全 文 ：　[收稿日期] 　2010-12-24;2011-05-09修回
　[基金项目] 　国家科技部“十五”攻关项目“无公害农药关键技术与产品开发”(2002BA516A04)
　[作者简介] 　张亚梅(1982-),女 ,硕士 ,助教 ,从事药用植物学的教学与研究工作。 E-mai l:yameizhang01@126.com
[ 文章编号] 1001-3601(2011)07-0433-0103-04
天名精内酯醇衍生物的合成及其抑菌活性
张亚梅1 , 赵法兴1 , 冯俊涛2 , 王俊儒2
(1.江西中医药高等专科学校 药学系 , 江西 抚州 344000;2.西北农林科技大学 生物农药研究中心 , 陕西 杨凌 712100)
　　[摘　要] 为了探明天名精内酯醇衍生物的结构变化对植物抑菌效果的影响 ,分别对其 4 位羟基 、α-亚甲基-γ-内酯环和 11 ,13位双键进行结构修饰 ,得到了一系列衍生物 ,并采用悬滴法测定衍生物对黄瓜炭疽
病菌孢子的萌发抑制作用 。结果表明:衍生物对黄瓜炭疽病均表现有一定的抑菌活性 ,其中羟基醚化的衍生物 V d和 V e抑菌活性最强 ,在 5mg/kg 时已分别达 91.94%和 100%,至 80mg/kg 时均达到 100%,另外 4位
羟基酯化得到的衍生物抑菌活性较天名精内酯醇也有所提高 ,但通过羟基脱水和改变α-亚甲基-γ-内酯环结构得到的衍生物较天名精内酯醇活性均降低。初步说明 ,在保持α-亚甲基-γ-内酯结构不变的情况下 ,将 4
位羟基乙醚化得到的衍生物 V e能够显著提高天名精内酯醇的抑菌活性 。[关键词] 天名精内酯醇;衍生物;合成;抑菌活性[中图分类号] S481.9 [文献标识码] A
Synthesis and Fungistatic Activity of Carpesialactone Derivant
ZHANG Ya-mei 1 , ZHAO Fa-xing1 , FENG Jun-tao2 , WANG Jun-ru2
(1.Department of Pharmacy , Jiangxi College of Traditional Chinese Medicine , Fuzhou, Jiangxi 344000;2.Research Center
of Biopesticide , Northwest Sci-tech University of Agriculture and Forestry , Yangling , Shaanxi 712100 , China)
　　Abstract:A series of derivants f rom modifying the structure of carpesialactone ex tracted f rom
Carpesium macrocepha were te sted to determine the inhibit ion effect on spore ge rmination of
Colletotrichum lagenarium .The results showed tha t the series of derivants all had a certain fung istatic
activi ty to Colletotrichum lagenarium , the highest fungistatic activi ty of V d and V e(the derivants)w ith
hydro xy l etherification w as 91.94% and 100% respectively w hen the concentration w as 5mg/kg and bo th
w as 100%when the concentration w as 80mg/kg , the fungistatic activi ty o f four derivants wi th hydro xy l
e ste rif ication w as higher than carpesialactone but the fungistatic act ivity o f the deriv ants f rom hydroxy l
dehydrat ion and structural modif ication of α-methy lene-γ-lactone w as low er than carpesialactone , which
indicates that V e f rom hydroxy l etherifica tion can significant ly improve the gung istatic act ivity of
carpesialactone w hen the st ructure of α-methy lene-γ-lactone is not changed.
