萘二酰亞胺取代的2,4-二氯肉桂酸乙酯的合成及生物活性

田朝瑜，許良忠

（青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，山東青島 266042）

萘二酰亞胺類化合物具有光穩(wěn)定性好、斯托克斯位移大、熒光強等特點，是一種應(yīng)用廣泛的中間體[1]。其在聚合物[2]、光盤記錄材料[3]、光物理偶聯(lián)劑[4]、核酸插層劑[5]、DNA光切割[6]、熒光二向色性染料[7]以及在紡織、造紙、塑料和涂料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此外，萘二甲酸酐是第1個化學(xué)解毒劑，可以對主要的禾本科植物提供不同程度的保護(hù)以減輕除草劑的藥害[8-9]。萘二酰亞胺類衍生物可以作為植物生長調(diào)節(jié)劑使用，有關(guān)專利曾報道過萘二酰亞胺類化合物及其鹽類作為植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用[10]。

根據(jù)活性基團(tuán)拼接原理，將萘二酰亞胺類化合物與天然殺菌劑肉桂酸[11]反應(yīng)得到萘二酰亞胺取代的2,4-二氯肉桂酸乙酯，并探討其植物生長調(diào)節(jié)活性和抑菌活性，以期成為一種促生根、增產(chǎn)效果好的植物生長調(diào)節(jié)劑，同時兼具抑菌活性。該化合物已申請中國發(fā)明專利（申請?zhí)?01710018080.7）。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

顯微熔點儀（X-4型，上海精密科學(xué)儀器有限公司）；核磁共振儀（Bruker Avance 500 MHz型，德國布魯克公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE-52C型，上海亞榮生化儀器廠）；循環(huán)水式真空泵（SHB-D型，鄭州予華儀器制造有限公司）；實驗室分散砂磨機（SDF 400型）。

1.2 實驗試劑

主要試劑有：2,4-二氯肉桂酸、氯化亞砜、乙醇胺、1,8-萘二甲酸酐、甲苯、冰醋酸、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）；胺鮮酯原藥（diethyl aminoethyl hexanoate，DA-6），鄭州信聯(lián)生化科技有限公司。以上藥品均為分析純。

1.3 合成路線

萘二酰亞胺取代的2,4-二氯肉桂酸乙酯（化合物Ⅰ）的合成路線如圖1。

圖1 合成路線

1.4 合成步驟

1.4.1 2,4-二氯肉桂酰氯（Ⅲ）的合成

在150 mL三口燒瓶中加入21.7 g（0.10 mol）2,4-二氯肉桂酸（Ⅱ）、適量甲苯、17.85 g（0.15 mol）氯化亞砜，攪拌下滴入2滴DMF，室溫攪拌10 min后，升溫回流約2 h，TLC監(jiān)測至反應(yīng)完全。減壓蒸餾脫除過量的氯化亞砜和溶劑，得到淺黃色油狀液體中間體Ⅲ。其質(zhì)量為21.8 g，收率為92.5%。

1.4.2 2-(2-羥基乙基)-1H-苯并[噠]異喹啉-1,3(2H)-二酮（Ⅵ）的合成

在150 mL三口燒瓶中分別加入19.8 g（0.1 mol）1,8-萘二甲酸酐、6.1 g（0.1 mol）乙醇胺、6.0 g（0.1 mol）醋酸和100 mL水。升溫至回流，反應(yīng)約5 h后，TLC監(jiān)測反應(yīng)完全。冷卻至室溫，抽濾，濾餅用清水洗滌至中性。烘干得淡黃色晶狀固體中間體Ⅵ。其質(zhì)量為22.7 g，收率為94.2%。

1.4.3 3-(2,4-二氯苯基)丙烯酸-2-(1,3-二氧代-1H-苯并[噠]異喹啉-2(3H)-基)乙酯（Ⅰ）的合成

在150 mL三口燒瓶中分別加入12.05 g（0.05 mol）中間體Ⅵ和80 mL甲苯，升溫至回流，回流攪拌條件下滴入12.87 g（0.055 mol）2,4-二氯肉桂酰氯?；亓鞣磻?yīng)約4 h，TLC監(jiān)測反應(yīng)至完全。將反應(yīng)液冷卻至室溫，抽濾。濾餅用異丙醇重結(jié)晶后，得白色固體目標(biāo)化合物Ⅰ。其質(zhì)量為19.76 g，收率為90%，熔點為143～145℃。

1H NMR（500 MHz，DMSO-d6），δ：8.49（d，J=7.1 Hz，2H，Ar-H）、8.44（t，J=7.5 Hz，2H，Ar-H）、7.91（d，J=8.6 Hz，1H，CH）、7.86（t，J=7.8 Hz，2H，Ar-H）、7.72（d，J=15.8 Hz，1H，Ar-H）、7.67（d，J=2.2 Hz，1H，Ar-H）、7.43（d，J=8.5 Hz，1H，CH）、6.63（d，J=16.0 Hz，1H，Ar-H）、4.49 （t，J=5.5 Hz，2H，CH）2、4.42（t，J=5.5 Hz，2H，CH）2。

13C NMR（126 MHz，DMSO-d）6，δ：167.40、160.94、138.53、137.90、135.84、134.83、134.62、132.74、131.18、129.96、129.83、128.88、128.62、123.47、122.52、121.93、62.03、58.25。

