［（6-取代-嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基-丙烯酸甲酯的合成與抑菌活性

陶 樂， 李玉江， 郭曉河， 王 強， 董黎紅， 張 倩

（河南省科學院高新技術研究中心，鄭州 450002）

病害常年損失在10%以上，農作物由此平均每年減少產量約500 Mt. 如果不及時防治，病害在短時間內發展很快，受害面積逐步擴大. 由于農作物上的病菌在抗藥性上越來越強，所以高效、低毒農藥的研制是迫在眉睫的問題. 研制新型農藥既能有效延緩病原群體抗藥性的產生，也能對植物病害防治起到關鍵作用.嘧菌酯［1-4］是殺菌劑中的一類低毒、高效、廣譜、內吸性殺菌劑，其來源于天然產物Strobilurin，是線粒體呼吸抑制劑. 它對幾乎所有真菌類（子囊菌綱、擔子菌綱、卵菌綱、半知菌類）病害都顯示出很好的活性，具有保護、治療、鏟除、滲透、內吸活性等特點；同時，嘧菌酯還具有高度選擇性，對作物具有很高的安全性［5-7］，對環境基本無污染，可以莖葉噴霧、種子處理等方式使用［8］，它具有保護、治療和鏟除三重功效［9-10］，可通過結合色素b絡合物，抑制電子鏈磷酸化產生能量［11］. 但是嘧菌酯難溶于水，不易被吸收［12］. 天然化合物的發現為新的化學合成打開了一扇大門，科學家正是基于此才成功地人工合成了許多結構類似的具有生物活性的殺菌劑. 在創制新農藥的方法中，以天然化合物為基礎，對其結構進行一定的修飾是一條非常有效的途徑［13-17］.本文為了豐富抗菌化合物庫，改善化合物的溶解性，提高吸收率，合成了一系列［（6-取代-嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯化合物（化合物6～11）. 通過體外抗菌活性測試，發現［（6-取代-嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯都有一定的抑菌活性，為進一步設計的新型抑菌分子提供了新的思路.［（6-取代-嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯的合成路線如下所示：

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

鄰羥基苯乙酸（1）購自上海源葉生物科技有限公司，二甲基亞砜、吐溫、馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）均購自天津科密歐化學試劑有限公司，所用其他試劑均為市售分析純.

質譜儀為高分辨質譜儀Bruker micro TOF-Qii；核磁共振波譜儀為Agilent-NMR-vnmrs400型，TMS為內標.

1.2 合成

1.2.1 苯并呋喃-2-（3 氫）-酮（2）的合成 依次將鄰羥基苯乙酸（1）（304 g，2 mmol）、甲苯（2 L）、冰醋酸（0.5 L）、五氧化二磷（500 g）加入反應器中，加熱回流反應6 h后，冷至室溫，慢慢加入冰水，用乙酸乙酯萃取3 次，合并有機相，再用飽和食鹽水萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮至干，無須提純可直接用于下一步反應. 取出小部分柱層析得到化合物2 白色針狀結晶. 熔點：48～50 ℃，1H NMR（CDCl3，400 Hz），3.72（s，2H，CH2），7.08～7.32（m，4H，Ph-H）.

1.2.2 3-α-甲氧基）亞甲基苯并呋喃-2（3氫）-酮（3）的合成 取上一步原料，加入原甲酸三甲酯（265 g，2.5 mmol）和氯化鋅（13.6 g，0.1 mol），升溫至110 ℃繼續反應4 h，反應結束后降溫. 反應體系中加入乙酸乙酯和水洗滌，分出有機相，減壓濃縮，得到化合物3. 產物無須提純，直接用于下一步反應. 取出小部分柱層析得到化合物3 為黃綠色固體，熔點：27～29 ℃，1H NMR（CDCl3，400 Hz），4.13（S，3H，CH3），7.06～7.13（m，2H，Ph-H），7.18～7.21（m，1H，CH），7.53～7.56（m，2H，Ph-H）.

