2019, Vol. 36 
2. 大连理工大学, 精细化工国家重点实验室, 辽宁 大连 116012;
3. 大连理工大学 化学分析测试中心, 辽宁 大连 116023
2. State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116012, China;
3. Chemistry Analysis and Inspection Center, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China
硫代碳酰腙（TCHs）是一类具有广谱生物活性的化合物，其衍生物具有抗癌[1-3]、抗糖尿病[4]、抗病毒[5]、抗菌[6-8]和抗氧化[9]等活性.此外，硫代碳酰腙也是构建各种生物活性杂环化合物的结构单元[10].靛红含有不同的功能化基团，具有独特的电子特性，因而靛红衍生物具有多种有益的生物特性，如抗癌[11, 12]、抗糖尿病[13]、抗菌[14]和抗氧化[15]等活性.咔唑及其衍生物是非常重要的含氮芳香族杂环化合物，此类化合物显示出抗癌[16, 17]、抗糖尿病[18, 19]、抗菌[20]、抗氧化[21-23]、抗结核[24]等特性.
鉴于上述3类化合物的重要生物活性，本课题组在前期工作的基础上[25, 26]，设计将硫代碳酰腙、靛红和咔唑3个药效团进行杂交，合成出了一个新型的基于咔唑-靛红双-硫代碳酰腙衍生物，即1-[(3Z)-2-氧代吲哚-3-亚基]-5-[(9-己基-3-咔唑基)亚基]硫代碳酰腙（化合物2，化学结构见图 1）.本文利用元素分析、红外吸收光谱（IR）、多种核磁共振（NMR）技术（包括1H NMR、13C NMR、1H-1H COSY、1H-13C HSQC和1H-13C HMBC）确定了新化合物2的结构，并对其1H和13C NMR信号进行了全归属.本研究对此类化合物的1H和13C NMR信号归属，以及其结构与活性关系的揭示具有一定的指导意义.
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图 1 1-[(3Z)-2-氧代吲哚-3-亚基]-5-[(9-己基-3-咔唑基)亚基]硫代碳酰腙（新化合物2）的合成路线 Fig. 1 Synthetic route of 1-[(3Z)-2-oxoindoline-3-ylidene]-5-[(9-hexyl-3-carbazolyl)ylidene]thiocarbohydrazone (new compound 2) |
NMR实验均在Bruker 500型超导NMR谱仪上完成；IR光谱利用Bruker TENSOR27型红外分光光度计获得，KBr压片；元素分析在Elementar Vario EL III元素分析仪上完成.含0.03%四甲基硅烷（TMS）的DMSO-d6（氘代率为99.9%，CIL）购自北京恒思锐科贸有限公司.
1.2 NMR实验样品溶于DMSO-d6，以TMS为内标.实验温度为297.5 K，1H和13C NMR的工作频率分别为500.03 MHz和125.73 MHz，谱宽分别为10 330.6 Hz和29 761.9 Hz.2D NMR（1H-1H COSY、1H-13C HSQC和1H-13C HMBC）实验均采用标准脉冲序列.1H-1H COSY的F2（1H）维和F1（1H）维谱宽均为8 474.6 Hz，采样数据点阵为t2 × t1 = 2 048 × 256；1H-13C HSQC的F2（1H）维和F1（13C）维谱宽分别为8 474.6 Hz和20 827.8 Hz，采样数据点阵为t2 × t1 = 2 048 × 256；1H-13C HMBC的F2（1H）维和F1（13C）维谱宽分别为8 474.6 Hz和27 927.4 Hz，采样数据点阵为t2 × t1 = 2 048 × 256.
