N-烷基化甘氨酸乙酯-吩嗪-1-羧酸衍生物的合成及其抑菌活性

熊永通　胡津瑜　王云萍　吳清來(lái)　李俊凱

摘要：為獲得高活性的化合物，以吩嗪-1-羧酸為先導(dǎo)化合物，設(shè)計(jì)合成了 6個(gè)新型N-烷基化甘氨酸乙醋-吩嗪-1-羧酸衍生物。利用核磁共振氫譜和高分辨質(zhì)譜對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行了抑菌活性測(cè)試。結(jié)果表明，合成的目標(biāo)化合物對(duì)6種供試真菌都具有一定的抑菌活性。

關(guān)鍵詞：吩嗪-1-羧酸;N-烷基化甘氨酸乙酯;合成;抑菌活性

中圖分類號(hào)：S482.2+92; 0626.417 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020） 16-0085-03

D0I：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.16.017

隨著人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)境和生態(tài)健康，政府大力提倡農(nóng)藥的減量增效，高效、低毒和環(huán)境友好的新型殺菌劑已經(jīng)成為殺菌劑研究的熱點(diǎn)。吩嗪-1-羧酸（Phenazine-1-carboxylic acid，PCA）是由假單胞菌（Pseudomons adaceae）[1]和鏈霉菌（Streptomycessp.）[2]等微生物分泌的一種代謝產(chǎn)物，同時(shí)具有抑制植物病原菌并促進(jìn)植物生長(zhǎng)雙重功能的殺菌劑[3-5]，具有廣譜、高效的特點(diǎn)。氨基酸酯類衍生物是以氨基酸為先導(dǎo)化合物，通過(guò)酯化或衍生化作用，獲得的一類具有獨(dú)特生理活性的化合物，研究表明該類化合物具有抗植物病毒[6，7]、殺菌[8]、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)[9]和除草[10]等活性。在本課題前期的研究中，Niu等[11]合成了一系列吩嗪-1-羧酸與氨基酸酯的耦合物，發(fā)現(xiàn)其中大部分耦合物具有高于吩嗪-1-羧酸的生物活性，并分析生物活性與化合物的脂溶性有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，本研究在甘氨酸的N上進(jìn)行烷基化增加其親脂性，引入到吩嗉-1-羧酸中，合成了 6個(gè)新型吩嗪-1-羧酸-氨基酸酯類化合物，以期獲得高活性的化合物。

1試驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

WRR-Y型熔點(diǎn)測(cè)定儀，上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司（溫度計(jì)未校正）;AVANCE III HD 400核磁共振儀，瑞士 Bruker 公司;Thermo Scientific QExactive TM ，美國(guó) Thermo Fisher Scientific 公司。

二氯甲烷在鈉-二苯甲酮回流下干燥重蒸;吩嗉-1-羧酸、溴乙酸乙酯、無(wú)水碳酸鉀、草酰氯、三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）均為市售分析純。

1.2 中間體及目標(biāo)產(chǎn)物的合成

1.2.1 N-烷基化甘氨酸乙酯（1）的制備 向100mL單口瓶中加入R1NH2（1mmol）、溴乙酸乙酯（2mmol）、碳酸鐘（3mmol）和 DMF （15mL），室溫下攬拌反應(yīng)12h。將反應(yīng)液倒入100mL去離子水中，用50mL乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯層，乙酸乙酯層用30mL飽和食鹽水洗滌，經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，旋蒸去除溶劑得到中間體（1）。

1.2.2 吩嗪-1-甲酰氯（2）的制備 參照文獻(xiàn)[12]的方法，向100 mL單口瓶中加入吩嗪-1-羧酸（2mmol），加入20 mL無(wú)水CH2C12溶解，緩慢加入草酰氯（3mmol），回流反應(yīng)8h。反應(yīng)完成后，旋蒸去除溶劑和多余的草酰氯，加入15 mL無(wú)水CH2CL2溶解，立即用于下一步反應(yīng)。

1.2.3 N-烷基化甘氨酸乙酯-吩嗪-1-羧酸衍生物（3a-3f）的合成 參照文獻(xiàn)[13]的方法，向100 mL單口瓶中加入N-烷基化甘氨酸乙酯（1） （2 mmol）、三乙胺（10 mmol）和30mL無(wú)水CH2C12，0℃下攪拌15min，將完全溶解的吩嗉-1-甲酰氯（2）滴加到上述體系中，室溫下反應(yīng)6h。反應(yīng)完成后，經(jīng)5%碳酸氫鈉溶液洗滌，并用CH2C12萃取2次，合并CH2C12層，經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥，過(guò)濾，旋蒸去除溶劑后進(jìn)行柱層析[V（石油醚）：V（乙酸乙酯）=4：1 ]。

