BAZI SCHIFF BAZLARININ ANTİMİKROBİYAL ÖZELLİKLERİ uZERİNDE İN VİTRO ARASTIRMALAR
Metin DIGRAK1
Veli KASIMOV2
M. Tansu UGUZ1
KSu Fen-Edebiyat Fakultesi Biyoloji Bölumu-46045 Kahramanmaras-TuRKİYE
Harran universitesi Fen-Edebiyat Fakultesi Kimya Bölumu- Sanliurfa-TuRKİYE
ÖZET
Bu çalismada çesitli Schiff bazlari (Hidroksinaftaldimin, Salisil aldimin ve Sterik hinderedli salisil aldimin) sentezlenmis ve elemental analiz, IR ve 1H-NMR metotlari ile karakterize edilmistir. Belirtilen Schiff bazlarin antimikrobiyal aktivitesi disk difuzyon metodu ile Escherichia coli DM, Enterobacter aerogenes CCM 2531, Klebsiella pneumoniae FMC 5, Micrococcus luteus LA 2971, Bacillus cereus FMC 19, Bacillus megaterium DSM 32, Bacillus subtilis IMG 22, Pseudomonas aeruginosa DSM 50071, Pseudomonas fluoroscens, Streptococcus sp., Staphylococcus aureus Cowan 1, Listeria monocytogenes Scoot A bakterileri ile Saccharomyces cerevisiae UGA 102, Candida albicans CCM 314, Alternaria solani MDC 103 Aspergillus flavus kuf ve mayalari uzerinde test edilmistir.
N-(3,5-di tert butil-4-hidroksi fenil)-3,5-di bromo salisil aldimin’in E. coli DM disinda diger bakteri ve mayalara karsi en fazla antimikrobiyal etki gösterdigi tesbit edilmistir (13-21 mm inhibisyon zonu). N-(3,5-di tert butil-4-hidroksi fenil)-5-bromosalisil aldimin ve N-(3,5-di tert butil-4-hidroksi fenil)-salisil aldimin’in mikroorganizmalarin gelismesini inhibe etmedigi bulunmustur. Arastirmada kullandigimiz diger Schiff bazlarin ise degisen oranlarda (7-9 mm inhibisyon zonu) antibakteriyal ve antifungal etkilerinin oldugu belirlenmistir.
ANAHTAR KELİMELER: Schiff bazlar, Hidroksi naftaldimin, Salisil aldimin, Sterik Hinderedli salisil aldimin, Antimikrobial aktivite
IN VITRO ANTIMICROBIAL CHARACTERISTICS OF SOME SCHIFF BASES
In this study, different schiff bases (Hydroxynaphtaldimine, Salicylaldimine and Salicylaldimine with steric hindered) were synthesed and characterised by elemental analysis, IR, 1H-NMR methods. Antimicrobial activities of these schiff bases examined on these bacteria and molds: Escherichia coli DM, Enterobacter aerogenes CCM 2531, Klebsiella pneumoniae FMC 5, Micrococcus luteus LA 2971, Bacillus cereus FMC 19, Bacillus megaterium DSM 32, Bacillus subtilis IMG 22, Pseudomonas aeruginosa DSM 50071, Pseudomonas fluoroscens, Streptococcus sp., Staphylococcus aureus Cowan 1, Listeria monocytogenes Scoot A, Saccharomyces cerevisiae UGA 102, Candida albicans CCM 314, Alternaria solani MDC 103 Aspergillus flavus , by disc diffusion method.
N-(3,5-di tert. butyl-4-hydroxy phenyl)-3,5-di bromo salicylaldimine were determined that, showed the highest antimicrobial activity against bacteria and yeast except E. coli DM (13-21 mm inhibition zone). N-(3,5-di tert. butyl-4-hydroxy phenyl)-5- bromo salicylaldimine and N-(3,5-di tert butyl-4-hydroxy phenyl)- bromo salicylaldimine were not inhibited the growth of microorganisms. The other schiff bases which used in this study were determined antibacterial and antifungal effects at the different rations (7-9 mm inhibition zone).