1.5 生物活性測試

1.5.1 植物生長調(diào)節(jié)活性

挑選籽粒大小均勻、飽滿的小麥種子，將種子置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29%的雙氧水中浸泡5 min，以殺菌消毒，然后將其放于燒杯中用蒸餾水浸種8 h。每組50粒種子，每個濃度3次重復(fù)，將處理后的種子均勻置于放有2層濾紙的培養(yǎng)皿（9 cm×1.5 cm）中，每個培養(yǎng)皿中盛有5 mL待測稀釋藥液，種子之間保持一定的距離，將培養(yǎng)皿放入恒溫培養(yǎng)箱中25℃保溫催芽處理，期間定時加入蒸餾水保持濾紙濕潤。以胚芽長度約至種子長的1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，處理48 h后統(tǒng)計各培養(yǎng)皿中種子的發(fā)芽率[12]。選擇根長相同的發(fā)芽種子，移植到裝有瓊脂培養(yǎng)基的小燒杯中，每組種植20粒種子，每個處理3次重復(fù)，于25℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，當(dāng)清水對照組中小麥根生長至燒杯底部時，分別測量藥劑處理組小麥種子的主根和側(cè)根的長度、數(shù)量以及莖高[13]。以相同質(zhì)量濃度的胺鮮酯和清水為對照。

1.5.2 抑菌活性實驗

供試病原菌：小麥紋枯病菌，從山東平度、山東鄒平、河南開封等地冬小麥田采集小麥紋枯病病株，經(jīng)分離、純化后得到禾谷絲核菌（R.cerealis）?；ㄉ职卟【–ercospora arachidicola），病株采集于山東滕州春花生地，采用文獻(xiàn)[14]方法進(jìn)行分離、培養(yǎng)、純化、鑒定、保存得到。黃瓜枯萎病菌（尖孢鐮刀菌黃瓜?；停現(xiàn)usarium oxysporumsp.Cucrmerinum）、蘋果輪紋病菌（Botryospuaeria berengerianaf.sp.Piricola）為青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院實驗室保存菌種。水稻惡苗病菌，病株采集于山東臨沂水稻田，按照文獻(xiàn)[15]方法純化得到藤倉赤霉菌（Fusarium fujikuroi）。西瓜炭疽病菌，病株采集于山東高密夏季瓜田，經(jīng)實驗室分離、提純后得到純化菌種，通過致病實驗確定為瓜類炭疽病菌（Colletotrichum lagenarium）。

采用菌體生長速率法進(jìn)行測定。將一定量藥劑溶解在適量N,N-二甲基甲酰胺中，用乳化水稀釋至1 000 mg/L，在無菌條件下吸取1 mL藥液注入培養(yǎng)皿中，加入9 mL PDA培養(yǎng)基，搖勻后制成100 mg/L含藥平板，以添加1 mL滅菌水的平板為空白對照。用直徑4 mm的打孔器沿菌絲外緣切取菌盤，移至含藥平板上，每處理重復(fù)3次。將培養(yǎng)皿放在（24±1）℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，72 h后調(diào)查菌盤擴展直徑，求平均值，計算相對抑菌率。

2 結(jié)果與討論

2.1 植物生長調(diào)節(jié)活性測定結(jié)果

目標(biāo)化合物的植物生長調(diào)節(jié)活性結(jié)果見表1。由表1可見，化合物Ⅰ的不同質(zhì)量濃度處理對小麥種子發(fā)芽均具有促進(jìn)作用，優(yōu)于對照藥劑胺鮮酯。隨著化合物Ⅰ質(zhì)量濃度的增加，小麥種子的發(fā)芽率先增加后減小，當(dāng)質(zhì)量濃度為20 mg/L時，種子發(fā)芽率達(dá)到最高值92.7%，發(fā)芽促進(jìn)率達(dá)到38.8%。

表1 對小麥種子生長的調(diào)節(jié)活性

化合物Ⅰ浸種能夠明顯增加小麥主根、側(cè)根和莖稈的長度，但呈現(xiàn)出低濃度促進(jìn)，高濃度抑制的規(guī)律。當(dāng)質(zhì)量濃度為30 mg/L時，化合物Ⅰ對小麥根、莖的生長促進(jìn)效果最佳。與相同質(zhì)量濃度的胺鮮酯相比，化合物Ⅰ對小麥主根、側(cè)根、莖高的生長促進(jìn)效果更好。

2.2 抑菌活性實驗結(jié)果

抑菌活性實驗結(jié)果如表2所示。

由表2可知，化合物Ⅰ對小麥紋枯病菌、黃瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、蘋果輪紋病菌、水稻惡苗病菌和西瓜炭疽病菌均具有抑制效果，且對病菌的抑制效果隨著質(zhì)量濃度的增加而提高。當(dāng)質(zhì)量濃度為100 mg/L時，化合物Ⅰ對小麥紋枯病菌的抑制效果尤為明顯，相對抑菌率達(dá)到93.0%。

3 結(jié)論

該新型萘二酰亞胺取代的2,4-二氯肉桂酸乙酯化合物Ⅰ的合成路線簡單，原料易得，且具有較好的植物生長調(diào)節(jié)活性及抑菌活性。初步室內(nèi)實驗結(jié)果顯示，目標(biāo)化合物能促進(jìn)小麥種子發(fā)芽，促進(jìn)小麥根、莖生長。抑菌活性實驗結(jié)果表明，目標(biāo)化合物對小麥紋枯病菌、黃瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、蘋果輪紋病菌、水稻惡苗病菌、西瓜炭疽病菌等均具有一定的抑制效果。在質(zhì)量濃度為100 mg/L時，化合物Ⅰ對小麥紋枯病菌的抑制率達(dá)到93.0%。因此，該目標(biāo)化合物兼具生長調(diào)節(jié)與抑菌活性，具有實際應(yīng)用與開發(fā)價值。

表2 抑菌活性實驗結(jié)果