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6 - 甲基 - 4 - 羟基 - 2 - 吡喃酮衍生物的合成与生物活性

2023-09-03 来源:易榕旅网
江苏农业科学2014年第42卷第2期 一91一 孔 学,陈贯虹,郑立稳,等.6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮衍生物的合成与生物活性[J].江苏农业科学,2014,42(2):91—93 6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮衍生物的合成与生物活性 孔 学 ,陈贯虹 ,郑立稳 ,黄玉杰 ,王加宁 ,王建武 (1.山东省应用微生物重点实验室/山东省科学院生物研究所,山东济南250014;2.山东大学化学与化工学院,山东济南250061) 摘要:以马来酸为原料,通过合环、O一烃化、酰化反应,先后得到6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮、6一甲基一4一 烷氧基一2一吡喃酮及其6一甲基一4一羟基一3一酰基一2一吡喃酮衍生物,并进行抑菌生物活性测试。产物的结构 经过 H NMR和MS进行表征,初步的生物活性测试结果表明,部分该系列化合物对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)与 串珠镰刀菌(Fusarium monilfio丌 Sheld)具有较好的抑制活性。 关键词:吡喃酮;合成;抑菌活性 中图分类号:TQ460.3 文献标志码:A 文章编号:1002—1302(2014)02—0091—03 一吡喃酮是一类由绿色木霉、哈茨木霉、康宁木霉等真 合成 一吡喃酮采用的丙二酸亚异丙酯法:在三乙胺存在下, 菌产生的具有椰子香味的物质,可用作抗生素、抗真菌素、细 丙二酸亚异丙酯与双乙烯酮反应得到化合物1一羟基一3一 胞毒素、神经毒素、植物毒素等 -s J。 一吡喃酮天然产物中 氧代亚丁基丙二酸亚异丙基酯,然后在对甲苯磺酸的催化下 最简单的是6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮,近年来,国内外 于甲苯中回流,脱丙酮、环合生成3一乙酰基一4一羟基一6一 对由该中间体所形成的衍生物的研究与应用,特别是在制药 甲基一2一吡喃酮 。Suzuki等报道,将3一乙酰基一4一羟 方面研究的报道已有不少 。1984年Kang等报道了大量 基一6一甲基一2一吡喃酮在155℃受热则脱羧生成6一甲 基一4一羟基一2一吡喃酮 。张晓梅等将丙二酸亚异丙酯 收稿日期:2013—06—09 与双乙烯酮在三乙胺存在下的反应改在氯仿中进行,直接得 基金项目:国家科技支撑计划(编号:201lBAE06B04一l1);山东省科 到6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮 。本研究在丙二酸亚 技发展计划(编号:2011GNC1l101);山东省优秀中青年科学家科 异丙酯法的基础上对6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮的合成 研奖励基金(编号:BS2011NY015)。 作者简介:孔学(1980一),女,山东邹平人,硕士,副研究员,从事生 方法进行了改进,并在该化合物吡喃酮环的3位与4位引入 物农药方面的研究。E—mail:swhg@sdas.org。 不同的取代基,设计合成了9个目标化合物,并进行结构表 通信作者:陈贯虹,硕士,副研究员,主要从事生物农药创制与环境生 征,其合成路线见图1。 态修复研究。E—mail:chengh@sdas.org。 3小结与讨论 栽培措施来减轻根腐病的危害,提高豌豆的产量、质量。 作为非常适宜在冷凉地区种植的豆科作物,豌豆在青海 参考文献 有着较好的发展前景。由于根腐病防治难度大,由茄镰刀菌 [1 J Persson L,Bodker L,Larsson—Wikstrtim M,et a1.Prevalenee and 引起的根腐病是青海蚕豆和豌豆生产中的主要问题,培育持 pathogenicity of foot and root rot pathogens of pea in southern Scandi・ 久抗性的品种是解决病害的对策之一,因此,选育抗病品种是 navia[J].Plant Disease,1997,81(2):171—174. 今后应开展的重点工作之一,将豌豆抗根腐病资源的筛选与 [2]Hag|und W A.A rapid method for inocul ̄ing pea seedlings with 科学的鉴定方法相互配合,必将会加快持久性抗根腐病品种 Fusarium oxysporum f.sp.pisi[J].Plnat Disease,1989,73(6): 选育的进程,在不远的将来取得突破性进展。 