KEY WORDS: Schiff Base, Hydroxynaphtaldimine, Salicylaldimine, Salicylaldimine with steric hindered, Antimicrobial activity
GİRİS
Gunumuzde koordinasyon bilesiklerinin endustrideki önemi giderek artmaktadir. Boyar madde ve polimer teknolojisinde, ilaç sanayiinde, tipta, biyolojik olaylarin açiklanmasinda, tarim alaninda, roket yakiti hazirlanmasinda ve daha bir çok alanda bu bilesiklerden buyuk ölçude yaralanilmakta, yeni sentezlerin yapilmasi yönundeki çalismalar yogun bir sekilde devam etmektedir (1,2).
Biyolojik sistemlerde koordinasyon bilesikleri çok buyuk öneme sahiptir. Hemoglobin ve klorofil bunun tipik örnegidir. Bilindigi gibi, hemoglobinin oksijen tasimadaki rolu ve klorofilin yesil bitkilerin oksijen uretmesindeki fonksiyonlari çok önemlidir. Bu yapilarda metal, pirol halka sistemine baglanarak kompleks bir yapi olusturmustur. Myoglobin, ftalosiyanin ve vitamin B12 de benzer öneme sahip koordinasyon bilesikleridir.
Koordinasyon bilesikleri sentezinde ligand olarak kullanilan Schiff bazlari konusundaki çalismalar oldukça fazladir. Arastirmacilar konuyla ilgili olarak çok çesitli kompleksler elde etmislerdir. Schiff bazlarinin yapilarinda bulunan gruplardan dolayi elde edilen metal kompleksleri renkli maddeler olduklarindan boya endustrisinde özellikle tekstil boyaciliginda pigment boyar maddesi olarak kullanilmaktadir. Schiff bazi komplekslerinin antikanser aktivitesi göstermesi özelliginden dolayi tip dunyasindaki önemi giderek artmaktadir ve kanserle mucadelede reaktif olarak kullanilmasi arstirilmaktadir (3,4).
Tan ve ark. (5) dihidroksiasetikasit’in diaminler, aminoasitler, aminofenoller ve amilalkoller ile 3- ve 4- disli Schiff bazlari sentezlemistir. Daha sonra bu ligandlarin bakir (II), nikel (II) ve palladyum (II) selatlarini hazirlayarak elektronik, IR, NMR ve magnetik moment ölçumleriyle karakterize etmislerdir. Hazirlanan bu metal selatlarin fungisidal etkinligi oldugunu belirtmislerdir.
Zishen ve ark.(6), 4-hidroksi salisilaldehit ve L-alaninden olusan schiff bazinin bakir (II), çinko (II), nikel (II) ve kobalt (II) komplekslerini sentezlemislerdir. Bu bilesiklerin Ehrlich Ascites Carcinoma virusuna karsi kanser aktivitesinin oldukça yuksek oldugu fareler uzerinde yapilan deneylerle gözlenmistir.
Sterik hidrokarbonlu fenoller, özellikle 2,6 - di-tert.-butil fenol turevleri ve onlarin kompleks bilesenleri antioksidant olarak polimer ve gida sanayiinde, eczacilikta oksidasyon proseslerini engelleyen bir koruyucu olarak kullanilmaktadir (7). Bu fenoller daha kararli ve reaktivitesi dusuk olan serbest radikaller olusturabilme özelligi, oksijen ve isinin etkisi ile reaktivitesi daha yuksek olan serbest radikalleri etkisizlestirmektedir. Bu tur fenollerin antikanser özelligi tasidigi belirtilmektedir (8).
Sterik hinderedli tersiyer butil grubu içeren salisilaldiminlerin antioksidant özelligi tasidigi literaturlerde belirtilmektedir. Fakat salisilaldiminlerin antimikrobiyal özelliklleri fazla incelenmemistir. Yapilan bu çalisma ile, sentezlenen Schiff bazlarinin antimikrobiyal aktivitesi incelenmis ve tip ve eczacilik alanlarinda kullanilabilirligi tartisilmistir. Böylece yapilan ve yapilacak olan yayinlara katkida bulunmak amaçlanmistir.
MATERYAL VE METOT
Çalismada Kullanilan Schiff Bazlari
Çalismada kullanilan Schiff bazlari (hidroksinaftaldimin olarak: N-(2,5-di tert butil fenil) 2-hidroksinaftaldimin. Salisilaldiminlerden: N-(fenil) 5-bromosalisilaldimin, N-(fenil) salisilaldimin. Sterikhinderedli salisil aldiminlerden: N-(3,5-di tert. butil-4-hidroksifenil) 5-bromo salisilaldimin, N-(3,5-ditert. butil-4-hidroksifenil) 3,5-di bromo salisilaldimin, N-(3,5-di tert. butil-4-hidroksifenil) 5-nitro salisilaldimin) Sutçu İmam universitesi Fen-Edebiyat Fakultesi Kimya Bölumunde sentezlenmis (9,10) elemental anliz, IR ve 1H-NMR metotlari ile karakterize edilmistir.
