N-烷基化甘氨酸乙酯-吩嗪-1-羧酸衍生物的合成及其抑菌活性

熊永通　胡津瑜　王云萍　吴清来　李俊凯

摘要：为获得高活性的化合物，以吩嗪-1-羧酸为先导化合物，设计合成了 6个新型N-烷基化甘氨酸乙醋-吩嗪-1-羧酸衍生物。利用核磁共振氢谱和高分辨质谱对目标化合物进行了结构表征，并对目标化合物进行了抑菌活性测试。结果表明，合成的目标化合物对6种供试真菌都具有一定的抑菌活性。

关键词：吩嗪-1-羧酸;N-烷基化甘氨酸乙酯;合成;抑菌活性

中图分类号：S482.2+92; 0626.417 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020） 16-0085-03

D0I：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.16.017

随着人们越来越关注环境和生态健康，政府大力提倡农药的减量增效，高效、低毒和环境友好的新型杀菌剂已经成为杀菌剂研究的热点。吩嗪-1-羧酸（Phenazine-1-carboxylic acid，PCA）是由假单胞菌（Pseudomons adaceae）[1]和链霉菌（Streptomycessp.）[2]等微生物分泌的一种代谢产物，同时具有抑制植物病原菌并促进植物生长双重功能的杀菌剂[3-5]，具有广谱、高效的特点。氨基酸酯类衍生物是以氨基酸为先导化合物，通过酯化或衍生化作用，获得的一类具有独特生理活性的化合物，研究表明该类化合物具有抗植物病毒[6，7]、杀菌[8]、植物生长调节[9]和除草[10]等活性。在本课题前期的研究中，Niu等[11]合成了一系列吩嗪-1-羧酸与氨基酸酯的耦合物，发现其中大部分耦合物具有高于吩嗪-1-羧酸的生物活性，并分析生物活性与化合物的脂溶性有关。在此基础上，本研究在甘氨酸的N上进行烷基化增加其亲脂性，引入到吩嗉-1-羧酸中，合成了 6个新型吩嗪-1-羧酸-氨基酸酯类化合物，以期获得高活性的化合物。

1试验部分

1.1仪器与试剂

WRR-Y型熔点测定仪，上海仪电物理光学仪器有限公司（温度计未校正）;AVANCE III HD 400核磁共振仪，瑞士 Bruker 公司;Thermo Scientific QExactive TM ，美国 Thermo Fisher Scientific 公司。

二氯甲烷在钠-二苯甲酮回流下干燥重蒸;吩嗉-1-羧酸、溴乙酸乙酯、无水碳酸钾、草酰氯、三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）均为市售分析纯。

1.2 中间体及目标产物的合成

1.2.1 N-烷基化甘氨酸乙酯（1）的制备 向100mL单口瓶中加入R1NH2（1mmol）、溴乙酸乙酯（2mmol）、碳酸钟（3mmol）和 DMF （15mL），室温下揽拌反应12h。将反应液倒入100mL去离子水中，用50mL乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯层，乙酸乙酯层用30mL饱和食盐水洗涤，经无水硫酸钠干燥，过滤，旋蒸去除溶剂得到中间体（1）。

1.2.2 吩嗪-1-甲酰氯（2）的制备 参照文献[12]的方法，向100 mL单口瓶中加入吩嗪-1-羧酸（2mmol），加入20 mL无水CH2C12溶解，缓慢加入草酰氯（3mmol），回流反应8h。反应完成后，旋蒸去除溶剂和多余的草酰氯，加入15 mL无水CH2CL2溶解，立即用于下一步反应。

1.2.3 N-烷基化甘氨酸乙酯-吩嗪-1-羧酸衍生物（3a-3f）的合成 参照文献[13]的方法，向100 mL单口瓶中加入N-烷基化甘氨酸乙酯（1） （2 mmol）、三乙胺（10 mmol）和30mL无水CH2C12，0℃下搅拌15min，将完全溶解的吩嗉-1-甲酰氯（2）滴加到上述体系中，室温下反应6h。反应完成后，经5%碳酸氢钠溶液洗涤，并用CH2C12萃取2次，合并CH2C12层，经无水硫酸钠干燥，过滤，旋蒸去除溶剂后进行柱层析[V（石油醚）：V（乙酸乙酯）=4：1 ]。