2 结果与讨论 2.1 新化合物2的合成向50 mL干燥的三口瓶中，加入0.30 mmol靛红和10 mL EtOH，室温搅拌至固体全部溶解，再加入2滴冰醋酸和0.30 mmol化合物1[27]，加热回流5 h.反应结束后，将混合物倒入冰水中，用饱和Na2CO3溶液调节溶液pH至7~8，抽滤，用冰水洗涤滤饼，抽干后得到橙红色固体粗产物，空气中晾干后用DMF-EtOH-H2O重结晶提纯，得到0.09 g橙红色粒状晶体目标化合物2，产率为60.4%，熔点为262.4~263.1 ℃.合成路线见图 1.
2.2 元素分析和IR光谱分析元素分析C28H28N6OS实测值（%）：C 67.47，H 5.86，N 16.71，新化合物2理论值（%）：C 67.72，H 5.68，N 16.92.
IR光谱：3 137（vN-H），3 054（v=CH），2 928和2 856（vC-H），1 708（vC=O），1 618（vC=N），1 597、1 495和1 467（vC=C），1 517（δN-H），1 340（vC=S）.1 708 cm-1处的峰归属为酰胺羰基的伸缩振动吸收峰，由此证明目标化合物2已被合成.酰胺羰基吸收峰通常在1 640~1 680 cm-1处，但在此化合物中由于五元环环张力的影响使其吸收峰向高波数移动.
元素分析和IR光谱数据初步描绘了此化合物的结构.
2.3 NMR波谱分析观察新化合物2的DMSO-d6溶液测得的1H NMR谱（图 2）和13C NMR谱（图 3）发现，咔唑和靛红环的1H或13C NMR信号因化学位移比较接近难于归属.
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图 2 新化合物2的1H NMR谱. (a) 全谱；(b)和(c)分别为(a)的中低场（δH 6.9~8.5）和高场区（δH 0.4~4.5）的放大谱 Fig. 2 1H NMR spectra of new compound 2. (a) Full spectrum; (b) Partial enlarged spectrum (δH 6.9~8.5); (c) Partial enlarged spectrum (δH 0.4~4.5) |
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图 3 新化合物2的13C NMR谱. (a) 全谱；(b) 局部放大谱（δC 109~123） Fig. 3 13C NMR spectra of new compound 2. (a) Full spectrum; (b) Partial enlarged spectrum (δC109~123) |
2D NMR谱对于确定化合物的结构及1H和13C NMR信号的准确归属非常有帮助[28-31].因此，本文利用1D和2D NMR波谱（包括1H NMR、13C NMR、1H-1H COSY、1H-13C HMBC和1H-13C HSQC）对新化合物2进行了结构确定，并对其1H和13C NMR数据进行了全归属.
根据化学位移规律可知，13C NMR谱中最低场的δC 174.7可归属为C-16，次低场δC 162.7可归属为C-20.根据HMBC谱（图 4）可知，C-16（δC 174.7）与δH 12.62（1H, s）和δH 14.72（1H, s），δH 12.62与δC 145.4，δH 14.72与δC 137.4存在着远程相关，而在HSQC谱（图 5）中δC 137.4无相关峰存在，δC 145.4与δH 8.39（1H, s）存在着相关峰，由此即可确定δC 137.4为C-19，δC 145.4为C-13，δH 8.39为H-13，进一步确定出δH 12.62为H-15，δH 14.72为H-17.1H NMR谱中低场δH 11.00~δH 15.00之间共有三个吸收峰，其中H-17（δH 14.72）和H-15（δH 12.62）已归属，信号峰δH 11.35（1H, s）在HMBC谱中与C-19（δC 137.4）和C-20（δC 162.7）存在着远程相关，所以δH 11.35归属为H-21.在HMBC谱中这种诸如C-20与H-21的邻位相关是常见的[29].
