《武汉工程大学学报》  2018年06期 606-609   出版日期：2018-12-28   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

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三嗪类衍生物的合成及抑菌活性测定


随着人们生活水平的提高，对环境美化的要求愈来愈高。草坪是环境美化中必不可少的一部分，其具有绿化、净化空气、防治水土流失、减少噪音等功能。由于草坪褐斑病菌（Rhizoctoniasolani）的感染日益加重，严重影响了草坪的绿化效果。自2004年以来，草坪褐斑病菌就被国内列为林业检疫性有害的生物名单［1］。草坪褐斑病是一种重要的真菌病害［2-3］。该病害在世界范围内都造成许多危害，尤其在日本、澳大利亚、欧洲发生非常普遍［4］。该病的病原物非常复杂，非选择性强，可以感染大部分禾本科植物，且发病率高，传播的速度快，难以治疗，反复发作，重复的感染。在一定的条件下，能在极短的时间内，感染一大片草坪，使其具有毁灭性的危害。草坪褐斑病的病原主要是立枯丝核菌［5］。立枯丝核菌非选择性强，寄主范围广，可以感染250多种禾本科植物［6-7］。草坪褐斑病是一种重要的草坪草病害，世界范围内的冷、暖季草坪草中均有发生。目前，对草坪褐斑病的防治品种单一，防治效果有待进一步提高，新型防治药剂急需开发。三嗪类化合物具有广泛的生物活性，具有杀虫、杀菌、除草、抗病毒等活性［8-10］。本实验室研究发现，三聚氯氰对草坪褐斑病菌具有一定的抑菌活性［11］，为研究三聚氯氰衍生物的抑菌活性，发现新型杀菌剂先导化合物。本研究参考该类化合物的研究进展设计、合成了6个目标化合物［12-15］，以三聚氯氰为起始原料，经与4-三氟甲基苯胺反应得到中间体2，4-二氯-6-（4-三氟甲基苯胺基）-1，3，5-三嗪（A），该中间体与胺反应生成2-氯-4-胺基-6-（4-三氟甲基苯胺基）-1，3，5-三嗪（B），该产物再与不同取代的一级胺或二级胺反应得到6个最终产物（图 1），经1H NMR及MS表征，确认合成的化合物为目标产物。采用菌落直径法测定了这7个目标化合物的对草坪褐斑病菌的抑菌率，发现其具有较好的抑菌活性。图1　三嗪衍生物的合成路线Fig. 1　Synthetic route of triazine derivatives1　实验部分1.1　试剂与材料化合物熔点采用RY-1型熔点仪测定（温度计未经校正，天津市天分分析仪器厂）；1H NMR采用Varian Mercury-VX 400型核磁共振仪（DMSO或CDCl3做溶剂，TMS为内标）测定，质谱采用Thermo LTQ XL液质联用质谱仪进行测定。试验中所使用的试剂均为分析纯或化学纯，除特别注明外，均未经进一步的处理。1.2　实验方法1.2.1　2，4-二氯-6-（4-三氟甲基苯胺基）-1，3，5-三嗪（A）　在150 mL的三口烧瓶中加入三聚氯氰1.9 g（10 mmol），加入丙酮30 mL，搅拌溶解，冰浴冷却到0 ℃。缓慢滴加1.6 g（10 mmol）对三氟甲基苯胺的20 mL丙酮溶液，10 min加毕，在0 ℃下搅拌反应3 h。反应完毕后，用质量分数10%的碳酸钠水溶液调节反应体系pH值为6左右，静置有白色固体析出。抽滤，滤饼用乙醇和水重结晶，干燥后得白色固体2.47 g。产率：80%，mp：155 ℃~157 ℃，1H NMR （DMSO， 400 MHz）δ：7.73～7.75（d，J=8.56 MHz，2H，ArH），δ：7.84～7.86（d，J=8.68 MHz，2H，ArH），δ：11.47（s，1H，NH）； MS（ESI）：309（M+）。1.2.2　2-氯-4-（3-氯苯胺基）-6-（4-三氟甲基苯胺基）-1，3，5-三嗪（11B）　在150 mL的三口烧瓶中加入间氯苯胺1.53 g（12 mmol），加入丙酮30 mL，滴加碳酸氢钠1.0 g（12 mmol）的水溶液，反应10 min，然后滴加中间体A3.09 g（10 mmol）的丙酮溶液，常温反应6 h。