全 文 ：西北农业学报　2009 , 18(2):283-286
Acta A griculturae Boreali-occidentalis Sinica
天名精内酯酮酯类衍生物的合成及其对
黄瓜炭疽病菌的抑菌活性＊
李江华 ,冯俊涛＊ ,孙文文 ,张　兴
(西北农林科技大学 无公害农药研究服务中心/陕西省生物农药工程技术中心 ,陕西杨凌　712100)
摘　要:为了寻找新的高活性抑菌化合物 , 以天名精内酯酮为起始原料 ,先用硼氢化钠选择性地对其 4-位羰
基进行还原 ,得到天名精内酯醇 , 并以此为原料设计合成了 6 个未见报道的天名精内酯酮酯类衍生物(a～ f),
其结构经过核磁共振谱 、红外光谱 、高分辨质谱等方法确证。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 , 目标化合物对黄瓜炭疽病菌有一定的抑菌活性 ,其中异丁酸酯(f)衍生物活
性最好 ,比天名精内酯酮和天名精内酯醇分别提高了 3 倍和 10 倍 ,烯丙酸酯(d)衍生物活性比天名精内酯醇
提高了 1倍左右 ,正丁酸酯(e)衍生物的活性和天名精内酯醇相当 , 其余衍生物的活性则比天名精内酯醇有所
下降。4-位基团的改变对衍生物的抑菌活性有较大的影响 。
关键词:天名精内酯酮;结构修饰;酯类衍生物;抑菌活性
中图分类号:S48　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1004-1389(2009)02-0283-04
Synthesis and Antifugal Activities of Carabrone Ester Analogues
LI Jiang hua , FENG Juntao＊ , SUN Wenwen and ZHANG Xing
(Research and Development C enter of Biorat ional Pesticide , Northwest A&F University , Shaanxi Province Technology and
Engineering Center of Biopesticide , Yangling Sh aanxi 712100 , China)
Abstract:The research is to find new compounds w ith antifungal activi ty.Carabrone w as deoxidized
to be carabrol and six new carabrone ester analo gue s we re synthesized using NaBH4 as cataly st.Their
st ructures w ere confirmed by NM R , IR ,H RMS spect ral data.Bioassay results indicated that isobuty l
e ste r analogue exhibited three fo lds higher ant ifugal activity than carabrone and ten folds than carabro l
ag ainst Colletotrichum lagenarium ;The allyl ester analo gue expressed one fold higher antifug al activ-
i ty than carabro l;The butyl ester analogue expressed comparative antifug al activi ty to carabrol , and
the othe r ester analogues show ed low er ant ifugal activity than carabrol.The change of bit-4 has an im-
po rtant impact on the antifungal activi ty of the analo gues.
Key words:Carabrone;S tructure modification;Ester analogues;Antifug al activity
　　生物源农药研究与开发的一条重要途径就是
活性天然产物的结构修饰 ,西北农林科技大学无
公害农药研究服务中心在对大花金挖耳(Car pe-
sium macrocephalum Franch.et Sav)的抑菌活性
研究中发现其主要成分之一的天名精内酯酮具有
广谱杀菌活性[ 1-2] ,通过其还原衍生物的抑菌活性
研究 ,初步确定α-亚甲基-γ-内酯结构可能为其主
要抑菌活性基团[ 3] ,且 4位羰基的存在可能有助
于提高该类化合物的抑菌活性[ 4] ,但有关其 4位
酯类衍生物的农用抑菌活性及构效关系的研究尚
未见报道 。为了进一步探讨天明精内酯酮 4位结
构与活性的关系 ,笔者以天名精内酯酮为起始原
＊收稿日期:2008-05-08　　修回日期:2008-11-28
基金项目:陕西省自然科学基金(14210123);西北农林科技大学校科研基金(06ZR019)。
作者简介:李江华(1982-),男 ,河南灵宝人 ,在读硕士。
＊通讯作者:冯俊涛(1967-),男 ,河南登封人 ,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-mail:
j tf eng@126.com
料 ,先用 NaBH4 选择性地对其 4 位羰基进行还
原 ,得到天名精内酯醇 ,并以此为原料设计合成了
6个未见报道的天名精内酯醇酯类衍生物 ,对所
得衍生物的抑菌活性进行了测定。目标化合物合
成路线见图 1。
图 1　目标化合物合成路线
Fig.1　The synthetize route of target compound
1　材料与方法
