嘧啶胍的合成及生物活性

第42卷第5期應用化工Vol. 42 No.52013 年5月Applied Chemical IndustryMay 2013嘧啶胍的合成及生物活性謝斌',孫曉紅2 ,劉源發(fā),陳邦,馬海霞‘(1.陜西省西安植物園,陜西西安710061 ;2.西北大學(xué)化學(xué)研究所,陜西西安710069;3.西北大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院,陜西西安710069;4. 西北大學(xué)化工學(xué)院,陜西西安710069)摘要:以嘧啶 為起始原料,酸化后和單氰胺反應生成五種具有生物活性的嘧啶胍。通過(guò)紅外光譜( IR)、核磁共振('HNMR)、元索分析和熔點(diǎn)測定確定了各化合物的結構.研究了化合物對小麥赤霉病煙草赤星病、西瓜枯萎病、馬鈴薯干腐病4種植物病原菌的生物活性,得到毒力回歸方程及相關(guān)性系數、ECo和ECgs值;還對小麥和蘿卜生長(cháng)調節的活性進(jìn)行了研究。結果表明,該類(lèi)化合物具有較好的抑菌活性和植物生長(cháng)調節活性。關(guān)鍵詞:嘧啶;胍類(lèi)化合物;合成;生物活性中圖分類(lèi)號:0 621.3文獻標識碼:A文章編號:1671 - 3206(2013)05 -0809 -05Synthesis and biological activities of guanidinesubstituted pyrimidineXIE Bin' ,SUN Xiao -hong2 ,U Yuan-fa? ,CHEN Bang' ,MA Hai-xia'(1. Institute of Botany of Shaanxi Province ,Xi' an 710061 ,China;2. Chemical Research Institute , Northwest University ,Xi' an 710069 ,China ;3. Collge of Chemistry & Materials Science , Northwest University ,Xi' an 710069 ,China;4. College of Chemical Engineering, Northwest University , Xi' an 710069 ,China)Abstract: Five biological active pyrimidine guanidines were synthesized by using pyrimidine and cyanam-ide under acidification. Their structures were confirned by infrared spectra ( IR) , nuclear magnetic reso-nance spectroscopy (' H NMR ) elemental analysis and melting point measurement. The biological activi-ties to the four vegetable pathogens of Gibberlla saubineti , Gibberlla nicotiancola , Fusarium oxysporium f.s. p. niveum, Pythium solani were tested, the toxic regression equation and correlation coefficient were ob-tained , the ECso and ECgs were calculated; the growth regulation activities to wheat and radish were alsotested. The results show that such compounds exhibit good fungicidal activities and plant growth regulatingactivities.Key words:pyrimidine ; guanidine compounds; synthesis ; biological activity胍類(lèi)化合物是具有良好生物活性和廣泛應用的等,是一種廣譜的殺菌劑,具有對人畜和植物安全無(wú)化合物。胍是最強的有機堿" ,對某些物質(zhì)有較高毒害的優(yōu)點(diǎn)。本文利用單氰胺與具有生物活性的取的親和性,特別是酸、磷酸脂、羧酸脂和金屬離代嘧啶反應,合成了5個(gè)嘧啶胍類(lèi)化合物,化合物結子(21。胍類(lèi)化合物具有良好的生理活性,常作為添構通過(guò)IR、'HNMR和元素分析得到證實(shí),并初步加劑、表面活性劑以及藥物合成中間體等被用于多測定了其抑菌活性及植物生長(cháng)調節活性。個(gè)領(lǐng)域。