芝麻酚酰胺類衍生物的合成及抑菌活性

賈新彥， 徐端紅， 謝克英， 丁艷麗

(1.河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)管理中心，河南 鄭州 451450；2.中牟縣農(nóng)村工作委員會，河南 鄭州 451450)

芝麻酚酰胺類衍生物的合成及抑菌活性

賈新彥1*， 徐端紅1， 謝克英1， 丁艷麗2

(1.河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)管理中心，河南 鄭州 451450；2.中牟縣農(nóng)村工作委員會，河南 鄭州 451450)

以芝麻酚為原料，經(jīng)醚化、硝化、還原和酰胺化合成了9個未見報道的新型芝麻酚酰胺衍生物.其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征，并測定了其抑菌活性.初步生物活性測試結(jié)果表明,目標(biāo)化合物對所有供試病菌均有一定的抑菌活性.4a4對番茄灰霉病菌、棉花枯萎病菌、小麥赤霉病菌有較好的抑菌活性.4b1對小麥赤霉病菌的抑制率達(dá)到95%；4b2對番茄灰霉病菌和棉花枯萎病菌的抑制率達(dá)到90%以上；4b3對番茄早疫病菌、番茄灰霉病菌、蘋果腐爛病菌和棉花枯萎病菌的抑制率達(dá)到90%以上；4b4對芹菜早疫病菌、番茄灰霉病菌、棉花枯萎病菌和小麥赤霉病菌的抑制率達(dá)到90%以上；4c1對芹菜早疫病菌、番茄早疫病菌、番茄灰霉病菌、蘋果腐爛病菌和棉花枯萎病菌的抑制率達(dá)到均達(dá)到90%以上.

芝麻酚；殺菌劑；酰胺；抑菌活性；合成

3,4-亞甲二氧基苯酚(即芝麻酚，Sesamol)是芝麻油香氣的主要成分和品質(zhì)的穩(wěn)定劑，具有很強(qiáng)的抗氧化及抑菌活性[1-3].同時它還是重要的藥物合成中間體，用于合成除蟲菊脂類農(nóng)藥的增效劑，典型產(chǎn)品如胡椒基丁醚(增效醚)，還可用于生物堿和香料的合成[4].近期開發(fā)的農(nóng)用殺菌劑主要有以下7種類型：吡咯類、三唑類﹑甲氧基丙烯酸酯類﹑苯 (芐)胺基嘧啶類﹑噁 (咪)唑啉 (酮)類﹑氨基酸衍生物﹑酰胺類等[5].酰胺類殺菌劑是一類古老的殺菌劑，數(shù)量在殺菌劑中占有相當(dāng)大的比例，占所有殺菌劑總數(shù)的四分之一.該類化合物被作為殺菌劑已有近五十年的歷史，且一直有結(jié)構(gòu)新穎的品種報道.眾多研究結(jié)果表明，酰胺類殺菌劑主要是通過影響病原菌的呼吸鏈電子傳遞系，從而達(dá)到抑制病原菌的生長，最終導(dǎo)致其死亡[6].近期報道的新的酰胺類殺菌劑最明顯的特點(diǎn)是具有廣譜的殺菌活性[7-14].

以3,4-亞甲二氧基苯酚活性基團(tuán)為原料，經(jīng)醚化，硝化，還原和酰化合成了9個未見報道的新型芝麻酚酰胺類衍生物(4a1-4c1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征，并測定了其抑菌活性.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

安捷倫400 MHz核磁共振波譜儀(美國安捷倫公司)；YRT-3熔點(diǎn)測定儀(天津市新天光分析儀器技術(shù)有限公司)；DH5000BⅡ型電熱恒溫培養(yǎng)箱(天津市泰斯特儀器有限公司)；SF-CJ-1A潔凈工作臺(上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司)；ZF-2 型三用紫外分析儀(上海安亭電子儀器廠)；FFIR-650 傅立葉變換紅外光譜儀(天津港東科技發(fā)展股份有限公司)；立式壓力蒸汽滅菌器 LDZX-50FBS(上海申安醫(yī)療器械廠).

芝麻酚(sesamol) (純度 > 99% ，蘇州大新助劑廠) ，對照藥嘧菌酯(azoxystrobin)由上海麥克林生化科技有限公司生產(chǎn)，純度均為 99.5%.其余試劑均為市售分析純.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 芝麻酚酰胺類衍生物的合成路線

化合物4a1-4c1的合成路線見圖1.