　仪器及试剂
Bruke r Dal tonics APEXII 49e(ESI)高分辨
质谱仪;Brucker AM-400型超导核磁共振波谱仪
(TM S 为内标 , CDCl3);Nico let170SX FT-IR红
外光谱仪;Perkin-Elme r241MC 型自动旋光仪;
柱层析硅胶(200 ～ 300目)及薄层层析硅胶 GF254
(青岛海洋化工厂产品);其他试剂均为市售分析
纯;薄层显色用 254 nm 紫外灯 ,辅以 5%的硫酸
乙醇溶液 ,展开剂比例均为体积比表示 。
　材料
天名精内酯酮从大花金挖耳(C.macroceph-
alum)中分离得到 ,为无色棱状晶体 ,经 HPLC-
MS 检测 ,纯度为 95%;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无公害农药研究服
务中心提供。
2　结果与分析
　天名精内酯醇的合成
按文献[ 3]的方法制取天名精内酯醇。
　酯类衍生物的合成
按文献[ 5]的方法稍作改进 。称取天名精内
酯醇 100 mg(0.4 mmol)于 25 mL 的圆底烧瓶
中 ,再加入 10 mL 干燥的二氯甲烷搅拌溶解后 ,
加入催化剂量的无水吡啶 ,置反应体系于冰水浴
中 ,搅拌中缓慢滴加 100μL 新蒸乙酰氯和 2 mL
干燥的二氯甲烷的混合溶液。加完乙酰氯后 ,
40℃下回流反应 , T LC 跟踪检测至无原料 ,加入
饱和的碳酸钠水溶液终止反应 ,有机相依次用
0.3%盐酸 ,饱和的碳酸钠水溶液及饱和食盐水
洗 ,无水硫酸钠干燥 ,脱去溶剂后得淡黄色油状液
体 ,经硅胶柱层析(石油醚∶丙酮=25∶1)分离得
到无色油状化合物 a ,经高分辨质谱数据确定分
子式 。同样的方法制得化合物 b ～ f ,其理化数据
及产率见表 1 。
　化合物结构鉴定
利用1H NMR 、13 C NMR 、DEPT 、H RMS 、IR
等波谱技术并对照原料天名精内酯酮的谱图 ,参
考文献[ 6 ,7]对合成的酯类化合物 a～ f进行了结
构表征。1H NMR(CDCl3 , 400 MHz)谱中:δH
6.23 d和 5.56 d(H-13),4.93 ddd(H-8),3.15 m
(H-7)这几组峰证明了顺式连接的α-甲烯基-γ-内
酯环的存在;4.79 m(H-4)和13 C NMR(DEPT)
(CDCl3 ,100 MHz)谱中δC 170.6处的季碳 1′-C
证明了新生成的酯基的存在;高场区的几组次甲
基信号 δH 0.43 m(H-5), 0.35 m(H-1)和
13
CNMR(DEPT)(CDCl3 , 100MHz)谱中 δC16.7
处的季碳 10-C 显示了三元环结构的存在;化合物
a中δH 2.03 s(H-2′)显示了乙酰基的存在 ,化合
物 b中δH 4.08 s(H-2′)显示了氯乙酰基的存在 ,
化合物 c中 2.28 d (H-2′), 1.14 t (H-3′)显示
了丙酰基的存在 ,化合物 d 中 6.40 d (H-3′),
6.10 dd(H-2′),5.82 d (H-3′)显示了丙烯酰基
(说法不妥)的存在 ,化合物 e 中δH 2.26 t (H-
2′), 1.67 m (H-3′), 0.96 t(H-4′)显示了正丁
酰基的存在 ,化合物 f中δH 2.51 m(H-2′),1.18
d(H-3′), 1.14 d (H-4′)显示了异丁酰基的存
在。各碳氢的具体归属见表 2 、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[ 8]测试所合成化合物对该病菌孢子萌发的抑制
作用 。当对照萌发率大于 80%后 ,检查所有处理
的萌发率 。以孢子萌发后的牙管长度大于孢子短
半径为萌发 ,按下列公式计算孢子萌发抑制率 ,测
定结果见表 4。
萌发率 =萌发孢子数/检查总孢子数 ×
·284· 西　北　农　业　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　18 卷
100%;抑制率=(对照萌发率-处理萌发率)/对 照萌发率×100%。
表 1　化合物 a ～ f的物理数据
Table 1　Experimental data for compounds a～ f
化合物
Compounds
分子式
Formule
HRMS(ESI)
(f ound Calcd)
[ α] D 18(°)
(c/(mg·mL -1), CHCl3)
产量/ %
Yield
R
a C17H 24O 4
310.2012[M +NH4] +
(310.2013)
+ 76.5
(0.42) 81 —CH3
b C17H23O 4Cl
344.1627[M +NH4] +
(344.1623)
+ 42.4
(0.43) 75 —CH2Cl
c C18H 26O 4
329.1718[ M+Na] +
(329.1723)
+ 32.1
(0.38) 59 —CH 2CH 3
d C18H 24O 4
322.2008[M +NH4] +
(322.2013)
+ 58.7
(0.47) 74 —CH=CH 2
e C19H 28O 4
343.1875[ M+Na] +
(343.1880)
+ 62.5
(0.39) 63 —CH 2CH2CH3
f C19H 28O 4
343.1872[ M+Na] +
(343.1880)
+ 36.4
(0.41) 78 —CH(CH3)2
表 2　化合物 a～ f的氢谱
Table 2　1H NMR data of compounds a～ f
化合物 Compound s 1H NMR(CDCl3/ TM S),δ
a
6.24(1H , d , J =2.6H z , H-13), 5.56(1H , d , J=2.4H z , H-13), 4.93(1H , ddd , J =6.0 , 9.0 , 11.4H z(应为 6.0 , 9.
