1、研究论文doi:10.16801/j.issn.1008-7303.2022.0106桧木醇衍生物的合成及抑菌活性桂阔,叶久辉,李璇,周海玉,李婕宁,冯俊涛,雷鹏,高艳清*,马志卿(西北农林科技大学植物保护学院，陕西省生物农药工程技术研究中心，陕西杨凌712100)摘 要：桧木醇是具有酚酮骨架的单萜类天然化合物,设计并合成了 17 个新型桧木醇衍生物,其结构经核磁共振波谱及高分辨质谱分析确证。抑菌活性测定结果表明，目标化合物在50g/mL 下对水稻纹枯病菌 Rhizoctonia solani、番茄灰霉病菌 Botrytis cinerea、油菜菌核病菌Sclerotinia scleroti
2、orum、苹果树腐烂病菌 Valsa mali 和黄瓜炭疽病菌 Colletotrichumorbiculare 均表现出较好的抑菌活性，其中化合物 3a 对水稻纹枯病菌、3j 对番茄灰霉病菌、3m 对油菜菌核病菌的 EC50值分别为 1.84、2.47 和 1.05g/mL，表现出比桧木醇(2.00、11.3和 5.40g/mL)更优的活性。关键词:桧木醇；水稻纹枯病菌；番茄灰霉病菌；油菜菌核病菌；抑菌活性中图分类号：TQ450.1；TQ455文献标志码：ASynthesis and antifungal activity of hinokitiol derivativesGUIKuo,YE
3、Jiuhui,LIXuan,ZHOUHaiyu,LIJiening,FENGJuntao,LEIPeng,GAOYanqing*,MAZhiqing(College of Plant Protection,Northwest A&F University,Shaanxi Research Center of Biopesticide Engineering&Technology,Yangling712100,Shaanxi Province,China)Abstract:Seventeennovelderivativesofhinokitiol,amonoterpenewithatropono
4、ideskeleton,weredesignedandsynthesized.TheirstructureswereconfirmedbyNMRandHRMS.Thein vitrobioassayresultsshowedthatthetargetcompoundsdisplayedsatisfactoryantifungalactivitiesagainst Rhizoctoniasolani,Botrytis cinerea,Sclerotinia sclerotiorum,Valsa maliandColletotrichum orbiculareat50g/mL.Notably,co
5、mpound3ashowedfavorableactivityagainstR.solani(EC50=1.84g/mL),3jexhibitedsatisfiedactivityagainstB.cinerea(EC50=2.47g/mL),and3mexertedexcellentactivityagainstS.sclerotiorum(EC50=1.05g/mL),whicharebetterthanhinokitiol(2.00,11.3and5.40g/mL).Keywords:hinokitiol;antifungalactivity;Rhizoctonia solani;Bot
6、rytis cinerea;Sclerotinia sclerotiorum收稿日期：2022-06-13；录用日期：2022-08-10；网络首发日期：2022-09-22.Received:June13,2022;Accepted:August10,2022;Published online:September22,2022.URL:https:/doi.org/10.16801/j.issn.1008-7303.2022.0106http:/ Journal of Pesticide ScienceE-mail:天然产物特有的结构和生物活性多样性，增强了其作为先导化合物进行新农药创制的可
7、行性1-2。然而，天然产物具有分离困难、含量少、稳定性差等缺点，限制了其直接作为农药使用2。因此，选取具有一定活性的天然产物进行结构修饰与改造，是发现新型绿色农药先导化合物的重要途径3。以天然产物为先导开发的农用杀菌剂有很多，如嘧菌酯、咯菌腈、氟吗啉等，其中嘧菌酯是以杀菌天然活性化合物 strobilurinA 为先导进行结构改造而发现的甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂4。桧木醇(1，图式 1)是一种从柏科植物中提取的具有酚酮骨架的单萜类天然化合物，具有广泛的生物活性，如抗癌5、抗炎6、抗病毒7、杀虫8和抗菌9-11等。此外，桧木醇具有较好的安全性，已应用于化妆品、食品和保健品等行业12。Wang 等报
8、道了桧木醇能够有效地控制葡萄和苹果贮藏期的灰霉病13。Morita 等研究了桧木醇对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌作用机理，发现其能有效影响供试菌细胞膜的通透性和呼吸作用14。本课题组前期研究表明，桧木醇对炭疽病菌具有较好的抑制活性，可以控制香蕉在储存过程中炭疽病的发生15。为了发现结构简单、活性更高的绿色抑菌新分子，本研究以桧木醇为先导化合物，引入酯键或醚键，设计合成了 17 个新型桧木醇衍生物 3、5 和 6(合成路线见图式 1)，并测定了其对 5 种植物病原菌的抑制活性。1 实验部分 1.1 仪器与试剂BrukerAVANCEIII500MHz或400MHz核磁共振仪(以 CDCl3为溶
9、剂，TMS 为内标)；ABSCIEXTripleTOF5600 高分辨质谱仪；X-6 型数字熔点仪(北京泰克仪器有限公司)；柱层析硅胶(0.0500.074mm，200300 目)和薄层层析硅胶板(GF254型)均购自青岛海洋化工厂；所用试剂均为市售分析纯或化学纯，除特别注明外未经无水处理。1.2 化合物的合成1.2.1目标化合物 3 的合成参考文献方法16进行。在 25mL 单口瓶中，加入 0.16g 桧木醇(1mmol)、0.2mL三乙胺(1.4mmol)和 10mL二氯甲烷，0搅拌下缓慢滴加 2mL 含酰氯(1.5mmol)的二氯甲烷溶液。滴加完毕后室温反应 1h，薄层色谱(TLC，V(
