摘 要：以紫蘇醇為起始原料，通過一系列化學(xué)反應(yīng)合成新型高效抗菌活性化合物。首先，紫蘇醇與乙酸酐反應(yīng)得到紫蘇醇乙酸酯（2），繼而化合物2的烯丙位發(fā)生氯代反應(yīng)得到10-氯紫蘇醇乙酸酯（3）；其次，化合物3與硒氰酸鉀反應(yīng)得到硒氰基紫蘇醇乙酸酯（4）；最后，化合物4在碳酸鉀作用下脫去乙?；?，合成得到紫蘇醇硒氰酸酯化合物（5）。通過核磁共振氫譜、碳譜以及高分辨質(zhì)譜對目標化合物的結(jié)構(gòu)進行分析和表征，并測試其抗菌活性，結(jié)果表明：在質(zhì)量濃度為50 mg/L時，目標化合物4和目標化合物5對小麥赤霉病菌、黃瓜灰霉病菌、水稻紋枯病菌、小麥紋枯病菌和蘋果輪紋病菌等5種植物真菌均有一定的抑菌活性，其中目標化合物5對小麥紋枯病菌和蘋果輪紋病菌的抑制率分別為97.4%和83.9%，與陽性對照藥百菌清接近（抑制率分別為100%和89.3%），具有進一步開發(fā)研究的價值。

關(guān)鍵詞：紫蘇醇；硒氰酸酯；合成；抗菌活性

中圖分類號：TQ351；TQ465 文獻標識碼：A

0" " 引 言

全球每年數(shù)百種農(nóng)作物受真菌病害及真菌毒素污染影響而造成的損失為20％～40％，糧食因作物罹病而受到真菌毒素污染，從而嚴重威脅到糧食安全和人類的身體健康［1］?；瘜W(xué)殺菌劑是當(dāng)前植物真菌病害防治的重要技術(shù)，其在提高作物產(chǎn)量和保障食物安全方面具有重要的作用。但由于化學(xué)殺菌劑的長期不規(guī)范使用，導(dǎo)致大部分病原菌對現(xiàn)有殺菌劑已產(chǎn)生抗藥性，進而人們需要噴灑更多的殺菌劑。另外，部分殺菌劑會對人體健康及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生安全問題［2］。因此，亟須研究開發(fā)高效低毒的新型殺菌劑。

植物源農(nóng)藥具有選擇性好、在環(huán)境中易降解和對非靶標生物低毒等優(yōu)點，為環(huán)境友好型農(nóng)藥［3］。紫蘇醇是安全無毒［4-7］、代謝快和易降解［8-10］的天然產(chǎn)物。研究表明，紫蘇醇本身［11-13］及其衍生物［14-15］均具有良好的抗菌活性。硒氰酸酯是一類有機硒化合物，其在抗菌、抗氧化、抗炎和抗腫瘤等方面展現(xiàn)出卓越的生物活性，對銅綠假單胞菌［16］、屎腸球菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌和腸桿菌屬［17］等細菌以及念珠菌［18］、大麗輪枝菌、長孢輪枝菌、黑斑病菌、灰葡萄孢菌［19］和鐮刀菌［20］等真菌都具有良好的抗菌活性。本文以具有良好抗菌活性的紫蘇醇為起始原料，根據(jù)活性疊加原理，采用活性亞結(jié)構(gòu)拼接方法，將硒氰酸酯抗菌藥效團引入紫蘇醇結(jié)構(gòu)中，合成紫蘇醇硒氰酸酯化合物，并評價其對小麥赤霉病菌、小麥紋枯病菌、水稻紋枯病菌、黃瓜灰霉病菌和蘋果輪紋病菌等5種常見植物病原菌的抗真菌活性的效果，旨在為獲取新型殺菌劑提供新思路。

1" " 實驗部分

1.1" "儀器設(shè)備及藥品

儀器設(shè)備：Bruker Avance-400 型核磁共振儀（瑞士Bruker公司），Waters-UPLC G2-XS高分辨質(zhì)譜儀（美國Waters公司），IKA RV 10 digtal旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國IKA公司），DF-101S集熱式恒溫磁力攪拌器（鞏義予華儀器有限責(zé)任公司）。

