棉酚金刚烷胺Schiff碱的合成、光谱分析及PM6半经典计算

　　　　　　　　作者：杨健1，李龙龙2，陈刚2，景振华

【摘要】 目的 解析棉酚金刚烷胺Schiff碱的结构。方法 制备棉酚金刚烷胺Schiff碱，并采用红外光谱，二维核磁波谱技术和PM6半经典计算方法对其结构进行分析。结果 光谱分析表明棉酚金刚烷胺Schiff碱具有烯胺烯胺结构特征并归属了所有的碳原子和氢质子的化学位移;PM6研究表明棉酚金刚烷胺Schiff碱的烯胺烯胺和亚胺亚胺构型的生成热分别为-1 160.00 kJ·mol-1和-1 008.319 kJ·moL-1，其烯胺烯胺构型在能量上更有利。结论 棉酚金刚烷胺Schiff碱以烯胺烯胺形式存在，分子内氢键的存在使烯胺烯胺结构更稳定。

【关键词】 棉酚;金刚烷胺;Schiff碱;光谱分析;PM6半经典计算

　　2.College of Pharmacy，Wuhan University，Wuhan，Hubei 430070，China)Abstract:Objective To investigate the tautomeric form of the Schiff base of gossypol with adamantanine. Methods The Schiff base of gossypol with adamantanine was synthesized and identified by FTIR，2DNMR Spectroscopy and the PM6 semi classical calculation.Results The 1H and 13CNMR signals of the new Schiffbase were assigned .The calculated formation heat for NenamineNenamine and NimineNimine tautomeric forms are -1 160.00 kJ·moL-1and -1 008.319 kJ·moL-1 respectively，indicating that the former tautomer is more stable. Conclusion The Schiff base of gossypol with adamantanine exists in enamineenamine tautomeric form，which was stabilized by the intramolecular hydrogen bonds.

　　Key words:gossypol; adamantanine;Schiff base; spectroscopic analysis; PM6 calculation

　　棉酚是锦葵科植物棉花的根、茎和种子所含的一种黄色多元酚类化合物，是一个具有手性的阻旋型旋光异构体，近来研究显示棉酚具有诱导凋亡、免疫调节、抗癌和抗病毒等多种生物活性，特别是对艾滋病毒、流感病毒、疱疹病毒等多种膜病毒显示出较强的抑制或杀灭作用，同时棉酚也是第一个来源于植物且非常有价值的干扰素诱生剂，是一种潜在的广谱抗病毒化合物[1-2]。

　　从结构上看，棉酚是集醛基和多个酚羟基于一体的天然化合物。实验已证实6、7或6′、7′酚羟基是抗病毒活性必需的，若酚羟基被取代，则抗病毒活性降低或丧失[3];棉酚的甲酰基与其细胞毒性有关，不是抗艾滋病病毒的必需基团，对其修饰后可降低毒性[4];金刚烷胺具有抑制甲型流感病毒脱壳作用，可用于流感预防和早期治疗。依据拼合原理，本文设计并合成了棉酚金刚烷胺Schiff碱，因棉酚Schiff碱存在烯胺烯胺和亚胺亚胺两种构型，不同的棉酚Schiff碱衍生物其构型是不同的，棉酚金刚烷胺Schiff碱也可能存在烯胺烯胺或亚胺亚胺两种构型(结构见图1)，因此利用红外光谱、二维核磁波谱技术如1HNMR、13CNMR、DEPT、1H1HCOSY、HSQC和HMBC以及PM6半经典定量计算方法对其结构作了详尽的解析，并确立其优势构象。

　　1 实验部分

　　1.1 仪器与试剂

　　棉酚(武汉远城科技发展有限公司，质量分数99%)，金刚烷胺(SigmaAldrich公司，质量分数99%)，其他溶剂和试剂除特别注明外均为分析纯，使用前未进行处理。RE52旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂);5700型红外光谱仪(美国尼高力公司);VX300型核磁共振仪(300 MHz，美国Varian Mercury公司);毛细管电泳电喷雾质谱仪 P/ACE MDQ，LCD advantage(美国Beckman Coult公司);WRS1B数字熔点仪(上海先科仪器有限公司)。

　　1.2 合成

　　称取金刚烷胺58.4 mg (3.861×10-4mol)， 以7 mL无水乙醇溶解。称取棉酚100 mg (1.930×10-4 mol)，以8 mL无水乙醇溶解。将金刚烷胺和棉酚的乙醇溶液倒入25 mL圆底烧瓶，65 ℃搅拌回流2 h，得到黄色沉淀。将生成物0 ℃静置2 h，充分沉淀后抽滤，以无水乙醇洗涤，干燥称重，得产物144.5 mg，产率为95.5%。测定熔点mp>300 ℃。IR(KBr) λ/cm-1: 3 482.54， 3 271.15， 2 913.71，

　　2 850.99，1 617.40，1 545.33，1 491.95，1 430.41，

　　1 398.25，1 382.38，1 344.19，1 243.74，1 198.20。ESIMS(m/z):784.45[M+H]+。氢谱和碳谱数据见表1。

　　1.3 红外光谱测试

　　在Nicolet 5700型红外光谱仪上测定棉酚金刚烷胺Schiff 碱的红外光谱，采用溴化钾压片。

　　1.4 NMR谱测试

　　棉酚金刚烷胺Schiff 碱的氢谱(300 MHz)， 碳谱(75.455 MHz)和二维核磁波谱(DEPT，1H1HCOSY，HSQC 和 HMBC)等在Varian Mercury VX300型核磁共振仪(300 MHz)进行测定，氘代三氯甲烷作溶剂。

