新型咪唑-1-甲酸(2-萘二甲酰亚胺基)乙酯的合成及生物活性

彭 壮，朱红彬，王明慧

（青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛 266042）

植物生长调节剂能够促进植物生长发育、增产提质，与传统农药相比，它具有污染小、高效、低毒、经济等优点，因此具有巨大的研究和发展潜力[1-2]。萘二甲酰亚胺含有独特的双萘环平面结构和较大的共轭体系，具有优良的荧光性能，在医学、染料、生物有机化学等方面有广阔的应用前景[3-4]。除此之外，萘二甲酰亚胺也用于农业生产，对植物具有解毒和保护作用[5]，可作为植物生长调节剂活性基团。CN 106866530 A公开了一种植物生长调节剂萘二甲酰亚胺取代的2,4-二氯肉桂酸乙酯类化合物（结构式1），并报道了其促进小麦生根、发芽活性，以及较高的抑菌活性[6]。咪唑类化合物是农药、医药领域重要的活性物质，在抗菌、抑菌方面被广泛应用[7]。咪鲜胺（结构式2）为高效、低毒、广谱的咪唑类杀菌剂，主要用于防治子囊菌和半知菌，对小麦赤霉病、西瓜炭疽病等防效突出[8]。抑霉唑（结构式3）是内吸性咪唑类杀菌剂，对农作物和观赏植物的许多真菌病害有效。Altieri G等[9]报道了杀菌剂抑霉唑通过薄膜（TF）工艺，在保证柑橘果实品质，控制绿蓝霉菌方面效果明显。

目前，萘二甲酰亚胺和咪唑环结构的单一化合物报道较多，但这2种活性基团拼接的化合物鲜有报道[10]。本文以1,8-萘二甲酸酐、乙醇胺和甲基磺酰氯为原料，引入萘二甲酰亚胺结构，再利用N,N'-羰基二咪唑（CDI）的对称结构引入咪唑环，设计合成了咪唑-1-甲酸(2-萘二甲酰亚胺基)乙酯类化合物（化合物Ⅰ），合成背景见图1。该化合物已申请国家发明专利（CN 106800549 A）。

1 实验内容

1.1 试剂和仪器

主要试剂：1,8-萘二甲酸酐、乙醇胺、甲基磺酰氯、N,N'-羰基二咪唑（CDI）、醋酸、三乙胺、乙酸乙酯、二氯甲烷、无水硫酸钠，市售化学品，均为分析纯；胺鲜酯原药（diethylaminoethylhexanoate，DA-6），郑州信联生化科技有限公司。

主要仪器：X-4型数字熔点仪，上海精密科学仪器有限公司；RE-52AA型旋转蒸发仪，上海贤德实验仪器有限公司；BRUKER Avance 500 MHz型核磁共振仪（DMSO-d6为溶剂，TMS为内标），德国布鲁克公司；VARIO ELⅢ型元素分析仪。

1.2 合成方法

1.2.1 合成路线

目标化合物合成路线见图2。

图2 目标化合物的合成路线

1.2.2 中间体Ⅲ的合成

在500 mL四口烧瓶中分别加入39.6 g（0.2 mol）1,8-萘二甲酸酐、12.0 g（0.2 mol）醋酸和150 mL水，搅拌下滴入12.2 g（0.2 mol）乙醇胺，加热回流，反应6 h，TLC跟踪。反应完全后冷却、抽滤，滤饼清水洗涤后干燥，得淡黄色固体（中间体Ⅲ）42.9 g，收率89.1%，熔点173.2～174.6℃。

1.2.3 中间体Ⅳ的合成

在500 mL三口烧瓶中分别加入36.2 g（0.15mol）中间体Ⅲ、150 mL乙酸乙酯、16.2 g（0.16 mol）三乙胺，搅拌，冰水浴条件下缓慢滴加17.3 g（0.15 mol）甲基磺酰氯，滴毕反应4 h，TLC跟踪至反应完全。加入100 mL水，分液萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去乙酸乙酯，得到白色固体（中间体Ⅳ）42.6 g，收率89.0%。

1.2.4 目标化合物Ⅰ的合成

将中间体Ⅳ 31.9 g（0.1 mol）溶于100 mL二氯甲烷中，冰水浴条件下滴加N,N'-羰基二咪唑17.8 g（0.11 mol）与30 mL二氯甲烷的混合溶液，滴毕，搅拌反应3 h。TLC跟踪反应至结束。加入130 mL水，用二氯甲烷（50 mL×3）萃取。合并有机层，并用无水Na2SO4干燥，旋蒸除去二氯甲烷，冷却得到白色固体（目标化合物Ⅰ）27.8 g，收率83.0%，熔点200.8～209.5℃。

