四氫異喹啉酮-4-羧酸類化合物的合成及抑菌活性

李 敏, 員春霞, 房雅麗, 張治家, 王德龍

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，山西 太谷 030801)

天然產(chǎn)物因其結(jié)構(gòu)的多樣性和新穎性表現(xiàn)出豐富多樣的生物活性，其中一些不僅可以直接作為農(nóng)藥使用，而且為許多商品化農(nóng)藥提供了重要的結(jié)構(gòu)上的借鑒[1-2]。人們常以具有農(nóng)用活性的天然產(chǎn)物或其活性結(jié)構(gòu)片段為先導(dǎo)物，通過進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化，得到具有商品化潛力的農(nóng)藥分子。例如，近些年來登記的新煙堿類殺蟲劑氟吡呋喃酮就是以百部葉堿中的丁烯羥酸內(nèi)酯結(jié)構(gòu)片段為先導(dǎo)經(jīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化而來[3]；而殺蟲劑afidopyropen則是在原有天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)上經(jīng)過衍生修飾而來的[4-5]；對(duì)天然產(chǎn)物UK-2A 進(jìn)行衍生修飾得到吡啶酰胺類殺菌劑fenpicoxamid，進(jìn)一步提取其活性結(jié)構(gòu)片段進(jìn)行類似物合成得到殺菌劑florylpicoxamid[6-7]。

具有異喹啉-1(2H)-酮骨架的天然生物堿在自然界中分布廣泛。Cava 早在1966 年就從蓮葉桐Hernandia ovigeraL.中分離出有此骨架結(jié)構(gòu)的生物堿N-methylcorydaldine[8]。后來，人們又相繼從其他植物、動(dòng)物和微生物中分離得到了該類化合物[9-14]，其主要以3,4 位飽和的 (1) 或者以其不飽和的 (2) 形式存在[9](圖式1)。異喹啉-1(2H)-酮類生物堿及其衍生物具有廣泛的生物活性。在醫(yī)藥方面，該類化合物表現(xiàn)出抗腫瘤[15-19]、抗病毒[20]、抗菌消炎[21-22]、抗胃潰瘍[10]、保肝[11]、治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病[23]和心血管疾病[24]等生物活性；在農(nóng)業(yè)方面，異喹啉-1(2H)-酮類化合物不僅可以防治植物病害[25]，還能增強(qiáng)植物對(duì)非生物脅迫的抗逆能力[26]，同時(shí)具有出一定的除草活性[27]。

圖式1 3,4 位飽和(1) 和不飽和(2) 的天然異喹啉-1(2H)-酮骨架Scheme 1 The skeleton of saturated (1) and unsaturated(2) natural isoquinoline-1(2H)-one at C3 and C4 positions

目前國內(nèi)外對(duì)異喹啉-1(2H)-酮類化合物的農(nóng)用活性研究報(bào)道較少，有文獻(xiàn)報(bào)道具該骨架的N 和C3 位取代的四氫異喹啉酮類化合物對(duì)小麥白粉病、小麥葉銹病、番茄灰霉病和葡萄霜霉病有一定的室內(nèi)防效[25]。由于Castagnoli-Cushman 反應(yīng)具有操作簡單、反應(yīng)條件溫和與后處理較簡便等優(yōu)點(diǎn)，在基于多樣性導(dǎo)向合成構(gòu)建化合物庫中有重要的應(yīng)用[28-29]，因此本研究通過該反應(yīng)合成了一系列具有異喹啉-1(2H)-酮骨架的衍生物——四氫異喹啉酮-4-羧酸類化合物(合成路線見圖式2)，并測定其抑菌活性，以期能發(fā)現(xiàn)有較高活性的化合物，同時(shí)對(duì)所合成化合物進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系分析，旨在為進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。

圖式2 目標(biāo)化合物的合成路線Scheme 2 Synthetic route of target compounds

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器、試劑與藥劑

Bruker Avance III 400 MHz 核磁共振儀，以DMSO-d6和CDCl3為溶劑；用Waters Xevo G2-XS QTof 高分辨質(zhì)譜儀 (ESI 離子源)。SZCL-3B 數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器(鞏義市英峪博研儀器設(shè)備廠)；DF-101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)；RE-52AA 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)；ZF-6 型三用紫外線分析儀(上海嘉鵬科技有限公司)；北京恒奧德X-5 數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀。

試劑均為分析純(AR)，均購于麥克林試劑網(wǎng)(上海麥克林生化科技有限公司)。二氯甲烷(DCM)和甲苯(toluene) 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下分別經(jīng)氫化鈣和鈉絲干燥后蒸餾除水使用，其他試劑除特別注明外，均未經(jīng)進(jìn)一步處理。對(duì)照藥劑為98%啶酰菌胺(boscalid)原藥，購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.2 供試菌株及材料