1.2.3 2-（2-羥基苯基）-3，3-二甲氧基丙酸甲酯酚鈉鹽（4）的合成 將上步原料加入甲醇（2 L），冰鹽浴下加入甲醇鈉（130 g，2.4 mmol），繼續攪拌反應2 h后，反應液減壓濃縮直接用于下一步反應. 取少量濃縮物加入稀鹽酸中和至pH=6，然后用乙酸乙酯和水萃取，有機相減壓濃縮至干，柱層析提純得到無色透明油狀物化合物4.1H NMR（CDCl3，400 Hz）：3.38（s，3H，OCH3），3.68（s，3H，OCH3），4.95（s，1H，CH），6.76～6.85（m，2H，Ph-H），7.15～7.18（m，2H，Ph-H）.

1.2.4 2-［2-（6-氯嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯（5）的合成 室溫條件下，依次將碳酸鈉（106 g，1 mol）、4，6-二氯嘧啶（300 g，2 mol）、1，4-二氧六環（2 L）加入到反應瓶里，攪拌一會兒后向上述反應液中慢慢加入化合物4的酚鈉鹽，加熱反應至60 ℃，繼續反應6 h，趁熱減壓濾掉鹽，冷至室溫后加入水和乙酸乙酯，分出有機相，無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，得到淺黃色固體5.1H NMR（CDCl3，400 MHz），δ：3.59（s，3H，OCH3），3.73（s，3H，OCH3），3.95（s，3H，OCH3），6.06（s，1H，CH），7.15～7.44（m，4H，Ph-H），7.44（s，1H，Pyr-H），8.44（s，1H，Pyr-H），13C NMR（CDCl3，400 MHz），δ：171.586，170.721，167.397，160.346，157.705，150.344，132.456，128.942，125.876，125.382，121.899，107.099，90.828，61.730，54.035，51.363；HRMS：m/z［M+H］+.

1.2.5 2-［2-（6-甲氧基嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯（6）的合成 將化合物5（1.03 g，3.4 mmol）、甲醇（10 mL）、甲醇鈉（0.18 g，3.4 mmol）依次加入到反應器內，加熱回流攪拌反應完全后，冷至室溫，加入水和乙酸乙酯，分出有機相，減壓蒸出有機相，柱層析得到白色結晶性粉末化合物6（0.84 g，83%）.1H NMR（CDCl3，400 MHz），δ：3.60（s，3H，CH3），3.87（s，3H，CH3），6.46（s，1H，CH），6.62（s，1H，Pyr-H），7.18～7.73（m，8H，Ph-H），8.37（s，1H，Pyr-H），13C NMR（CDCl3，400 MHz），δ：171.397，170.076，165.355，15，9.330，157.834，154.032，150.670，134.178，133.541，131.917，129.040，129.002，126.194，125.534，115.152，107.274，107.046，92.854，62.565，51.454；HRMS：m/z［M+H］+305.113 2.

1.2.6 （E）-［2-［6-苯氧基）嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯（7）的合成 將化合物5（3.1 g，10 mmol）、甲苯（25 mL）、苯酚（1.1 g，12.0 mol）、碳酸鉀（1.38 g，10 mmol）、DMF（2 mL）、三乙烯二胺（DABCO）（0.2 g）組成的混合物攪拌，在100 ℃反應6 h. 冷至室溫后，加入水和乙酸乙酯，分出有機相，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸干，柱層析得到淺黃色固體7（3.51 g，96%）.1H NMR（CDCl3，400 MHz），δ：3.64（s，6H，OCH3），3.78（s，6H，OCH3），6.24（s，2H，CH），7.17～7.52（m，9H，Ph-H），7.45（s，1H，Pyr-H），8.42（s，1H，Pyr-H）.13C NMR（CDCl3，400 MHz），δ：171.442，170.843，167.397，160.483，158.039，153.159，150.169，132.539，130.300，129.033，125.845，125.663，121.929，118.666，115.235，107.062，92.035，61.836，51.447；HRMS：m/z［M+H］+367.128 8.1.2.7 （E）-［2-［6-對-硝基-苯氧基）嘧啶-4-基氧］苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯（8）的合成 將化合物5（3.1 g，10 mmol）、甲苯（25 mL）、對硝基-苯酚（1.7 g、12.0 mol）、碳酸鉀（1.38 g，10 mmol）、DMF（2 mL）、三乙烯二胺（DABCO）（0.2 g）組成的混合物攪拌，在100 ℃反應6 h. 冷至室溫后，加入水和乙酸乙酯，分出有機相，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸干，柱層析得到黃色固體（8）（3.78 g，92%）.1H NMR（CDCl3，400 MHz），δ：3.62（s，3H，OCH3），3.78（s，3H，OCH3），6.18（s，1H，CH），7.19～7.43（m，6H，Ph-H），7.48（s，1H，Pyr-H），8.29～8.32（m，2H，Ph-H），8.42（s，1H，Pyr-H），13C NMR（CDCl3，400 MHz），δ：171.655，169.939，167.382，160.559，157.888，157.311，150.048，144.857，132.623，129.109，125.838～125.921，125.382，121.823～121.921，115.493，106.948，92.756，61.882，60.288，51.469，20.922，14.069；HRMS：m/z［M+H］+.