圖1 化合物4a1-4c1的合成Fig.1 Synthesis of compound 4a1-4c1

1.2.2 化合物1a(3,4-亞甲二氧基苯乙醚)的合成

[15-16]合成.同法合成1b和1c.

1.2.3 化合物2a(2-硝基-4,5-亞甲二氧基苯乙醚)的合成

參考文獻(xiàn)[7，15]方法合成.淡黃色晶體，熔點(diǎn)136～138 ℃(文獻(xiàn)值136～137 ℃)，產(chǎn)率86.3%.同法合成2b(2-硝基-4,5-亞甲二氧基苯丁醚).淡黃色晶體，熔點(diǎn)78～80 ℃(文獻(xiàn)值79～80 ℃)，產(chǎn)率87.4%.同法合成化合物2c.淡黃色針狀晶體，熔點(diǎn)75～77 ℃(文獻(xiàn)值75～76 ℃)，產(chǎn)率55.4%.

1.2.4 化合物3a的合成

100 mL三口瓶中加入化合物2(2-硝基-4,5-亞甲二氧基苯乙醚)0.454 g (2.0 mmol)，加入15 mL無水乙醇，加10 mL二氯甲烷，使硝基化合物溶解完全，加入硫酸銅0.64 g(4 mmol),冰浴加入硼氫化鈉0.302 6 g(8 mmol)反應(yīng)0.5 h，TLC(二氯甲烷∶甲醇= 20∶1)跟蹤.待原料反應(yīng)完后，往反應(yīng)液中添加稀鹽酸淬滅反應(yīng)，旋蒸去除二氯甲烷和乙醇，加入20 mL乙酸乙酯，用飽和碳酸鈉溶液調(diào)pH至9，抽濾，濾液經(jīng)乙酸乙酯萃取(15 mL×3次)，無水硫酸鈉干燥過夜.過濾，旋蒸去除溶劑，不用分離直接用于下步反應(yīng).同法合成化合物3b和3c.

1.2.5 化合物4a的合成

向100 mL三口瓶中加入0.182 g (1 mmol)化合物3，15 mL二氯甲烷，攪拌溶解后加入 0.18 mL (1.3 mmol)三乙胺.0～5 ℃下恒壓漏斗慢慢滴加5 mL二氯甲烷稀釋的苯甲酰氯0.12 mL (1.0 mmol)中間體，反應(yīng)瓶中立即出現(xiàn)白霧.反應(yīng)0.5 h，TLC跟蹤(石油醚∶乙酸乙酯= 1∶1).待原料反應(yīng)完畢依次用5%鹽酸溶液、水、飽和碳酸氫鈉溶液、飽和食鹽水各洗滌三次,無水硫酸鈉干燥過夜.硅膠柱層析，梯度洗脫(先以石油醚∶乙酸乙酯= 4∶1，再以乙酸乙酯洗脫)得產(chǎn)物0.213 g,產(chǎn)率74.8%.同法合成其他化合物[16].

1.3 抑菌活性測定

6種供試菌種均由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物病理系提供.采用離體菌絲生長速率法來進(jìn)行抑菌活性測定.用丙酮溶解樣品配置成1 000 mg/L的溶液，按照培養(yǎng)基和含藥溶液的體積比9∶1加到滅菌融化后的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基(PDA)中配制成100 mg/L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.嘧菌酯原藥和丙酮分別作為陽性對照和空白對照.供試菌培養(yǎng)好后，無菌條件下用0.4 cm的打孔器沿培養(yǎng)皿邊緣長勢較好的菌絲打孔取樣，菌餅用接種針轉(zhuǎn)移至帶藥培養(yǎng)基上，菌絲一面朝下，每皿均勻放置三個菌餅，重復(fù)三次，標(biāo)記后28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)72 h.測量菌落直徑并計(jì)算菌絲生長抑制率.十字交叉法測直徑，即菌落直徑取菌落的兩個垂直直徑的平均值.

菌落擴(kuò)展直徑/cm=菌落直徑平均值-0.4 (菌餅直徑)

2 結(jié)果與分析

2.1 化合物的結(jié)構(gòu)表征

2.1.1 理化性質(zhì)

目標(biāo)化合物的理化性質(zhì)見表1.

