农药学学报  2013, Vol. 15 Issue (6): 622-628   PDF    
引用本文
王阿莉, 周文超, 王润润, 张毅文, 周文明. 3-取代苯亚甲基-6,7-亚甲二氧基-4-色满酮的合成及抑菌活性[J]. 农药学学报, 2013, 15(6): 622-628  
WANG Ali, ZHOU Wenchao, WANG Runrun, ZHANG Yiwen, ZHOU Wenming. Synthesis and antifungal activity of 3-substituted-benzylidene-6,7-methylenedioxy-4-chromanone[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2013, (6): 622-628  
3-取代苯亚甲基-6,7-亚甲二氧基-4-色满酮的合成及抑菌活性
王阿莉 , 周文超, 王润润, 张毅文, 周文明     
西北农林科技大学 理学院, 陕西 杨凌 712100
收稿日期：2013-8-29; 修回日期：2013-9-17.
基金项目：
作者简介: 王阿莉，女，硕士研究生，E-mail：wangali1988@126.com；*周文明，通信作者（Author for correspondence），男，白族，教授，主要从事有机合成和天然产物化学研究，E-mail：zhouwenming11@263.net; .
摘要：以芝麻酚为起始原料，经过醚化、傅克酰基化、羟醛缩合等反应，设计合成了21个未见文献报道的6，7-亚甲二氧基-4-色满酮类化合物（d1~d21），其结构均经核磁共振氢谱、碳谱以及红外光谱和质谱确认。初步抑菌活性测定结果表明：在50 mg/L下，中间体色满酮及所有目标化合物对8种供试植物病原菌均有不同程度的抑制作用，其中色满酮对番茄灰霉病菌Botrytis cinerea和烟草赤星病菌Alteraria alternate的抑制率分别为87.9%和56.7%，目标化合物d1和d6对水稻稻瘟病菌Mangnaporthe grisea的抑制率分别为72.2%和52.5%，d6对玉米弯胞病菌Curvulavia lunata和d9对苹果腐烂病菌Valsa mali的抑制率均在70%以上。
关键词： 4-色满酮     合成     抑菌活性    
Synthesis and antifungal activity of 3-substituted-benzylidene-6,7-methylenedioxy-4-chromanone
WANG Ali , ZHOU Wenchao, WANG Runrun, ZHANG Yiwen, ZHOU Wenming     
College of Science, Northwest A & F University, Yangling 712100, Shaanxi Province, China
Abstract: Twenty-one novel 6,7-methylenedioxy-4-chromanone derivatives were synthesized from sesamol via the reaction of etherification,Friedel-Crafts acylation and adol condensation.Their structures were confirmed by 1H NMR,13C NMR,MS and IR.Preliminary antifungal activity test showed that all of the synthesized compounds have different inhibition on eight tested plant pathogenic fungi at the concentration of 50 mg/L.Specifically,the inhibition rates of chromanone against Botrytis cinerea and Alteraria alternata were up to 87.9% and 56.7%.d1 and d6 were 72.2% and 52.5% against Mangnaporthe grisea,while the inhibition rate of compound d6 to Curvulavia lunata and d9 to Valsa mali were above 70% under the concentration of 50 mg/L.
Key words: 4-chromanone     synthesis     antifungal activity    

色满酮类化合物存在于多种植物的花、根、茎、果皮及一些植物内生菌的次级代谢产物中，参与生物体新陈代谢的调节，具有抗癌、抗炎、抗血小板凝聚等多种生物活性[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]，但在农用杀菌活性方面尚未见相关研究报道。有研究发现，当卡枯醇的羰基 α 位被C=C双键取代后，形成的1-(4,5-亚甲二氧基-2-羟基)苯基-2-甲基丙烯酮( 1 )具有优异的抑菌活性，推测C=O与C=C之间的共轭效应是显著提高化合物活性的主要因素[9]。此外，本研究小组在前期的工作中合成了化合物 2 -甲基-6,7-亚甲二氧基-4-色满酮( 2 )，初步抑菌活性测试表明，其对番 茄灰霉病菌Botrytis cinerea、黄瓜炭疽病菌Gloeosporium orbiculare Ars. 和水稻稻瘟病菌Magnaporthe grisea具有较强的抑制活性，在100 mg/L时抑制率分别为100%、91.2 %和93.5%[10]。

为了寻找新型、高效的色满酮类杀菌剂，笔者以芝麻酚为原料，经醚化和关环反应，先合成了色满酮 中间体，再通过活性基团拼接法，将色满酮与 α,β -不饱和双键嵌入同一分子中，通过亚甲基化、羟醛缩合等反应,设计合成了21个未见文献报道的3-取代-4-色满酮类衍生物(合成路线见 Scheme 1 )，对其结构进行了确认，并初步测定了其抑菌活性。

Scheme 1
1 实验部分
1.1 仪器与试剂

XT-4型显微熔点测定仪(温度未校正，北京泰克仪器有限公司)；Bruker Tensor 27 FT-IR红外光谱仪(瑞士Bruker公司)；Bruker Avance 500 核磁共振仪(瑞士Bruker公司)；Waters Quattro Premier XE 质谱仪(美国Waters公司)。 芝麻酚(苏州大新助剂厂，纯度98%)，噻菌灵(thiabendazole)(北京颖泰嘉和科技股份有限公司，纯度98.5%)。其他试剂均为市售国产分析级。

