一類化合物的合成及其抑菌活性

蔣連瑞，田養(yǎng)光，周文明

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 理學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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一類化合物的合成及其抑菌活性

蔣連瑞，田養(yǎng)光，周文明

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 理學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

【目的】 合成高活性的(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基]乙酸甲酯類化合物，為以后優(yōu)化和設(shè)計(jì)新化合物提供理論依據(jù)?！痉椒ā?以(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2′-(溴甲基)苯基]乙酸甲酯和4-羥基喹啉-2-酮類化合物為原料，通過醚化反應(yīng)，合成了10a～10k等11種(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基]乙酸甲酯類化合物，對(duì)其進(jìn)行ESI-MS、IR譜及1H NMR譜分析。以嘧菌酯為對(duì)照，采用生長(zhǎng)速率法測(cè)定化合物10a～10k對(duì)煙草赤星病菌、棉花枯萎病菌、水稻瘟疫病菌、玉米彎孢病菌、番茄早疫病菌、蘋果腐爛病菌的抑菌活性?！窘Y(jié)果】 合成了11個(gè)(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基]乙酸甲酯類化合物，確認(rèn)了其結(jié)構(gòu)。除10a和10d外，其他9個(gè)化合物在質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)對(duì)6種供試植物病原菌均具有一定的抑菌活性；化合物10a對(duì)煙草赤星病菌的抑制率達(dá)91.5%，10c對(duì)水稻瘟疫病菌的抑制率達(dá)93.3%?！窘Y(jié)論】 合成了11個(gè)(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基]乙酸甲酯類化合物，除個(gè)別化合物外均對(duì)6種供試病原菌具有較好的抑菌活性。

(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2′-(溴甲基)苯基]乙酸甲酯；4-羥基喹啉-2-酮；抑菌活性

甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑作為一類低毒、高效、廣譜、內(nèi)吸性殺菌劑，對(duì)幾乎所有的病原真菌如白粉病、霜霉病、稻瘟病等均具有良好的抑菌活性[1-2]。目前，已經(jīng)上市的甲氧基丙烯酸酯類化合物有嘧菌酯、醚菌酯、苯氧菌胺、醚菌胺、唑菌胺酯等[3-4]。4-羥基喹啉-2-酮類化合物作為醫(yī)藥中間體的研究較為常見，但作為農(nóng)藥中間體的研究則相對(duì)較少[5]。本課題組前期以苯胺類化合物為原料，通過?；⒖s合兩步反應(yīng)制得4-羥基喹啉-2-酮類化合物，將其引入到甲氧基丙烯酸酯類化合物中，設(shè)計(jì)并合成了一系列化合物，該系列化合物對(duì)供試的6種病原菌有良好的抑菌活性[6]。為了尋找更高活性的先導(dǎo)化合物，本研究利用修飾改造和活性基團(tuán)拼接方法[7],將4-羥基喹啉-2-酮類化合物與甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑的一種活性基團(tuán)(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2′-(溴甲基)苯基]乙酸甲酯進(jìn)行反應(yīng)，合成了11種新的化合物，并測(cè)定了其對(duì)煙草赤星病菌等6種植物病原菌的抑菌活性，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1供試病原菌煙草赤星病菌(Alternariaalternata)、棉花枯萎病菌(Fusariumoxysporumvasinfectum)、水稻瘟疫病菌(Pyriculariagrisea)、玉米彎孢病菌(Curvularialunata)、番茄早疫病菌(Alternariasolani)、蘋果腐爛病菌(Valsamali)，均由西北農(nóng)林科技大學(xué)無公害農(nóng)藥研究中心提供。

1.1.2儀器與試劑XT-4型顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀(溫度計(jì)未校正，北京泰克儀器有限公司)，Nicolet Avatar 330 FT-IR型紅外光譜儀(美國(guó)Nicolet公司)，Bruker Avance DPX500核磁共振儀(以TMS為內(nèi)標(biāo)、CDCl3為溶劑，瑞士Bruker BioSpin公司)，F(xiàn)innigan Trace型質(zhì)譜儀 (美國(guó) Thermo Finnigan 公司)。

嘧菌酯(Azoxystrobin)原藥，由北京穎泰嘉和科技有限公司提供，純度為98.5%；N,N-二甲基甲酰胺(DMF，進(jìn)行無水處理：先加入硫酸鎂干燥，然后減壓蒸餾，收集76 ℃餾分)及其他試劑均為市售分析純(AR)試劑。

1.2目標(biāo)化合物的合成

(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基]乙酸甲酯類化合物的具體合成路線見圖1。

1.2.1化合物6的合成以鄰甲基苯甲酸為原料，參考文獻(xiàn)[8-9]合成。合成的化合物6為淡黃色油狀液體，產(chǎn)率為49%。

1.2.2化合物9a～9k的合成參考文獻(xiàn)[10-11]合成。以9a的合成為例：向100 mL兩口瓶中加入0.930 g(10 mmol)苯胺、1.44 g(10 mmol)丙二酯環(huán)亞異丙酯， 80 ℃下反應(yīng)2 h，冷卻，向反應(yīng)瓶中加入20 g多聚磷酸(PPA)，120 ℃繼續(xù)反應(yīng)6 h，冷卻，加水充分?jǐn)嚢?，抽濾得粗品，乙醇-水重結(jié)晶得純品9a。合成的化合物9a為淡黃色粉末，產(chǎn)率58%，熔點(diǎn)>300 ℃ (與文獻(xiàn)[10-11]報(bào)道一致)。