供試菌株：油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、番茄灰霉病菌Botrytis cinerea、西瓜枯萎病菌Fusarium oxysporumf.sp.niveum、膠孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides、粉紅聚端孢菌Trichothecium roseum、蘋果斑點(diǎn)落葉病菌Alternaria mali和立枯絲核菌Rhizoctonia solani，均由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物病害研究室糧食作物病害課題組提供并保存。

供試材料：將品氏基質(zhì)(PINDSTRUP) 和蛭石按照體積比8 : 2 的比例混合作為培養(yǎng)基質(zhì)，在64 cm2盆中種植油菜種子(品種為早熟938，每盆留苗3～5 棵)，并在溫室中(25 ℃、12 h/12 h 的光周期) 培養(yǎng)。取6～8 葉期的離體葉片為供試材料。

1.3 目標(biāo)化合物的合成

1.3.1 中間體亞胺3 的合成 參考文獻(xiàn)方法[30]制備。將無水硫酸鈉(15 mmol) 加入到25 mL 圓底燒瓶中，再依次加入醛(5.5 mmol)、胺(5 mmol)和無水二氯甲烷(10 mL)，室溫下攪拌24 h，用薄層層析(TLC，展開劑為V(石油醚) :V(乙酸乙酯) =9 : 1) 監(jiān)測至反應(yīng)完成。過濾得濾液，減壓蒸出溶劑，加少量乙醇，充分溶解后減壓除去溶劑，得中間體亞胺3，無需純化，直接用于下一步反應(yīng)。

1.3.2 四氫異喹啉酮-4-羧酸類化合物(5a～6f) 的合成 參考文獻(xiàn)方法[31]制備。向25 mL 的圓底燒瓶中依次加入相應(yīng)的亞胺3 (3 mmol)、高酞酸酐(3 mmol) 和無水甲苯 (20 mL)，升溫至120 ℃回流攪拌6 h。待反應(yīng)完成后，若生成固體，則抽濾并用5 mL 乙腈洗滌后得固體粉末；若未生成固體，則減壓除去溶劑，將析出的固體用10 mL 乙腈攪拌懸浮，抽濾并用5 mL 乙腈洗滌，得固體粉末。上述固體粉末在乙腈中重結(jié)晶得目標(biāo)化合物5a～6f。

1-氧代-2-丙基-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5a)：白色粉末，產(chǎn)率86%；熔點(diǎn)171～175 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.10 (s, 1H), 8.00～7.98 (m, 1H),7.38～7.37 (m, 2H), 7.24～7.17 (m, 4H), 7.11～7.09 (m, 2H),5.36 (s, 1H), 4.10 (s, 1H), 3.99～3.93 (m, 1H), 2.83～2.78 (m,1H), 1.67～1.53 (m, 2H), 0.86 (t,J= 5.6 Hz, 3H).13C NMR(100 MHz, DMSO-d6), δ: 172.2, 163.3, 139.6, 133.6, 131.9,129.7, 129.3, 128.7, 128.0, 127.6, 126.9, 126.1, 60.9, 50.8,47.8, 20.8, 11.4.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C19H20NO3計(jì)算值：310.1443；測量值：310.1440.

1-氧代-2-異丙基-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5b)：白色粉末，產(chǎn)率81%；熔點(diǎn)179～181 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.10 (s, 1H), 7.96～7.94 (m, 1H),7.38～7.36 (m, 2H), 7.20～7.08 (m, 6H), 5.38 (s, 1H), 4.86～4.80(m, 1H), 4.04 (s, 1H), 1.20 (d,J= 6.8 Hz, 3H), 0.85 (d,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 172.1, 162.6,141.3, 133.1, 131.5, 130.3, 129.3, 128.3, 127.8, 127.2, 126.9,126.1, 56.3, 51.6, 45.3, 20.2, 19.6.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C19H20NO3計(jì)算值：310.1443；測量值：310.1440.

1-氧代-2-戊基-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5c)：白色粉末，產(chǎn)率83%；熔點(diǎn)157～160 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.00 (s, 1H), 8.04～8.02 (m, 1H),7.55～7.50 (m, 2H), 7.45～7.19 (m, 4H), 7.02～7.00 (m, 2H),5.11 (d,J= 4.8 Hz, 1H), 4.73 (d,J= 4.8 Hz, 1H), 3.85～3.79(m, 1H), 2.88～2.82 (m, 1H), 1.58～1.52 (m, 1H), 1.47～1.43 (m,1H), 1.23～1.22 (m, 4H), 0.82 (t,J= 5.2 Hz, 3H).13C NMR(100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.4, 162.6, 137.4, 133.5, 131.7,129.1, 128.1, 128.1, 127.9, 127.7, 127.3, 127.2, 61.2, 48.2,45.6, 28.5, 27.0, 21.8, 13.8.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C21H24NO3計(jì)算值：338.1756；測量值：338.1752.