Key words:carpesialactone;derivant;synthesis;fungistatic activity
　　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 ,而从植物中寻找
具有抑菌活性的先导化合物 ,并对其进行适当的结
构修饰 ,筛选出活性更高的新化合物 ,是开发生物源
农药较为有效的途径之一 。天名精内酯醇是从植物
大花金挖耳中提取分离到的倍半萜类化合物 ,西北
农林科技大学无公害农药研究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
(Carpesium macrocepha Lum Franch.et Sav.)具
有极强的抑菌活性[ 1] ,并从其全株中分离得到大量
的倍半萜内酯类化合物[ 2] ,其中含量最丰富的是卡
拉布烷型倍半萜类化合物天名精内酯醇 。有人对天
名精内酯醇的抗肿瘤活性进行的研究发现 ,其对中
枢神经系统有较显著的兴奋作用[ 3] 。西北农林科技
大学生物农药研究中心的研究表明[ 4] ,天名精内酯
醇具有中等强度的农用抑菌活性。为了进一步增强
其抑菌活性 ,笔者等以天名精内酯醇为原料 ,拟对其
4位羟基 、α-亚甲基-γ-内酯环结构中的不饱和内酯
环和 11 ,13位双键进行结构修饰 ,得到一系列衍生
物 ,通过测试和比较衍生物与天名精内酯醇之间的
活性差异 ,筛选出活性增强明显 ,且制备工艺简单的
衍生物 ,探索将其开发成为高效 、低毒 、低残留生物
源农药的可能性。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 材料 天名精内酯醇由西北农林科技大学
生物农药研究中心人员从植物大花金挖耳(Car pe-
sium macrocepha Lum Franch.et Sav.)中分离得
到 ,分子量 M=250 ,性状为无色油状液体 , [ α] 20D +
98.9(c 1.0 , CHCl3),结构经波谱学鉴定与标准谱
图一致[ 5] ,测定纯度为 96%。
供试病原菌为黄瓜炭疽病菌(Colletotrichum
lagenarium (Pass)Ell et Halst),由西北农林科技
大学生物农药研究中心提供 。
1.1.2 仪器 旋转薄膜蒸发仪(R502型),万分之
　贵州农业科学　2011 , 39(7):103～ 106　Guizhou Ag ricultural Science s
一电子天平(Satorius型),超声波清洗器(KQ-500E
型),全自动型鼓风干燥箱(ZRD-5030 型),循环水
式多用真空泵(SHB-B95 型), 三用紫外仪(ZF-2
型),显微熔点测定仪(X-6型),四极杆质谱仪(HP
5988A型), ESI-MS(Esquire 3000plu s型),红外光谱
仪(Nicolet AVA TAR 360 FT-IR型),超导核磁共
振仪(Brucker AM-400型)等。
1.1.3 试剂 石油醚(30 ～ 60℃, 60 ～ 90℃)、氯
仿 、乙酸乙酯 、丙酮 、乙醇 、甲醇 、无水硫酸钠等试剂
购自西安化学试剂厂;柱层析硅胶(100 ～ 200目 ,
200 ～ 300目)和薄板硅胶 GF 254购自青岛海洋化工
厂;葡聚糖凝胶 Sephadex LH-20 购自北京绿百草
公司 。所用试剂均为市售 AR级。10%硫酸乙醇 、
10%磷钼酸乙醇 、2%FeCl3溶液 、碘等常用显色剂均
为实验室自配。
1.2 试验方法
1.2.1 羟基酯化[ 6] 将 250mg 天名精内酯醇加
入到干燥的 50mL 圆底烧瓶中 ,用 5mL 无水吡啶
溶解 ,室温电磁搅拌下用注射器缓缓加入丙酰氯 ,
60℃下加热回流 ,薄层色谱跟踪检测至无原料点 ,加
入甲醇 1mL 淬灭反应。产物用质量百分比浓度为
0.3%的稀盐酸和乙酸乙酯分配 ,有机相分别用饱和
NaHCO 3和饱和 NaC l溶液洗涤 ,无水Na2SO 4干燥 ,
减压回收溶剂后得酯化衍生物 ,进一步用硅胶柱层
析分离得到相应的目标产物 ,即化合物 V a ,洗脱剂
为石油醚∶丙酮(体积比)=15∶1 。
1.2.2 去羟基化[ 7] 将 250mg 干燥过的天名精
内酯醇和 2mL无水吡啶加入到干燥过的 50mL 圆
底烧瓶中 ,加入 10mL 干燥的二氯甲烷作溶剂 ,缓
慢滴加重蒸的乙酸酐 0.25mmol ,加热回流 6 h ,用