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图 4 新化合物2的1H-13C HMBC谱. (a) 全图；(b) 部分放大谱 Fig. 4 1H-13C HMBC spectra of new compound 2. (a) Full spectrum; (b) Partial enlarged spectrum |
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图 5 新化合物2的1H-13C HSQC谱.(a) 全谱；(b) 部分放大谱 Fig. 5 1H-13C HSQC spectra of new compound 2. (a) Full spectrum; (b) Partial enlarged spectrum |
靛红环的归属：由HMBC谱可知，H-21还与δC 120.5和δC 142.1分别存在着远程耦合，而δC 120.5与HSQC谱中δH 8.26（1H, d）存在相关峰，所以δC 120.5和δH 8.26可分别归属为C-23和H-23.由1H-1H COSY谱（图 6）可知，H-23与δH 7.29（1H, t）、δH 7.29与δH 7.51（1H, t）、δH 7.51与δH 7.63（1H, d）相关，因此δH 7.29、δH 7.51和δH 7.63可分别归属为H-24、H-25、H-26.再根据HSQC谱，即可归属C-24（δC 119.4）、C-25（δC 126.3）、C-26（δC 109.7）.由HMBC谱可知，H-24与δC 122.1，H-26与δC 142.1存在远程相关，则δC 122.1和δC 142.1可分别归属为C-22和C-27.
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图 6 新化合物2的1H-1H COSY谱.(a) 全谱；(b) 部分放大谱 Fig. 6 1H-1H COSY spectra of new compound 2. (a) Full spectrum; (b) Partial enlarged spectrum |
咔唑环的归属：在HMBC谱中，C-13与δH 8.09（1H, d）和δH 8.72（1H, s），δH 8.09和δC 141.4存在着远程耦合，所以δH 8.09、δH 8.72和δC 141.4可分别归属为H-2、H-4和C-6.在1H-1H COSY谱中，H-2与δH 7.68（1H, d）存在交叉峰，则δH 7.68归属为H-1.根据HSQC谱，可归属C-1（δC 109.8）、C-2（δC 124.8）、C-4（δC 120.9）.在HMBC谱中，H-1还与δC 124.4和δC 122.5，δC 122.5与δH 7.03（1H, d）远程相关，因此δC 124.4、δC 122.5和δH 7.03可分别归属为C-3、C-5和H-8.在1H-1H COSY谱中，H-8与δH 7.41（1H, t）、δH 7.41与δH 7.14（1H, t）、δH 7.14与δH 7.63（1H, d）存在着交叉峰，则δH 7.41、δH 7.14、和δH 7.63可分别归属为H-9、H-10和H-11.根据HSQC谱，可归属C-8（δC 111.1）、C-9（δC 131.2）、C-10（δC 122.4）和C-11（δC 120.7）.在HMBC谱中，H-10与δC 120.2远程相关，则δC 120.2可归属为C-12.低场区剩余的δC 140.5即为C-7.
烷基链的归属：根据化学位移规律，1H NMR谱中的δH 0.79（3H, t）和δH 4.42（2H, t）可归属为H-33和H-28.在1H-1H COSY谱中，H-28与δH 1.77（2H, m）、δH 1.77与δH 1.29（2H, m）、δH 1.29与δH 1.22（2H, m）、δH 0.79与δH 1.19（2H, m）存在着交叉峰，因此δH 1.77、δH 1.29、δH 1.22和δH 1.19可分别归属为H-29、H-30、H-31和H-32.根据HSQC谱，可归属C-28（δC 42.4）、C-29（δC 28.5）、C-30（δC 26.1）、C-31（δC 30.9）、C-32（δC 22.0）和C-33（δC 13.8）.
至此，新化合物2的1H和13C NMR信号归属完毕（表 1）.
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表 1 新化合物2的1H和13C NMR归属（DMSO-d6, 500 MHz） Table 1 1H and 13C NMR data of new compound 2 (DMSO-d6, 500 MHz) |
本文综合利用元素分析、IR光谱、NMR波谱技术确定了新化合物2的结构，并对其1H和13C NMR信号进行了全归属.本文的研究结果对此类化合物1H和13C NMR信号的归属以及结构与活性关系的研究具有指导意义.
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