表1 化合物 4a1-4c1 的理化性質(zhì)及收率數(shù)據(jù)Table 1 Physico-chemical data of 4a1-4c1 compounds

2.1.2 目標(biāo)化合物的核磁共振氫譜和紅外光譜數(shù)據(jù)

化合物4a1:1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δ:1.43(s,3H,CH3),4.08(s,2H,CH2),5.92(s,2H,CH2),6.57 (s,1H,Ar-H),7.25 (s,1H,Ar-H),7.53(s,2H,Ar-H),7.56(s,1H,Ar-H),8.12(s,2H,Ar-H),8.17(1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 452,1 687,1 531,1 444,931,707.

化合物4a2:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:1.10(s,3H,CH3),3.65(s,2H,CH2),3.78(s,2H,CH2),5.87(s,2H,CH2),6.41(s,1H,Ar-H),7.25 (s,1H,Ar-H),7.32(s,2H,Ar-H),7.33(s,1H,Ar-H),7.41(s,2H,Ar-H),8.48(s,1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 388,1 675,1 531,1 446,931,896.

化合物4a3:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:1.44(s,3H,CH3),4.03(s,2H,CH2),4.18(s,2H,CH2),5.91 (s,2H,CH2),6.55(s,1H,Ar-H),7.26 (s,1H,Ar-H),7.96 (s,1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 380,1 676,1 538,1 448.

化合物4a4:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:0.8(s,4H,2CH2),1.05(s,H,CH),1.51(s,3H,CH3),4.03 (s,2H,CH2),5.88(s,2H,CH2),6.52(s,1H,Ar-H),7.26 (s,1H,Ar-H),7.98 (s,1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 464,1 648,1 544,1 446.

化合物4b1:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:0.97(s,3H,CH3),1.48(s,2H,CH2),1.77(s,2H,CH2),3.99 (s,2H,CH2),5.92(s,2H,CH2),6.58 (s,1H,Ar-H),7.25(s,1H,Ar-H),7.50(s,2H,Ar-H),7.52(s,1H,Ar-H),8.14(s,2H,Ar-H),8.48(s,1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 452,1 683,1 452,1 423,1 176.

化合物4b2:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:0.91(s,3H,CH3),1.41(s,2H,CH2),1.47(s,2H,CH2),3.65 (s,2H,CH2),3.74(s,2H,CH2),5.86 (s,2H,CH2),6.42 (s,1H,Ar-H),7.15 (s,1H,Ar-H),7.26(s,2H,Ar-H),7.27(s,1H,Ar-H),7.38(s,2H,Ar-H),8.0(s,1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 376,1 670,1 525,1 444,1 041.

化合物4b3:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:0.98(s,3H,CH3),1.58(s,2H,CH2),1.80(s,2H,CH2),3.97 (s,2H,CH2),4.18(s,2H,CH2),5.92 (s,2H,CH2),6.55(s,1H,Ar-H),7.26 (s,1H,Ar-H),7.96 (s,1H,NH)；IR (KBr,cm-1)ν:3 367,1 670,1 535,1 446,1 168.

化合物4b4:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:0.93(s,4H,2CH2),0.98(s,3H,CH3),1.07(s,H,CH),1.47 (s,2H,CH2),1.81(s,2H,CH2),3.99(s,2H,CH2),5.89(s,2H,CH2),6.53(s,1H,Ar-H),7.26 (s,1H,Ar-H),7.97 (s,1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 284,1 648,1 536,1 431,1 043.

化合物4c1:1H-NMR (400 MHz,CDCl3)δ:1.37(s,6H,2CH3),4.46(s,H,CH),5.92(s,2H,CH2),6.58 (s,1H,Ar-H),7.26 (s,1H,Ar-H),7.53(s,2H,Ar-H),7.56(s,1H,Ar-H),8.12(s,2H,Ar-H),8.17(s,1H,NH)；IR(KBr,cm-1)ν:3 428,1 664,1 579,1 525,1 162,931,860.

2.2 化合物的抑菌活性

化合物4a1-4c1的抑菌活性見表2.

表2 化合物 4a1-4c1 在 100 mg /L 下的抑菌活性(抑制率/%，72 h)Table 2 Antifungal activities of compounds 4a1-4c1 under 100 mg/L (Inhibition rate/%，72 h)

2.3 討論

2.3.1 合成方法探討

合成方法探討，在整個反應(yīng)路線中硝基化合物的還原是比較關(guān)鍵的一步.在還原化合物2的硝基合成化合物3時，文獻(xiàn)用的方法是在氯化銨、冰醋酸和乙醇存在的條件下加還原鐵粉加熱回流數(shù)小時，這種方法可以得到產(chǎn)物，但反應(yīng)中需要加熱，并且后處理比較麻煩.因而本文采用了用乙醇和二氯甲烷溶解化合物2，并在冰浴下加入硼氫化鈉和硫酸銅，不斷攪拌，整個反應(yīng)很快就進(jìn)行完全，并且反應(yīng)的后處理也比較方便.