Mikroorganizmalar
Çalismada kullanilan mikroorganizma suslari Elazig Firat ve Kahramanmaras Sutçu İmam universitesi Fen-Edebiyat Fakultesi Biyoloji Bölumu Mikrobiyoloji Laboratuvari Kultur Kolleksiyonlarindan temin edilmistir. Arastirmada Escherichia coli DM, Enterobacter aerogenes CCM 2531, Klebsiella pneumoniae FMC 5, Micrococcus luteus LA 2971, Bacillus cereus FMC 19, Bacillus megaterium DSM 32, Bacillus subtilis IMG 22, Pseudomonas aeruginosa DSM 50071, Pseudomonas fluoroscens, Streptococcus sp., Staphylococcus aureus COWAN 1, Listeria monocytogenes A bakterileri ile Saccharomyces cerevisiae UGA 102, Candida albicans CCM 314, Alternaria solani MDC 103 ve Aspergillus flavus maya ve kufleri kullanilmistir.
Schiff bazlarindan Antibiyotik Disklerin Hazirlanisi
Çalismada kullanilan Schiff bazlari hekzanda (Merck) çözulerek 500-1000 ppm konsantrasyonda çözeltisi hazirlanmistir. Hazirlanan bu çözeltilerden mikropipet ile 6 mm çapindaki bos steril antibiyotik disklere (Schleicher & Schul, Nr. 2668, Almanya) 50, 100, 150 ve 200 mg/disk schiff bazlari emdirilmistir (11). Kontrol olarak da sadece hekzan emdirilmis diskler kullanilmistir. Karsilastirma amaciyla kullanilan standart antibiyotik diskleri (Streptomisin sulfat, Cefaclor, Tobramisin, Nistatin) Firat universitesi Tip Fakultesi Mikrobiyoloji Anabilim dalindan temin edilmistir.
Mikroorganizma Kulturlerinin Hazirlanmasi
Stok bakteri suslari Nutrient Broth (Difco)' a asilanarak 30± 0.1 °C de 24 saat, maya ve mantar suslari Malt Ekstrakt Broth (Difco)' da 48 saat sure ile inkube edilmistir. Erlenmayer kaplarinda sterilize edilen ve 45 - 50 °C ye kadar sogutulan Muller Hinton Agar (Oxoid), yukarida belirtildigi sekilde hazirlanan bakteri (104-105 adet/ml), maya (102-103adet/ml) ve mantar (102-103 spor/ml) suslarinin 24 saatlik buyyondaki kulturu ile asilanarak iyice çalkalandiktan sonra 9.0 cm çapindaki steril petri kutularina steril pipetlerle 15'er ml dagitilmis ve besiyerinin homojen bir sekilde petri kutusu içinde dagilmasi saglanmistir. Katilasan agar uzerine ekstrakt emdirilmis diskler hafifce bastirilarak yerlestirilmistir. Bu sekilde hazirlanan petri kutulari 4°C de 1 saat bekletildikten sonra bakteri asilanan plaklar 35± 0.1 °C de 18-24± 2 saat, maya asilanan plaklar 25± 0.1 °C de 3 gun, mantar suslari ise 25± 0.1 de °C 7 gun sure ile inkube edilmistir. Sure sonunda besiyeri uzerinde olusan inhibisyon zonlari mm olarak degerlendirilmistir (12,13,14).
SONUÇLAR VE TARTISMA
Çalismada kullanilan schiff bazlarinin antimikrobiyal etkisi Tablo 1’de verilmistir. Tabloda göruldugu gibi, Schiff bazlari çalismada kullandigimiz bazi Gram + ve - bakterilerin, maya ve mantarlarin gelismesini farkli oranlarda engellemistir. M Genel olarak dusuk konsantarsyonda (50-100 mg/disk) etkilerinin olmadigi tespit edilmistir. Bununla birlikte N - (3, 5 - di tert. butil - 4 - hidroksifenil) 3,5 - di bromo salisilaldimin’in belirtilen konsantrasyonlarda antibakteriyal etkisinin oldugu görulmektedir.