2-（N-甲基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3a）：黃色固体;产率86%;熔点115～117℃;1H NMR（400MHz，CDC13）δ8.33～8.21（m，3.00H，Phen-azine-H），7.94～7.79 （m，4.09H，Phenazine-H ），5.00 （d，J=16.2 Hz， 0.67H，COOCH2），4.32 （q，J=7.2 Hz，1.31H，N-CH2），4.11 ～4.00 （m，1.34H，COOCH2），3.84（d，7=19.8 Hz，0.71H，N-CH2），3.39（s，1.18H，N-CH3），2.89（s，1.95H，N-CH3），1.37 （t，J=7.2 Hz， 1.94H，Methylene-CH3），1.11 （t，J=7.2 Hz， 1.17H，Methylene-CH3）。HRMS 计算值C18H17N303 [M+H]+： 324.134 3，实测值 324.133 7。

2-（N-乙基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3b）：黄色固体;产率76%;熔点133～135℃;1HNMR（400 MHz， CDC13） δ8.34～8.18 （m， 3.00H， Phen-azine-H） ， 7.92-7.79 （m， 4.04H， Phenazine-H），4.88（d， J= 17.2 Hz， 0.69H， N-CH2-Methyl） ， 4.33（q，J = 7.2 Hz，1.38H，N-CH2），4.17～3.98 （m，1.72H，COOCH2），3.82 （s，0.73H，N-CH2），3.65（s，0.38H，COOCH2），3.24 （dt，J= 14.8， 7.2 Hz，1.36H，N-CH2-Methyl），1.40（dt，J= 18.8， 7.2 Hz，3.08H，Methylene-CH3），1.07（dt，J=24.2， 7.2 Hz，3.09H，N-Methylene-CH3）。HRMS计算值C19H19N303[M+H] + ： 338.149 9，实测值 338.149 1。

2-（N-异丙基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3c）：黄色固体;产率73%;熔点131～132℃; 1HNMR （400 MHz， CDC13） δ8.33-8.22 （m， 3.09H，Phenazine-H），7.89～7.82（m，4.05H，Phenazine-H），4.64（d，J=16.8Hz，0.98H，N-CH），4.33（qd，J = 7.2，1.8 Hz，1.98H，COOCH2），3.96 （d，J = 16.8 Hz， 1.06H， N-CH2），3.77～3.72 （m，1.02H，N-CH2），1.38（t，J=7.2Hz，2.80H，N-Methylene-CH3），1.15～1.05（m，6.00H，2×CH3）。HRMS计算值C20H19N303[M+H]+：352.1656，实测值352.164 8。

2-（N-叔丁基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3d）：黄色固体;产率83%;熔点114～116℃;1HNMR（400MHz，CDC13）δ8.27-8.17（m，3.00H，Phenazine-H），7.90 ～7.73 （m，4.10H，Plienazine-H），4.10～3.96 （m，3.01H，COOCH2.N-CH2），3.78（d，J=19.0 Hz，1.03H N-CH2），1.72 （s，8.91H，3×CH3），1.13 （t，J= 7.2 Hz，3.02H，N-Methylene-CH3）。HRMS 计算值 C21H23N3O3 [M+H]+： 366.181 2，实测值366.180 8。

