《武汉工程大学学报》 2013年12期
44-47
出版日期：2013-12-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
新型N-苯甲酰基硝基胍类化合物的合成及其杀菌活性
0引言 我国是农业大国，农业是国民经济的基础，但植物病害可能会对农业生产造成巨大损失，而使用杀菌剂是防治植物病害、实现农业稳定丰产的一种经济有效的方法.我国杀菌剂品种相对较少，苯并咪唑类、三唑类乃至代森类等一些传统的品种仍占有较大的市场份额，而这些产品使用了多年，已出现严重的抗药性，因此开发具有不同作用机理、结构新颖的杀菌剂是我国杀菌剂产业研究开发的重点. 近年来，胍类化合物的杀菌活性引起人们的重视［1］.胍类化合物含有的胍基是该类化合物的主要活性基团，可以与生物体中的某些基团或元素相互作用，破坏其正常的物质和能量代谢［2］.具有杀菌活性的胍类化合物结构多种多样，如烷基胍－多果定是第一个胍类杀菌剂，它在防治商品作物真菌性病害中具有特别的经济意义；双胍类杀菌剂Befran能很好的抑制某些对苯并咪唑类杀菌剂有抗性的病菌的生长；一些杂环的胍类如吗啉胍可用于防治黄瓜细菌性角斑病、霜霉病，西瓜炭疽病等.最近有文献报道，在胍的结构中引入硝基，形成稳定的硝基胍后，再将硝基胍芳甲酰基化、芳乙酰基化后得到硝基胍类衍生物，这些衍生物对苹果腐烂病菌和葡萄黑豆病菌有较强的抑制活性［3］. 为了系统研究硝基胍基团上不同取代基对该类化合物杀菌活性的影响，本研究将文献［2］中的芳甲酰基固定为苯甲酰基，在硝基胍基团上引入甲基、乙基等烷基取代基，或者将胍基中的两个胺基与亚甲基形成五元环、六元环，合成了6个未见文献报道的苯甲酰基硝基胍类化合物，并采用平皿生长速率法对合成的目标化合物进行了初步的杀菌活性测试.1实验部分1.1仪器与试剂 RY\|1G型熔点仪；Varian Mercury\|VX 300型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标）；TRACEMS 2000型质谱仪. 所有试剂均为国产分析纯或者化学纯.反应过程采用的TLC薄层硅胶板和柱层析所用的硅胶，由青岛海洋硅胶干燥剂厂生产.1.2化合物合成1.2.1中间体1的合成路径具体方法如下： 1a，参照文献［4］，白色粉末固体，m.p.159~162 ℃ （文献值：156~157 ℃）。 1b，参照文献［5］，白色粉末固体，m.p.151~154 ℃ （文献值：146~149 ℃）。 1c，参照文献［6］，白色粉末固体，m.p.102~103 ℃ （文献值：99~100 ℃）。 1d，参照文献［7］，白色粉末固体，m.p.159~163 ℃ （文献值：158~160 ℃）。 1e，参照文献［8］，白色针状晶体， m. p.221~图1中间体硝基胍1a\|1f的合成路径Fig.1The synthetic routes of intermediates 1a\|1f注：R=methyl (1a),R=ethyl (1b),R=propyl (1c),R=isopropyl (1d).图2目标化合物2a~2f的合成路径Fig.2The synthetic routes of target compounds 2a~2f注：R=methyl (2a),R=ethyl (2b),R=propyl (2c),R=isopropyl (2d).223 ℃ （文献值：219~220 ℃)。 1f，参照文献［9］，黄色粉末固体， m.p.245~247 ℃ （文献值：251~252 ℃）.1.2.2目标化合物1\|甲基\|1\|苯甲酰基\|3\|硝基胍2a的合成在100 mL三口烧瓶中加入0.35 g（3 mmol）中间体1a，30 mL二氯甲烷.冰盐浴下搅拌，控制温度0 ℃以下，加入0.6 mL三乙胺，然后小心加入0.4 mL苯甲酰氯，反应0.5 h.反应完毕，过滤，滤液加15 mL蒸馏水萃取，再用25 mL二氯甲烷萃取两次，有机层减压旋蒸除去溶剂，过滤，滤液减压旋蒸除去溶剂得粗品，将粗品柱层析［洗脱剂V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=2∶1］得白色粉末固体0.48 g，收率50.1%，m.p.157~159 ℃,1H NMR(CDCl3,400 MHz) δ∶13.102(s,1H,NH),9.632(s,1H,NHNO2),7.542~7.937(m,5H,ArH),3.097(d,J=4.8 Hz,3H,CH3);MS(ESI)∶Calcd for C9H11N4O3 (M+H)+∶223.083 1,found 223.085 0. 同样的方法合成目标化合物2b\|2f.第12期冯菊红，等：新型N\|苯甲酰基硝基胍类化合物的合成及其杀菌活性武汉工程大学学报第35卷目标化合物1\|乙基\|1\|苯甲酰基\|3\|硝基胍2b：黄色针状固体0.56 g，收率56%，m.p.75~78 ℃,1H NMR(CDCl3,400 MHz) δ∶13.137(s,1H,NH),9.628(s,1H,NHNO2),7.541~7.935(m,5H,ArH),3.559(q,J=6.0 Hz,2H,CH2),1.319(t,J=7.2 Hz,3H,CH3); MS(ESI)∶ Calcd for C10H13N4O3(M+H)+∶237.098 8,found 237.100 2. 