Digrak ve ark.(15) yaptiklari çalismada antibiyotiklerin yapay sentezinde kullanilan 1,5-dien-3-ol’lerin antibakteriyal ve antifungal etkilerinin oldugunu belirtmislerdir. Çalismada kullanilan bakteri ve funguslarin gelismesinin engellenmesi, schiff bazlarin etkisinden daha fazla oldugu belirtilmektedir. Bu ise 1,5 dien-3-ol’lerin yapisinda alkol bulunmasi ve kullanilan konsantrasyonun farkli olmasindan kaynaklanabilecegi dusunulmektedir.
E. coli DM’nin gelismesi, çalismada kullanilan naftaldimin ve N-(fenil) salisilaldimin disinda (9 mm inhibisyon zonu) diger schiff bazlari tarafindan inhibe edilmemistir. Ayrica, N-(3,5-ditert. butil-4-hidroksifenil) salisilaldimin ve N-(3,5-ditert. butil-4-hidroksifenil) 5-bromo salisilaldimin çalimada kullanilan bakteri, maya ve mantarlarin gelismesini engellememistir (Tablo 1).
N-(3,5-di tert. butil -4- hidroksifenil) 3,5-di bromo salisil aldimin’in antimikrobiyal etkisi E. coli DM disinda diger mikroorganizmalarda görulmektedir. Genel olarak 200 mg/disk konsantrasyonda mikroorganizmalarin gelismesi en fazla engellenmistir. L. monocytogenes A, gelismesi en fazla engellenen tur olmustur (21 mm inhibisyon zonu). Bunu 20 mm inhibisyon zonu ile P. fluorescens, Streptococcus sp. ve S. cerevisiae UGA 102 takip etmektedir. B. subtilis IMG 22 (10 mm inhibisyon zonu) ve S aureus Cowan 1’in gelismesi (9 mm inhibisyon zonu) en az engellenen tur oldugu tespit edilmistir. Digrak ve ark. (16), bazi tetrahidrofuran turevlerinin antimikrobiyal etkisi uzerinde yaptiklari çalismada, kullanilan maddelerin antimikrobiyal etkilerinin oldugu ancak, antifungal etkilerinin olmadigi belirtilmistir. Çalismada kullanilan diger schiff bazlari “N-(2,5-di tert butil fenil) 2-hidroksi naftaldimin, N-(fenil) 5-bromo salisilaldimin, N-(fenil) salisilaidimin, N-(3,5-ditert. butil-4-hidroksifenil) 5-nitro salisilaldimin” Tablo 1 de görulecegi gibi, çalismada kullandigimiz bakterilerin gelismesini farkli oranlarda inhibe etmistir (7-9 mm inhibisyon zonu). A. solani MDC 103 ve A. flavus, N-(fenil) salisilaidiminin 200 mg konsantrasyonunda 11 mm inhibisyon olusturmustur. A.solani, N-(fenil) 5-bromo salisilaldiminin etkili konsantrasyonunda ise 12 mm inhibisyon zonu olusturmustur.
Arastirmada bulunan sonuçlar standart antibiyotiklerle karsilastirildiginda schiff bazlarin antimikrobiyal etkisinin daha dusuk oldugunu göstermektedir (Tablo 2). Standart antibiyotikler 10 ve 30 mg/disk konsantrasyonda daha guçlu inihibsyon etkisi göstermistir. N-(3,5-di tert. butil-4-hidroksifenil) 3,5-di bromo salisilaldimin’in 150-200 mg/disk konsantrasyonda streptomisin sulfat, cefaclor ve tobramisine göre duyarli olmustur. Nistatin ile mukayese edince az duyarli oldugu belilenmistir. Çalismada kullanilan diger etkili schiff bazlarinin kullanilan bakteri, maya ve kuflere karsi dirençli oldugu gözlenmistir. Sentezlenen ve bu çalismada kullanilan schiff bazlarin kullanilabilirliginin artirilmasi için, modifiye edilerek farkli turevlerinin hazirlanmasi ve daha dusuk konsantrasyonlarda daha fazla etkili olmasinin saglanmasi gerekmektedir.