2-（N-苄基吩嗪-1-甲酰胺基）乙酸乙酯（3e）：黄色固体;产率85%;熔点138～140℃;1H NMR（400 MHz，CDC13） δ8.38～8.20（m，3.10H，Phen-azine-H） ， 7.98～7.82 （m， 4.00H， Phenazine-H），7.74 （d， J= 7.2 Hz， 1.00H， Benzene-H）， 7.50 （dd，J= 13.2， 5.8 Hz，1.10H，Benzene-H），7.37 （dd，J= 17.2，7.2 Hz， 1.60H，Benzene-H），7.25～7.15（m，1.49H，Benzene-H），4.82 （d，J= 17.4 Hz，0.70H， Benzene-CH2） ， 4.35 （d， J = 15.2 Hz，0.97H，COOCH2），4.29（q，J=7.2Hz，1.24H，Ben-zene-CH2），4.03 （q，J= 7.2 Hz，1.11H，COOCH2），3.89 （d， J = 17.2 Hz， 0.71H N-CH2） ， 3.70 （d， J =16.8 Hz，1.37H N-CH2），1.34 （t，J= 7.2 Hz，1.57H，N-Methylene-CH3），1.09 （t，J= 7.2 Hz，1.56H，N-Methylene-CH3）。HRMS 计算值 C24H21N3O3[M+H] + ： 400.165 6，实测值 400.164 7。

2，2'-[（吩嗪-1-碳基）氮杂二基]二乙酸二乙酯（3f）：黄色固体;产率89%;熔点95～97℃;1H NMR（400 MHz，CDC13） δ8.38～8.19（m，3.00H，Phen-azine-H），7.98-7.79（m，4.02H，Phenazine-H），4.69 （s，2.02H，N-CH2），4.32 （q，J= 7.2 Hz，2.01H， N—CH2），3.96（s，4.02H，COOCH2），1.37（t，J= 7.2 Hz，3.00H，CH3），0.97 （t，J= 7.2 Hz，3.00H，CH3）。HRMS 计算值 C21H21N305 [M+H] + ：396.155 4，实测值 396.154 8。

1.3目标化合物的抑菌活性测试

通过菌丝生长速率法测定化合物3a至3f在0.2 mmol/L的浓度下对水稻纹枯病菌、小麦赤霉病菌、番茄早疫病菌、水稻稻瘟病菌、白芨白绢病菌和辣椒疫病菌的杀菌活性。以商品化杀菌剂99.5%的申嗪霉素（PCA）原藥为对照药剂。

2结果与分析

2.1 目标化合物的合成及表征

中间体及目标化合物的合成路线见图1。以烷基胺和溴乙酸乙酯为原料合成对应的N-烷基甘氨酸乙酯;吩嗪-1-羧酸经酰氯化与N-烷基甘氨酸乙酯进行缩合反应，得到目标化合物3a至3f。所合成的目标化合物均通过核磁共振氢谱和高分辨质谱进行结构表征。由于存在N手性的情况，核磁共振氢谱存在峰的裂分，以至于积分不为整数。

2.2 目标化合物的抑菌活性测试

采用菌丝生长速率法，以6种植物病原真菌为供试对象，在马铃薯葡萄糖琼脂培养基上测试了目标化合物3a至3f的体外抑菌活性，测试结果见表1。结果（表1）表明，目标化合物对6种植物病原真菌都表现出一定的抑制活性，但都低于对照药剂申嗪霉素;其中，目标化合物3a至3f对辣椒疫病菌表现出中等偏上的抑制活性;随着亲脂性的增加，目标化合物3a至3f对水稻纹枯病的抑菌活性也有所增加，但对其他病原真菌的影响没有特定的规律。

3小结

以吩嗉-1-羧酸为先导化合物，经过3步反应，合成了6个新型N-烷基化甘氨酸乙酯-吩嗪-1-羧酸衍生物，并通过核磁共振氢谱和高分辨质谱对其结构进行确证。此外，测试了目标化合物对6种植物病原真菌的抑制活性，结果表明，这系列化合物对6种植物病原真菌存在一定的抑制活性，但都低于对照药剂申嗪霉素;目标化合物对辣椒疫病表现出中等偏上的抑菌活性。本试验可为吩嗉羧酸-氨基酸酯类化合物的研究提供一定的参考。

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收稿日期：2019-12-10

基金項目：国家重点研发计划项目（2018YFD0200500）;国家自然科学基金项目（31672069）

作者简介：熊永通（1993-），男，湖北武汉人，硕士，主要从事新农药的研究与开发，（电话）15586006723（电子信箱）1334554601@qq.com;通信作者，李俊凯（1969-），男，教授，博士，主要从事新农药的研究与开发，（电子信箱）junkaili@sina.com。