全 文 ：农药学学报　2007, 9(2):185-188
Chinese Journal of Pestic ide Sc ience
研究简报
天名精内酯酮衍生物合成及其抑菌活性
冯俊涛 a , 　张亚梅 b , 　王俊儒* a, b , 　张　兴 a
(西北农林科技大学 a.无公害农药研究服务中心 /陕西省生物农药
工程技术研究中心 , b. 理学院 ,陕西 杨凌 712100)
摘　要:根据天名精内酯酮的分子结构特点 ,用 NaBH4 /M eOH选择性还原羰基得到天名精内酯醇
和 13-甲氧基天名精内酯醇 , 以 MeOH /Mg还原双键得化合物 11, 13-双氢天名精内酯酮 , 以
NaBH4 /I2还原羰基得到卡拉布烷-3(4)-烯-12, 8β-内酯 ,所有还原产物的结构经 MS、1H NMR确
认 。采用悬滴法测定了合成衍生物对黄瓜炭疽病菌孢子萌发的抑制作用 ,结果表明:天名精内酯酮
及其衍生物天名精内酯醇 、13-甲氧基天名精内酯醇 、11, 13-双氢天名精内酯酮 、卡拉布烷-3(4)-烯-
12 , 8β-内酯的 EC50值依次为 7. 18、21. 67、26. 47、40. 32和 42. 67mg /L。结果初步表明 11, 13双键
和 4位羰基均为天名精内酯酮的主要抑菌活性基团 ,且前者对抑菌活性的影响更明显 。
关键词:天名精内酯酮;结构修饰;抑菌活性
中图分类号:S481. 9;0625. 59　　　　文献标志码:A　　　　文章编号:1008-7303(2007)02-0185-04
Synthesis and AntifugalActivities of Carabrone Der ivatives
FENG Jun-taoa , 　ZHANG Ya-meib , 　WANG Jun-ru*a, b , 　ZHANG X inga
(a. R esearch and D eve lopm en tCenter o f Biorational Pesticide /Shaanx i Prov ince Technology and Engineering
Center of Biopesticide , b. The College o f Sc ience , Northwest A ＆F University, Yangling 712100, Shaanx i Prov ince, China)
Abstract:Based on the characteristic of carabronem olecule structure, carabro l and 13-methoxycarabro l
were ob tained by the se lective reduc tion of the saturated carbonyl group w ith NaBH 4 /M eOH.
11 , 13-D ihydrocarabrone was synthesized by the selective reduction w ith MeOH /Mg, and carabran-
3(4)-en-12, 8β-olide was obta ined w ith NaBH4 /I2. The chem ica l structures of four deriva tives were
com firm ed by
1
H NMR andMS. The ir biological activities were assayedw ith the hanging dropm ethod.
The tested compounds showed inh ib ition effects aga inst the spores germ ina tion of Colletotrichum
lagenarium. The EC50 values of carabrone and the four deriva tives were 7. 18, 21. 67, 26. 47, 40. 32 and
42. 67mg /L , respec tive ly. Its proposed that both 11, 13-double bond of carabrone and the 4-saturated
carbonyl group are the active sites, and the former group had a stronger inhibition effec.t
Key words:carabrone;structure m odification;antifugal activ ity
　　寻找高效 、低毒 、低残留的生物源农药是目前
国内外农药学领域研究的热点之一。西北农林科
技大学无公害农药研究服务中心在对西北地区的
植物进行抑菌活性筛选中 , 发现大花金挖耳
Carpesiummacrocephalum Franch. et Sav. 具有极强
的抑菌活性 [ 1] ,并从其花蕾中分离得到大量的倍
　收稿日期:2006-12-21;修回日期:2007-04-28
　作者简介:冯俊涛(1967-),男 ,河南登封人 ,博士 ,副教授 ,主要从事农药学与植物保护学方面的教学与研究工作. E-ma il:j tfeng@126. com.
*通讯作者(A utho r for correspond ence):王俊儒(1966-),男 , 陕西杨凌人 ,博士 ,教授 ,主要从事植物资源化学和环境生物学研究. E-m a il:
w ang jr07@163. com.
基金项目:国家 “十五 ”科技攻关项目(2002BA516A04);西北农林科技大学 2006年度校专项基金(06ZR019);校青年学术骨干计划资助.