1.2.3化合物10a～10k的合成參考文獻(xiàn)[12-13]合成。以10a的合成為例：向100 mL 三口瓶中加入0.483 g(3 mmol)9a 、20 mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、0.828 g(6 mmol)無水K2CO3、 0.855 g(3 mmol)化合物6，80 ℃下反應(yīng)6 h，薄層色譜分析(TLC)跟蹤檢測(cè)，反應(yīng)完畢后將反應(yīng)液倒入100 mL冰水中，充分?jǐn)嚢韬?，?0 mL乙酸乙酯萃取3次，合并萃取液，依次用50 mL 50 g/L 氫氧化鈉溶液和飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，硅膠柱層析(V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=1∶1)分離純化，得化合物10a。合成的化合物10a為白色晶體(0.571 g)，產(chǎn)率52%。

1.3化合物結(jié)構(gòu)表征方法及抑菌活性的測(cè)定

分別對(duì)化合物10a～10k進(jìn)行ESI-MS、IR譜及1H NMR譜分析，確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)。

以嘧菌酯原藥作為陽性對(duì)照、以丙酮作為空白對(duì)照，采用生長(zhǎng)速率法[14-15]測(cè)定化合物10a～10k對(duì)煙草赤星病菌、棉花枯萎病菌、水稻瘟疫病菌、玉米彎孢病菌、番茄早疫病菌、蘋果腐爛病菌等6種供試病原菌的抑菌活性。用丙酮溶解10a～10k樣品，并按照1∶9的體積比加到滅菌融化后的PDA培養(yǎng)基中，配制成含50 mg/L化合物的帶藥培養(yǎng)基，混勻后趁熱將其倒入已滅菌的培養(yǎng)皿內(nèi)，每皿10 mL，冷卻備用。將供試病原菌(菌餅直徑0.4 cm)接種到上述培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)72 h后用十字交叉法測(cè)量菌落直徑(cm)，計(jì)算菌絲生長(zhǎng)抑制率。

菌落擴(kuò)展直徑(cm)=菌落直徑平均值-0.4 (菌餅直徑)。

菌絲生長(zhǎng)抑制率=(對(duì)照菌落擴(kuò)展直徑-處理菌落擴(kuò)展直徑)/對(duì)照菌落擴(kuò)展直徑×100%。

圖 1(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基]乙酸甲酯類化合物的具體合成路線

Fig.1Synthetic route of (E)-2-(methoxyimino)-2-(2-(((2-oxo-1,2-dihydroquinolin-4-yl)oxy) methyl)phenyl)acetate

2　結(jié)果與分析

2.1化合物10a～10k的結(jié)構(gòu)表征

化合物10a～10k的理化性質(zhì)及ESI-MS數(shù)據(jù)見表1，IR譜和1H NMR譜數(shù)據(jù)見表2。由表2可知，化合物10a～10k的IR譜圖中，在3 300～3 400 cm-1有N-H的特征吸收峰，在1 730 cm-1附近有酯羰基吸收峰，在1 650 cm-1附近有喹啉酮環(huán)上的羰基吸收峰，在1 600 cm-1附近有C=N吸收峰?；衔锏?H NMR譜圖中，δ在3.8左右的單峰是COOCH3上的3個(gè)氫所致；δ在4.0左右的單峰則是NOCH3上的3個(gè)氫所致；δ在5.0～5.1的單峰是活性基團(tuán)苯環(huán)上的2個(gè)亞甲基氫所致；δ在6.0左右的單峰是喹啉酮上雙鍵碳上的1個(gè)氫所致；而δ在6.9～7.8的多重峰則是2個(gè)苯環(huán)上的氫所致。當(dāng)喹啉酮的苯環(huán)上有1個(gè)甲基時(shí),則δ在2.5左右有1個(gè)單峰；喹啉酮苯環(huán)上取代基位置的不同，對(duì)喹啉酮上N-H鍵上氫的δ影響比較大，如10b，10c，10d 3種化合物互為異構(gòu)體,但由于苯環(huán)上甲基所處的位置不同,N-H鍵上氫的δ分別為8.87，11.85，12.19,因此可以將它們區(qū)分開來;化合物10f，10g，10h同樣可以根據(jù)N-H鍵上氫的δ不同而加以區(qū)分。

表 1　(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基]乙酸甲酯類 化合物10a～10k的理化數(shù)據(jù)和ESI-MS數(shù)據(jù)Table 1　Physiochemical and ESI-MS data of (E)-2-(methoxyimino)-2-(2-(((2-oxo-1, 2-dihydroquinolin- 4-yl)oxy)methyl)phenyl)acetate compounds 10a-10k