1-氧代-2-正十二烷基-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5d)：白色粉末，產(chǎn)率75%；熔點(diǎn)166～168 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.01 (s, 1H), 8.03～8.02 (m, 1H),7.55～7.48 (m, 2H), 7.44～7.00 (m, 6H), 5.10 (d,J= 4.8 Hz,1H), 4.71 (d,J= 4.8 Hz, 1H), 3.84～3.78 (m, 1H), 2.87～2.82(m, 1H), 1.54～1.43 (m, 2H), 1.27～1.19 (m, 18H), 0.86 (t,J=4.4 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.4, 162.6,137.4, 133.5, 131.7, 129.1, 128.5, 128.1, 127.9, 127.7, 127.3,126.0, 61.2, 48.2, 45.7, 31.3, 29.0, 29.0, 28.9, 28.7, 27.3, 26.3,22.1, 13.9.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C28H38NO3計(jì)算值：436.2852；測量值：436.2841.

1-氧代-2,3-二苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5e)：白色粉末，產(chǎn)率89%；熔點(diǎn)203～205 ℃。1H NMR (400 MHz,DMSO-d6), δ: 13.03 (s, 1H), 8.09～8.07 (m, 1H), 7.62～7.57 (m,2H), 7.52～7.48 (m, 1H), 7.33～7.29 (m, 2H), 7.20～7.16 (m,6H), 7.05～7.03 (m, 2H), 5.50 (d,J= 5.6 Hz, 1H), 4.96 (d,J=5.6 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.5, 162.9,141.7, 137.3, 134.3, 132.3, 129.2, 128.6, 128.2, 128.0, 127.9,127.8, 127.6, 127.4, 126.6, 64.4, 49.0.ESI-HRMS:m/z[M +H]+C22H18NO3計(jì)算值：344.1287；測量值：344.1277.

1-氧代-2-(4-氟苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5f)：白色粉末，產(chǎn)率88%；熔點(diǎn)191～193 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 12.97 (s, 1H), 8.10～8.09 (m, 1H),7.62～7.57 (m, 2H), 7.52～7.49 (m, 1H), 7.24～7.21 (m, 2H),7.19～7.18 (m, 3H), 7.15～7.11 (m, 2H), 7.07～7.05 (m, 2H),5.51 (d,J= 4.8 Hz, 1H), 4.93 (d,J= 4.8 Hz, 1H).13C NMR(100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.4, 163.0, 160.2 (d,1JC-F= 244.9 Hz), 137.8 (d,4JC-F= 2.9 Hz), 137.1, 134.4, 132.3, 129.5 (d,3JC-F= 8.6 Hz), 129.0, 128.1, 128.0, 128.0, 127.8, 127.7, 127.6,115.3 (d,2JC-F= 22.7 Hz), 64.4, 49.0.ESI-HRMS:m/z[M +H]+C22H17FNO3計(jì)算值：362.1192；測量值：362.1189.

1-氧代-2-(4-氯苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5g)：白色粉末，產(chǎn)率79%；熔點(diǎn)201～203 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.03 (s, 1H), 8.08～8.06 (m, 1H),7.60～7.59 (m, 2H), 7.52～7.48 (m, 2H), 7.38～7.35 (m, 2H),7.23～7.17 (m, 4H), 7.06～7.04 (m, 2H), 5.54 (d,J= 5.6 Hz,1H), 4.88 (d,J= 5.6 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6),δ: 170.5, 163.1, 140.4, 137.1, 134.5, 132.5, 130.8, 129.3,128.9, 128.6, 128.2, 128.1, 128.0, 127.9, 127.8, 127.7,64.1, 49.1.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C22H17ClNO3計(jì)算值：378.0897；測量值：378.0888.

1-氧代-2-(4-溴苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5h)：白色粉末，產(chǎn)率82%；熔點(diǎn)223～225 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 12.99 (s, 1H), 8.09～8.08 (m,1H), 7.60～7.49 (m, 4H), 7.19～7.15 (m, 6H), 7.07～7.05 (m,2H), 5.55 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 4.89 (d,J= 4.4 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.4, 163.0, 140.8, 137.0,134.5, 132.5, 131.5, 129.6, 128.9, 128.2, 128.0, 127.9, 127.9,127.7, 127.7, 119.2, 64.0, 49.1.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C22H17BrNO3計(jì)算值：422.0392；測量值：422.0387.

1-氧代-2-(4-碘苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5i)：白色粉末，產(chǎn)率80%；熔點(diǎn)231～234 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 12.99 (s, 1H), 8.08～8.07 (m, 1H),7.66～7.59 (m, 4H), 7.51～7.48 (m, 1H), 7.18～7.17 (m, 3H),7.05～7.01 (m, 4H), 5.53 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 4.89 (d,J= 4.4 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.9, 163.4,141.8, 137.9, 137.5, 134.9, 133.0, 130.3, 129.4, 128.7, 128.6,128.4, 128.3, 128.2, 125.8, 92.6, 64.5, 49.6.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C22H17INO3計(jì)算值：470.0253；測量值：470.0246.