反应完毕后，静置，脱溶剂，再用乙酸乙酯溶解，用水萃取除盐，饱和食盐水反洗，拌样，经硅胶柱层析［洗脱剂V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=15∶1］纯化，干燥后得白色固体粉末3.76 g。产率：94%，mp：191 ℃~194 ℃，1H NMR（CDCl3，400 MHz） δ：7.1～7.2（ m，2H，ArH），δ：7.27～7.32（m，2H，ArH），δ：7.5（s，1H，m-C6H4ClNH），δ：7.62～7.67（m，4H，ArH），δ：7.8（s，1H，NHC6H4CF3）；MS（ESI）：400（M+）。1.2.3　2，4-二甲胺基-6-（4-三氟甲基苯胺基）1，3，5-三嗪（1C）　在150 mL的三口烧瓶中加入甲胺的水溶液1.35 g（12 mmol），加入1，4-二氧六环80 mL，加入碳酸氢钠1.0 g（12 mmol）的水溶液，然后加入2-氯-4-甲胺基-6-（4-三氟甲基苯胺基）-1，3，5-三嗪 3.04 g（10 mmol），升温至90 ℃回流状态下反应2 h。反应完毕后，脱溶剂，再用乙酸乙酯溶解，用水萃取除盐，饱和食盐水反洗，拌样，经硅胶柱层析［洗脱剂V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=4∶1］纯化，干燥后得白色固体2.58 g。产率：86.7%，mp：150 ℃~151 ℃，1H NMR（DMSO，400 MHz）δ：2.8（s，6H，CH3），δ：6.4（s，1H，NHCH3），δ：6.7（s，1H，NHCH3），δ：7.4～7.6（s，2H，ArH），δ：8.02～8.09（s，2H，ArH），δ：9.0～9.2（m，1H，NHC6H4CF3）；MS（ESI）：299（M++1）。1.2.4　2-（4-三氟甲基苯胺基）-4-乙胺基-6-甲胺基-1，3，5-三嗪（2C）　参照化合物（1C）的合成方法得到化合物（2C）。产率：35%，mp：58 ℃~61 ℃，1H NMR（DMSO，400 MHz）δ：0.85～0.86（m，3H，NHCH2CH3），δ：2.84（s，2H，NHCH3），δ：2.7～3.0（m，2H，NHCH2CH3），δ：6.4～6.8（m，2H，NH），δ：7.45（s，2H，ArH），δ：7.9～8.2（m，2H，ArH），δ：9.0～9.2（m，1H，NHC6H4CF3）；MS（ESI）：313（M+1）。1.2.5　2-二乙胺基-4-（4-三氟甲基苯胺基）-6-甲胺基-1，3，5-三嗪（6C）　参照化合物（1C）的合成方法得到化合物（6C）。产率：92%，mp：89 ℃~91 ℃，1H NMR（CDCl3，400 MHz）δ：1.1～1.2（m，6H，N（CH2CH3）2），δ：2.95～2.96（d，J=5 MHz，3H，NHCH3），δ：4.4～4.8（d，J=5.2 MHz，4H，N［CH2- CH3）2］，δ：4.8（s，1H，NHCH3），δ：7.12（s，1H，NHC6H4CF3），δ：7.50～7.52（d，J=8.4 MHz，2H，ArH），δ：7.71～7.73（d，J=6.88 MHz，2H，ArH）；MS（ESI）：341（M++1）。1.2.6　2-二甲胺基-4-（4-三氟甲基苯胺基）-6-乙胺基-1，3，5-三嗪（9C）　参照化合物（1C）的合成方法得到化合物（9C）。产率：95%，mp：112 ℃~115 ℃，1H NMR（CDCl3，400 MHz）δ：1.1～1.2（m，3H，NHCH2CH3），δ：3.14（s，6H，N（CH3）2），δ：3.41～3.48（m，2H，NHCH2CH3），δ：4.93（s，1H，NHCH2CH3），δ：7.16（s，1H，NHC6H4CF3），δ：7.51～7.53（d，J=8.4 MHz，2H，ArH），δ：7.71～7.73（d，J=6.76 MHz，2H，ArH）；MS（ESI）：327（M++1）。