1.2.8 （E）-［2-［6-對-氨基-苯氧基）嘧啶-4-基氧］苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯（9）的合成 在裝有化合物（8）（2.0 g，5 mmol）的反應瓶里分別加入鐵粉（0.56 g，10 mmol）、濃鹽酸（2 mL）、乙醇（10 mL）和水（2 mL），60 ℃條件下攪拌反應2 h，補加濃鹽酸（2 mL），繼續反應5 h，冷至室溫，加入水和乙酸乙酯，分出水相用碳酸鈉飽和溶液中和至堿性，乙酸乙酯萃取，減壓濃縮至干，柱層析得到黃色化合物（9）（1.74 g，94%）.1H NMR（CDCl3，400 MHz），δ：3.62（s，3H，OCH3），3.78（s，3H，OCH3），6.18（s，1H，CH），7.19～7.43（m，6H，Ph-H），7.48（s，1H，Pyr-H），8.29～8.32（m，2H，Ph-H），8.42（s，1H，Pyr-H），13C NMR（CDCl3，400 MHz），δ：172.057，171.192，167.389，160.392，158.063，150.199，144.204～144.318，132.418，128.911，125.458～125.747，121.982，115.789，107.046，91.245，61.753，51.378；HRMS：m/z［M+H］+412.113 9.

1.2.9 （E）-［2-［6-｛（E）-［2-［6-（2-氰基苯氧基）嘧啶-4-基氧］苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯基｝嘧啶-4-基氧］苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯（10）的合成 依次將化合物5（3.0 g，10 mmol）、甲苯（30 mL）、鄰羥基苯酚（1.90 g，5 mol）、碳酸鉀（1.38 g，10 mmol）、DMF（2 mL）、三乙烯二胺（DABCO）（0.2 g）加入到反應瓶里，在110 ℃攪拌反應6 h. 冷至室溫后，加入水和乙酸乙酯，分出有機相，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸干，柱層析得到微黃色固體（10）.1H NMR（CDCl3，400 MHz），δ：3.60（s，6H，OCH3），3.75（s，6H，OCH3），6.28（s，2H，CH），7.06～7.48（m，12H，Ph-H），7.46（s，2H，Pyr-H），8.42（s，1H，Pyr-H），13C NMR（CDCl3，400 MHz），δ：171.503，170.903，167.473，160.529，158.115，153.228，150.230，132.600，130.353，129.093，125.898，125.731，121.977，118.719，115.296，107.137，92.095，61.905，51.522；HRMS：m/z［M+H］+655.203 5.