0 , 11.4Hz), H-8), 4.79(1H , m , H-4), 3.15(1H , m , H-7), 2.03(3H , s , H-2′), 1.23(3H , d , J =6.0Hz , H-15),
1.08(3H , s , H-14), 0.43(1H , m , H-5), 0.35(1H , m , H-1)
b
6.22(1H , d , J =2.6H z , H-13), 5.57(1H , d , J =2.4H z , H-13), 5.03(1H , ddd , J =6.0 , 9.0 , 11.4H z , H-8), 4.80
(1H , m , H-4), 4.08(2H , s , H-2′), 3.16(1H , m , H-7), 1.28(3H , d , J =6.0Hz , H-15), 1.07(3H , s , H-14), 0.43
(1H , m , H-5), 0.35(1H ,m , H-1)
c
6.24(1H , d , J =2.6H z , H-13), 5.56(1H , d , J =2.4H z , H-13), 4.93(1H , ddd , J =6.0 , 9.0 , 11.4H z , H-8), 4.79
(1H , m , H-4), 3.15(1H , m , H-7), 2.28(2H , d , J =7.2H z , H-2′), 1.23(3H , d , J =6Hz , H-15), 1.14(3H , t , J =
7.2H z , H-3′), 1.08(3H , s , H-14), 0.43(1H , m , H-5), 0.35(1H , m , H-1)
d
6.40(1H , d , J =16.8H z , H-3′), 6.23(1H , d , J =2.8Hz , H-13), 6.10(1H , dd , J =10.4 , 17.4Hz , H-2′), 5.82(1H ,
d , J=10.8H z , H-3′), 5.56(1H , d , J=2.4H z , H-13), 4.99(1H , ddd , J=6 , 9 , 11.4Hz , H-8), 4.78(1H , m , H-4),
3.16(1H , m , H-7), 1.27(3H , d , J =6Hz , H-15), 1.06(3H , s , H-14), 0.431H , m , H-5), 0.35(1H , m , H-1)
e
6.23(1H , d , J =2.6H z , H-13), 5.56(1H , d , J =2.4H z , H-13), 4.95(1H , ddd , J =6.0 , 9.0 , 11.4H z , H-8), 4.78
(1H , m , H-4), 3.16(1H , m , H-7), 2.26(2H , t , J =7.2Hz , H-2′), 1.67(2H , m , H-3′), 1.23(3H , d , J =6H z , H-
15), 1.06(3H , s , H-14), 0.96(3H , t , J =7.2Hz , H-4′), 0.43(1H , m , H-5), 0.35(1H , m , H-1)
f
6.23(1H , d , J =2.6H z , H-13), 5.56(1H , d , J =2.4H z , H-13), 4.93(1H , ddd , J =6.0 , 9.0 , 11.4H z , H-8), 4.80
(1H , m , H-4), 3.16(1H ,m , H-7), 2.51(1H , m , H-2′), 1.23(3H , d , J =6H z , H-15), 1.18(3H , d , J =10.8Hz , H-
3′), 1.14(3H , d , J =11.2Hz , H-4′), 1.07(3H , s , H-14), 0.43(1H , m , H-5), 0.34(1H , m , H-1)
表 3　化合物 a～ f的碳谱
Table 3　13C NMR data of compounds a～ f(δ,CDCl3)
编号 No. 化合物 Compounds
a b c d e f
1 34.5d 34.2d 34.5d 34.4d 34.5d 34.5d
2 24.8 t 24.6t 24.8t 24.8t 24.8t 24.8 t
3 37.2 t 37.1t 37.3t 37.2t 37.3t 37.3 t
4 70.4d 72.7d 70.2d 70.6d 70.1d 69.9d
