喹烯酮磺酸钠的合成及结构表征

■刘立业 丁元生 史晋宜

（吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林省吉林市 132022）

近年来，我国畜禽生产、养殖业发达、集中地区，面临着疫病频发、细菌性传染病普遍上升，畜禽群体抗病能力显著下降等问题的威胁。这些都与畜牧生产中大量使用抗生素、饲料中滥用抗生素有直接关系，并且已经对食品安全、人类健康和公共卫生构成严重威胁。因此，开发高效低毒、抗菌促生长的抗生素替代产品，是我国畜禽生产及养殖业发展中亟待解决的问题[1]。

喹烯酮属喹喔啉类药物，其分子结构的母核是喹喔啉-1,4-二氧化物，化学名为3-甲基-2-肉桂酰基-喹喔啉-1,4-二氧化物，本品为淡黄色结晶或无定形粉末，无嗅无味，不溶于水，溶于氯仿、二甲基亚砜、二氧六环，微溶于甲醇、乙醇。对光敏感，容易发生光化学反应[2]。

喹烯酮抗菌谱较广，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、克雷伯氏杆菌、变形杆菌、鼠伤寒、痢疾杆菌等多种致病菌均有抑制作用，可选择性地抑制消化道内多种病原菌(特别是革兰氏阴性菌)，且不影响肠道有益菌群，保护肠壁不受病原微生物或寄生虫侵害[3-5]。徐忠赞等[6]、王玉春等[7]、李金善等[8]等分别研究喹烯酮对白猪、肉仔鸡、鲫鱼的增重效果，结果表明，喹烯酮可明显促进动物生长，增重效果可达10%～20%[9]。

喹烯酮作为高效低毒、抗菌促生长的抗生素替代产品，由于其溶解性较差，导致其生物利用度较低，应用范围受到较大的限制。张铎[1]报道了一种喹烯酮磺酸盐的合成方法及其生物活性，研究表明喹烯酮磺酸钠比喹烯酮高效、低毒。但报道的合成方法工艺复杂，收率较低。本研究旨在得到一种经济合理、环境友好、易于产业化的喹烯酮磺酸钠合成工艺。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

乙酰甲喹：纯度≥99%（湖北鑫源顺医药化工有限公司）；2-甲酰苯磺酸钠：纯度≥95%（上海海曲化工有限公司）；碳酸钠（Aladding）、乙醇（Aladding）均为分析纯试剂。Nicolet 6700红外光谱仪；Agilent 6490三重串联四极杆液/质联用仪；Bruker 400MHz核磁共振仪。

1.2 合成方法

将4.80 g（0.022 mol）乙酰甲喹、4.16 g（0.02 mol）2-甲酰苯磺酸钠溶于70 ml乙醇中，加入2.33 g（0.022 mol）无水碳酸钠，在50℃下搅拌5 h。待反应结束后，抽滤，10 ml乙醇洗涤滤饼至白色，收集滤液，旋蒸出部分溶剂，静置过夜。有黄色固体析出，抽滤，20 ml乙酸乙酯洗涤滤饼，将滤饼用5 ml水重结晶，50℃干燥，得到5.85 g淡黄色粉末。

1.3 喹烯酮磺酸钠溶解度测定

分别配制浓度为20、18、16、14、12、10、8 μg/ml的喹烯酮磺酸钠二次重结晶样品溶液，在308 nm处测定吸光度。以喹烯酮磺酸钠浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，计算相关系数。室温下在离心试管中加入适量重蒸水，加入喹烯酮磺酸钠至试管底部出现沉淀。漩涡振荡，离心，重复3次。取上层清液稀释后，308 nm处测定吸光度，计算喹烯酮磺酸钠的溶解度。

2 结果

2.1 喹烯酮磺酸钠结构表征

喹烯酮磺酸钠红外光谱：IR（KBr）cm-1：1 670、1 520、1 360、1 190、1 080、991、833、779、634、567，详见图1。

图1 喹烯酮磺酸钠红外光谱图

喹烯酮磺酸钠核磁共振光谱：1HNMR（DMSO-d6）δppm：8.77（1H，d，J=16.4，H-13）、8.54（1H，d，J=8.4，H-5）、8.45（1H，d，J=8.4，H-8）、8.01（2H，m，H-6，H-7）、7.86（1H，m，H-19）、7.80（1H，m，H-16）、7.42（2H，m，H-17，H-18），7.21（1H，d，J=16.4，H-12）、2.42（3H，s，3-CH3），详见图2。

喹烯酮磺酸钠核磁共振光谱图：13CNMR（DMSOd6）δppm：187.2、148.8、147.7、139.5、139.3、137.9、136.9、133.1、132.1、131.2、130.9、129.7、127.5、127.5、125.7、120.2、120.1、14.3，详见图3。

喹烯酮磺酸钠LC-MS谱：[M-Na+H]+=387.0，详见图4。

图2 喹烯酮磺酸钠1HNMR谱图

图3 喹烯酮磺酸钠13CNMR谱图

根据LC-MS数据，结合核磁共振数据可确定该化合物分子式为C18H13N2O6SNa，分子量为408。红外光谱（IR）中1670峰、13CNMR中δ187.2表明分子结构中存在羰基官能团，1HNMR中δ8.77（1H，d，J=16.4，H-13），δ7.21（1H，d，J=16.4，H-12）化学位移值及耦合常数表明分子中C-12，13的双键为反式构型，具体解析结果详见表1。

表1 核磁共振谱图解析结果

综合以上数据可知，喹烯酮磺酸钠结构如图5所示。

图5 喹烯酮磺酸钠结构

2.2 喹烯酮磺酸钠溶解度测定

喹烯酮磺酸钠溶解度测定结果如表2所示。

表2 溶解度测定结果

由表2计算可知，室温下喹烯酮磺酸钠饱和溶液浓度为：0.157 5 g/ml。由于室温下喹烯酮磺酸钠饱和溶液密度与水浓度近似相等，因此喹烯酮磺酸钠的溶解度约为15.75 g。

3 结论

本研究得到的喹烯酮磺酸钠的合成方法，按照文中1.2的合成方法，最终得到喹烯酮磺酸钠5.85 g（理论值为8.16 g），合成得率为72%，喹烯酮磺酸钠的结构通过IR、LC-MS、NMR得到确证。经测定，喹烯酮磺酸钠在水中的溶解度约为15.75 g。