T LC跟踪检测至原料点消失。产物用质量百分比
浓度为 0.3%的稀盐酸和乙酸乙酯分配 ,有机相分
别用饱和 NaHCO3和饱和 NaCl洗涤 ,无水 Na2SO 4
干燥 ,减压回收溶剂后得去羟基天名精内酯醇衍生物 ,
进一步用硅胶柱层析分离得到相应的目标产物 ,即化
合物 Vb ,洗脱剂为石油醚∶丙酮(体积比)=20∶1。
1.2.3 开环反应[ 8] 将 248mg 天名精内酯醇加
入到经干燥的 50mL 圆底瓶中 ,用 10mL 浓盐酸将
其水解 ,室温搅拌过夜 , T LC 跟踪检测反应液中无
原料点 ,产物用饱和碳酸氢钠溶液和乙酸乙酯分配 ,
有机相分别用饱和 NaHCO3和饱和 NaCl洗涤 ,有
机层用无水 MgSO4干燥 ,过滤 ,蒸干 ,得开环衍生物 ,
进一步用硅胶柱层析分离得到相应的目标产物 ,即化
合物 Vc ,洗脱剂为石油醚∶丙酮(体积比)=10∶1。
1.2.4 羟基醚化[ 9] 取 248mg 天名精内酯醇 2
份加入到经干燥的 50mL 圆底瓶中 ,各用 10mL 干
燥的二氯甲烷溶解 ,搅拌下分别加入干燥过的甲醇
和乙醇 , 在 -15℃下缓慢滴加 BF3 · Et2 O 溶液
0.3mL ,滴加完后用 T LC 跟踪检测反应。约 9 h
后 ,反应基本完全 ,滴入吡啶终止反应 。反应液用水
洗至无吡啶味 ,有机层用无水 MgSO 4干燥 ,过滤 ,减
压回收溶剂 ,得天名精内酯醇醚化衍生物 ,进一步用
硅胶柱层析分离得到相应的目标产物 ,即化合物 V d
和 V e ,洗脱剂为石油醚∶丙酮(体积比)=15∶1 。
1.2.5 双键还原[ 10] 将 250mg 干燥过的天名精
内酯醇和 2mL 无水吡啶加入到 50mL 干燥过的圆
底烧瓶中 ,加入 10mL 干燥的甲醇作溶剂 ,再多次
少量的加入 NaBH 4 16.1mg ,室温搅拌 1h ,用 T LC
跟踪检测至原料点消失 。产物用质量百分比浓度为
0.3%的稀盐酸和乙酸乙酯分配 ,有机相分别用饱和
NaHCO3和饱和NaCl洗涤 ,无水 Na2 SO 4干燥 ,旋干
溶剂后得去羟基天名精内酯醇衍生物 ,进一步用硅
胶柱层析分离得到相应的目标产物 ,即化合物 V f ,
溶剂系统为石油醚∶丙酮(体积比)=20∶1。
1.2.6 抑菌活性测定 以黄瓜炭疽病菌(Colleto-
t richum lagenarium (Pass)Ell et Halst)为供试病
原菌 ,采用悬滴法[ 11] 测试合成化合物对供试病原菌
孢子萌发的抑制作用 ,在孢子萌发试验中 ,当对照萌
发率大于 80%后 ,检查所有处理的萌发率 ,以孢子
萌发后的牙管长度大于孢子短半径为萌发 ,采用下
列公式计算孢子萌发抑制率 。
萌发率/ %=(萌发孢子数/检查总孢子数)×100
抑制率/ %=[ (对照萌发率-处理萌发率)/对
照萌发率] ×100
1.2.7 天名精内酯醇衍生物的结构鉴定 采用1H
NMR 、13C NMR 、DEPT 、IR等光谱法 ,结合天名精
内酯醇的各项谱图数据和相关参考文献[ 12] 对衍生
物的结构进行鉴定 。
2 结果与分析
2.1 天名精内酯醇衍生物的结构鉴定
对衍生物的结构鉴定结果显示 , 1 HNMR
(CDCl3 , 400MHZ)谱中:δH 6.23 d 和 5.56d(H -
·104· 　　　　　　　　　　　　 　　　　　贵 州 农 业 科 学 2011 , 39卷
13), 4.93 ddd(H-8), 3.15m(H -7)这几组峰证明
了顺式连接的α-亚甲基-γ-内酯环结构存在 ,高场区
的几组次甲基信号δH 0.43(mH -5), 0.35m(H -
7)和13 C NMR(DEPT)(CDCl3 , 100MHz)谱中 δC
16.7处的季碳 10-C显示了三元环结构的存在。衍
生物 V a 中 , EIM S 给出分子离子峰 m/ z =307
[ M +] ,提示引入了乙酰基 ,δH 2.03(s H -2)进一步
证明了乙酰基的存在 ,并且羟其的 IR 光谱中在
3610cm-1处峰消失。衍生物 V b中 EIMS 给出分子
离子峰 m/ z=232[ M +] ,是在天名精内酯醇分子量
(M=250)上失去 1 分子水[ M -H 2O ] + ,δH 2.92
(1H , dd , H -3),1.15(3H ,d , H -15),显示了 3 , 4
位双键的存在。衍生物 V c中 EIMS给出分子离子峰