1-氧代-2-(3-溴苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5j)：白色粉末，產(chǎn)率78%；熔點(diǎn)217～219 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.04 (s, 1H), 8.11～8.10 (m, 1H),7.62～7.58 (m, 2H), 7.52～7.49 (m, 2H), 7.40～7.17 (m, 6H),7.10～7.08 (m, 2H), 5.58 (d,J= 4.8 Hz, 1H), 4.93 (d,J=4.8 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.5, 163.1,143.0, 137.0, 134.5, 132.6, 130.5, 130.4, 129.5, 128.9, 128.2,128.1, 128.0, 127.8, 127.7, 126.5, 120.9, 64.1, 49.1.ESIHRMS:m/z[M + H]+C22H17BrNO3計(jì)算值：422.0392；測量值：422.0387.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(5k)：白色粉末，產(chǎn)率91%；熔點(diǎn)230～232 ℃。1H NMR(400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.01 (s, 1H), 8.09～8.08 (m, 1H),7.61～7.58 (m, 2H), 7.57～7.54 (m, 2H), 7.52～7.49 (m, 1H),7.20～7.10 (m, 6H), 5.62 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 4.86 (d,J= 4.4 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.5, 163.2,141.3, 136.8, 134.6, 132.7, 130.7, 130.3, 129.6, 129.0, 128.7,128.3, 128.2, 128.0, 127.9, 127.8, 127.8, 63.8, 49.2.ESIHRMS:m/z[M + H]+C22H16Cl2NO3計(jì)算值：412.0507；測量值：412.0500.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(6a)：白色粉末，產(chǎn)率76%；熔點(diǎn)221～224 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 12.97 (s, 1H),8.07～8.06 (m, 1H), 7.61～7.49 (m, 5H), 7.16～7.14 (m, 1H),6.99～6.74 (m, 4H), 5.54 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 4.81 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 3.66 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ:170.5, 163.1, 158.9, 141.4, 134.7, 132.6, 130.7, 130.3, 129.6,129.2, 128.9, 128.6, 127.9, 127.9, 127.8, 127.7, 113.6, 63.3,54.9, 49.2.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C23H18Cl2NO4計(jì)算值：442.0613；測量值：442.0618.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-(4-(戊氧基) 苯基)-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(6b)：白色粉末，產(chǎn)率80%；熔點(diǎn)208～210 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 12.96 (s,1H), 8.07～8.06 (m, 1H), 7.61～7.55 (m, 4H), 7.51～7.14 (m,2H), 6.97～6.72 (m, 4H), 5.53 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 4.80 (d,J=4.4 Hz, 1H), 3.84 (t,J= 4.8 Hz, 2H), 1.65～1.61 (m, 2H),1.34～1.28 (m, 4H), 0.86 (t,J= 5.6 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.5, 163.1, 158.3, 141.4, 134.7, 132.6,130.7, 130.3, 129.6, 129.2, 128.9, 128.7, 128.5, 128.0, 127.9,127.8, 127.8, 114.1, 67.3, 63.4, 49.3, 28.3, 27.7, 21.9, 13.9.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C27H26Cl2NO4計(jì)算值：498.1239；測量值：498.1243.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-(3,4-二甲氧基苯基)-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(6c)：白色粉末，產(chǎn)率85%；熔點(diǎn)233～235 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.02 (s,1H), 8.09～8.07 (m, 1H), 7.61～7.49 (m, 4H), 7.21～7.14 (m,2H), 6.77～6.65 (m, 3H), 5.56 (d,J= 4.0 Hz, 1H), 4.75 (d,J=4.0 Hz, 1H), 3.65 (s, 3H), 3.53 (s, 3H).13C NMR (100 MHz,DMSO-d6), δ: 170.7, 163.3, 148.5, 148.0, 141.4, 134.9, 132.6,130.6, 130.2, 129.8, 128.9, 128.8, 128.2, 128.0, 127.8, 127.7,125.3, 120.6, 111.7, 111.2, 63.5, 55.3, 55.1, 49.6.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C24H20Cl2NO5計(jì)算值：472.0719；測量值：472.0732.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-(4-氟苯基)-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(6d)：白色粉末，產(chǎn)率77%；熔點(diǎn)233～235 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.04 (s, 1H), 8.08～8.07(m, 1H), 7.63～7.51 (m, 5H), 7.17～7.02 (m, 5H), 5.65 (d,J=4.4 Hz, 1H), 4.83 (d,J= 4.4 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz,DMSO-d6), δ: 170.5, 163.1, 161.7 (d,1JC-F= 245.4 Hz), 141.1,134.6, 133.1 (d,4JC-F= 2.7 Hz), 132.7, 130.8, 130.3, 130.1 (d,3JC-F= 8.2 Hz), 129.8, 129.1, 128.5, 127.9, 127.8, 115.1 (d,2JC-F= 21.5 Hz), 63.0, 49.2.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C22H15Cl2FNO3計(jì)算值：430.0413；測量值：430.0416.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-(4-氯苯基)-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(6e)：白色粉末，產(chǎn)率82%；熔點(diǎn)235～237 ℃。