表 2　(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基] 乙酸甲酯類化合物10a～10k的IR(v)和1H NMR(δ)數(shù)據(jù)Table 2　IR(v) and 1H NMR (δ) data of (E)-2-(methoxyimino)-2-(2-(((2-oxo-1,2-dihydroquinolin- 4-yl)oxy) methyl)phenyl)acetate compounds 10a-10k

2.2化合物10a～10k的抑菌活性

由表3可知，在質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)，11種目標(biāo)化合物對(duì)供試病原菌均有不同程度的抑菌活性(除10a和10d對(duì)蘋果腐爛病菌外)，其中對(duì)煙草赤星病菌的抑制率明顯高于其他病原菌?；衔?0a對(duì)煙草赤星病菌的抑制率達(dá)到了91.5%，10c對(duì)水稻瘟疫病菌的抑制率達(dá)到了93.3%。通過比較這11種化合物對(duì)供試病原菌的抑制率，可以看出初步的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)單取代化合物而言，無論是單取代的甲基還是氯，鄰位取代的活性較間位和對(duì)位取代都要好；甲基取代比氯取代化合物的活性要好。

表 3　50 mg/L(E)-2-甲氧亞胺基-2-[2-(2-氧代喹啉-4-氧甲基)苯基] 乙酸甲酯類化合物10a～10k作用72 h對(duì)供試病原菌的抑制率Table 3　Inhibition rates of (E)-2-(methoxyimino)-2-(2-(((2-oxo-1,2-dihydroquinolin-4-yl)oxy)methyl) phenyl)acetate compounds 10a-10k against pathogenic bacteria under 50 mg/L,72 h　%

3　結(jié)　論

本研究合成了化合物10a～10k，結(jié)果顯示，除個(gè)別化合物外其均對(duì)6種供試病原菌有不同程度的抑菌活性。對(duì)其初步的抑菌活性構(gòu)效關(guān)系分析表明：由甲基、甲氧基等供電子基取代的化合物，其整體活性要高于由氯取代等吸電子基取代的化合物，其中由甲基取代的化合物活性最好；對(duì)于由供電子基團(tuán)的取代，鄰位取代的活性要明顯高于間位和對(duì)位取代。另外，本試驗(yàn)所選擇的單一取代基較多，下一步可以針對(duì)活性較好的供電子基團(tuán)進(jìn)行多取代反應(yīng)，力求進(jìn)一步篩選出高抑菌活性的化合物，對(duì)構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行深入探討。

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Synthesis and antifungal activity of a class of compounds

JIANG Lianrui,TIAN Yangguang,ZHOU Wenming

(CollegeofScience,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

【Objective】 The study synthesized the highly active novel methyl (E)-2-(methoxyimino)- 2-(2-(((2-oxo-1,2-dihydroquinolin-4-yl)oxy)methyl)phenyl)acetate compounds to provide theoretical basis for optimization and design of new compounds.【Method】 Novel methyl (E)-2- (methoxyimino)-2-(2-(((2-oxo-1,2-dihydroquinolin-4-yl)oxy)methyl)phenyl)acetate compounds named 10a-10k were synthesized from (E)-2-methoxyimino-2-[2′-(methyl bromide)phenyl] acetate and 4-hydroxy-1,2-dihydroquinolin-2-one by etherification. Growth rate method was used to test the antifungal activities of these compounds againstAlternariaalternate,Fusariumoxysporumvasinfectum,PyriculariaGrisea,Curvularialunata,Alternariasolani,Valsamaliand compared with the antifungal activity of Azoxystrobin.【Result】 Eleven compounds were synthesized and their structures were confirmed by IR,ESI-MS and1H NMR.When the mass concentration was 50 mg/L,most of the compounds exhibited different inhibiting effect against all the tested strains except 10a and 10d.In particular,the inhibition rate of compound 10a againstAlternariaalternatawas 91.5% and that of compound 10c againstPyriculariagriseawas 93.3%.【Conclusion】 A total of 11 novel methyl (E)-2-(methoxyimino)-2-(2-(((2-oxo-1,2-dihydroquinolin-4-yl)oxy) methyl)phenyl)acetate compounds were synthesized and they exhibited good antifungal activities against tested strains.

(E)-2-methoxyimino-2-[2′-(methyl bromide)phenyl] acetate;4-hydroxy-1,2-dihydroquinolin-2-one;antifungal activity

時(shí)間:2016-08-0909:41DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.09.027

2015-02-03

蔣連瑞(1987-),男，山東聊城人，碩士，主要從事有機(jī)合成方面的研究。E-mail:jiangdexia@163.com

周文明(1966-)，男，湖南桑植人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事有機(jī)合成和天然產(chǎn)物化學(xué)研究。

E-mail:zhouwenming2008@nwsuaf.edu.cn

O621.2；S482.2

A

1671-9387(2016)09-0201-06

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160809.0941.054.html