半萜内酯 类化合物 [ 2] ,其中含量最为丰富的是卡
拉布烷型倍半萜类化合物天名精内酯酮 。研究表
明 ,其对中枢神经系统有较显著的作用 [ 3, 4] ,但有
关其农用抑菌活性及其构效关系的研究尚未见报
道 。笔者以天名精内酯酮为原料 ,对其 4位羰基 、
11(13)位的双键进行了选择性还原 ,并对相应产
物的抑菌活性进行了测定。还原反应如下:
1　仪器与材料
1. 1　仪器与试剂
Kofler微量熔点仪 (温度计未校正 );N ico let
170SX FT-IR红外光谱仪 (KB r压片 、涂片 );HP
5988A GC-MS质谱仪;B rucker AM-400型超导核
磁共振波谱仪 (以 CDC l3为溶剂 , TMS为内标 );
柱层析硅胶 (100 ～ 200 , 200 ～ 300目 )及薄层层析
硅胶 GF254(10 ～ 40 μm)(青岛海洋化工厂产品 );
试剂均为分析纯 ,石油醚 (60 ～ 90 ℃);薄层层析
(TLC)检测用 254 nm紫外灯 ,辅以 5%硫酸乙醇
溶液加热显色 ,展开剂比例均以体积比表示 。
1. 2　实验材料
天名精内酯酮从大花金挖耳 ,C. macrocephalum
中分离得到 ,为无色棱状结晶 ,经 HPLC-MS检测 ,
纯度 为 96%;供试 病原 菌为 黄瓜 炭疽 病菌
Colle to trichum lagenarium (Pass)E llet H alst,由西
北农林科技大学无公害农药研究服务中心提供 。
2　合成实验
2. 1　NaBH4 M/ eOH体系的选择性还原 [ 5]
称取 992mg(4mmol)天名精内酯酮于 100mL
圆底烧瓶中 ,加入 15 mL甲醇 ,室温搅拌至溶解 ,
冰浴下滴加 160 mg(4 mmol)硼氢化钠溶于甲醇
(30 mL)和吡啶 (10 mL)配成的溶液 ,滴毕 , 0℃下
搅拌 3 h ,硅胶 TLC检测至原料点基本消失 (展开
剂石油醚-乙酸乙酯 =3∶1),得到 R f值较原料小的
两个斑点。加入 60mL(0. 09mol /L)冷盐酸溶液以
分解未反应的硼氢化钠 ,用乙酸乙酯萃取 (40 mL ×
3),水洗至无吡啶。无水硫酸钠干燥 ,常温减压脱
溶 ,得无色油状液体 。将反应物溶于少许丙酮后
湿法装柱进行快速柱层析分离 。依次以石油醚-丙
酮 =4∶1、 2∶1进行梯度洗脱 , 最后用甲醇冲柱 。
TLC检测后合并相同组分 (展开剂石油醚-丙酮 =
4∶1)。经进一步柱层析 (洗脱剂石油醚-丙酮 =6∶1)
得化合物 I 530. 7 mg,产率为 53. 5%;化合物 II
103. 2mg,产率为 10. 4% 。
2. 2　M eOH M/ g体系的选择性还原 [ 6]
将 248 mg(1 mmol)天名精内酯酮溶解于
20 mL甲醇中 , 加入 50 mg(2. 083 mmo l)镁粉 ,
10℃下搅拌反应 2 h后经硅胶 TLC检测至原料斑
点基本消失 (展开剂石油醚-丙酮 =4∶1),得到 R f
值较原料大的一个点 。减压脱去甲醇 ,用氯化铵
溶液淬灭未反应的镁 。混合物用氯仿 (20 mL ×3)
萃取 ,有机相经水洗 (50 mL ×3)后减压脱溶 ,得
乳白色油状液体 。将产物溶于少许丙酮后湿法装
柱 ,依次用石油醚-丙酮 =6∶1、4∶1进行梯度洗脱 。
TLC检测后合并相同组分 (展开剂石油醚-丙酮 =
4∶1),用石油醚-丙酮 =6∶1重结晶得化合物 III
175. 8mg,产率为 70. 9%。
2. 3　NaBH4 /I2体系的选择性还原 [ 5]
称取 40 mg(1 mmo l)硼氢化钠和 248 mg
(1 mmol)天名精内酯酮加入到 50 mL的圆底烧
瓶中 ,用 10mL THF溶液溶解 。氮气保护 ,冰浴搅
拌下滴加 250 mg(0. 984 mmol) I2溶解于 10 mL
THF配成的 溶液 , 10 m in内 滴完 , 继续反 应
30 m in , TLC检测至原料点基本消失 (展开剂为石
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油醚-丙酮 =4∶1),得到较原料 R f值大的一个点。
用甲醇淬灭至无气泡产生 , 减压脱溶 , 得橙红
色油状液体。经柱层析及重结晶得化合物 IV
104. 9mg,产率为 42. 3%。
2. 4　天名精内酯酮还原产物的结构鉴定