457—458. 采用苗期鉴定方法能鉴定出豌豆品种(系)间抗根腐病 [3]刁治民.青海豌豆根腐病病原菌种类及致病性的研究[J].微生 的差异,其鉴定结果与田间鉴定结果基本一致,2种鉴定结果 物学杂志,1996,16(1):31—34. 表现出非常理想的相关性。虽然2种鉴定结果有部分材料存 [4]陈庆河,翁启勇,何玉仙,等.福建省豌豆根腐病病原及致病性研 在一定偏差,这种差异可能是由接种对象苗龄、接种条件和不 究[J].福建农业学报,2004,19(1):28—31. 同品种抗性遗传背景的差异造成的。苗期鉴定与常规田间接 [5]伍克俊,谢正团,李秀君.甘肃中部地区豌豆根腐病病原研究 种鉴定相比,具有以下2个突出特点:鉴定速度快、周期短,一 [J].甘肃农业大学学报,1992,27(3):225—231. [6]王宽仓,张宗山,陈渐宁,等.豌豆根腐病的发生规律及综合防治 般只需要2周就可完成整个鉴定过程;操作简便、成本低、结 技术研究[J].宁夏农林科技,1995(5):1—6. 果准确,不受季节和任何气候条件限制,在实验室就可完成。 [7]王晓鸣,王信,朱振东,等.青海省蚕豆和豌豆病害鉴定[c]// 本试验结果表明,当前生产上主栽豌豆品种对根腐病的反 中国植物病理学会2006年学术年会论文集.北京:中国农业科 应多属中度抗病型,有必要对豌豆品种进行2年1次的抗病性 学技术出版社,2006. 鉴定,以检测豌豆品种抗性变化水平。另外,在积极筛选抗病、 [8]王梅春,连荣芳,墨金萍,等.甘肃豌豆根腐病研究及抗病育种 优良品种的同时,还应选择高效防治根腐病的药剂,配合农业 [J].杂粮作物,2008,28(4):272—273. 一92一 江苏农业科学2014年第42卷第2期 HOOCACOOH - b 0 HO 2 3 4a.-4d Id t 试剂和条件:a—丙酮,乙酸酐,H2S04,20 ̄25 oC,2 h;b一双乙烯酮,CH2C12,ArC1,2 h;c—Dcc,DMAP, 甲苯,IO0 ̄C;d—_N(E03,CH3CN,40℃ R1=CH3,CH3CH2,CH3(CH2)2,CH3(CH2)4;R2=CH]。CH3CH2,CH3(CH2)3 4a 4b 4c 4d 5a 5b 5c 图1 目标化合物的合成路线 1材料与方法 的圆底烧瓶中,加入50 mL甲苯溶解,搅拌均匀。在100 oC油 浴中加热搅拌反应6 h,点板检测反应,有一个主荧光点。反 1.1仪器和试剂 应完毕用旋转蒸发仪除去大部分溶剂,加入100 mL乙酸乙 x一4数字显示显微熔点测定仪(温度计未经校正,北京 酯,用50 mL水分3次洗涤,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤, 泰克仪器有限公司);AV DPX300核磁共振仪(TMS为内标, 再旋转蒸馏浓缩,柱色谱分离(流动相E:P=1:6)得到产品 德国布鲁克公司);Q—TOF6510质谱仪(美国安捷伦科技公 4a。以同样方法合成4b、4c、4d。 司)。试剂均为市售分析纯。 4a:熔点110—111℃, H—NMR(300 MHz,CDC13): 1.2化合物的合成 2.271(d,3H,C}{3),2.666(s,3H,CH3),5.935(s,1H,Ar— 1.2.1 6,6一二甲基二氢一2H一吡喃一2,4(3H)一二酮(2) CH)。 的合成将52 g马来酸粉末悬浮于60 mL乙酸酐中,体系用 4b:熔点101—102℃, H—NMR(300 MHz,CDC13): 水冷却,在搅拌下加入1.5 mL浓硫酸,在以上溶液中缓慢滴 1.164(t,3H,CH,),2.269(s,3H,CH3),3.112(q,2H,CH:), 加40 mL丙酮,温度保持在20—25 oC(需要冷却)。反应2 h 5.935(s,1H,Ar—CH),HR—MS(ESI)m/z为183.064 7(M 后,反应瓶置于冰箱中过夜,抽滤,结晶用冰水充分洗涤3次, H ,100%)。 干燥得到化合物1粗品35 g。采用70 mL丙酮溶解化合物, 4c:熔点51—52℃, H—NMR(300 MHz,CDC1 ):1.980 加入适量水(约140 mL)进行结晶,得化合物2纯品25 g,熔 (m,3H,CH,),1.685(rlf,2H,CH:),2.271(d,3H,CH3), 点95—96℃。 3.051(m,2H,CH2),5.935(s,1H,CH)。 1.2.2 6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮(化合物3)的合成 4d:熔点64—65℃, H—NMR(300 MHz,CDC13):2.111 将l4.4 g(0.1 oto1)化合物2及35 mL二氯甲烷、15 mL氯苯 (d,3H,CH3),3.481(m,2H,CH2),5.7oo(s,1H,CH)。 