取代苯氧乙酸的合成及生物活性研究

摘要：以堿性水溶液為溶劑，以聚乙二醇－８００為催化劑，一氯乙酸與5種取代苯酚合成了５種取代苯氧乙酸。各化合物結構經ＩＲ、１Ｈ ＮＭＲ、元素分析進行表征，并對５種化合物進行了初步的室內生物活性測定，結果表明所合成的大部分化合物對所測菌種都有抑制作用。

關鍵詞：取代苯氧乙酸；合成；結構；生物活性

中圖分類號：Ｓ４８２．２＋６ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）01－0067-03

Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ Ｐｈｅｎｏｘｙａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄｓ

ＸＵ Ｙｕａｎ－ｍｉｎｇ，ZENG Zhen-fang

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｇｕａｎｇｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ， Ｃｏｎｇｚｕｏ ５３２２００， Ｇｕａｎｇｘｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Fｉｖｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｐｈｅｎｏｘｙａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐｈｅｎｏｌｓ ａｎｄ ｃｈｌｏｒｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＰＥＧ－８００ ｉｎ ａｌｋａｌｉｎｅ ｗａｔｅｒ． Ｔｈｅｉｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ were ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ＩＲ， １Ｈ ＮＭＲ ａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｔｈｅ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ detection ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｓｈｏｗｅｄ ｆｕｎｇｉｃｉｄａｌ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｔｏ ｆｏｕｒ ｖｅｇｅｔａｂｌｅ ｐａｔｈｏｇｅｎｓ at different extent．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｐｈｅｎｏｘｙａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ； ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ； ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ

苯氧乙酸類化合物對植物具有較強的生物活性，在農藥領域多用作殺菌劑、除草劑、植物生長調節劑［１，２］。在醫藥領域多用作醫藥合成的中間體，早在２０世紀６０年代，４－氯苯氧乙酸就用來合成中樞神經興奮藥氯酯醒［３］。此外，苯氧乙酸類化合物還可作為抑制劑應用于礦物質的浮選分離［４］。孫曉紅等人［５，６］合成了一系列取代苯氧乙酸嘧霉胺鹽，并初步證實了取代苯氧乙酸嘧霉胺鹽具有很好的抑菌和殺菌作用。

制備苯氧乙酸的方法很多，如傳統的Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ不對稱醚的合成反應［７］，該方法的缺點是產率低；又如超聲波輻射固－液相法［８］，該方法的缺點是反應不便操作。我們設計在以聚乙二醇－８００為催化劑的堿性水溶液中，一氯乙酸與5種取代苯酚在水中反應，酸化后得到５種取代苯氧乙酸。對這５個化合物的結構經元素分析、ＩＲ、１Ｈ ＮＭＲ表征。初步測定了這５個化合物對４種植物病原菌的殺菌活性，結果表明所合成的大部分化合物對所測菌種有良好的抑制作用，并總結了化合物結構和活性之間的相互關系。

１ 實驗方法

１．１ 目標化合物的合成

１．１．１ 合成路線 目標化合物的合成路線見圖１。１．１．２ 儀器與原料 ＳＭＰ３數字型熔點儀、ＰＥ－２４００型元素分析儀、Ｖａｒｉａｎ Uｎｉｔｙ ＩＮＯＶＡ－４００超導核磁共振儀、ＩＲ－４００型紅外分光光度計（ＫＢｒ）；苯酚、２，４－二氯苯酚、對硝基苯酚、鄰硝基苯酚、對氯苯酚、一氯乙酸、氫氧化鈉、鹽酸均為化學純試劑。１．１．３ 合成步驟 在１５０ ｍＬ燒杯中依次加入６．２ ｇ（０．０６６ ｍｏｌ）一氯乙酸和１０ ｍＬ 質量濃度１５０ ｍｇ／ｍＬ的氯化鈉水溶液，在攪拌下慢慢加入約４ ｇ碳酸鈉，控制反應液溫度在４０ ℃以內。當溶液的ｐＨ接近中性（ｐＨ ７）時，改用飽和碳酸鈉水溶液將溶液ｐＨ調至７～８。在１５０ ｍＬ三口燒瓶中加入２．６ ｇ（０．０６５ ｍｏｌ）氫氧化鈉、１５ ｍＬ蒸餾水和磁力攪拌子。開動磁力攪拌，待氫氧化鈉完全溶解后，再加入０．０６ ｍｏｌ取代苯酚，加熱至４５ ℃，繼續攪拌，待取代苯酚溶解后，加入１ ｇ聚乙二醇－８００，冷卻至室溫備用。將上述配好的一氯乙酸鈉水溶液直接加到盛有取代苯酚鈉水溶液的三口燒瓶中，在電動攪拌器上攪拌，并在電熱套中加熱，保持溫度為１００～１１０℃，反應時間為４ ｈ。反應結束待反應液稍冷卻后，用質量濃度為２００ ｍｇ／ｍＬ的鹽酸將反應液的ｐＨ調至１～２，攪拌冷卻至有晶體析出。抽濾即得取代苯氧乙酸粗品。分別用水、乙醇淋洗產物。干燥后用體積比為３∶２的乙醇－水混合物重結晶，得到苯氧乙酸白色晶體。