嘧啶廣泛應用于醫藥135]、農藥等領(lǐng)域。嘧啶的1實(shí)驗部分母核本身具有殺菌能力。不僅能夠有效抑制細菌的1.1 試劑與儀器滋生,也擁有對雙子葉植物大于70%的除草活4.6-二氯-5-氨基嘧啶、2-氨基4-羥基6-甲基嘧性[61,同時(shí),它對幾種植物寄生蟲(chóng)也有一定的殺蟲(chóng)啶、2-氨基4,6-二甲氧基嘧啶、2-氨基4-氯-6-甲氧性能”。嘧霉胺及其鹽是一類(lèi)典型的嘧啶類(lèi)殺菌基嘧啶、2-氨基4 ,6-二羥基嘧啶均為自制;吐溫40、劑(8] ,用于防治蔬菜水果的灰霉病、黑星病、灰星病3-_吲哚丁酸均為化學(xué)純;甲基托布津,工業(yè)品;菌種:收稿日期:2013-03-05修改稿日期:2013-03-26中國煤化工基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(21073141 ,31200257);陜西省科學(xué)院YHCN M H夾西科技統籌刨新工程計劃項目(2012KTCL02-07)作者簡(jiǎn)介:謝斌(1985-),男，臺灣臺南人，陜西省植物研究所研究實(shí)習員,碩士,從事有機化學(xué)方面的研究。電話(huà):18049283628 , E - mail:0000scar@ sina. com810應用化工第42卷小麥赤霉病( Gbebrla saubineti), 煙草赤星病(Gib-三角 瓶依次趁熱取出,用移液槍從低濃度到高濃度berlla nicotiancola) ,西瓜枯萎病( Fusarium oxyspori-依次吸取0.4 mL已知濃度藥液,加入三角瓶,搖勻,umf. s. p. niveum) , 馬鈴薯干腐病( Pythium solani)。則藥液被稀釋為100,250 ,500,1 000 mg/L,迅速倒X4型顯微熔點(diǎn)儀; VarioEL鞏型元素分析儀;人培養皿中,并在培養皿上依次進(jìn)行編號,倒完后平VERTEX 70型紅外分光光度計( KBr) ; Varian unity放在無(wú)菌操作臺上冷卻凝固,待用。用高溫滅菌后INOVA- 400超導核磁共振儀。的注射器針頭將4種真菌的菌餅菌絲朝下置于裝有.2 化合物的合成含藥培養基的平板中央,按一定順序放在恒溫培養合成路線(xiàn)如下:箱中,在28 C下培養72 h。R一NH,濃HCl>R一NH,●HCl+NH.CN1.3.5抑菌活性測試 72 h后,取出培養皿,測量NH菌落直徑(以游標卡尺測量,十字交叉2次,取平均)。重復測量3次,取平均值進(jìn)行抑制率的計算:"0),→R-NH NH,●HCl抑制率=:空白對照菌落直徑=處理菌落直徑x 100%空白對照菌落直徑-4NF1.4植物生長(cháng)活性11]1.4.1 種子前處理 因為子葉形狀大小基本均勻R- NHNH,●HCI- NaOH+ R--NH NH,可以保證實(shí)驗的準確,所以選擇單子葉(小麥,陜西R.嘧噴省農業(yè)廳農業(yè)種子供應站)和雙子葉(蘿卜,鄭州富在100mL四口燒瓶中,加入0.1mol取代嘧啶達種業(yè)有限公司)種子,室溫下浸種2~3h催芽,然和36%的鹽酸0.1mol,滴加完后攪拌,用水浴慢慢后選擇一定數量的幼苗均勻播種在帶有直徑為升溫至60~70C,滴加30.7%的單氰胺水溶液9 cm濾紙的培養皿中,避光生長(cháng)2~3d后,挑選形0.1 mol, 加完后回流反應2.5 h。加人NaOH堿化，狀、大小基本-致的小麥和蘿 卜子葉各10個(gè)留在培減壓蒸出水分,加入15 mL丙酮,產(chǎn)生白色沉淀,靜養皿中待用。置。抽濾、晾干得到產(chǎn)物，用溶劑(甲醇、無(wú)水乙醇1.4.2藥液準備每種化合物均準確稱(chēng)取10 mg,或乙醇-水混合物)重結晶,得到目標化合物。用適量蒸餾水溶解,并加2滴吐溫40,促進(jìn)溶解。1.3抑菌活性測試將每種化合物稀釋成4個(gè)濃度級,分別為100,250,1.3.1 培養基的制備 土豆培養基'9。將土豆洗500,1 000 mg/L。同理.對3-吲哚丁酸進(jìn)行相同操凈去皮,稱(chēng)取400 g,切成小塊,放人2000 mL水中，作,作為對照藥。另設一個(gè)不加任何藥物的樣品作煮沸30 min ,煮沸過(guò)程中不可攪動(dòng),煮完后,靜置,倒為空白樣。出上清液,用4層紗布過(guò)濾,補足因蒸發(fā)而減少的水1.4.3 實(shí)驗方法從各種待測樣品(1 ~5)溶液中量,然后加入40g蔗糖,攪拌溶解,停止加熱,補充按一定順序用移液槍吸取0.3 mL,均勻滴在放有均水分至2 000 mL,pH自然,無(wú)需調整。分別取-定勻幼苗的培養皿上,并加入蒸餾水3mL,稀釋藥液量土豆汁裝在有0.67 g瓊脂粉的三角瓶中,攪拌,濃度為10,25,50,100mg/L。將裝有幼苗的培養皿用鋁箔封口,在高壓滅菌器中滅菌,待用。