5 23.0d 22.9d 23.0d 23.0d 23.0d 23.0d
6 30.6 t 30.5t 30.6t 30.6t 30.6t 30.7 t
7 37.6d 37.5d 37.6d 37.6d 37.6d 37.6d
8 75.5d 75.5d 75.6d 75.5d 75.6d 75.6d
9 35.8 t 35.6t 35.9t 35.8t 35.9t 35.9 t
10 16.7s 16.7s 16.7s 16.7s 16.7s 16.7s
11 139.0s 138.9s 139.0 s 139.0s 139.0s 139.0s
12 170.3s 170.2s 170.4 s 170.3s 170.4s 170.4s
13 122.3t 122.2t 122.3t 122.3t 122.3t 122.3t
14 18.1q 18.0q 18.1q 18.1q 18.1q 18.1q
15 20.0q 19.8q 20.0q 20.0q 20.0q 20.0q
1′ 170.6s 166.7s 173.9 s 165.7s 173.2s 176.6s
2 21.2q 41.0t 27.8t 128.9d 36.5t 34.1d
3′ - - 9.1q 130.1t 18.4t 18.9q
4′ - - - - 13.5q 18.9q
·285·2 期 李江华等:天名精内酯酮酯类衍生物的合成及其对黄瓜炭疽病菌的抑菌活性
表 4　化合物 a～ f对黄瓜炭疽病菌孢子的抑制率
Table 4　Inhibition rate of carabrone and its derivaties against spore bourgeon of Colletotrichum lagenarium
化合物
Compounds
回归方程
Regression equ at ion
r EC50/(mg/ L) 95%CL/(m g/ L)
Carabrol Y =2.7180+1.6973x 0.9968 22.25 19.96～ 24.81
Carab rone Y =3.6090+1.6337x 0.9974 7.10 6.19～ 8.02
a Y =3.2442+1.1736x 0.9969 31.34 26.08～ 37.66
b Y =2.9150+1.3838x 0.9871 32.12 27.31～ 37.77
c Y =3.0557+1.3292x 0.9964 29.02 24.83～ 33.93
d Y =4.2780+0.6720x 0.9882 11.87 9.11～ 15.46
e Y =3.4139+1.0998x 0.9986 27.68 23.13～ 33.13
f Y =4.3084+1.8687x 0.9861 2.34 2.12～ 2.60
　　从表 4可以看出 ,衍生合成的化合物均具有
一定抑菌活性 ,而其各衍生物之间的活性有一定
差异 ,其中以异丁基酯(f)衍生物的活性最好 ,其
EC50值为 2.34 ,比天名精内酯酮和天名精内酯醇
分别提高了 3倍和 10 倍;烯丙酸酯(d)衍生物的
EC50值为 11.87 ,比天名精内酯醇提高了 1倍左
右 ,比天名精内酯酮则有所下降;正丁酸酯(e)衍
生物的活性与天名精内酯醇相当 ,但比天名精内
酯酮有所下降;其余衍生物中乙酸酯衍生物和氯
乙酸酯衍生物活性相当 ,但比天名精内酯醇则均
有所下降 。
3　小结与讨论
在天名精内酯酮还原为天名精内酯醇的过程
中 ,所用的硼氢化钠/甲醇还原体系选择性不是很
好 ,部分产物的 11(13)位的双键也参与反应 ,导
致反应的副产物较多 ,今后研究过程中需要进一
步筛选出对羰基选择性更好的还原体系 ,以提高
天名精内酯醇的还原产率 。生测结果进一步验证
了α-亚甲基-γ-内酯结构为其主要抑菌活性基团
的结论 ,同时还发现 4-位基团的改变对其抑菌活
性有很大的影响 ,按活性由高到低依次为异丁酸
酯 ,羰基 ,烯丙基 ,羟基 ,正丁基 ,丙基 ,乙基 ,氯代
乙基 。总体来看 ,引入支链酯基和烯酯基时化合
物活性有所提高 ,支链酯基的活性比直链酯基的
活性有较大提高 ,在直链酯基中引入氯原子活性
有下降的趋势 。由于合成的衍生物数量较少 ,因
此有关天名精内酯酮 4-位结构与活性之间的关
系有待进一步研究 。在以后研究中 ,可以考虑引
入一些含氮杂原子以及一些现有的杀菌剂当中的
活性基团 ,以期能得到活性更好的化合物。
致谢:在化合物波谱数据的测定过程中 ,兰州
大学功能有机分子化学国家重点实验室田瑄教授
提供了很大帮助 ,谨致谢忱。
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