10、石油醚):V(乙酸乙酯)=4:1)监测至反应终点。用饱和食盐水(10mL)洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥。旋转蒸发浓缩，柱层析纯化(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=8:1)，干燥后得目标化合物 3。1.2.2目标化合物 5 和 6 的合成参考文献方7phenyl,BrBrBrCF3CF3OO,OOHClR1R2R2R1O+Et3NDCMOOO123OOHXR2+K2CO3DMSOOO145+6X=Br or l OO3a3m:R1=CH3,5a5b:R2=CH3,6a6b:R2=CH3,图式 1 目标化合物的合成路线Scheme 1 Synthetic route of the target co
11、mpounds74农药学学报Vol.25法17进行。在 25mL 单口瓶中，加入 0.16g 桧木醇(1mmol)、0.25g 碳酸钾(1.8mmol)和 2mL 二甲基亚砜，室温搅拌 10min 后升温至 60。加入 0.12mL 卤代烷(2mmol)，保温反应 5h，TLC(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=1:1)监测至反应终点。用饱和食盐水(10mL)洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥。旋转蒸发浓缩，柱层析纯化(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=1:1)，干燥后得目标化合物5 和 6。目标化合物的结构均经核磁共振和高分辨质谱的验证，相关数据如下。乙酸桧木酯(3a)：黄色油状液体，产率46%.1HNM
12、R(500MHz,CDCl3),:7.16(s,1H),7.137.04(m,2H),6.96(d,J=9.6Hz,1H),2.832.78(m,1H),2.36(s,3H),1.24(d,J=6.8Hz,6H).13CNMR(125MHz,CDCl3),:168.31,38.35,22.86,20.72.HRMS:C12H14NaO3M+Na+,计算值229.0835,测试值229.0836.三甲基乙酸桧木酯(3b)：黄色油状液体，产率20%.1HNMR(500MHz,CDCl3),:7.147.02(m,3H),6.94(d,J=9.0Hz,1H),2.832.77(m,1H),1.39(
13、s,9H),1.24(d,J=5.7Hz,6H).13CNMR(125MHz,CDCl3),:176.03,39.19,38.31,27.28,22.89.HRMS:C15H21O3M+H+,计算值249.1485,测试值 249.1485.正癸酸桧木酯(3c)：红色油状液体，产率94%.1HNMR(400MHz,CDCl3),:7.187.01(m,3H),6.95(d,J=9.4Hz,1H),2.832.76(m,1H),2.62(t,J=7.6Hz,2H),1.811.73(m,2H),1.461.39(m,2H),1.331.26(m,10H),1.23(d,J=6.8Hz,6H),0
14、.88(t,J=6.7Hz,3H).13CNMR(125MHz,CDCl3),:178.70,171.12,160.20,137.44,132.45,127.85,123.53,122.54,38.32,34.08,33.95,31.85,29.39,29.26,29.06,24.73,22.83,22.65,14.07.HRMS:C20H30NaO3M+Na+,计算值341.2087,测试值341.2091.苯甲酸桧木酯(3d)：棕色油状液体，产率32%.1HNMR(500MHz,CDCl3),:8.19(d,J=7.6Hz,2H),7.61(t,J=7.4Hz,1H),7.48(t,J=7
15、.6Hz,2H),7.25(s,1H),7.20(d,J=10.5Hz,1H),7.10(s,1H),6.99(d,J=9.8Hz,1H),2.842.79(m,1H),1.25(d,J=6.8Hz,6H).13CNMR(125MHz,CDCl3),:168.25,164.00,155.45,154.82,133.72,132.96,132.72,130.33,129.77,128.98,128.54,128.18,38.18,22.77.HRMS:C17H17O3M+H+,计算值269.1172,测试值269.1177.2-溴苯甲酸桧木酯(3e)：棕色油状液体，产率86%.1HNMR(400
16、MHz,CDCl3),:8.19(d,J=7.5Hz,1H),7.72(d,J=7.6Hz,1H),7.457.38(m,2H),7.287.21(m,2H),7.11(t,J=10.3Hz,1H),7.01(d,J=10.1Hz,1H),2.872.80(m,1H),1.26(d,J=6.9Hz,6H).13CNMR(125MHz,CDCl3),:163.12,134.50,133.36,132.72,130.58,127.33,122.58,38.41,22.92.HRMS:C17H16BrO3M+H+,计算值347.0277,测试值347.0280.3-溴苯甲酸桧木酯(3f)：黄色固体，产率57%，熔点56.957.0.1HNMR(500MHz,CDCl3),:8.31(s,1H),8.10(d,J=7.9Hz,1H),7.73(d,J=7.8Hz,1H),7.36(t,J=7.9Hz,1H),7.25(s,1H),7.20(d,J=10.7Hz,1H),7.10(t,J=10.4Hz,1H),7.00(d,J=10.0Hz,1H),2.842.79(m,1H),1.24(d,J