同樣的方法可制得對氯苯氧乙酸、２，４－二氯苯氧乙酸、對硝基苯氧乙酸、鄰硝基苯氧乙酸。

１．１．４ 化合物的結構表征 采用元素分析、紅外、核磁共振對上述制得的５種化合物進行結構表征。

１．２ 生物活性測試方法

１．２．１ 實驗材料 自制的５種化合物（苯氧乙酸、對氯苯氧乙酸、2，4-二氯苯氧乙酸、對硝基苯氧乙酸、鄰硝基苯氧乙酸）、三唑酮、吐溫－４０、二甲基亞砜（ＤＭＳＯ）均為化學純。馬鈴薯干腐病（Ｐｙｔｈｉｕｍ ｓｏｌａｎｉ）、煙草赤星病 （Ｇｉｂｂｅｒｌｌａ ｎｉｃｏｔｉａｎｃｏｌａ）、小麥赤霉病 （Ｇｉｂｂｅｒｌｌａ ｓａｕｂｉｎｅｔｉｉ）、西瓜枯萎病 （Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ ｆ．ｓ．ｐ． ｎｉｖｅｕｍ）4種病原菌，均由廣西民族師范學院生物實驗室提供。

１．２．2 實驗方法

１）菌種準備。將待測菌種在ＰＤＡ培養基上連續培養幾代。實驗前３ ｄ再轉移１次，２８ ℃下培養，備用。

２）藥液準備。準確稱量上述５種化合物各１００ ｍｇ，分別加入３ ｍＬ ＤＭＳＯ，略微加熱使之全部溶解，然后移入１０ ｍＬ的容量瓶中，滴加２滴吐溫－４０，加ＤＭＳＯ，定容，搖勻。空白對照不加任何試劑配成。每個處理藥劑設４個濃度級，分別為１ ０００、５００、２５０、１００ ｍｇ／ｍＬ。另設１個無藥的空白對照。

３）菌餅制備。在無菌操作臺上，將供試菌種用４ ｍｍ打孔器打出一定數量的菌餅備用。

４）帶藥培養基制備。制備馬鈴薯培養基［９］，取６０ ｍＬ分裝到三角瓶中，高溫滅菌２ ｈ。然后用移液槍吸取該濃度所需的體積加入三角瓶中，搖勻，立即分裝到４個直徑為９ ｃｍ的培養皿中，制成薄厚均勻的培養基；將無藥的培養基分裝到培養皿中作為空白對照；分別標記備用。

５）接菌。用接菌針將不同的菌餅分別移置于上述含藥的培養皿中，菌絲一面向下放在中央，于２８ ℃恒溫箱中培養。

１．２．3 數據處理 上述接菌培養基培養７２ ｈ以后，用游標卡尺測量菌落直徑（十字交叉法測量２次，取平均值），計算抑制率。

抑制率＝■×１００％

對藥劑濃度的對數值（ｘ）與抑制率的幾率值（ｙ）進行相關分析，得出毒力回歸方程、相關系數（ｒ）、ＥＣ５０和ＥＣ９５。

２ 結果與討論

２．１ 目標化合物的合成

本實驗以堿性水溶液為溶劑，以聚乙二醇－８００為催化劑，一氯乙酸與5種取代苯酚反應合成了５種取代苯氧乙酸。所得產物均為晶體，不易溶于水，易溶于冰醋酸、丙酮、乙醇。所有化合物均穩定，長時間放置無明顯變化。化合物的結構組成經過元素分析（表１）、ＩＲ、１Ｈ ＮＭＲ光譜分析（表２）得到確證。本合成方法操作簡單，產物收率較高，是制備取代苯氧乙酸類化合物的有效方法。