2 生物活性测定

2.1 10%化合物Ⅰ悬浮剂的制备

分别称取10 g目标化合物Ⅰ、3 g聚羧酸盐分散剂Sokalan CP 5（马来酸-丙烯酸钠盐）、2 g木质素磺酸钠、1 g THIX-108水性硅乳化消泡剂、2 g硅酸镁铝和5 g乙二醇于250 mL烧杯中，加入77 g水，搅拌均匀，砂磨机研磨2 h（转速3 000 r/min）得粒度3～5 μm，白色流动状悬浮剂。

2.2 小麦发芽和生根试验

采用纸床发芽法进行小麦种子发芽测定。将10%化合物Ⅰ悬浮剂稀释为质量分数5%的水溶液，胺鲜酯原药制备成质量分数5%的水剂，用蒸馏水将母液稀释成不同浓度的待试溶液。选种，用2%次氯酸水溶液对种子进行处理，再用稀释后的药液浸种培养8 h，每组100粒，3次重复。将处理后的种子均匀放置在铺有双层滤纸的培养皿中，保持均匀间距，在恒温培养箱中保温催芽处理（25℃），于24 h后统计种子发芽率（以胚芽至种子长的1/2为发芽标准）。

从种子发芽试验中选取主根露出2 mm的种子，每组20粒，将其种在凝固的琼脂培养基中，25℃恒温培养，40 h后测量根长和茎高。

以相同浓度的胺鲜酯为药剂对照，以清水为空白对照。

2.3 抑菌活性试验

供试病原菌：黄瓜枯萎病菌（Fusarium oxysporum）、苹果轮纹病菌（Physalospora piricola）、小麦纹枯病菌（Rhizotonia cerealis）、玉米小斑病菌（Helminthosporium maydis）、西瓜炭疽病菌（Colletotrichum lagenarium）、小麦赤霉病菌（Fusarium gramiinearum）、辣椒疫霉病菌（Phytophthora capsici）、水稻纹枯病菌（Rhizoctonia solani）。采用菌体生长速率测定法[11]进行抑菌活性试验，测试质量浓度为100 mg/L，操作方法参考文献[12] 。

3 结果与讨论

目标化合物Ⅰ浸种对小麦种子发芽及其生根的影响见表1。

表1 小麦种子发芽和生根结果

由表1数据结果可知：目标化合物Ⅰ的不同浓度处理均对小麦种子发芽有促进作用，且优于对照药剂胺鲜酯和清水。随着目标化合物Ⅰ质量浓度的增加，小麦种子发芽率表现出先增加后降低的趋势，当质量浓度为30 mg/L时，小麦种子发芽率最高，化合物Ⅰ对种子发芽的促进效果最佳，促进率达到30.6%。

不同浓度的目标化合物Ⅰ对小麦根和茎生长均具有促进作用，且随着目标化合物质量浓度的增加，小麦根长和茎高促进率均呈现出先增加后减小的趋势，这和发芽试验结果一致。同样，在质量浓度为30 mg/L时，目标化合物Ⅰ对小麦主根生长促进率为16.5%，侧根生长促进率为24.7%，茎高生长促进率为28.5%，促生长效果明显优于胺鲜酯。

在质量浓度为100 mg/L时，化合物Ⅰ对各病原菌的抑制活性结果见表2。

由表2可知：在质量浓度为100 mg/L时，目标化合物Ⅰ对黄瓜枯萎病菌、苹果轮纹病菌、小麦纹枯病菌、玉米小斑病菌、西瓜炭疽病菌、小麦赤霉病菌、辣椒疫霉病菌、水稻纹枯病菌均表现出生长抑制活性，尤其是对苹果轮纹病菌和小麦赤霉病菌。其对两者的抑菌率分别为73.2%和72.7%。

表2 抑菌活性试验结果

4 结论

以1,8-萘二甲酸酐、乙醇胺为起始原料，经由甲基磺酰氯酯化，CDI取代等3步反应得到目标化合物Ⅰ。其结构经元素分析和1H NMR确证，并对小麦种子进行了发芽、生根试验和抑菌活性试验。在不同浓度下，目标化合物对小麦种子发芽、生根和茎秆生长均具有促进作用，且随着目标化合物浓度的增加，促进率呈现先增加后降低的趋势。当质量浓度为30 mg/L时，其促进效果最佳，发芽促进率为30.6%，主根促进率为16.5%，侧根促进率为24.7%，茎高促进率为28.5%，明显优于对照药剂胺鲜酯和清水。质量浓度为100 mg/L时，目标化合物对苹果轮纹病菌和小麦赤霉病菌的抑制效果突出，抑菌率分别为73.2%和72.7%。

目标化合物Ⅰ合成方法简单，成本较低，结构和性状稳定，该化合物保留了萘二甲酰亚胺结构，引入了咪唑结构，能促进小麦种子萌发、生根，并兼有抑菌作用，具有一定的开发应用潜力。