Yapilan bu arastirmada bulunan sonuçlar, bazi schiff bazlarinin antibakteriyal ve antifungal etkilerinin oldugunu göstermektedir. Yapilan literatur arastirmalarinda schiff bazlarinin suni antibiyotiklerin sentezinde kullanidigi ve antikanser özellik tasidigi belirtilmektedir. Belirtilen bu bilesiklerin farmakolojik özelliklerinin arastirilarak antibiyotik sentezinde kullanilabilirliginin incelenmesi yararli olacaktir. Daha sonraki asamalarda sentezlenen antibiyotiklerin deney hayvanlari uzerinde denenmesi, böylece tip ve eczacilik alanlarinda faydalanilmasinin yararli olacagi kanaatindeyiz.
KAYNAKLAR
1. Zeishen, W., Huixia, W.,Zhenhuan.Y.,Changhai, H., XXV International Conference on Coordination Chemistry, Book of Abstracts, p. 663 (1987)
2. Ayad, M.I., Sallam, S.A., Mabrouk, H.E., Characterization and thermal behaviour of Cu (II) chelates of Schiff bases drived from aminopyridines. Thermochemica Acta, 189, 65-73 (1991)
3. Zishen, W.,Zigi, G., Zhenhuan, Y., Synthesis, characterization and anticanser activity of L-alanin Schiff base complexes of cooper (II), zinc (II), and cobalt (II). Synth. React. Inorg. Met.-Org. Chem., 20, 3, 335-344 (1990)
4. Teleb, S.M., Sadeek, S.A., Nour, E.M., Synthesis and vibrational studies of oxovanadium (IV) tetradentate Schiff base complexes. Spectoscopik Letters, 26,1, 169-178 (1993)
5. Tan, S.F., Ang, K., Jayachandran, L.H., Synthesis and characterization of copper (II), nichel (II), and palladium complexes of 1 some schiff bases of dehydroaseticacid. Transition Met. Chem., 9,390-395 (1984)
6. Patel, V.K., Vasanwala, A.M., Jejurkar, C.R. Synthesis of mixed schiff base complexes of Cu (II) and Ni (II) and their spectral, magnetic and antifungal studies. Indian Journal of Chemistry, 28A, 719-721 (1989)
7. Donelly, T.H. The origins of use of antioksidants in foods. J. of Chemical Education, 73, 2, 158-162. (1996).
8. Clarke, E.G.C., (Ed.).Isolation and identification of drugs in pharmaceuticals, body fluids and post-mortem material. The Pharmaceutical Press, p. 452.London, (1974).
9. Tumer, M., Köksal, H., Serin, S. Synthesis and characterization of mononuclear copper (II), cobalt (II) and nickel (II) chelates with new bidentate aromatic Schiff bases. Synt. React. Inorg. Met.-Org. Chem., 27,5, 775-786 (1997).
10. Tumer, M., Köksal, H., Serin, S. Oreoaratuibm spectrisciouc characterization and thermal analyses studies of the Cu (II), Pd (II) and VO (IV) complexes of some Schiff base ligands. Synt. React. Inorg. Met.-Org. Chem., April, (1998), In Press.
11. Collins, C.H., Lyne, P.M. and J.M. Grange. Microbiological Methods. Sixth Edition, Butterworths & Co. (Publishers) Ltd. London. Sayfa 410 (1989).
12. Özçelik, S. Gida Mikrobiyolojisi Laboratuvar Kilavuzu. F.u. Fen-Edebiyat Fakultesi Yayinlari, Yayin No: 1 , Sayfa 135. Elazig, (1992)
13. Bradshaw, L.J. Laboratory Microbiology. Fourth Edition. Printed in the United States of America, New York, p. 436 (1992).
14. Bagci, E., Digrak, M. Antimicrobial activity of essential oils of some Abies (Fir) species from Turkey. Flavor and Fragrance Journal, 11, 251-256 (1996).
15. Digrak,M., Selvi, S., Ahmedov, M.A., Bagci, E. 1,5-dien-3-ol’lerin antimikrobiyal etkilerinin incelenmesi. XII Ulusal Kimya Kongraesi, Y.Y universitesi Fen-Edebiyat Fakultesi Kimya Bölumu, Kongre Özetler Kitabi, 677, 15-20 Haziran 1997, Van.
16. Digrak, M., Cansiz, A., Ahmedov, M.A., Bagci, E. Bazi tetrahidrofuran turevlerinin antimikrobiyal etkisi uzerinde in vitro arastirmalar. XIII Ulusal Biyoloji Kongresi, İstanbul universitesi Fen Fakultesi 17-20 Eylul 1996, İstanbul.