氫化諾卜醛環(huán)狀縮醛類化合物的合成及其抑菌活性

徐麗鋒，肖轉(zhuǎn)泉，王 鵬，范國榮，陳金珠，陳尚钘，王宗德*

(1.江西農(nóng)業(yè)大學林學院，江西南昌330045;2.江西師范大學化學化工學院，江西南昌330027)

0 引言

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物的生產(chǎn)關系著國民經(jīng)濟.當前，稻瘟病、水稻紋枯病、炭疽病是世界性的農(nóng)作物病害，嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全.減少此類微生物對農(nóng)作物危害的方法大多依靠殺菌劑來控制［1］，但長期使用化學抑菌劑易使微生物產(chǎn)生抗藥性［2-3］.眾所周知，殺菌劑包括有機磷類、苯類及雜環(huán)類等化合物，這些化合物對人體及環(huán)境均具有負面影響.因此，尋找綠色無污染的殺菌劑迫切需要.植物源萜類化合物香氣性質(zhì)較好，屬于天然可再生資源，因其低毒、刺激性小、對環(huán)境友好，更讓使用者易于接受.

松節(jié)油是從松科植物當中提取的精油，其主要組分β-蒎烯具有良好的反應活性，可以合成諸多衍生物［4-5］，不少衍生物具有良好的應用性能.本課題組開展了較多研究，在氫化諾卜醇衍生物的合成與應用方面取得了一些進展，發(fā)現(xiàn)氫化諾卜醇衍生物對小黃家蟻、白紋伊蚊和小菜蛾具有驅(qū)避作用［6-11］，但尚未開展抗菌活性方面的研究.縮醛類化合物通常具有令人愉快的香氣，且性質(zhì)穩(wěn)定性，多用于日化工業(yè)，并具有潛在生物活性［12-14］.本文合成了3種氫化諾卜醛的環(huán)狀縮醛，并開展了抗菌活性的初步研究.

1 材料和方法

1.1 主要原料及試劑

1.1.1 試劑 β-蒎烯、多聚甲醛、三氧化鉻、吡啶、鹽酸、二氯甲烷、乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、無水乙醇、苯均為分析純試劑，蒸餾水、瓊脂、馬鈴薯.

1.1.2 儀器 GSH-L型高壓反應釜(威海嘉毅化工機械有限公司);Nicolet FT-IR 6700紅外光譜儀(液膜法);Agilent 6890N/5973氣質(zhì)聯(lián)用儀，EI源，70 eV;福立9790II型氣相色譜(浙江溫嶺福立分析儀器有限公司)，HW-2000色譜工作站2.22版(千譜軟件有限公司)，SE-54彈性石英毛細管柱，30m×0.25mm，氫火焰檢測器;BrukerAVANCE 100型核磁共振儀，以TMS為內(nèi)標，CDCl3為溶劑，1H NMR觀測頻率為400 MHz，13C NMR觀測頻率為100 MHz;WZS-1型阿貝折光儀.

1.1.3 菌種來源 植物致病菌枇杷炭疽病菌(Cdletotrichum gloeosporioides)、油茶炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioides)、辣椒疫病菌(Phytophthora capsici)、水稻紋枯病菌(Rhizocitonia solani)、水稻稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)、萵苣菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)6種菌種均由江西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院植物病理教研室提供.

1.2 合成方法

以β-蒎烯為原料，參照文獻［9］合成諾卜醇，諾卜醇在雷尼鎳的催化下加氫得到氫化諾卜醇.經(jīng)過PCC氧化得到氫化諾卜醛，氫化諾卜醛與乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇合成氫化諾卜醛乙二醇縮醛、氫化諾卜醛1，2-丙二醇縮醛、氫化諾卜醛1，3-丙二醇縮醛3種環(huán)狀縮醛.合成路線見Scheme 1.

Scheme 1 合成路線

1.2.1 氫化諾卜醛的合成 將0.2mol PCC溶解在30mL二氯甲烷中，在加熱攪拌的條件下滴加0.1mol的氫化諾卜醇和50mL二氯甲烷的混合溶液.反應過程中用氣相跟蹤，反應完全后加入乙醚萃取3次，合并乙醚層，經(jīng)鹽水洗滌，硫酸鈉干燥，收回溶劑后減壓蒸餾，GC鑒定純度為98.5%.