m/ z=267[ M-1] + ,是在天名精内酯醇分子量(M =
250)上增加 1分子水得到 ,提示可能有内酯环开环 ,
有羧 基 出 现 , IR 谱 显 示 有 3550cm-1 (OH)、
3413cm-1(OH)、和 3 476cm-1(OH),进一步确证了
内酯环开环形成了羧基和醇羟基。δH 3.15(3Hs , H-
4′)显示天名精内酯醇上的羟基氢被甲基取代 ,得到
了衍生物 V d ,而δH 3.69(2H , dd , H -4′)显示了-
OCH 2CH 3的存在 ,从而证明乙醚化衍生物 V e的存
在。衍生物 V f 中 , 双键的 IR 峰在 3 006 cm -1和
1635cm-1处消失 , 1H-NMR(CDCl3 , 400MHz)δH :
6.15(1H , d , J=2.8 , H -13 a), 5.49(1H , d , J =
2.4 ,H -13b)消失 ,取而代之的是 0.92(3H , t ,H -
13),证明双键被还原。相关详细数据见表 1 ～ 3。
表 1 合成化合物的物理数据
Table 1　Physical data and y ield o f synthesized com pounds
化合物
Compound
性状
P roper ty
产率/ %
Yield
化合物 V a Color less o ily liquid 52.3
化合物 Vb Color less o ily liquid 24.2
化合物 V c Color less needle-like cr ystals 68.9
化合物 V d Color less o ily liquid 71.3
化合物 V e Color less o ily liquid 70.9
化合物 V f Color less needle-like cr ystals 23.4
表 2 合成化合物的质谱数据
Table 2　MS data of synthesized compounds
化合物
Compound
质谱数据
MS.(EI), m/ z(int%)
化合物 V a 307(M+1), 288 , 217 , 187 , 131 , 79(基峰)
化合物 Vb 232(M+1), 217(M-15), 190(M-42),
85(基峰)
化合物 V c 267(M-1), 250 (M-17), 232(M-
17-18), 85(基峰)
化合物 V d 264(M), 249(M-15), 232(M-15-
17), 231(M-15-18), 85(基峰)
化合物 V e 279(M+1), 233((M-45), 205(M-
45-28), 149(基峰)
化合物 V f 252(M+1), 237(M-15), 235(M-17),
85(基峰)
表 3 衍生物的1HNMR数据
Table 3　1HNM R and IR data of synthesized compounds
化合物
Compound
氢谱数据 / 红外数据
1HNMR/ IR
化合物 V a 1 743 cm -1(C=O), 1711 cm -1(内酯环 C=O), 2.03(2 H , dd ,H -2), 2.65(3 H ,m , H-4′), 4.93 ddd(H-8),
3.15 m(H-7)
化合物 V b 3 075 cm -1(=CH 2), 2.92(2 H ,m , H-4), 2.75(1 H , m , H-3), 6.21(1 H , d , J=2.6 Hz , H-13), 5.56(1 H , d ,
J=2.4 Hz ,H -13′)
化合物 V c 3550cm-1 , (OH), 3413 cm-1(OH), 3476nm(OH)1617nm(C=C)8.71(OH), 5.59(H-13), 6.24(H-13′)
化合物 V d 3 004 cm -1(=CH 2), 1 706cm -1(内酯环 C=O), 3.15(s , OCH 3), 1.29(3 H , d ,H -15)化合物 V e 3 409 cm -1(OH), 2 924 cm--1 、2 858 cm -1(CH2CH3), 4.71(1 H ,m , J=6 , 9 , 11.5 Hz , H-8)3.69(2 H , dd ,H-4′),(3 H , s , H-14)