化合物 II ～ IV的 1H NMR和MS数据见表 1。
表 1　衍生物的质谱和 1H NMR数据
Table 1　MS and 1H NMR data of the deriva tives
化合物 Compd. 　　　　　 MS (E I), m /z( in tens ity, %) 1H NMR (CDC l3), δ
13-甲氧基天名精内酯醇(Ⅱ )
13-Methoxycarabro l(Ⅱ )
282(M +), 267(M-15),
19(M-58), 205, 85
(基峰 Base peak)
3. 36(s, 3H , H-13), 3. 71(d, 1H , H-11), 3. 60～ 3. 81(m , 1H , H-4)
2. 57 ～ 2. 62(m, 1H , H-7), 4. 80～ 4. 75(m , 1H , H-8), 1. 27(d, 3H , H-15),
1. 06(s, 3H , H-14), 0. 45(m , 1H , H-5), 0. 32 ～ 0. 36 (m , 1H , H-1)
11, 13-双氢天名精内酯酮(Ⅲ )
11, 13-D ihydrocarabrone(Ⅲ )
250(M +), 235(M-15),
192(M-58), 177(M-58-15),
43(基峰 Base peak)
1. 30(d, 3H , H-13), 1. 54～ 1. 57(m , 1H , H-7), 2. 73～ 2. 90(m , 1H , H-11),
4. 59 ～ 4. 76(m, 1H , H-8), 3. 68～ 2. 57(m , 2H , H-3), 2. 19(s, 3H , H-15),
1. 03(s, 3H , H-14), 0. 43 ～ 0. 51(m , 1H , H-5)
卡拉布烷-3(4)-烯-12, 8β-内酯(IV)
Carab ran-3(4)-en-12, 8β-o lid e(IV)
234(M +), 219(M-15),
206(M-15-13), 179(M-55),
85(基峰 Base peak)
1. 04(d, 3H , H-13), 1. 54(m, 1H , H-7), 4. 92(m , 1H , H-2),
4. 75(m , 1H , H-8), 1. 20(s, 3H , H-14),
1. 34(s, 3H , H-15), 0. 46(m , 1H , H-5), 0. 33(m , 1H , H-1)
　　化合物 I为无色油状液体 , [ α] 18D +74. 9°
(CHC l3 , c 0. 41)。 E I-MS 给出的分子离子峰
[M ] +为 250 ,有失水峰 m /z =232[M-H2O ] + ,不
饱和度为 5;IR、1H NMR和 13C NMR (DEPT )数
据与文献值一致 [ 4] , 推断化合物 I为 4-hydroxy-
carabran-11(13)-en-12, 8β-olide,即天名精内酯醇
carabrol。
化合物 II为无色油状液体 , [ α] 18D +64. 9°
(CHC l3 , c 0. 43)。 E I-MS给出的分子离子峰 [M ] +
为 282,有失甲氧基峰 m /z =250 [M-CH3OH ] +,
结合13C NMR和 DEPT谱确定其分子式为 C16H26O4 ,
不饱和度为 5;IR谱显示有 γ-内酯(1 740 cm - 1) 、
羟基 (3 560 cm - 1),与化合物 I比较双键信号消失;
1
H NMR谱和13C NMR (DEPT )谱中 δH 3. 79(m)、
δC 60. 3显示有仲醇结构;与化合物 I比较 , 13位
环外亚甲基信号 6. 13(d)和 5. 58(d)消失 ,而出现
了一个甲氧基峰 δH 3. 42(s, 3H , 13-OCH 3)。综上
所述 ,推断化合物 II为 13-甲氧基天名精内酯醇。
化合物 III, 无色针状晶体 , mp 82 ～ 84℃。
E I-MS给出的分子离子峰 [ M ] +为 250, 结合
13
C NMR和 DEPT谱确定其分子式为 C15H22O3 ,不
饱和度为 5;IR谱显示有 γ-内酯 (1 741 cm - 1)、开链
酮羰基(1 695 cm -1);1H NMR谱中 δH 2. 16(s, 3H)