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.09 (s, 1H), 8.11～8.10(m, 1H), 7.66～7.53 (m, 5H), 7.32～7.30 (m, 2H), 7.20～7.18 (m,1H), 7.14～7.12 (m, 2H), 5.68 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 4.89 (d,J=4.4 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.4, 163.1,141.1, 135.9, 134.4, 132.8, 132.8, 130.8, 130.4, 129.9, 129.7,128.5, 128.3, 128.0, 128.0, 127.9, 127.7, 63.0, 49.1.ESIHRMS:m/z[M + H]+C22H15Cl3NO3計(jì)算值：446.0118；測量值：446.0123.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-(4-溴苯基)-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸(6f)：白色粉末，產(chǎn)率79%；熔點(diǎn)245～247 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.09 (s, 1H), 8.11～8.09(m, 1H), 7.71～7.61 (m, 5H), 7.58～7.53 (m, 2H), 7.23～7.18 (m,1H), 7.07～7.05 (m, 2H), 5.66 (d,J= 4.4 Hz, 1H), 4.89 (d,J=4.4 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6), δ: 170.4, 163.0,141.1, 136.3, 134.4, 132.7, 131.6, 130.8, 130.3, 130.2, 129.7,129.1, 128.5, 128.0, 127.9, 127.7, 126.5, 121.4, 63.1, 49.0.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C22H15BrCl2NO3計(jì)算值：489.9612；測量值：489.9607.

1.3.3 四氫異喹啉酮-4-羧酸酯類衍生物(7a～7e)的合成 參考文獻(xiàn)方法[32]制備?；衔?k (1 mmol)加入到25 mL 的圓底燒瓶中，再依次加入無水二氯甲烷(5 mL)、二環(huán)己基碳二亞胺(DCC) (1.1 mmol)、4-二甲氨基吡啶(DMAP) (0.1 mmol) 和羥基化合物(1.1 mmol)，室溫下攪拌8 h，TLC 監(jiān)測(展開劑 :V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 8 : 2) 至反應(yīng)完成。產(chǎn)物經(jīng)1%碳酸氫鈉溶液洗滌，合并有機(jī)相，用無水硫酸鈉干燥，減壓除去溶劑，經(jīng)硅膠柱層析分離(洗脫劑：V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 15 : 1)得到粗品，用V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 1 : 1 的混合溶劑重結(jié)晶，得化合物7a～7e。

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸甲酯(7a)：無色透明油狀物，產(chǎn)率83%。1H NMR(400 MHz, CDCl3), δ: 8.23～8.22 (m, 1H), 7.52～7.51 (m, 1H),7.49～7.47 (m, 2H), 7.41～7.21 (m, 6H), 7.13～7.12 (m, 2H),5.60 (s, 1H), 4.03 (d,J= 0.8 Hz, 1H), 3.76 (s, 3H).13C NMR(100 MHz, CDCl3), δ: 171.3, 163.6, 142.0, 138.8, 133.2, 133.1,132.5, 131.3, 130.9, 130.0, 129.4, 129.2, 129.2, 129.1, 128.9,128.6, 126.6, 126.5, 65.0, 53.4, 51.8.ESI-HRMS:m/z[M +H]+C23H18Cl2NO3計(jì)算值：426.0664；測量值：426.0656.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸苯酯(7b)：白色固體，產(chǎn)率81%；熔點(diǎn)131～134 ℃。

1H NMR (400 MHz, CDCl3)，δ: 8.30～8.28 (m, 1H),7.54～7.52 (m, 3H), 7.40～7.39 (m, 4H), 7.30～7.28 (m, 3H),7.26～7.23 (m, 2H), 7.20～7.18 (m, 2H), 7.00～6.98 (m, 2H),5.67 (s, 1H), 4.30 (d,J= 0.8 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz,CDCl3)，δ: 169.6, 163.5, 150.7, 141.9, 138.6, 133.4, 133.1,132.0, 131.5, 131.0, 130.0, 130.0, 129.4, 129.4, 129.3, 129.3,129.1, 128.8, 126.8, 126.7, 126.7, 121.5, 64.9, 51.9.ESIHRMS:m/z[M + H]+C28H20Cl2NO3計(jì)算值：488.0820；測量值：488.0825.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸芐酯(7c)：白色固體，產(chǎn)率84%；熔點(diǎn)161～163 ℃。

1H NMR (400 MHz, CDCl3), δ: 8.25～8.23 (m, 1H), 7.49～7.47(m, 2H), 7.41～7.40 (m, 1H), 7.34～7.32 (m, 4H), 7.25～7.20 (m,6H), 7.13～7.12 (m, 2H), 7.06～7.05 (m, 1H), 5.57 (s, 1H),5.24～5.12 (m, 2H), 4.07 (d,J= 0.8 Hz, 1H).13C NMR (100 MHz, CDCl3), δ: 170.6, 163.6, 141.9, 138.8, 135.4, 133.2,132.9, 132.5, 131.2, 130.9, 129.9, 129.3, 129.3, 129.1, 129.0,129.0, 128.9, 128.6, 128.4, 126.6, 126.3, 68.0, 65.0, 52.1.ESIHRMS:m/z[M + H]+C29H22Cl2NO3計(jì)算值：502.0977；測量值：502.0981.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸苯乙酯(7d)：白色固體，產(chǎn)率87%；熔點(diǎn)161～164 ℃。