2.3.2 抑菌活性與化合物結(jié)構(gòu)討論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表2) 表明，在100 mg /L時所有目標(biāo)化合物對 6種供試病原菌都有不同程度的抑制作用，其中化合物4a1對番茄灰霉病菌和蘋果腐爛病菌的抑制率分別達(dá)到66.0%和68.5%；4a2對番茄灰霉病菌和小麥赤霉病菌的抑制率分別達(dá)到75.4%和78.5%；4a3對番茄灰霉病菌的抑制率分別達(dá)到75.4%；4a4對番茄灰霉病菌，棉花枯萎病菌和小麥赤霉病菌的抑制率分別達(dá)到98.7%，93.4%和89.6%.4b1對小麥赤霉病菌達(dá)到95.0%；4b2對番茄灰霉病菌和棉花枯萎病菌的抑制率分別達(dá)到91.3%和90.7%；4b3對番茄早疫病菌、番茄灰霉病菌、蘋果腐爛病菌和棉花枯萎病菌的抑制率分別達(dá)到95.9 %、96.6%、92.5%和94.6%；4b4對芹菜早疫病菌、番茄灰霉病菌、棉花枯萎病菌和小麥赤霉病菌的抑制率分別達(dá)到95.6%、94.1%、93.0%和95.8%；4c1對芹菜早疫病菌、番茄早疫病菌、番茄灰霉病菌、蘋果腐爛病菌和棉花枯萎病菌的抑制率達(dá)到均達(dá)到90%以上.由目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系可初步看出當(dāng)R基團(tuán)為環(huán)烷基時目標(biāo)化合物抑菌活性較好，R基團(tuán)上有氯原子時對番茄灰霉病菌的抑制效果較好，但對其他病原菌的抑制效果欠佳.目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)與藥效的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究，以期合成新的高抑菌活性的化合物.

3 結(jié)論

合成了9個未見報道的芝麻酚酰胺類化合物，抑菌活性結(jié)果表明所有目標(biāo)化合物對6種供試病原菌都有不同程度的抑制作用，對于新型酰胺類殺菌劑有一定參考價值.

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[責(zé)任編輯：張普玉]

Synthesis and antibacterial activity of sesamol amide derivatives

JIA Xinyan1*， XU Duanhong1,XIE Keying1,DING Yanli2

(1.HenanVocationalCollegeofAgricultureExperimentalandTrainingManagementCenter，Zhengzhou451450,Henan,China；2.ZhongmuRuralAgriculturalWorkingCommittee,Zhengzhou451450,Henan,China)

Nine novel amide fungicides were synthesized from sesamol by etherification,nitrification,reduction and acylation.The structures were confirmed by1H NMR and IR.Preliminary bioactivity test showed that all compounds exhibit different inhibitory effect against all the tested fungi at concentration of 100 mg/L.Compound 4a4showed good inhibition to botrytis cirerea,fusarium oxysporum vasinfectum and fusarium graminearum.Compound 4b1had 95.0% inhibitory effect against fusarium graminearum.Compound 4b2showed good inhibition to botrytis cirerea,fusarium oxysporum vasinfectum,and the inhibition rate were over 90%.The inhibition rate of compound 4b3to alternaria solani,botrytis cirerea,valsa mali,fusarium oxysporum vasinfectum was more than 90%.Compound 4b4had over 90.0% inhibitory effect against cercospora apci fres,botrytis cirerea,fusarium oxysporum vasinfectum and fusarium graminearum.Compound 4c1had over 90% inhibitory effect against cercospora apci fres,alternaria solani,botrytis cirerea,valsa mali and fusarium oxysporum.

sesamol; fungicide; amide; bacteriostatic activity; synthesis

2016-09-13.

鄭州市科技局普通科技攻關(guān)項(xiàng)目，鄭科計(jì)[2014]2號(141PPTGG403).

賈新彥(1976-)，男，講師，主要從事有機(jī)合成及分析化學(xué)研究.*

，E-mail:jiaxinyan168@126.com.

O621

A

1008-1011(2017)01-0056-05