是 15-C上氢的信号峰;与 I比较 ,化合物 III没有
6. 13(d)和 5. 58(d)两组环外亚甲基信号峰 ,取而
代之的是 δH 1. 31(d, 3H , J =7 Hz),此信号为 13-
CH 3甲基信号峰。由此推断化合物 III为 11, 13-
双氢天名精内酯酮。
化合物 IV , 无色油状液体 , [ α] 18D +38. 7°
(CHC l3 , c 1. 02)。 EI-MS 给出的分子离子峰
[M ] +为 234,结合 13C NMR和 DEPT谱确定其分
子式为 C15H 24O2 ,不饱和度为 5。 IR谱显示有 γ-
内酯(1 737 cm -1)。与化合物 III比较 ,开链酮羰
基信号消失 , 出现丙烯基吸收峰 (1 594 cm - 1)。
在 1H NMR谱中 , δH 1. 31(d, 3H , J =7 Hz)是 13-
CH3甲基峰 , δH 4. 51(m , 1H)、δH 4. 17(m , 1H )是
3位丙烯基吸收峰 , 1H NMR谱高场区的两组次甲
基信号 δH 0. 45(m , H-5)、δH 0. 37(m , H-1)和
13
C NMR(DEPT)谱中 10位季碳信号 δC 17. 2证
实了三元环结构的存在。由此推断化合物 IV 为
卡拉布烷-3(4)-烯-12 , 8β-内酯。
3　抑菌活性测定
以黄瓜炭疽病菌为供试病原菌 , 采用悬滴
法 [ 7]测试所合成化合物对其孢子萌发的抑制作
用 。当对照萌发率大于 80%后 ,检查所有处理的
萌发率 。
从表 2可以看出 ,天名精内酯酮对黄瓜炭疽病
菌孢子萌发的抑制毒力最强 , EC50值为 7. 18 mg /L。
各还原衍生物的 EC50值均高于天名精内酯酮。
　　上述结果表明 , 4位羰基和 11, 13位双键的还
原对化合物的杀菌活性均有较大影响 ,其中 11 , 13
双建的改变对杀菌活性的影响尤其显著 。天名精
内酯酮 、天名精内酯醇 (Ⅰ )对黄瓜炭疽病菌孢子
萌发的抑制毒力显著高于其余 3个化合物 ,可见
α-亚甲基-γ-内酯 (C11 , C 13双键 )的存在可能会提
187N o. 2 冯俊涛等:天名精内酯酮衍生物合成及其抑菌活性
表 2　天名精内酯酮及其衍生物对黄瓜炭疽病菌孢子萌发的抑制毒力
Table 2　Inh ib ition ra tes of carabrone and its derivaties aga inst spore bourgeon
ofColletotrichum lagenarium
化合物 Compd 回归方程
Regression equation
剂量数
No.
卡方值
χ2
有效中浓度
EC 50 /(mg /L)
EC 50 95%置信限
95%CL /(mg /L)
天名精内酯酮 C arabron e Y =2. 769 8+2. 04 5 x 4 3. 21 7. 18 6. 10～ 7. 85
I Y =1. 619 3+2. 530 7 x 5 5. 02 21. 67 20. 30～ 23. 05
II Y =2. 205 2+1. 964 3 x 5 5. 24 26. 47 24. 26～ 28. 88
III Y =2. 311 9+1. 674 2 x 5 7. 07 40. 32 36. 08～ 45. 07
IV Y =3. 195 9+1. 106 7 x 5 4. 44 42. 67 35. 71～ 50. 99
　　注(N o te):χ20. 05 , 3 =4. 99, χ20. 05 , 4 =7. 82。
高该类化合物的杀菌活性 。该结果与倍半萜类化
合物结构与抗癌活性及杀虫活性关系的研究结果
类似 [ 8, 9] 。因此 ,在进一步研究该类化合物结构与
杀菌活性关系时 ,需尽量保持分子中 α-亚甲基-γ-
内酯 (C11 , C13)不变 。另外 ,从测试结果还可看到 ,
4位基团的改变对化合物杀菌活性亦有较明显的
影响 ,如 C4位引入羰基可提高杀菌活性 ,而引入
羟基或还原为碳碳双键则会降低化合物的活性 ,
对此还有待于进一步深入探讨。
致谢:在实验过程中 ,兰州大学功能有机分子
化学国家重点实验室田喧教授提供了帮助 , 同时
部分工作得到了陕西省中药材指纹图谱与天然产
物库研究中心的支持 ,谨致谢意 
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