張慧蘋

（濟(jì)寧學(xué)院化學(xué)與化工系，山東 曲阜 273155）

手性氰基丙烯酸酯類化合物的超聲催化合成及TMV活性檢測(cè)

張慧蘋

（濟(jì)寧學(xué)院化學(xué)與化工系，山東 曲阜 273155）

氰基丙烯酸酯類化合物是一類重要的抑制植物光合作用的PSII除草劑,以氰乙酸乙酯為原料合成了系列中間體及該目標(biāo)化合物，研究了超聲條件對(duì)該反應(yīng)的影響，同時(shí)合成了8個(gè)手性化合物，并對(duì)其進(jìn)行了抗煙草花葉病毒(TMV)生物活性測(cè)定，發(fā)現(xiàn)部分手性化合物有一定治療活性．

氰基丙烯酸酯；超聲；手性

丙烯酸酯類化合物最初作為除草劑引起注意，其除草活性通過作用于靶標(biāo)PSⅡ中質(zhì)體醌QB結(jié)合部位，抑制或阻礙光合作用光系統(tǒng)Ⅱ中的電子傳遞實(shí)現(xiàn). 研究結(jié)果表明，它們?cè)谶@一部位競(jìng)爭性地替換與D1蛋白中結(jié)合著的質(zhì)體醌QB, 導(dǎo)致電子傳遞的受阻, 從而使光合作用的過程中斷[1].因其作用機(jī)制新穎、環(huán)境友好，現(xiàn)已成為國內(nèi)外農(nóng)藥研究重要方向[2-4]. 但苦于產(chǎn)率不高，故對(duì)其合成方法進(jìn)行了一些改進(jìn)優(yōu)化[5-6]，嘗試超聲催化同時(shí)發(fā)現(xiàn)合成化合物的TMV活性良好，有進(jìn)一步研究價(jià)值.

本文以氰乙酸乙酯為原料，在超聲條件下與二硫化碳反應(yīng)合成3,3-二甲硫基-2-氰基丙烯酸酯(I)，(I)與取代苯胺合成取代苯胺基-3-甲硫基-2-氰基丙烯酸酯(II)，然后與R/S-苯乙胺發(fā)生取代反應(yīng)合成了八個(gè)手性取代苯胺基-3-α-甲基芐基-2-氰基丙烯酸酯新化合物 (圖1)，并對(duì)其進(jìn)行抗煙草花葉病毒生物活性測(cè)定，發(fā)現(xiàn)部分手性化合物有一定治療活性.

圖 1 化合物的合成方法Fig． 1 synthesis of the target compounds

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

德國Heidolph公司MR-3001型恒溫加熱攪拌器； Sarforius型電子天平，X-5型數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀；Heidolph公司4000型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；美國瓦里安公司INOVA 400MHz核磁共振儀(溶劑CDCl3，內(nèi)標(biāo)TMS)；日本島津公司生產(chǎn)的IR Prestige-21型紅外光譜儀，KBr壓片；元素分析在德國Elementar Vario-III型元素分析儀上完成，超聲儀器用上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司產(chǎn)CQX超聲清洗器（頻率45Hz，功率250W）.所用試劑均為市售AR或CP級(jí).

1.2 化合物合成

1.2.1 中間體的制備

1.2.1.1 3, 3－二甲硫基-2-氰基丙烯酸酯的合成

合成路線(圖2)：

圖2 中間化合物的合成方法Fig．2 synthesis of intermediate

合成方法:1000mL四口瓶加入無水乙醇400mL，氰乙酸乙酯34.0克（0.301mol），二硫化碳23.0克（0.303mol）后，控制溫度小于20℃，開始滴加360mL濃度1.7M的乙醇鈉（0.610mol），滴加時(shí)間約為一小時(shí)，滴加完畢后，常溫?cái)嚢?小時(shí)，再滴加38.5克硫酸二甲酯（0.305mol），30分鐘后滴加完畢，加熱回流2.5小時(shí)，反應(yīng)完畢.將反應(yīng)體系倒入500mL水中，靜置過夜，得白色針狀固體，抽濾，烘干，用正己烷+乙醚(1:1)重結(jié)晶2次，得36.7克白色晶體，收率為56.2%，熔點(diǎn)53～54℃ (文獻(xiàn)值：52～54℃).

1.2.1.2 化合物I的合成(圖3)

圖3 化合物I的合成方法Fig．3 synthesis of compounds I

合成方法：3,3-二甲硫基-2-氰基丙烯酸酯2.17克(0.01mol)，取代苯胺0.01mol，加入50mL三口瓶中，并快速將0.80克60%的NaH（0.02mol）加入，迅速滴加8mLDMF+8mL甲苯混合溶劑（干燥處理），將滴加溫度控制在10℃以下，常溫超聲反應(yīng)3小時(shí)后，反應(yīng)完全.將反應(yīng)體系倒入100mL冰水，分出水相，用10% HCl緩慢調(diào)節(jié)PH，有固體析出，烘干，稱重，乙醇重結(jié)晶，收集晶體，計(jì)算收率測(cè)定熔點(diǎn).