２．２ 波譜性質

所合成目標化合物的元素分析實測數據與理論數據誤差均低于３％，說明所合成化合物與設計合成化合物元素組成一致。在紅外光譜中，３ ３００～３ ７００ ｃｍ－１之間是Ｏ－Ｈ的伸縮運動導致的吸收峰；１ ７６０ ｃｍ－１ 附近是 Ｃ＝Ｏ的伸縮運動引起的吸收峰； ９３７～９４５ ｃｍ－１的吸收峰是二聚體ＯＨ…Ｏ的面外變形運動引起的，是羧基的特征峰。１ ６４０ ｃｍ－１ 附近是Ｃ＝Ｃ的吸收峰。芳香族醚Ｐｈ－Ｏ－Ｃ中有醚鍵，特征吸收為碳氧碳鍵的伸縮振動νａｓｃ－ｏ－ｃ和νｓｃ－ｏ－ｃ，一般的脂肪族醚鍵的νａｓｃ－ｏ－ｃ為１ １５０～１ ０５０ ｃｍ－１，但是在芳香族醚中，氧原子未共用電子對與苯環形成ｐ－π共軛，使＝Ｃ－Ｏ鍵級升高，鍵長縮短，力常數增加，故伸縮振動頻率升高。取代苯氧乙酸化合物中，在１ ３３０～１ １７０ ｃｍ－１ 附近為νａｓｃ－ｏ－ｃ的強吸收峰，而在１ ０５０～１ ０１０ ｃｍ－１附近為νｓｃ－ｏ－ｃ引起，強度較弱。在１Ｈ ＮＭＲ中，苯環的質子吸收信號出現在δ６．５～８．０，亞甲基的化學位移由于受到羧基及氧原子誘導效應的影響而向低場偏移，吸收峰出現在δ３．５左右。

２．３ 殺菌活性測試結果

初步測定自制的５種化合物在不同濃度下對所測４種植物病原菌的抑制情況，結果表明它們對所測菌種均有不同程度的抑制作用（表３）。從ＥＣ５０值比較可以看出，化合物２，４－二氯苯氧乙酸對小麥赤霉病的ＥＣ５０值小于三唑酮（對照）；化合物鄰硝基苯氧乙酸、對硝基苯氧乙酸、對氯苯氧乙酸、２，４－二氯苯氧乙酸對西瓜枯萎病的ＥＣ５０值小于對照；５種化合物對煙草赤星病的ＥＣ５０值均小于１０，遠遠小于對照，說明它們對煙草赤星病有較好的抑制作用。化合物苯氧乙酸、鄰硝基苯氧乙酸對馬鈴薯干腐病的ＥＣ５０值小于對照。從結構上看，苯環上的不同取代基對殺菌的效果有一定的影響。從表３可以看出，所合成的５種取代苯氧乙酸中，氯原子取代的苯氧乙酸比硝基取代的苯氧乙酸的抑菌、殺菌效果好，如果取代基為２個氯原子，這種苯氧乙酸的抑菌、殺菌效果可能會更好。

參考文獻：

［１］ 趙淑華，李景舜．除草劑２－甲－４－氯苯氧乙酸對小鼠的毒作用［Ｊ］． 中國公共衛生，２００３，１９（４）：４２８－４２９．

［２］ 楊勝勇，王明學，匡 亮． 植物生長調節劑２，４－D對兩種綠藻生長的影響［Ｊ］． 淡水漁業，２００５，３５（６）：２８－３０．

［３］ 李振肅． 藥物化學［Ｍ］． 北京：化學工業出版社，１９８１.

［４］ 左俊輝． 苯氧乙酸類化合物的合成、表征及其生物活性研究［Ｄ］． 南昌：南昌大學，２００７.

［５］ 孫曉紅，劉源發，陳 邦，等． 取代苯氧乙酸嘧霉胺鹽的合成及殺菌活性［Ｊ］． 西北大學學報（自然科學版），２００７，３７（１）：５５－５８．

［６］ 白 燕． 三唑衍生物的合成及生物活性研究［Ｄ］． 西安：西北大學，２００９．

［７］ 張劍鋒，胡岳華，王淀佐． 苯氧乙酸類化合物的制備及其浮選抑制性能［Ｊ］．中南工業大學學報，２００１，３２（２）：１４６－１４９．

［８］ 朱小康，楊玉金，鐘 渝，等． 取代苯氧乙酸類化合物的超聲合成及抑菌活性研究［Ｊ］．西南大學學報（自然科學版），２００１，２２（３）：３９－４１．

［９］ 陳金春． 微生物實驗指導［Ｍ］．北京： 清華大學出版社，２００５．８７．