2-（N-甲基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3a）：黃色固體;產(chǎn)率86%;熔點(diǎn)115～117℃;1H NMR（400MHz，CDC13）δ8.33～8.21（m，3.00H，Phen-azine-H），7.94～7.79 （m，4.09H，Phenazine-H ），5.00 （d，J=16.2 Hz， 0.67H，COOCH2），4.32 （q，J=7.2 Hz，1.31H，N-CH2），4.11 ～4.00 （m，1.34H，COOCH2），3.84（d，7=19.8 Hz，0.71H，N-CH2），3.39（s，1.18H，N-CH3），2.89（s，1.95H，N-CH3），1.37 （t，J=7.2 Hz， 1.94H，Methylene-CH3），1.11 （t，J=7.2 Hz， 1.17H，Methylene-CH3）。HRMS 計(jì)算值C18H17N303 [M+H]+： 324.134 3，實(shí)測(cè)值 324.133 7。

2-（N-乙基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3b）：黃色固體;產(chǎn)率76%;熔點(diǎn)133～135℃;1HNMR（400 MHz， CDC13） δ8.34～8.18 （m， 3.00H， Phen-azine-H） ， 7.92-7.79 （m， 4.04H， Phenazine-H），4.88（d， J= 17.2 Hz， 0.69H， N-CH2-Methyl） ， 4.33（q，J = 7.2 Hz，1.38H，N-CH2），4.17～3.98 （m，1.72H，COOCH2），3.82 （s，0.73H，N-CH2），3.65（s，0.38H，COOCH2），3.24 （dt，J= 14.8， 7.2 Hz，1.36H，N-CH2-Methyl），1.40（dt，J= 18.8， 7.2 Hz，3.08H，Methylene-CH3），1.07（dt，J=24.2， 7.2 Hz，3.09H，N-Methylene-CH3）。HRMS計(jì)算值C19H19N303[M+H] + ： 338.149 9，實(shí)測(cè)值 338.149 1。

2-（N-異丙基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3c）：黃色固體;產(chǎn)率73%;熔點(diǎn)131～132℃; 1HNMR （400 MHz， CDC13） δ8.33-8.22 （m， 3.09H，Phenazine-H），7.89～7.82（m，4.05H，Phenazine-H），4.64（d，J=16.8Hz，0.98H，N-CH），4.33（qd，J = 7.2，1.8 Hz，1.98H，COOCH2），3.96 （d，J = 16.8 Hz， 1.06H， N-CH2），3.77～3.72 （m，1.02H，N-CH2），1.38（t，J=7.2Hz，2.80H，N-Methylene-CH3），1.15～1.05（m，6.00H，2×CH3）。HRMS計(jì)算值C20H19N303[M+H]+：352.1656，實(shí)測(cè)值352.164 8。

2-（N-叔丁基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3d）：黃色固體;產(chǎn)率83%;熔點(diǎn)114～116℃;1HNMR（400MHz，CDC13）δ8.27-8.17（m，3.00H，Phenazine-H），7.90 ～7.73 （m，4.10H，Plienazine-H），4.10～3.96 （m，3.01H，COOCH2.N-CH2），3.78（d，J=19.0 Hz，1.03H N-CH2），1.72 （s，8.91H，3×CH3），1.13 （t，J= 7.2 Hz，3.02H，N-Methylene-CH3）。HRMS 計(jì)算值 C21H23N3O3 [M+H]+： 366.181 2，實(shí)測(cè)值366.180 8。

2-（N-芐基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3e）：黃色固體;產(chǎn)率85%;熔點(diǎn)138～140℃;1H NMR（400 MHz，CDC13） δ8.38～8.20（m，3.10H，Phen-azine-H） ， 7.98～7.82 （m， 4.00H， Phenazine-H），7.74 （d， J= 7.2 Hz， 1.00H， Benzene-H）， 7.50 （dd，J= 13.2， 5.8 Hz，1.10H，Benzene-H），7.37 （dd，J= 17.2，7.2 Hz， 1.60H，Benzene-H），7.25～7.15（m，1.49H，Benzene-H），4.82 （d，J= 17.4 Hz，0.70H， Benzene-CH2） ， 4.35 （d， J = 15.2 Hz，0.97H，COOCH2），4.29（q，J=7.2Hz，1.24H，Ben-zene-CH2），4.03 （q，J= 7.2 Hz，1.11H，COOCH2），3.89 （d， J = 17.2 Hz， 0.71H N-CH2） ， 3.70 （d， J =16.8 Hz，1.37H N-CH2），1.34 （t，J= 7.2 Hz，1.57H，N-Methylene-CH3），1.09 （t，J= 7.2 Hz，1.56H，N-Methylene-CH3）。HRMS 計(jì)算值 C24H21N3O3[M+H] + ： 400.165 6，實(shí)測(cè)值 400.164 7。