圖4 化合物II的合成方法Fig．4 synthesis of compounds II

1.2.2 化合物II的合成(圖4)合成方法：將3.6mmol化合物I和3.3mmol (S)-苯乙胺，加入20mL無水乙醇，超聲回流4小時(shí)后，反應(yīng)基本結(jié)束，脫溶，得黃色粘稠液體. 過柱，以2.5/1（石油醚/乙酸乙酯)為洗脫劑，得到晶體，計(jì)算收率測(cè)定熔點(diǎn). 手性化合物II的物化性質(zhì)與元素分析數(shù)據(jù)見表1，手性化合物比旋光度值見表2，表3-5分別是化合物II的IR、1H NmR、13C NmR譜圖數(shù)據(jù)：

表1 化合物IIa～I(xiàn)Id的物化性質(zhì)與元素分析Table 1 Physical data and elemental analysis of the title compounds IIa～I(xiàn)Id

表2 化合物的IIa～I(xiàn)Id比旋光度值Table 2 the rotation value of compounds IIa～I(xiàn)Id

表3 目標(biāo)化合物IIa～I(xiàn)Id的IR數(shù)據(jù)Table 3 IR spectrum of compounds IIa～I(xiàn)Id

表4 目標(biāo)化合物IIa～I(xiàn)Id的1H NMR數(shù)據(jù)Table 41H NMR spectrum data of compounds IIa～I(xiàn)Id

表5 目標(biāo)化合物IIa～I(xiàn)Id的13C NMR數(shù)據(jù)Table 513C NMR spectrum data of compounds IIa～I(xiàn)Id

1.3 生物活性測(cè)試

藥劑對(duì)TMV侵染的活體治療作用

選長勢(shì)一致的心葉煙，先用毛筆蘸取病毒汁液，全葉接種病毒，接種后用水沖洗.待葉片干后，在左半葉涂施藥劑，右半葉涂施對(duì)應(yīng)濃度的溶劑作對(duì)照.3-4天后記錄枯斑數(shù).

計(jì)算抑制率：

抑制率（%）＝（未涂施藥劑半葉平均枯斑數(shù)－涂施藥劑半葉的平均枯斑數(shù)）/未涂施藥劑半葉的平均枯斑數(shù)×100%

其中，未涂施藥劑半葉的平均枯斑數(shù)和涂施藥劑半葉的平均枯斑數(shù)都采用各組三次重復(fù)的平均數(shù).

2 結(jié)果與討論

表6 手性新化合物對(duì)TMV侵染的活體治療作用Table 6 bioactivity against TMV of compounds IIa～I(xiàn)Id

選取寧南霉素、病毒A500mg/L濃度（娃兒藤堿選50mg/L），IIa(R)～I(xiàn)Id(S)500mg/L濃度，對(duì)各化合物進(jìn)行活體治療隨接試驗(yàn)，由表6可知，藥劑IIb(R)在500mg/L對(duì)TMV侵染有較好的活體治療作用，抑制率達(dá)39.1%，高于其它藥劑；相比于對(duì)比藥劑寧南霉素28.9%、病毒A14.6%和娃兒藤堿29.2%也有更好的表現(xiàn)，有進(jìn)一步研究的價(jià)值.而超聲催化對(duì)于提高化合物II的合成反應(yīng)產(chǎn)率未表現(xiàn)出期待的效果，但其作為一種合成新思路具有一定的研究意義.

[1] Tietjen K G，Kluth J F，Andree R ,et al，Pesticide Science，1991，31：65-71

[2] Mackay S P,Omalley P J. Molecular modelling of the interaction between DCMU and the Q(B)-binding site of photosystem-II[J]. Z. Naturforsch. 1993, 48C:191-198.

[3] Huppatz J L. Quantifying the inhibitor-target site interactions of photosystem II herbicides[J]. Weed Science. 1996, 44:743-748.

[4] Huppatz J L,Phillips J N,Ratligan B M.[J]. Agricultural Biology and Chemistry, 1981,45:769-771.

[5] Huiping Zhang, Baoan Song, Huimin Zhong, et al. Synthesisi of 2-Cyanoacrylates Containing Pyridinyl Moiety Under Ultrasound Irradiation[J]. J. Heterocyclic Chem. 2005,42:1211-1214.

[6] Guiping Ouyang, Baoan Song, Huiping Zhang,et al. A Novel Synthesis of (E)-3-Methylthio-3-Substituted Arylamino-2-Cyanoacrylates under Microwave Irradiation[J]. Molecules.2005, 10:1351-1357.

（責(zé)任編輯 陳萬東）

Synthesis and Antiviral Activity of Chiral α-Cyanoacrylates Compounds

ZHANG Huiping
(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Jining University, Qufu 273155, China)

α-Cyanoacrylates is a kind of important herbicide targeted on Photosystem PSII. The intermediate and the title compounds were synthesized from cyanoethyl acetate, The effect of ultrasound on the reaction was also investigated. Also eight chiral title compounds were synthesized. It was found that some chiral compounds possess showed bioactivity against TMV in a certain extent.

α-cyanoacrylates; ultrasound; chirality

O621

A

1004—1877（2014）03—014—04

2014-04-16

張慧蘋（1978-）,女，山東成武人，濟(jì)寧學(xué)院化學(xué)與化工系講師，碩士，研究方向:農(nóng)藥學(xué).