1.2.2 氫化諾卜醛乙二醇縮醛的合成 在錐形瓶中加入16.6 g氫化諾卜醛和12.5 g乙二醇，加入草酸作為催化劑，裝上分水器(已加入攜水劑)和冷凝管，加熱攪拌，待分水器中不再渾濁即可停止反應.反應完全后用苯萃取，合并苯層，用飽和食鹽水洗滌2次，經(jīng)無水硫酸鈉干燥后減壓蒸餾，收集餾分，GC鑒定純度為93.1%.

1.2.3 氫化諾卜醛1，2-丙二醇縮醛的合成 參照氫化諾卜醛乙二醇縮醛的合成方法.減壓蒸餾，收集產(chǎn)品餾分，GC鑒定純度為96.1%.

1.2.4 氫化諾卜醛1，3-丙二醇縮醛的合成 參照氫化諾卜醛乙二醇縮醛的合成方法.減壓蒸餾，收集產(chǎn)品餾分，GC鑒定純度為97.5%.

1.3 抑菌活性的測定

根據(jù)生長速率法測定上述3種化合物對枇杷炭疽病菌、油茶炭疽病菌、辣椒疫病菌、水稻紋枯病菌、水稻稻瘟病菌、萵苣菌核6種真菌的抑菌率.在無菌條件下配置萬分之一的吐溫-80純水溶液，將上述化合物配置成濃度為1000mg·L-1的溶液備用.分別取6mL溶液倒入冷卻到45℃左右的45mL培養(yǎng)基中，充分搖勻后分別倒入3個9cm的培養(yǎng)皿中，得到濃度為100mg·L-1的平板.晾干后在平板中接入直徑為5mm的菌塊，每組做3個對照，以萬分之一的吐溫溶液做對照組，放在28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)3～4 d，采用十字交叉法測量菌圈直徑.計算抑制率，抑制率計算公式為:抑制率/%=［(對照組菌落直徑-處理組菌落直徑)/對照組菌落直徑］×100.

2 結果與分析

2.1 化合物結構表征

氫化諾卜醛1，2-丙二醇縮醛碳原子編號見圖1.

圖1 氫化諾卜醛1，2-丙二醇縮醛碳原子編號

2.1.1 氫化諾卜醛乙二醇縮醛 無色液體，沸點為135～136 ℃ /18mmHg，12.3 g，純度為93.1%，折光率為1.4822.結構分析譜圖數(shù)據(jù)的歸屬如下:

FT-IR，ν/cm-1:2982，2940，2878(C—H)，1469，1408(CH2)，1383，1366(CMe2)，1136，1048.9(C—O—C);

EI-MS，m/z(RA%):155(100)，210(M+，8.76);

1H NMR，δH:4.83(1H，11-CH)，3.95，3.81(2H，2H，2S，OCH2CH2O)，2.29～2.23(2H，m，10-CH2)，2.03～1.71(7H，m，1-CH，2-CH，3-CH，4-CH2，5-CH)，1.55～1.48(1H，m，7-CH)，1.17(3H，s，9-CH3)，1.00(3H，s，8-CH3)，0.89(1H，d，J=8 Hz，7-CH);

13C NMR，δC:103.898(11-C)，64.658(α-C)，64.566(α'-C)，46.502(2-C)，41.769(10-C)，41.193(1-C)，38.566(6-C)，36.793(5-C)，33.362(7-C)，28.036(9-CH3)，26.353(4-C)，23.138(8-C)，22.351(3-C).