　　1.5 PM6半经典定量计算

　　PM6半经典定量计算采用 WinMopac2007软件。

　　2 结果与讨论

　　2.1 红外光谱分析

　　棉酚金刚烷胺Schiff碱中1、1′OH的特征峰出现在3 482.54 cm-1，而6、6′OH则由于分子内氢键O6—H…O7的作用而出现在3 271.15 cm-1处。 O7…H—N16分子内氢键振动吸收峰应该出现在低于3 000 cm-1区域，但由于氢质子位于氮原子上，所以此振动吸收峰较弱而不易观察到。在棉酚的图谱中，其萘环的CC特征峰出现在1 596.8 cm-1，而在棉酚金刚烷胺Schiff碱中，该峰消失，在1 545.33 cm-1和1 491.95 cm-1出现了新的信号，C7O的特征峰在1 617.4 cm-1。以上红外光谱特征与文献[5]报道的棉酚烯胺烯胺Schiff碱衍生物相符。

　　2.2 NMR谱分析

　　在1HNMR和13CNMR基础上结合DEPT、 HMBC、1H1HCOSY和HSQC等二维光谱分析，归属了所有的碳原子和氢质子的化学位移，见表1。表1 棉酚金刚烷胺Schiff碱1H(300 MHz)和13CNMR(75.4 MHz)的光谱数据(CDCl3)

　　在1HNMR谱中，烯胺N16—H和C11—H均以双峰形式存在，为N16—H和C11—H之间相互偶合引起的，偶合常数J值均为12.9 Hz，δ 9.802和13.590分别归属H11和N16—H。同时依据HSQC，δ 158.255与H11直接相关，所以δ158.255归属C11。在HMBC谱中，δ 54.756 和172.052 均与9.802(H11)质子存在远程相关，而且δ 54.756还与金刚烷胺结构中的亚甲基质子(δ 1.940，归属C18)存在远程相关，所以δ 54.756归属金刚烷胺结构中的季碳C17。C9 与δ 9.802(H11)质子不存在远程相关，因而δ 172.052归属C7，显示C7为羰基碳。以上结果表明棉酚金刚烷胺Schiff 碱是以烯胺烯胺的构型存在。

　　2.3 PM6半经典定量计算

　　依据Mopac2007 软件对棉酚金刚烷胺Schif碱的烯胺烯胺和亚胺亚胺构型两种构型自动进行优化计算，得到生成热分别为-1 160.00 kJ·mol-1和-1 008.319 kJ·mol-1，可以看出：棉酚金刚烷胺Schiff碱的烯胺烯胺构型在能量上更为有利，其优势构象见图2，而且分子内氢键的存在使烯胺烯胺结构更为稳定，这与光谱(IR，NMR)的数据分析结果相吻合。

　　棉酚金刚烷胺Schiff碱的烯胺烯胺优势构象结构中分子内氢键O7…H—N16是最稳定的氢键，因为其键长为1.858 8，键角为127.3°;而分子内氢键O6—H…O7相对弱些，其键长为2.085 3 ，键角为112.3°。分子中的联萘环被强烈的扭曲，C1C2C20C10间的扭角为96°。

　　3 结论

　　采用红外光谱、二维核磁波谱技术和PM6半经典计算方法对合成的棉酚金刚烷胺Schiff碱结构进行分析，红外光谱和二维核磁波谱技术研究结果表明棉酚金刚烷胺Schiff碱具有烯胺烯胺结构特征并归属了所有的碳原子和氢质子的化学位移;PM6研究表明棉酚金刚烷胺Schiff碱的烯胺烯胺和亚胺亚胺构型的生成热分别为-1 160.00 kJ·mol-1和- 1 008.319 kJ·mol-1，其烯胺烯胺构型在能量上更为有利，分子内氢键的存在使烯胺烯胺结构更为稳定，与光谱分析结果相符，表明棉酚金刚烷胺Schiff碱以烯胺烯胺形式存在。

参考文献

　[1] DODOU K. Investigations on gossypol: past and present developments [J]. Expert Opin Investig Drugs，2005，14(11):1419-1434.

　　[2] BARAM N I，ISMAILOV A I，ZIYAEV K L，et al. Biological activity of gossypol and its derivatives[J]. Chem Nat Compd，2004，40(3):199-205.

　　[3] LIN T S，SCHINAZI R F，ZHU J L，et al. AntiHIV1 activity and cellular pharmacology of various analogs of gossypol [J]. Biochem Pharmacol，1993，46(2):251-255.

　　[4] ROBERT E R，LORRAINE M D，JAGT V，et al. Synthesis and antiHIV activity of 1，1′dideoxygossypol and related compounds [J]. J Med Chem，1995，38(13):2427-2432.

　　[5] PRZYBLSKI P，SCHILF W，BRZEZINSKI B，et al. 13C，15N NMR and CAPMAS as well as FTIR and PM5 studies of Schiff base of gossypol with phenylalanine methyl ester in solution and solid [J] .J Mol Struct，2005，734(1-3):123-128.