1.2 化合物的合成
1.2.1 化合物 b 的合成

参考文献[11]方法合成。白色片状晶体，m.p.145～146 ℃，产率30%。文献值[12](m.p.144~146 ℃，收率11%)。

1.2.2 色满酮 (c) 的合成

参考文献[13]方法合成。无色片状晶体，m.p.97～98 ℃，产率96%。文献值[12](m.p.92~93 ℃，收率88%)。

1.2.3 目标化合物 d1的合成

参考文献[14]方法。冰水浴下，向25 mL圆底烧瓶中依次加入1 mmol(0.192 g)化合物 c 、4 mmol(0.120 g)多聚甲醛、1 mmol(0.215 g)二异丙胺三氟乙酸盐(自制[15])和10 mL四氢呋喃(THF)，搅拌均匀后缓慢滴入0.012 mmol(0.92 mL)三氟乙酸，冰水浴下搅拌10 min，升温至回流反应8 h，薄层层析(TLC)[V(二氯甲烷) ∶V(甲醇)=100 ∶1]跟踪检测至反应 完毕。将反应液投入50 mL水中淬灭，用乙酸乙酯萃取(30 mL×3)，有机相依次用饱和食盐水和饱和碳酸氢钠溶液洗涤，减压除去溶剂，硅胶柱层析[V(二氯甲烷) ∶V(甲醇)=200 ∶1]分离，得0.137 g黄色片状晶体，m.p.118～119 ℃，产率67%。

1.2.4 目标化合物 d2~d21 的合成

参考文献[16]方法。 以 d2 为例：向50 mL单口瓶中依次加入1 mmol(0.192 g)化合物 c 、20 mL甲醇、 1.4 mmol(0.15 mL)苯甲醛和1 mL 质量分数为50%的氢氧化钾溶液，室温下搅拌18 h，TLC[V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=4 ∶1]跟踪检测至反应完毕。将反应液用冰水浴冷却15 min，析出黄色沉淀，抽滤，用冷甲醇洗涤，无水乙醇重结晶，得0.149 g黄色针状晶体，m.p.147～148 ℃，产率53%。同法合成 d3~d21 。

1.3 抑菌活性测定

8种供试菌种均由西北农林科技大学农药研究所提供。以噻菌灵为阳性对照，丙酮为空白对照，采用菌丝生长速率法测试目标化合物在50 mg/L下对8种供试病原菌的抑菌活性[17, 18]。

2 结果及讨论
2.1 化合物的结构表征

目标化合物的理化性质及质谱数据见表 1；核磁共振氢谱、碳谱数据和红外光谱数据见表 2。从质谱数据可见，目标化合物具有不同强度的分子离 子峰。在 1H NMR数据中，亚甲二氧基(-OCH2O-) 上的H由于吸电子诱导效应化学位移值在6.00左右；目标化合物 d1 的-C=CH2基团，与羰基同侧的H由于形成了分子内氢键，化学位移移向低场， δ 在6.26处，而与羰基异侧H因不能形成分子内氢键，故化学位移处于高场， δ 在5.53处；目标化合物 d2~d21 的结构相似，只是与-C=所连的苯亚甲基上苯环取代基有差异，核磁共振谱图呈现一定的规律性。以 d8 为例，Ar上与氧相近的H由于氧的给电子诱导效应，化学位移移向高场， δ 在6.42处；Ar上与羰基相近的H由于羰基的吸电子诱导效应，化学位移移向低场， δ 在7.38；在HMBC谱中，-OCH2-上的C( δ 在68.03处)仅与 δ 在7.80的H相关，故 δ 在7.80处的H为双键上的H质子，在HSQC谱中，7.80与136.72相关，故双键端基归属为(7.80,136.72)。根据化学位移可以知道，双键端基上的H与羰基上的氧形成分子内氢键，化学位移移向低场，目标化合物均为E式构型。在13C NMR数据中，当Ar′ 环含有F原子时，19F会与13C发生偶合，邻近的C峰会裂分，如 d6 中与F相连的Ar′-C化学位移值为163.01，J=250.8 Hz；又如 d15 中F原子与-OCH2-在空间上距离很近，由于范德华效应，使-OCH2-的峰裂分为d峰，J=5.6 Hz。在IR数据中，羰基在1 625~1 671 cm-1有很强的吸收峰；苯环的骨架振动在1 600、1 580、1 480、1 450 cm-1附近有4个中等到强的吸收峰；双键在1 615~1 632 cm-1处有中等强度的吸收峰；羟基在3 153~3 526 cm-1处出现弱且宽的峰。 从以上数据可以看出，目标化合物的光谱数据与预期的结构相符合。

表 1 色满酮和d1~d21的理化性质及质谱数据 Table 1 Physico-chemical properties and ESI-MS data of c and d1-d21 compounds

表 2 化合物d1~d21的核磁共振氢谱、碳谱及红外光谱数据 Table 2 1H NMR,13C NMR and IR data of d1-d21 compounds
2.2 抑菌活性

结果(表 3)表明，在50 mg/L时所有目标化合物对8种供试病原菌均有不同程度的抑制作用，其中中间体 c (色满酮)对番茄灰霉病菌的抑制率为87.9%； d1 对水稻稻瘟病菌、番茄灰霉病菌和烟草赤星病菌的抑制率高于60%； d6 对玉米弯胞病菌和水稻稻瘟病菌的抑制率分别为75.2％和63.2%； d9 对苹果腐烂病菌的抑制率为70.7%； d13 对棉花枯萎病菌的抑制率为67.8%。经过初筛可以初步判断目标化合物 d1、d6和d13 抑菌活性较好，其构效关系有待进一步研究。

表 3 化合物d1~d21在50 mg/L下的抑菌活性 (抑制率/%，72 h) Table 3The antifungal activity of compounds d1-d21 under 50 mg/L(Inhibition rate/%,72 h)
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