1.2.7　2-二甲胺基-4-（4-三氟甲基苯胺基）-6-正丙基胺基-1，3，5-三嗪（10C）　参照化合物（1C）的合成方法得到化合物（10C）。产率：92%，mp：109 ℃~110 ℃，1H NMR（CDCl3，400 MHz）δ：0.94～0.98（t，J=7.36 MHz，3H，NHCH2CH2CH3），δ：1.56～1.65（sixtet，J=7.24 MHz，2H，NHCH2CH2CH3），δ：3.14（s，6H，N（CH3）2），δ：3.34～3.39（q，J=6.68 MHz，2H，NHCH2CH2CH3），δ：5.01（s，1H，NHCH2CH2CH3），δ：7.19（s，1H，NHC6H4CF3），δ：7.50～7.53（d，J=8.44 MHz，2H，ArH），δ：7.72（s，2H，ArH）；MS（ESI）：341（M++1）。1.3　化合物的生活活性评价1.3.1　供试试剂　马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA）：马铃薯20 g、葡萄糖20 g、琼脂15 g~20 g、蒸馏水1 000 mL。吐温80（国药集团化学试剂有限公司），丙酮（国药集团化学试剂有限公司），井岗霉素60A原药（武汉科诺生物农药有限公司）。草坪褐斑病菌（Rhizoctoniasolani AG-1-IB fusion group），由华中农业大学植物科技学院提供。1.3.2　测定方法　采用生长速率法中的菌落直径含毒介质培养法测定溶剂的杀菌活性［16］。在无菌操作台上，先配制一定浓度的待测溶剂溶液，再用移液枪吸取1 mL配制好的溶剂溶液加入7.5 cm培养皿中，用灭菌蒸馏水做空白对照，然后用灭菌过的10 mL玻璃注射器注入9 mL融化好的PDA培养基，使药液与培养基在培养皿中混合均匀，待冷却到室温后，再在培养皿正中间位置接种直径5 mm的草坪褐斑病菌，每个处理重复做3次，最后将接种好的培养皿放入28 ℃的恒温培养箱中培养（草坪褐斑病菌约30 h~40 h），待空白对照接近长满时，用直尺测量菌落直径，每个培养皿用十字交叉法测量2次，取平均值，最后计算药剂的抑菌率［17-18］。[抑菌率=对照菌落直径-处理菌落直径对照菌落直径×100%]1.3.3　测定过程　将待测目标化合物用丙酮配制成浓度为2 000 g/mL的溶液。首先对草坪褐斑病菌（Rhizoctoniasolani）的抑菌活性进行初筛，然后分别稀释为800 g/mL、400 g/mL、200 g/mL、100 g/mL、50 g/mL 5个浓度梯度，分别测定其抑菌率，通过SPSS软件处理，得到其抑菌回归方程，相关系数R，EC50值及95%置信区间。2　结果与讨论表1显示所测化合物对草坪褐斑病菌（Rhizoctoniasolani）的抑菌活性，6个化合物均具有较高的抑菌活性，其抑菌活性高于对照药剂井冈霉素，其中化合物2C活性最高，其EC50值为16.4 g/mL， 化合物1c活性最低，其EC50值为297.6 g/mL，其活性由大到小排列顺序为：2C > 6C > 10C > 11B > 9C > 1C， 化合物2C的结构R1基团为甲胺基，R2基团为乙胺基，可以作为先导化合物进一步修饰，以便合成更多的化合物进行结构与活性关系研究，为开发防治草坪褐斑病的杀菌剂奠定基础。3　结　语本研究结合三嗪类化合物的研究现状，设计、合成了一类三嗪衍生物，以三聚氯氰为起始原料，经与4-三氟甲基苯胺反应生成中间体，该中间体与不同的芳香胺或脂肪胺反应得到6个未见文献报道的新化合物，原料易得，反应收率高，目标化合物经1H NMR及MS表征确认。经采用菌落直径法测定，表明这6个目标化合物对草坪褐斑病菌的抑菌率较高，其中化合物2C抑菌活性最高，其EC50值为16.4 g/mL，具有进一步研究价值。