2，2'-[（吩嗪-1-碳基）氮雜二基]二乙酸二乙酯（3f）：黃色固體;產(chǎn)率89%;熔點(diǎn)95～97℃;1H NMR（400 MHz，CDC13） δ8.38～8.19（m，3.00H，Phen-azine-H），7.98-7.79（m，4.02H，Phenazine-H），4.69 （s，2.02H，N-CH2），4.32 （q，J= 7.2 Hz，2.01H， N—CH2），3.96（s，4.02H，COOCH2），1.37（t，J= 7.2 Hz，3.00H，CH3），0.97 （t，J= 7.2 Hz，3.00H，CH3）。HRMS 計(jì)算值 C21H21N305 [M+H] + ：396.155 4，實(shí)測(cè)值 396.154 8。

1.3目標(biāo)化合物的抑菌活性測(cè)試

通過(guò)菌絲生長(zhǎng)速率法測(cè)定化合物3a至3f在0.2 mmol/L的濃度下對(duì)水稻紋枯病菌、小麥赤霉病菌、番茄早疫病菌、水稻稻瘟病菌、白芨白絹病菌和辣椒疫病菌的殺菌活性。以商品化殺菌劑99.5%的申嗪霉素（PCA）原藥為對(duì)照藥劑。

2結(jié)果與分析

2.1 目標(biāo)化合物的合成及表征

中間體及目標(biāo)化合物的合成路線見(jiàn)圖1。以烷基胺和溴乙酸乙酯為原料合成對(duì)應(yīng)的N-烷基甘氨酸乙酯;吩嗪-1-羧酸經(jīng)酰氯化與N-烷基甘氨酸乙酯進(jìn)行縮合反應(yīng)，得到目標(biāo)化合物3a至3f。所合成的目標(biāo)化合物均通過(guò)核磁共振氫譜和高分辨質(zhì)譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。由于存在N手性的情況，核磁共振氫譜存在峰的裂分，以至于積分不為整數(shù)。

2.2 目標(biāo)化合物的抑菌活性測(cè)試

采用菌絲生長(zhǎng)速率法，以6種植物病原真菌為供試對(duì)象，在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上測(cè)試了目標(biāo)化合物3a至3f的體外抑菌活性，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果（表1）表明，目標(biāo)化合物對(duì)6種植物病原真菌都表現(xiàn)出一定的抑制活性，但都低于對(duì)照藥劑申嗪霉素;其中，目標(biāo)化合物3a至3f對(duì)辣椒疫病菌表現(xiàn)出中等偏上的抑制活性;隨著親脂性的增加，目標(biāo)化合物3a至3f對(duì)水稻紋枯病的抑菌活性也有所增加，但對(duì)其他病原真菌的影響沒(méi)有特定的規(guī)律。

3小結(jié)

以吩嗉-1-羧酸為先導(dǎo)化合物，經(jīng)過(guò)3步反應(yīng)，合成了6個(gè)新型N-烷基化甘氨酸乙酯-吩嗪-1-羧酸衍生物，并通過(guò)核磁共振氫譜和高分辨質(zhì)譜對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行確證。此外，測(cè)試了目標(biāo)化合物對(duì)6種植物病原真菌的抑制活性，結(jié)果表明，這系列化合物對(duì)6種植物病原真菌存在一定的抑制活性，但都低于對(duì)照藥劑申嗪霉素;目標(biāo)化合物對(duì)辣椒疫病表現(xiàn)出中等偏上的抑菌活性。本試驗(yàn)可為吩嗉羧酸-氨基酸酯類化合物的研究提供一定的參考。

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收稿日期：2019-12-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFD0200500）;國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31672069）

作者簡(jiǎn)介：熊永通（1993-），男，湖北武漢人，碩士，主要從事新農(nóng)藥的研究與開(kāi)發(fā)，（電話）15586006723（電子信箱）1334554601@qq.com;通信作者，李俊凱（1969-），男，教授，博士，主要從事新農(nóng)藥的研究與開(kāi)發(fā)，（電子信箱）junkaili@sina.com。