目标化合物1\|丙基\|1\|苯甲酰基\|3\|硝基胍2c：白色针状固体0.63 g，收率60.8%，m.p.50~53 ℃,1H NMR(CDCl3,400 MHz) δ∶13.157(s,1H,NH),9.694(s,1H,NHNO2),7.545~ 7.942 (m,5H,ArH),3.487(t,J=6.8 Hz,2H,CH2CH2CH3),1.718(m,2H,CH2CH2CH3),1.023(t,J =7.2 Hz,3H,CH2CH2CH3); MS(ESI)∶Calcd for C11H15N4O3(M+H)+∶ 251.114 4,found 251.123 0. 目标化合物1\|异丙基\|1\|苯甲酰基\|3\|硝基胍2d：淡黄色针状固体0.76 g，收率73%，m.p.103~ 105 ℃,1H NMR(CDCl3,400 MHz) δ∶13.163(s,1H,NH),9.573(s,1H,NHNO2),7.541~7.933(m,5H,ArH),4.341(m,1H,CH),1.321(d,6H,J=6.4 Hz,CH3); MS(ESI)∶ Calcd for C11H15N4O3(M+H)+∶ 251.114 4,found 251.120 5. 目标化合物1\|苯甲酰基\|N\|硝基咪唑烷\|2\|亚胺2e：得黄色粉末状固体0.58 g，收率58.4%，m.p.194~ 196 ℃,1H NMR(CDCl3,400 MHz) δ∶7.041~ 7.594(m,5H,ArH),4.027(t,J =0.8 Hz,2H,CH2CH2NH),3.724(t,J=0.8 Hz,2H,CH2CH2NH); MS(ESI)∶ Calcd for C10H11N4O3(M+H)+∶ 235.0831,found 235.092 2. 目标化合物1\|苯甲酰基\|N\|硝基\|1,4,5,6\|四氢吡啶\|2\|胺2f：淡黄色针状固体0.36 g，收率35%，m.p.128~130 ℃,1H NMR(CDCl3,400 MHz),δ∶9.902(s,1H,NHNO2),7.394~7.602(m,5H,ArH),3.921(t,J=6.4 Hz,2H,NCH2CH2CH2N),3.669(t,J=6.4 Hz,2H,NCH2CH2CH2N),2.268(t,J=6 Hz,2H,NCH2CH2CH2N); MS(ESI)∶ Calcd for C11H13N4O3 (M+H)+∶ 249.098 8,found 249.101 0.2生物活性测试2.1供试菌种 草坪褐斑病菌（Rhizoctomia solani AG\|1\|IB融合群）,由武汉工程大学韩新才教授提供.2.2测试方法 参照文献方法［10］测试抑菌活性.在150 mL三角瓶中加入PDA培养基60 mL，灭菌备用.用灭菌水配成质量浓度为200 μg·mL-1的待测样品，加入培养基中，充分摇匀后倒入直径为9 cm的灭菌的培养皿中，每组三个重复，以等量的溶剂为空白对照.以打孔器（内径5 mm）将生长正常的草坪褐斑菌打孔制成若干菌饼.用接种针将菌饼放于各培养皿中，置于28 ℃无菌恒温箱内培养.待空白对照接近长满培养皿时，根据十字交叉法用游标卡尺测量培养皿内菌落直径，每个处理重复三次，取其平均值作为处理菌落直径，计算抑菌率.3结果与讨论 初步测试了目标化合物2a~2f在200 μg·mL-1的质量浓度下对草坪褐斑菌的抑制活性，测试结果见表1.结果表明所有的目标化合物对草坪褐斑菌都有一定的抑制活性，当硝基胍基团上引入乙基和丙基时，化合物2b和2c的抑菌活性强于阳性对照品恶霉灵.而当硝基胍与亚甲基形成环状后（化合物2e和2f），抑菌活性较弱.对该系列化合物进一步的构效关系研究还在进行中.表1化合物2a~2f在200 μg·mL-1下对草坪褐斑病菌的抑菌率Table 1Fungicidal activity of compounds 2a\|2f at concentration of 200 μg·mL-1化合物直径/cm平均直径/cm抑菌率/%2a 3.7 2.0 1.5 3.1 1.5 1.5 2.2 59.22b 0.6 0.7 0.6 0.5 0.6 0.3 0.5 90.7 2c 0.60.81.4 0.3 0.6 0.9 0.7 87.02d 1.8 2.0 1.9 1.6 2.0 1.7 1.8 66.72e 4.5 5.5 5.6 4.2 5.5 5.4 5.1 5.602f 3.5 3.3 4.0 3.1 3.1 3.7 3.4 37.0恶霉灵 0.8 1.0 0.3 0.8 0.9 0.2 0.7 83.7空白对照 5.5 5.3 5.9 5.1 5.0 5.7 5.4 —4结语 本研究以不同结构的硝基胍与苯甲酰氯为原料，通过酰化反应合成了6个结构新颖的苯甲酰基硝基胍衍生物，并采用平皿生长速率法初步研究了不同取代基对苯甲酰基硝基胍化合物杀菌活性的影响，结果表明当硝基胍结构中引入烷基时，衍生物的杀菌活性较好；其中引入乙基和丙基时，化合物2b和2c的杀菌活性强于阳性对照恶霉灵.而当硝基胍与亚甲基成环后，活性明显下降.此结果为进一步研究该类硝基胍化合物的构效关系奠定了基础.致谢 感谢湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目组对本研究的帮助.