴配合物的MBC值（n＝3）Tab.2 The germicidal dosage of5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co（n＝3）

3 结论

5,6 -二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺与钴离子发生配位形成5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺-钴（Ⅱ）配合物，根据紫外光谱、红外光谱、热重及元素分析的结果，可以推断配合物的组成为[Co2（C8N4H8O2）（4 H2O）]·4H2O.

研究表明，部分金属配合物与其配体相比，活性明显提高，甚至产生新的活性作用.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺就是一个很好的例子，它本身无抗菌活性，但与钴配位后对真菌（Candida albicans）的抑菌作用明显，对Staphylococcus aureus细菌也有较好抑菌作用，而对E.coli细菌却无明显抑菌作用.这有待从杀菌机理方面进一步研究.5,6-二甲基-2,3-吡嗪二甲酰胺钴配合物的抗菌性质，丰富吡嗪类化合物的应用、为临床疾病的治疗提供一个可参考的途径，也为其它药物或食品添加剂的研制提供一个借鉴.

[1]Zhang Z H，Yu S Z，Wang Z T.Scavenging effects of tetramethylpyrazine on active oxygen free radicals[J].Acta Pharmacologica Sinica，1994，15（3）：229-231

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责任编辑：刘 红

Synthesis and Antibacterial Activity of 5,6-Dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co

WEN Lijun1，WANG Ying2，LI Haixia1，Li Juan1
（1.School of Pharmacy，Hainan Medical College，Haikou 571199，China；2.Tropical and Laboratory Medicine School，Hainan Medical College，Haikou 571199，China）

5,6-Dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co was prepared from Co（CH3COO）2and 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide which was synthesized via hydrolysis of 2，3-dimethyl-5,6-pyrazinecarbonitrile in the dilute basic solution using H2O2as the oxidant;The antibacterial activity of 5，6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide and the complex were compared by the Oxford cup method and tube double dilution method;The complex was characterized by UV and IR spectrascopies,TGA and elemental analysis.The 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co shows bacteriostatic and bactericidal effect,but not obvious inhibitory effect by 5,6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide;Compare to ligand,the complex has new biological activity,providing a reference for the clinical treatment of diseases and the development of food additives.

5，6-dimethyl-2,3-pyrazinedimethylformamide-Co；complex；synthesis；antibacterial activity

O 622.6

A

1674-4942（2016）03-0300-04

2016-04-12

海南医学院科研培育基金项目（HY2013-23）；海南省自然科学基金项目（20152040）