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　李俊凱

摘要：為獲得高活性的化合物，以吩嗪-1-羧酸為先導化合物，設計合成了 6個新型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譜對目標化合物進行了結構表征，并對目標化合物進行了抑菌活性測試。結果表明，合成的目標化合物對6種供試真菌都具有一定的抑菌活性。

關鍵詞：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：S482.2+92; 0626.417 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020） 16-0085-03

D0I：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.16.017

隨著人們越來越關注環境和生態健康，政府大力提倡農藥的減量增效，高效、低毒和環境友好的新型殺菌劑已經成為殺菌劑研究的熱點。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物，同時具有抑制植物病原菌并促進植物生長雙重功能的殺菌劑[3-5]，具有廣譜、高效的特點。氨基酸酯類衍生物是以氨基酸為先導化合物，通過酯化或衍生化作用，獲得的一類具有獨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]、植物生長調節[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，發現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。在此基礎上，本研究在甘氨酸的N上進行烷基化增加其親脂性，引入到吩嗉-1-羧酸中，合成了 6個新型吩嗪-1-羧酸-氨基酸酯類化合物，以期獲得高活性的化合物。

1試驗部分

1.1儀器與試劑

WRR-Y型熔點測定儀，上海儀電物理光學儀器有限公司（溫度計未校正）;AVANCE III HD 400核磁共振儀，瑞士 Bruker 公司;Thermo Scientific QExactive TM ，美國 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 中間體及目標產物的合成

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12h。將反應液倒入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，經無水硫酸鈉干燥，過濾，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[12]的方法，向100 mL單口瓶中加入吩嗪-1-羧酸（2mmol），加入20 mL無水CH2C12溶解，緩慢加入草酰氯（3mmol），回流反應8h。反應完成后，旋蒸去除溶劑和多余的草酰氯，加入15 mL無水CH2CL2溶解，立即用于下一步反應。

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[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6h。反應完成后，經5%碳酸氫鈉溶液洗滌，并用CH2C12萃取2次，合并CH2C12層，經無水硫酸鈉干燥，過濾，旋蒸去除溶劑后進行柱層析[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;產率86%;熔點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 計算值C18H17N303 [M+H]+： 324.134 3，實測值 324.133 7。

2-（N-乙基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3b）：黃色固體;產率76%;熔點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計算值C19H19N303[M+H] + ： 338.149 9，實測值 338.149 1。

2-（N-異丙基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3c）：黃色固體;產率73%;熔點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計算值C20H19N303[M+H]+：352.1656，實測值352.164 8。

2-（N-叔丁基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3d）：黃色固體;產率83%;熔點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 計算值 C21H23N3O3 [M+H]+： 366.181 2，實測值366.180 8。

2-（N-芐基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3e）：黃色固體;產率85%;熔點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 計算值 C24H21N3O3[M+H] + ： 400.165 6，實測值 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;產率89%;熔點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 計算值 C21H21N305 [M+H] + ：396.155 4，實測值 396.154 8。

1.3目標化合物的抑菌活性測試

通過菌絲生長速率法測定化合物3a至3f在0.2 mmol/L的濃度下對水稻紋枯病菌、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）原藥為對照藥劑。

2結果與分析

2.1 目標化合物的合成及表征

中間體及目標化合物的合成路線見圖1。以烷基胺和溴乙酸乙酯為原料合成對應的N-烷基甘氨酸乙酯;吩嗪-1-羧酸經酰氯化與N-烷基甘氨酸乙酯進行縮合反應，得到目標化合物3a至3f。所合成的目標化合物均通過核磁共振氫譜和高分辨質譜進行結構表征。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。

2.2 目標化合物的抑菌活性測試

采用菌絲生長速率法，以6種植物病原真菌為供試對象，在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基上測試了目標化合物3a至3f的體外抑菌活性，測試結果見表1。結果（表1）表明，目標化合物對6種植物病原真菌都表現出一定的抑制活性，但都低于對照藥劑申嗪霉素;其中，目標化合物3a至3f對辣椒疫病菌表現出中等偏上的抑制活性;隨著親脂性的增加，目標化合物3a至3f對水稻紋枯病的抑菌活性也有所增加，但對其他病原真菌的影響沒有特定的規律。

3小結

以吩嗉-1-羧酸為先導化合物，經過3步反應，合成了6個新型N-烷基化甘氨酸乙酯-吩嗪-1-羧酸衍生物，并通過核磁共振氫譜和高分辨質譜對其結構進行確證。此外，測試了目標化合物對6種植物病原真菌的抑制活性，結果表明，這系列化合物對6種植物病原真菌存在一定的抑制活性，但都低于對照藥劑申嗪霉素;目標化合物對辣椒疫病表現出中等偏上的抑菌活性。本試驗可為吩嗉羧酸-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

基金項目：國家重點研發計劃項目（2018YFD0200500）;國家自然科學基金項目（31672069）

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