藥品：（S）-（-）-紫蘇醇，質(zhì)量分數(shù)為90%，上海阿達瑪斯試劑有限公司；次氯酸鈉（有效氯11%～14%），阿法埃莎（中國）化學(xué)有限公司；其他試劑均為市場售賣的分析純試劑。小麥赤霉病菌（Gibberella zeae）、黃瓜灰霉病菌（Botrytis cinerea）、水稻紋枯病菌（Rhizoctonia solani）、小麥紋枯病菌（Rhizoctonia cerealis）、蘋果輪紋病菌（Physalospora piricola）等5種植物病原菌及陽性對照藥百菌清，由南開大學(xué)元素有機化學(xué)國家重點實驗室生物活性測試室提供。

1.2" "合成路線

目標化合物的合成路線見圖1。

1.3" "實驗方法

1.3.1" 紫蘇醇乙酸酯（2）的合成

參考文獻［21］的方法合成化合物2。在50 mL的圓底燒瓶中加入1.00 g紫蘇醇、5 mL的吡啶和4 mL的乙酸酐，常溫下攪拌反應(yīng)6 h。TLC（thin layer chromatograph）跟蹤觀察反應(yīng)進程，至紫蘇醇原料反應(yīng)完全。反應(yīng)結(jié)束后，將圓底燒瓶中的液體轉(zhuǎn)移至250 mL分液漏斗中，加入30 mL的乙酸乙酯，然后用飽和碳酸氫鈉水溶液洗滌2次（每次20 mL），再用飽和氯化鈉水溶液洗滌2次（每次20 mL），萃取分離出有機相并用無水硫酸鈉干燥。減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾除去有機溶劑，柱層析法分離提純，洗脫液為V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=100∶1，得到化合物2，產(chǎn)率為75.09%。

1.3.2" "10-氯紫蘇醇乙酸酯（3）的合成

參考文獻［21］的方法合成化合物3。在100 mL圓底燒瓶中加入3.00 g的紫蘇醇乙酸酯、25 mL的二氯甲烷和1.32 mL的乙酸，冰浴條件下用恒壓滴液漏斗緩慢加入14.20 mL的次氯酸鈉水溶液（有效氯11%～15%），加完后繼續(xù)反應(yīng)1 h。TLC跟蹤觀察反應(yīng)進程，待紫蘇醇乙酸酯反應(yīng)完全。反應(yīng)結(jié)束后，先把有機溶劑蒸除，然后將混合物轉(zhuǎn)移至250 mL的分液漏斗中，加入20 mL的亞硫酸鈉溶液，萃取分離有機相和水相；水相用二氯甲烷萃取3次（每次10 mL），合并有機相。依次用水和飽和氯化鈉水溶液各洗滌有機相2次（每次10 mL），然后用無水硫酸鈉干燥有機相。減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾除去有機溶劑，柱層析法分離提純，洗脫液為V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=80∶1，得到化合物3，產(chǎn)率為60.82%。

1.3.3" "硒氰基紫蘇醇乙酸酯（4）的合成

向10 mL的茄形瓶中加入0.10 g的化合物3、0.063 g的硒氰酸鉀和2 mL的乙醇，常溫下攪拌反應(yīng)，TLC跟蹤觀察反應(yīng)進程，3.5 h后反應(yīng)完全。減壓蒸餾去除溶劑，加入10 mL的乙酸乙酯溶解殘余物，并將其轉(zhuǎn)移至100 mL的分液漏斗中，依次用水和飽和氯化鈉水溶液洗滌2次（每次10 mL）。有機相經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾除去有機溶劑，柱層析法分離提純，洗脫液為V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）= 20∶1，得到無色油狀物化合物4，產(chǎn)率為68.65%。

1.3.4" "紫蘇醇硒氰酸酯（5）的合成

向10 mL的茄形瓶中加入0.10 g的化合物3、0.063 g的硒氰酸鉀和2 mL的乙醇，常溫下攪拌反應(yīng)1 h后，加入0.12 g的無水碳酸鉀繼續(xù)反應(yīng)。TLC跟蹤觀察反應(yīng)進程，反應(yīng)完全后減壓蒸餾除去溶劑，加入10 mL的乙酸乙酯溶解殘余物并將其轉(zhuǎn)移至100 mL的分液漏斗中，依次用水和飽和氯化鈉水溶液洗滌2次（每次10 mL）。有機相經(jīng)無水硫酸鈉干燥后，減壓旋轉(zhuǎn)蒸餾除去有機溶劑，柱層析法分離提純，洗脫液為V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=3∶1，得到無色油狀物化合物5，產(chǎn)率為51.51%。