1H NMR (400 MHz, CDCl3), δ: 8.23～8.22 (m, 1H), 7.48～7.45(m, 3H), 7.38～7.37 (m, 1H), 7.25～7.23 (m, 6H), 7.16～7.14 (m,2H), 7.11～7.10 (m, 2H), 7.03～7.02 (m, 2H), 5.53 (s, 1H),4.42～4.33 (m, 2H), 3.97 (d,J= 0.4 Hz, 1H), 2.86 (t,J= 4.4 Hz, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3), δ: 170.7, 163.5, 141.9,138.8, 137.6, 133.1, 133.0, 132.5, 131.2, 130.9, 130.1, 129.3,129.2, 129.1, 129.1, 129.0, 128.9, 128.8, 128.6, 127.0, 126.6,126.4, 66.7, 64.9, 51.9, 35.2.ESI-HRMS:m/z[M +H]+C30H24Cl2NO3計(jì)算值：516.1133；測量值：516.1137.

1-氧代-2-(3,4-二氯苯基)-3-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉-4-羧酸環(huán)己酯(7e)：白色固體，產(chǎn)率92%；熔點(diǎn)137～139 ℃。

1H NMR (400 MHz, CDCl3), δ: 8.23～8.22 (m, 1H), 7.53～7.46(m, 3H), 7.40～7.39 (m, 1H), 7.26～7.21 (m, 5H), 7.15～7.14 (m,2H), 5.59 (s, 1H), 4.87～4.84 (m, 1H), 4.01 (d,J= 1.2 Hz, 1H),1.79～1.24 (m, 10H).13C NMR (100 MHz, CDCl3), δ: 170.2,163.7, 142.0, 139.0, 133.0, 133.0, 131.2, 130.9, 129.8, 129.3,129.2, 129.1, 128.9, 128.8, 128.5, 126.6, 126.4, 74.6, 65.1,52.3, 31.6, 31.4, 25.5, 23.5, 23.4.ESI-HRMS:m/z[M + H]+C28H26Cl2NO3計(jì)算值：494.1290；測量值：494.1292.

1.4 生物活性測定

1.4.1 離體抑菌活性測定 采用菌絲生長速率法測定目標(biāo)化合物在100 μg/mL 下對(duì)7 種供試植物病原真菌的抑菌活性[33]。用十字交叉法測量菌落直徑(mm)，按公式(1)計(jì)算抑制率(I)：

其中，DC為對(duì)照組菌落生長直徑；DT為處理組菌落生長直徑。試驗(yàn)結(jié)果為3 次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)的平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤差，每次獨(dú)立的重復(fù)試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)平行重復(fù)。

選取初篩活性較好的目標(biāo)化合物測定其EC50值?；衔镔|(zhì)量濃度梯度設(shè)置為100、50、20、10 和5 μg/mL。陽性對(duì)照啶酰菌胺的質(zhì)量濃度梯度設(shè)置為1.0、0.5、0.2、0.1 和0.05 μg/mL。將質(zhì)量濃度和抑制率分別轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)值和幾率值后，利用文獻(xiàn)方法[34]計(jì)算EC50值和其95%的置信區(qū)間。

1.4.2 室內(nèi)藥效測定 采用離體葉片組織法測定供試化合物對(duì)油菜菌核病的室內(nèi)藥效。采摘健康、長勢一致的新鮮油菜葉片，用75%酒精擦拭葉面消毒晾干。用打孔器從生長4 d 的油菜菌核病菌菌落邊緣打下菌餅(直徑5 mm)，并在葉片中央用消毒后的針刺傷，將其接種到葉片的傷口處。然后配制500、200 和100 μg/mL 的供試化合物溶液，保護(hù)作用需要在接菌前1 d 噴施，治療作用在接菌后1 d 噴施，噴施的藥液應(yīng)達(dá)到葉片的最大持留量。以啶酰菌胺(10 μg/mL)為陽性對(duì)照，無菌水處理為空白對(duì)照。每處理設(shè)置5 個(gè)重復(fù)。將處理后的葉片置于溫室保濕培養(yǎng)(溫度25 ℃，相對(duì)濕度80%)，2 d 后，十字交叉法測量病斑直徑，不規(guī)則病斑采用3 次不同部位十字交叉法測量取均值作為其直徑，然后計(jì)算每個(gè)濃度下的病斑面積平均值，按公式(2)計(jì)算防治效果(E)[35]。

其中：S0為對(duì)照組病斑平均面積，cm2；ST為處理組病斑平均面積，cm2。結(jié)果為5 個(gè)重復(fù)的平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)誤差。