1.2.10 （E）-［2-［6-萘氧基）嘧啶-4-基氧］苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯化合物（11）合成 將化合物5（3.1 g，10 mmol）、甲苯（25 mL）、萘酚（1.73 g，12.0 mol）、碳酸鉀（1.38 g，10 mmol）、DMF（2 mL）、DABCO（0.2 g）組成的混合物攪拌，在120 ℃反應6 h. 冷至室溫后，加入水和乙酸乙酯，分出有機相，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸干，柱層析得到淺黃色固體11（2.7 g，65%）.1H NMR（CDCl3，400 MHz），δ：3.59（s，3H，OCH3），3.74（s，3H，OCH3），6.18（s，1H，CH），6.70～7.40（m，11H，Ph-H），7.46（s，1H，Pyr-H），8.41（s，1H，Pyr-H），13C NMR（CDCl3，400 MHz），δ：171.928，171.472，167.405，160.453，158.305，150.215，148.325，134.846，132.516，128.995，128.076，126.908，126.566，126.468，126.088，125.769，125.587，125.526，122.055，121.383，117.702，107.084，91.458，61.798，51.439，20.952，14.099；HRMS：m/z［M+H］+417.144 5.

1.3 化合物體外抗菌活性測試

離體抑菌活性測試方法：離體抑菌活性測試方法采用菌絲生長速率法［18］.

一定量的測試化合物溶于二甲基亞砜中，配成一定濃度的溶液，用吐溫將該溶液稀釋成濃度500 mg/L的測試液. 吸取1 mL上述溶液，加入到9 mL馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養基中，待培養基完全凝固后接入供試菌種，在（25±1）℃黑暗環境下培養72 h之后，對菌落直徑進行測量，并與空白對照組進行比較，得到離體抑制率.

菌絲生長抑制率=（空白對照菌落增長直徑-藥劑處理菌落增長直徑）/空白對照菌落增長直徑×100%.

2 結果與討論

2.1 目標化合物的合成

本文采用鄰羥基苯乙酸（1）為起始原料，經水解、閉環、甲氧基亞甲基化、開環、醚化、消除和縮合七步反應合成出嘧菌酯類似物，以鄰羥基苯乙酸（1）為原料，在合成水楊酸內酯（2）、化合物3、化合物4的過程中，每一步不需要分離提純，可以直接用于下一步反應，工藝簡單，收率較高. 特別是以化合物5為起始原料，將甲苯、不同的取代基萘酚溶于適用的溶劑中，采用1，4-二氮雜雙環［2.2.2］辛烷（DABCO）這個功能特殊的有機堿做催化劑，以較高的產率生成了目標產物. 本合成方法避免了以往嘧菌酯類似物合成方法普遍存在的合成成本高、操作步驟復雜、反應在高溫下進行、操作難度大、能耗高、催化劑價格高、催化能力弱等問題.

2.2 目標化合物的抑菌活性

目標化合物［（6-取代-嘧啶-4-基氧）苯基］-3-甲氧基丙烯酸甲酯的抑菌活性初篩結果（表1）表明，當藥劑濃度為50 μg/mL，這些化合物對花生褐斑病菌、蘋果輪紋病菌、小麥紋枯病菌的抑制率均較高，其中化合物6 對黃瓜枯萎病菌的抑制率較高；化合物8、化合物10 對花生褐斑病菌抑制率較高；化合物10 對蘋果輪紋病菌抑制率較高；化合物10、化合物9、化合物6、化合物8 和化合物7 對小麥紋枯病菌抑制率較高；化合物7對玉米小斑病菌抑制率較高；化合物7對西瓜炭疽病菌抑制率較高；化合物6、化合物9和化合物7對水稻惡苗病菌抑制率較高. 因此，該類化合物可以有效抑制農作物上的致病菌，對于目前農作物耐藥性愈發嚴重的情況具有潛在應用價值，開發前景良好.

表1 化合物6～11在50 μg/mL濃度下有關離體抑菌活性測試的實驗結果Tab.1 The experimental results of in vitro antibacterial activity test at the concentration of 50 μg/mL for compounds 6～11

從初篩結果可以看出，化合物6、化合物7、化合物8、化合物9、化合物10和化合物11對黃瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、蘋果輪紋病菌、小麥紋枯病菌、玉米小斑病菌、西瓜炭疽病菌、水稻惡苗病菌都有一定的抑制活性，尤其對花生褐斑病菌、蘋果輪紋病菌、小麥紋枯病菌的抑制效果較好，進一步研究正在進行.