2" " 實驗結(jié)果與討論

2.1" "化合物數(shù)據(jù)表征

化合物2：1H NMR（400 MHz，CDCl3） δ：5.61（s，1H），4.72（d，J = 7.1 Hz，2H），4.46（s，2H），2.21～2.13（m，2H），2.07（s，5H），2.03～1.94（m，1H），1.86～1.83（m，1H），1.74（s，3H），1.55～1.44（m，1H）；13C NMR（101 MHz，CDCl3） δ：171.06，149.59，132.62，125.86，108.80，68.51，40.83，30.47，27.31，26.40，20.99，20.74；HRMS（ESI） calcd for C12H18O2Na ［M+Na］+ 217.120 4，found 217.120 2。

化合物3：1H NMR（400 MHz，CDCl3） δ：5.80～5.71（m，1H），5.19（s，1H）， 5.01（s，1H），4.47（s，2H），4.10（s，2H），2.47～2.38（m，1H），2.35～2.23（m，1H）， 2.15～2.09（m，2H），2.08（s，3H），2.00～1.91（m，2H），1.63～1.48（m，1H）；13C NMR（101 MHz，CDCl3） δ：171.01，149.20，132.75，125.24，113.53，68.31，47.71，36.30，30.89，27.47，26.60，20.98；HRMS（ESI） calcd for C12H17O2NaCl ［M+Na］+ 251.081 5， found 251.081 9。

化合物4：1H NMR（400 MHz，CDCl3） δ：5.76（s，1H），5.20（s，1H），5.09（s，1H），4.47（s，2H），3.82～3.71（m，2H），2.44～2.34（m，1H），2.34～2.23（m，1H），2.18～2.10（m，2H），2.07（s 3H），1.66～1.58（m，2H），1.60～1.49（m，1H）；13C NMR（101 MHz，CDCl3） δ：171.01，147.10，132.82，124.96，115.53，101.71，68.20，37.36，34.69，31.09，27.79，26.22，20.99；HRMS （ESI） calcd for C13H17NO2NaSe ［M+Na］+ 322.032 2，found 322.032 1。

化合物5：1H NMR（400 MHz，CDCl3） δ：5.72（s，1H），5.19（s，1H），5.09（s，1H），4.03（t，J = 1.2 Hz，2H），3.83～3.73（m，2H），2.45～2.34（m，1H），2.34～2.23（m，1H），2.16（t，J = 3.5 Hz，2H），2.07～1.89（m，2H），1.64～1.46（m，2H）；13C NMR（101 MHz，CDCl3） δ：147.26，137.41，121.64，115.43，101.80，67.01，37.67，34.73，31.02，27.92，25.92；HRMS（ESI） calcd for C11H15NONaSe ［M+Na］+ 280.021 7， found 280.021 1。

2.2" "化合物數(shù)據(jù)分析

2.2.1" "化合物4和化合物5的核磁數(shù)據(jù)分析

在化合物4中，紫蘇醇乙酸酯環(huán)上雙鍵的氫化學(xué)位移為5.76、5.20和5.09，酯基上甲基的氫化學(xué)位移為2.07，與酯基相連亞甲基上的氫化學(xué)位移為4.47；羰基碳的化學(xué)位移為171.01，雙鍵上碳的化學(xué)位移為147.10、132.82、124.96和115.53；硒氰酸酯碳的化學(xué)位移為101.71，與酯基相連亞甲基上的碳化學(xué)位移為68.20，甲基碳的化學(xué)位移為20.99。

化合物5中，紫蘇醇環(huán)上雙鍵的氫化學(xué)位移為5.72、5.19和5.09，與羥基相連亞甲基上的氫化學(xué)位移為4.03；雙鍵上碳的化學(xué)位移為147.26、137.41、121.64和115.43，硒氰酸酯碳的化學(xué)位移為101.80，羥基碳的化學(xué)位移為67.01。