2 結(jié)果與討論

2.1 目標(biāo)化合物的合成與表征

合成反應(yīng)得到的產(chǎn)物存在3,4 位順式和反式兩類立體異構(gòu)體。由已報(bào)道文獻(xiàn)可知，對(duì)于C3 位為苯基取代的該類化合物，反式異構(gòu)體的δH3高于5.0，δH4大多低于4.3，并且3JH3-H4小于2.0 Hz[31,36-38]；對(duì)于順式異構(gòu)體，δH3高于5.0，由于同側(cè)苯環(huán)的屏蔽作用δH4高于4.5，兩個(gè)氫在氫譜上可看到明顯的耦合裂分且3JH3-H4大于4.0 Hz[39-40]。據(jù)此，通過所得化合物的氫譜數(shù)據(jù)可知，5a、5b 和7a～7e 為3,4 位反式構(gòu)型，6c～6f 的順反構(gòu)型比例分別為10 : 1、5 : 1、10 : 1 和5 : 3，其余化合物為順式構(gòu)型。已有報(bào)道表明，在堿性條件下，如采用N,N′-羰基二咪唑(CDI)合成酯[41]和在氫氧化鈉水溶液中[42]會(huì)引起3,4 位構(gòu)型的翻轉(zhuǎn)；本研究發(fā)現(xiàn)，5k 在DCC/DMAP 縮合條件下同樣會(huì)導(dǎo)致構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，從而得到反式產(chǎn)物7a～7e。在反式構(gòu)型化合物5a 的氫譜中，δ13.10 的單峰是羧基上氫的信號(hào)峰，δ8.00～7.09 的吸收峰是苯環(huán)上9 個(gè)氫的信號(hào)峰，δ5.36 和δ4.10 的單峰分別是H3 和H4 的信號(hào)峰，其余為N2 上正丙基的信號(hào)峰；在其碳譜中，δ172.2 和163.3 分別是羧基碳和羰基碳的信號(hào)峰，δ60.9 和50.8 分別是C3 和C4 的信號(hào)峰，其余在芳香區(qū)的吸收峰(δ126.1～139.6)是苯環(huán)上碳的信號(hào)峰，高場區(qū)的吸收峰為正丙基碳的信號(hào)峰。而在順式構(gòu)型5e 的氫譜中，δ5.50 和δ4.95的雙峰(3JH3-H4= 5.6 Hz)分別是H3 和H4 的信號(hào)峰。對(duì)于鄰位取代的胺類底物——鄰甲基苯胺、鄰乙基苯胺、鄰苯氧基苯胺、鄰苯甲基苯胺、鄰氟苯胺、2,3-二甲基苯胺和2,6-二甲基苯胺，本研究中未發(fā)現(xiàn)有相應(yīng)的目標(biāo)產(chǎn)物生成。

2.2 目標(biāo)化合物的生物活性

2.2.1 離體抑菌活性 目標(biāo)化合物5a～5k、6a～6f和7a～7e 在100 μg/mL 下對(duì)7 種植物病原真菌的菌絲生長抑制率見表1。由表中數(shù)據(jù)可知，在2 號(hào)位N 原子上引入不同取代基(5a～5k)對(duì)7 種病原真菌的菌絲生長均表現(xiàn)出抑制作用，但抑制程度有所差異。對(duì)于油菜菌核病菌，供試化合物對(duì)菌絲生長的抑制率均達(dá)到80%以上，其中，化合物5g～5k 的抑制率超過90%?；衔?f 對(duì)立枯絲核菌菌絲生長的抑制效果最好，抑制率為93.7%，化合物5e 對(duì)膠孢炭疽菌菌絲生長的抑制作用最強(qiáng)，抑制率為87.5%，其余化合物對(duì)這兩種供試病原菌都具有中等的抑制活性。供試化合物對(duì)西瓜枯萎病菌、番茄灰霉病菌和蘋果斑點(diǎn)落葉病菌的抑制活性相對(duì)較弱，最高抑制率分別為82.3%、78.0%和78.8%。供試化合物對(duì)粉紅聚端孢菌的抑制活性最差。在3 號(hào)位引入不同取代基得到的化合物6a～6f 對(duì)7 種病原真菌的活性也有類似的趨勢；而酯類化合物7a～7e 的抑制率均低于20%。綜上，所合成的四氫異喹啉酮-4-羧酸類化合物對(duì)多種病原菌均有抑制作用，但對(duì)油菜菌核病菌的抑制效果最好。

表1 化合物5a～5k、6a～6f 和7a～7e 在100 μg/mL 下對(duì)7 種植物病原菌菌絲生長抑制率Table 1 The inhibition rates of compounds 5a-5k、6a-6f and 7a-7e against mycelial growth of 7 plant pathogenic fungi at the concentration of 100 μg/mL