2.1.2 氫化諾卜醛1，2-丙二醇縮醛 無色液體，沸點為136～137℃ /17mmHg，15.6 g，純度為91.1%，折光率為1.4898.結構分析譜圖數(shù)據(jù)的歸屬如下:

FT-IR，ν/cm-1:2985，2937，2904，2872(C—H)，1468，1413(CH2)，1382(CMe2)，1141，1047(C—O—C);

EI-MS，m/z(RA%):167(100)，224(M+，7.84);

1H NMR，δH:4.89(1H，11-CH)，4.13(1H，m，CH)，3.90(1H，m，CH)，3.39(1H，m，CH)，2.29～2.22(2H，m，10-CH2)，2.03～1.70(7H，m，1-CH，2-CH，3-CH，4-CH2，5-CH)，1.53～1.47(1H，m，7-CH)，1.27(3H，d，J=8 Hz，β-CH3)，1.16(3H，s，9-CH3)，0.98(3H，s，8-CH3)，0.90(1H，d，J=8 Hz，7-CH);

13C NMR，δC:103.837(11-C)，72.568(α-C)，70.615(α'-C)，46.514(2-C)，42.259(10-C)，41.177(1-C)，38.568(6-C)，36.682(5-C)，33.334(7-C)，28.035(9-C)，26.357(4-C)，23.138(8-C)，22.359(3-C)，18.687(3-C).

2.1.3 氫化諾卜醛1，3-丙二醇縮醛 無色液體，沸點為134～136℃/15mmHg，13.7 g，純度為97.5%，折光率為1.5006.結構分析譜圖數(shù)據(jù)的歸屬如下:

FT-IR，νmax/cm-1:2937，2919(C—H)，1468，1431，1402(CH2)，1377(CMe2)，1144(C—O—C);

EI-MS，m/z(RA%):148(100)，224(M+，10.72);

1H NMR，δH:4.53(1H，11-CH)，4.09，3.75(2H，2H，t，α-CH2，α'-CH2)，2.31～2.20(2H，m，10-CH2)，2.10～1.85(6H，m，1-CH，2-CH，3-CH，4-CH2，5-CH)，1.71(2H，m，β-CH2)，1.50(1H，m，7-CH)，1.34(1H，m，3-CH)，1.18(3H，s，9-CH3)，1.01(3H，s，8-CH3)，0.90(1H，d，J=8 Hz，7-CH);

13C NMR，δC:101.340(11-C)，66.774(α-C/α'-C)，46.357(2-C)，43.070(2-C)，41.173(1-C)，38.502(6-C)，35.911(5-C)，33.402(7-C)，28.036(9-C)，26.292(4-C)，25.765(β-C)，23.071(8-C)，22.248(3-C).

2.2 抑菌活性的測定

初步抑菌活性測試結果表明，在100mg·L-1下對6種供試病原菌均具有一定的抑制活性，化合物2a～2c抑菌活性實驗結果見表1.

表1 化合物在100mg·L-1下對6種植物病原真菌菌絲生長的抑制率(72 h) %

3 結論與討論

諾卜醇是具有木香香氣的化合物，本文合成的3種環(huán)狀縮醛化合物均保留良好的香氣性質(zhì)，并用IR、MS、1H NMR及13C NMR分析進行結構表征，確定其結構為合成的目標產(chǎn)物.

初步抑菌活性實驗結果表明，合成的3種化合物在100mg·L-1下均有一定的抑菌活性，但都低于多菌靈的抑菌活性.其中，化合物2c對辣椒疫病菌抑菌率高達100%，化合物2b對水稻紋枯病菌抑菌率達到98.78%，均具有很高的抑菌活性.化合物2a和2c對油茶炭疽病菌、2b對萵苣菌核、2c對水稻紋枯病菌的抑菌率均在80%以上，具有較強的抑菌活性.由此可看出，氫化諾卜醛1，3-丙二醇縮醛的活性高于其他2種化合物.

長期使用如多菌靈、井岡霉素殺菌劑會產(chǎn)生效果不佳和抗藥性等影響，開發(fā)新的廣譜抗菌類藥物成為當今研究的熱點.文中所述的3種氫化諾卜醛環(huán)狀縮醛化合物抑菌效果低于多菌靈，但在抑制辣椒疫病菌和水稻紋枯病菌方面表現(xiàn)出良好的效果，再加上其具有易于合成、香氣性質(zhì)佳等優(yōu)點，具有進一步研究的意義.4 參考文獻

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