2.2.2" "化合物4和化合物5的高分辨質(zhì)譜分析

在正離子模式下，測得化合物4的［M+Na］+的準分子離子峰為322.032 1（理論分子量為322.032 2），化合物5的［M+Na］+的準分子離子峰為280.021 1（理論分子量為280.021 7），均與設(shè)計的目標分子的分子量相符，為目標產(chǎn)物。

從上述核磁共振氫譜、碳譜和高分辨質(zhì)譜的數(shù)據(jù)分析可知，化合物4和5的結(jié)構(gòu)與所設(shè)計的目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)一致。

3" " 抑菌活性

3.1" "抑菌活性測試方法

將待測藥品溶解在丙酮中，用200 mg/L sorporl-144的乳化劑將其稀釋成500 mg/L的藥液。量取1 mL的藥液注入培養(yǎng)皿內(nèi)，然后加入9 mL的PSA培養(yǎng)基，最終制成質(zhì)量濃度為50 mg/L的含藥平板。將培養(yǎng)好的供試菌用打孔器打取直徑4 mm的菌餅，置于含藥平板內(nèi)，每皿3塊，呈等邊三角形擺放。于24±1℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h后，測量各處理菌絲的擴展直徑并與對照相比較，由下式計算相對抑制百分率[η]：

式中，C為空白對照相的平均菌絲擴展直徑，nm；P為用供試化合物處理后的平均菌絲擴展直徑，nm?；钚苑旨壷笜耍篬η ]≥90%時，為A級；70%≤[ η ]lt;90%時，為B級；50%lt;[ η ]lt;70%時，為C級；[η ]≤50%時，為D級。

3.2" "抑菌活性測試結(jié)果

化合物的抑菌活性測試結(jié)果見表1。

由表1可知，在質(zhì)量濃度為50 mg/L的條件下，目標化合物4和化合物5對小麥赤霉病菌、黃瓜灰霉病菌、水稻紋枯病菌、小麥紋枯病菌和蘋果輪紋病菌等5種植物真菌均有一定的抑制作用，其中目標化合物4對黃瓜灰霉菌、水稻紋枯病菌和小麥紋枯病菌等3種植物真菌的相對抑制率分別為72.2%、71.10%和71.1%，活性分級指標均達到B級。目標化合物5對小麥紋枯病菌和蘋果輪紋病菌的相對抑制率分別為97.4%（活性分級指標達到A級）和83.9%（活性分級指標達到B級），接近陽性對照藥百菌清（相對抑制率分別為100%和89.3%）。通過對比化合物1、化合物4和化合物5的抑菌活性數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)除化合物5對黃瓜灰霉病菌的抑制活性略有減弱外，化合物4和化合物5的抑菌活性比化合物1均有較大幅度的提高，說明將硒氰基引入紫蘇醇結(jié)構(gòu)后，對提高紫蘇醇的抑菌活性有較大的幫助。此外，紫蘇醇結(jié)構(gòu)中的羥基對小麥紋枯病菌和蘋果輪紋病菌的抑制起較大的作用。

4" "結(jié)束語

本文以具有良好抗菌活性的天然單帖紫蘇醇為起始原料，通過酯化、鹵代、取代和水解等反應(yīng)，對原料進行結(jié)構(gòu)修飾，制備硒氰基紫蘇醇乙酸酯和紫蘇醇硒氰酸酯；通過核磁共振氫譜、碳譜和高分辨質(zhì)譜對目標化合物的結(jié)構(gòu)進行分析和表征，并對其進行抑菌活性測試。抑菌活性測試結(jié)果表明，目標化合物5對小麥紋枯病菌和蘋果輪紋病菌的相對抑制率分別為97.4%（活性分級指標達到A級）和83.9%（活性分級指標達到B級），接近陽性對照藥百菌清（相對抑制率分別為100%和89.3%）。此外，將硒氰基引入紫蘇醇結(jié)構(gòu)，對提高紫蘇醇的抑菌活性有較大的幫助，并且紫蘇醇結(jié)構(gòu)中的羥基對小麥紋枯病菌和蘋果輪紋病菌的抑制起較大的作用。研究成果可為新型抑菌劑的研究開發(fā)提供參考。

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