化合物 V f 2 914 cm -1(-CH2), 1 709 cm -1(内酯环 C=O), 0.92(3 H , t , H -13), 2.46(2 H , m , H-11), 3.83(1 H , tq ,
H -4),
2.2 生物活性测定
从抑菌活性测试结果(表 4)看出:通过对天名
精内酯醇 4羟基进行甲醚化和乙醚化的结构修饰 ,
所得衍生物 V d和 V e抑菌活性均明显增强 ,并且在
80mg/kg 时 ,抑菌率均达到 100%,其中乙醚化衍生
物 V e在 5mg/kg 时抑菌率已达 100%,是天名精内
酯醇抑菌率(15.14%)的 6.6倍 。酯化衍生物 V a抑
菌活性在 5mg/kg 是天名精内酯醇的 2.97倍 ,但随
表 4 天名精内酯醇及其衍生物对黄瓜炭疽病菌孢子萌发的抑制毒力
Table 4　The inhibition ra te o f ca rpesialactone and its derivants against spo re germination o f Glomerella cingulata
待测化合物
Compound
5 mg/ kg
萌发率/ % 抑制率/ %
20mg/kg
萌发率/ % 抑制率/ %
80 mg/ kg
萌发率/ % 抑制率/ %
化合物 Va 55.07 44.93 46.31 53.69 4.61 95.39化合物 V b 54.14 45.86 50.92 49.08 26.27 73.73
化合物 Vc 93.09 6.91 51.38 48.62 11.52 88.48化合物 Vd 8.06 91.94 2.07 97.93 0.00 100.00
化合物 Ve 0.00 100.00 0 100.00 0.00 100.00化合物 V f 78.57 21.43 74.42 25.58 53.23 46.77
天名精内酯醇 84.86 15.14 53.51 46.49 17.27 82.73
　注:表中数据为 3 次重复的平均值。
　No te:The data in the table is the average value o f 3 replications.
·105·　第 7 期 张亚梅 等　天名精内酯醇衍生物的合成及其抑菌活
着剂量加大 ,二者的差异逐渐缩小 ,但总体还是略高
于天名精内酯醇的抑菌活性 。4 位羟基脱水和
11 ,13位双键还原以及开环反应均导致活性降低 ,其
中 ,还原反应衍生物 V f在浓度为 80mg/kg 时 ,抑菌
活性最低 ,约是天名精内酯醇的 1/2 ,而开环反应衍
生物 V c抑菌活性在 5mg/kg 时 ,抑菌活性最低 ,约
是天名精内酯醇的 1/2 ,但不论开环还是11 ,13位双
键还原均破坏了天名精内酯醇的α-亚甲基-γ-内酯
环结构。羟基脱水的衍生物 V b抑菌活性在 5mg/
kg 时略强于天名精内酯醇 ,但随着剂量加大 ,抑菌
活性较天名精内酯醇有所下降 。
3 小结与讨论
由于致病菌出现了耐药性 ,导致许多传统抗菌
药物的抗菌效能大幅度下降。为增强抗菌活性 、抵
抗细菌耐药性 ,对已有药物结构进行修饰是一个相
对快捷的方式。
比较天名精内酯醇及其衍生物的抑菌活性发
现 ,在破坏α-亚甲基-γ-内酯环结构后得到的衍生物
V f和 V c抑菌活性降低均明显 ,而 C4位羟基引入的
醚化产物可提高杀菌活性 ,其中乙醚化衍生物的抑
菌活性增强最明显 , 4位羟基脱水所得衍生物 V b抑
菌活性与天名精内酯醇差异不大 。由此可见 , α-亚
甲基-γ-内酯环结构为天名精内酯醇的主要抑菌活
性官能团 , 4 位羟基对天名精内酯醇的抑菌活性影
响较小 ,但将其经过醚化的结构修饰之后 ,均能使活
性增强。就本试验中引入的甲基和乙基比较 ,乙醚
化衍生物 V e活性大于甲醚化衍生物 V d 。但是否会
随着烷基链的增长活性会相应增加 ,对此有待进一
步深入探讨。因此 ,在今后对天名精内酯醇增强活
性的结构修饰中 ,要保留内酯环和双键结构 ,可在羟
基上引入不同的官能团来增强其活性 ,对此有待于
进一步深入探讨 。
[ 参 考 文 献]
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进一步研究[ J] .西北农林科技大学学报:自然科学
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(责任编辑:杨晓容)
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