進(jìn)一步測定化合物5a～5k 和6a～6f 對(duì)油菜菌核病菌菌絲生長的EC50值。結(jié)果 (表2) 表明，不同化合物對(duì)油菜菌核病菌菌絲生長的抑制活性有所差異。其中，化合物5k 對(duì)油菜菌核病菌的抑菌活性最好，EC50值為5.8 μg/mL，但活性不及對(duì)照藥劑啶酰菌胺(EC50=0.094 μg/mL) (圖1)；對(duì)于6a～6f，6f 的抑菌活性最強(qiáng)，EC50值為32.0 μg/mL，但低于先導(dǎo)化合物5k。酯類化合物7a～7e 在200 μg/mL 下對(duì)油菜菌核病菌的菌絲生長抑制率均低于30%。以上結(jié)果表明，在化合物5k 的3 位苯環(huán)上引取代基以及對(duì)4 號(hào)位羧基進(jìn)行酯化均不利于活性提高。

表2 化合物5a～5k、6a～6f 和7a～7e 對(duì)油菜菌核病菌皿內(nèi)菌絲生長的毒力(4 d)Table 2 The toxicities of compounds 5a-5k, 6a-6f and 7a-7e against S.sclerotiorum (4 d)

圖1 不同濃度化合物5k 和啶酰菌胺對(duì)油菜菌核病菌皿內(nèi)菌絲生長的影響Fig.1 Effects of compounds 5k and boscalid against S.sclerotiorum at different concentrations

通過構(gòu)效關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，在N 原子上引入不同的取代基對(duì)化合物的抑菌活性會(huì)產(chǎn)生不同影響。隨著脂肪烷基鏈長度的增加，抑菌活性呈下降趨勢(5a＞5c＞5d)；N 原子上脂肪烷烴支鏈的增加也會(huì)導(dǎo)致活性降低(5a＞5b)；在5e的N 取代的苯環(huán)上引入不同的吸電子取代基，化合物的活性有所提高，且表現(xiàn)出取代基位置和數(shù)目的選擇性，如4-BrC6H4取代(5h)的活性要強(qiáng)于3-BrC6H4取代(5j)，以及4-ClC6H4取代(5g)的活性低于3,4-diClC6H3取代(5k)。另外，抑菌活性隨著N 取代的苯環(huán)上吸電子基團(tuán)電負(fù)性的降低而有所提高，如EC50值的變化為：4-IC6H4(5i) ≈ 4-BrC6H4(5h) ＜4-ClC6H4(5g) ＜ 4-FC6H4(5f)。在C3 位苯環(huán)上引入不同取代基，化合物的活性均有不同程度的下降，這說明該位點(diǎn)是一個(gè)敏感部位，在后續(xù)結(jié)構(gòu)改造中應(yīng)保留或作減小取代基體積的苯環(huán)的電子等排替換；而在C4 位引入不同類型的酯基，化合物的活性顯著降低，因此C4 位的羧基是保持活性所需的基團(tuán)。

2.2.2 化合物5k的室內(nèi)藥效測定 采用離體組織法測定了化合物5k對(duì)油菜菌核病的室內(nèi)防治效果。結(jié)果見表3 和圖2。從表3 數(shù)據(jù)可知，化合物5k在不同質(zhì)量濃度下對(duì)油菜菌核病均表現(xiàn)出一定程度的保護(hù)和治療作用效果，且保護(hù)作用優(yōu)于治療作用。當(dāng)供試質(zhì)量濃度為500 μg/mL 時(shí)，保護(hù)作用防效為94.6%，與對(duì)照藥劑啶酰菌胺在10 μg/mL 下的保護(hù)作用防效相當(dāng)，而在100 μg/mL和200 μg/mL 下均低于對(duì)照藥劑。從圖2 中可知，與空白對(duì)照相比，隨著化合物5k質(zhì)量濃度的增加，病斑面積逐漸減小。

表3 化合物5k 對(duì)油菜菌核病的防治效果Table 3 The control efficacy of compound 5k against S.sclerotiorum

3 結(jié)論

利用Castagnoli-Cushman 反應(yīng)以及成酯反應(yīng)合成了22 個(gè)具有異喹啉-1(2H)-酮骨架的四氫異喹啉酮-4-羧酸(酯)類化合物。離體抑菌活性測定結(jié)果表明，該類化合物對(duì)油菜菌核病菌表現(xiàn)出較好的抑制活性，其中化合物5k的活性最高，EC50值為5.8 μg/mL，但低于對(duì)照藥劑啶酰菌胺；室內(nèi)防治效果試驗(yàn)表明，化合物5k在500 μg/mL 時(shí)對(duì)油菜菌核病的保護(hù)作用與對(duì)照藥劑啶酰菌胺在10 μg/mL 時(shí)的相當(dāng)，可作為先導(dǎo)化合物進(jìn)一步優(yōu)化。構(gòu)效關(guān)系分析表明，在N 原子取代的苯環(huán)上引入不同的取代基時(shí)抑菌活性均有所提高，且表現(xiàn)出位置和數(shù)目的選擇性，而在C3 位引入取代基則對(duì)活性不利，同時(shí)C4 位的羧基是一個(gè)必需的活性基團(tuán)。本研究結(jié)果可為該類化合物的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供借鑒。