置于反应瓶中,在搅拌下冷却至5℃以下,依次加入10.1 g 1.2.4 4一烷氧基一6一甲基一2一吡喃酮(5a至5c)的合成 (0.1 too1)三乙胺和10.1 g(0.12 too1)双乙烯酮,加完后缓慢 将4一羟基一6一甲基一2一吡喃酮(0.8 g,0.006 3 too1)固 升温至室温,继续搅拌2 h。反应液采用冷稀盐酸充分洗涤, 体、0.75 mL溴代烷(R。一Br)(0.009 5 too1)溶液和2 mL三 经无水硫酸钠干燥、过滤后,脱去大部分二氯甲烷。将剩余的 乙胺(0.019 mo1)溶液加入50 mL的圆底烧瓶中,加入20 mL 溶液加热回流2 h,有黄色晶体析出,冷却结晶,抽滤并用少量 左右的乙腈溶液,搅拌溶解,在40℃油浴中反应2 h。采用旋 乙醚洗涤结晶,晾干后得化合物3(6一甲基一4一羟基一2一 转蒸发仪除去大部分溶剂,直接以柱色谱分离得到产品。流 吡喃酮)10.1 g,收率82%,熔点187—189℃(文献为188— 动相配比约E:P=1:5,在紫外灯下为单荧光点,原料有少 189℃), H NI ̄IR(CDCI3)化学位移:2.245(s,3H,CH3), 量残余,在原点位置基本无荧光。脱除处理溶剂,产物为固 5.484(d,1H,CH)。5.885(s,1H,CH),1.557(s,1H,H20,加 体,产率50%一70%,熔点88—89℃。 重水消失)。HR—MS(ESI)m/z为127.0398(M 5a:熔点88—89℃, H—NMR(300 MHz,CDC13):2.205 H ,100%)。 (s,3H,CH ),3.790(s,3I-I,CH ),5.407(d,1H,CH),5.774 1.2.3 3一酰基一4一羟基一6一甲基一2一吡喃酮(4a至 (q,1H,CH),HR—MS(ESI)m/z为141.0553(M 4d)的合成 将6一甲基一4一羟基一2一吡喃酮(0.5 g, H ,100%)。 0.OO4 0 too1)、丙酸(0.35 g,0.OO4 1 too1)、DCC(0.90 g, 5b: H—NMR(300 MHz,CDC13):1.385(Ill,3H,CH3), 0.OO4 5 too1)和DMAP(0.1 g,0.000 82 too1)加入到100 mL 2.205(s,3H,CH3),4.052(m,2H,CH2),5.378(d,1H,CH), 江苏农业科学2014年第42卷第2期 5.776(d,1H,CH)。 表2浓度100 rc/mL吡喃酮衍生物对病原真菌的抑菌效果 5c: H—NMR(300 MHz,CDC13):0.964(In,3H,CH ), 1.437(in,2H,CH2),1.748(in,2H,CH2),2.200(S,3H, CH3),3.936(in,2H,CH2),5.377(t,1H,CH),5.771(in,1H, CH)。 1.3生物活性测定 供试病原菌:立枯丝核菌(Rhizoctonia solani),为无孢科 丝核菌属;串珠镰刀菌(Fusarium rrwnilfio17he Sheld),为瘤座 孢科镰刀菌属。 采用生长速率法,将待测药剂与冷却后的PDA培养基混 合均匀倾倒平板,待测药剂浓度分别为50、100 g/mL,接种 供试病原菌,28℃培养3~5 d,记录病原菌生长情况,以多菌 灵为对照。 抑制率= 塑 纛誓蓉三 器鼍襄争二 × oo% 2结果与分析 吡喃酮衍生物对植物病原真菌的抑菌效果见表1、表2。 化合物4b在浓度50 g/mL时对串珠镰刀菌的抑菌率为 87.50%,化合物4c在浓度50 g/mL时对立枯丝核菌的抑菌 率为80.18%;而在浓度为100/xg/inL时,4b和4c对立枯丝 核菌的抑菌率均达到了95%以上,4c在该浓度对串珠镰刀菌 的抑菌率为87.50%,4b对串珠镰刀菌的抑菌率仅为 41.67%。表明化合物4b在低浓度条件下对串珠镰刀菌有抑 菌效果,浓度较高时可能阻碍串珠镰刀菌生长。本试验以乙 醇为对照,当4b和4c浓度为100 g/mL时对立枯丝核菌有 较好的抑菌效果,抑制率达到95%以上。 表1 浓度50.1g/mL吡喃酮衍生物对病原真菌的抑菌效果 3结论 本研究在丙二酸亚异丙酯法的基础上对6一甲基一4一 羟基一2一吡喃酮的合成方法进行了改进,并在该化合物吡喃 酮环的3位与4位引入不同的取代基,设计合成了9个目标 化合物,并进行结构表征,初步的生物活性测试结果表明,部 分该系列化合物对立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)与串珠镰 刀菌(Fusarium monilifoⅣ聊Sheld)具有较好的抑制活性。 参考文献: [1]陈凯,李纪顺,杨合同,等.0.2%a一吡喃酮WP对植物病原真 菌的防治效果[J].农药,2006,45(9):632—633. 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