放入恒溫培養箱培養72 h, 設置溫度為26 C(必要1.3.2打菌餅 在無(wú)菌操作臺 上,供試菌種用時(shí)添加一-定水分)。將培養皿取出，測定每一個(gè)待4 mm打孔器打出一定數量的菌餅備用。測樣在不同濃度下幼苗的根長(cháng)、整體重量及根數,選1.3.3試液配制 每種 化合物均準確稱(chēng)取50 mg,取根長(cháng)與空白對照樣進(jìn)行比較,計算抑制率:用適量蒸餾水溶解,并加2滴吐溫-40,促進(jìn)溶解,增對照-處理x100%加穩定性。將每種化合物稀釋成4個(gè)濃度級,分別對照為1 000,2 500,5 000, 10 000 mg/L。另設甲基托布2結果與討中國煤化工津溶液作為對照液和空白樣。2.1化合物結YHCNMHG1.3.4接菌先打開(kāi)無(wú)菌操作臺 ,將滅菌過(guò)的培養合成的化合物的結構組成元素分析見(jiàn)表1,紅皿放人其中,將紫光燈打開(kāi)5~10 min,將滅菌后的外及'H NMR見(jiàn)表2。第5期謝斌等:嘧啶胍的合成及生物活性811表1 化合物1~5化學(xué)式熔點(diǎn)、產(chǎn)率及元素分析數據Table 1 Formula , melting point,yield and elemental analysis data of compounds1~5元素分析質(zhì)量分數(計算值)/%化合物化學(xué)式熔點(diǎn)/C產(chǎn)率/%NCsH6NgCn145 -15172. 329. 00(28.99)2. 895(2. 899)33. 83(33. 82)C.HIoNsO> 30076.842. 88(42.86)5. 955(5.952)41.63(41. 67)C,H2NgO21075.342. 30(42.42)6.021(6. 061)35. 63(35.35)CgHN,OCl2870. 335. 53(35.56)4. 441(4.434. 53(34.57)CgHgNgO268.635. 16(35. 29)4. 755(4.706)41. 20(41. 18)表2化合物 1~5的紅外、核磁分析數據Table2 IR and 'H NMR data of compounds 1~5IR( KBr) ,vms /cm -I'H NMR( D20,400 MHz) ,83 352(- -0H),1670( C=N ),1 132,1 026(C- -N)5. 30(1H,s,CH)332(-0H),1 657( C=N ),1 179,1 047(C- -N)5.61(1H,s,CH) ,4. 89(1H,s,0H) ,2. 12(1H,CH) .3 3292(- -0H),1641( C=N ),1 162,1 029(C- -V),1 285(C-0-C)5.66(1H,s,CH) ,3.73(3H,s,CHy)3302(- 0H),1 682( C=N ),1 182,1 069(C- -N),1301(C-0-C) .5.45(1H,s.CH) ,3.71(3H,s,CH,)3312(- -0H),1 637( C=N.),1 139,1 051(C-N)s. 18(1H,s,CH) ,4. 85(1H,s,OH)在IR圖中,羥基伸縮振動(dòng)出現在3332cm~'。2.2抑菌活性由于是雜環(huán)化合物,因此在1600~1 450 cm~'處有3~根據抑菌率計算公式計算出抑制率,查抑制率4個(gè)特征吸收峰,甲基的吸收峰出現在2960cm~'左與幾率值轉換表,得到抑制率的幾率值Y,再算出藥右,胍基中的C-=N鍵的吸收峰出現在1 657 cm-' ,而物濃度的對數值x,以Y為縱坐標,x為橫坐標進(jìn)行C-N鍵的吸收峰則出現在1179cm-'和1047cm~'。相關(guān)分析,得到曲線(xiàn),對曲線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)性回歸,得到回.在'H NMR圖中,因為C.上的氫較少,因此，出歸方程和相關(guān)性系數r,根據回歸方程計算當抑制峰較少。嘧啶環(huán)上的甲基吸收峰出現在δ5.61附率為50%和95%時(shí)所需的藥物濃度ECxo和ECqs近,而嘧啶環(huán)上的CH因受到雜環(huán)的影響,化學(xué)位移值,結果見(jiàn)表3。增大,出峰在δ2. 12左右,羥基H在δ4.89處出峰。表3 化合物1 ~5對幾種植物病菌的毒力測定結果Table 3 The biological test results of the compounds 1 ~5 to several pathogen病菌名稱(chēng)毒力回歸方程相關(guān)系數ECxo/(mg.L-1)ECg/(mg.L-I)小麥赤霉病Y=3.009 0 +0.5262x0.993 76.088122.69.煙草赤星病Y=2. 8846 +0.7756x0.99050.5370.50馬鈴薯干腐病Y=2.9575 +0.689 0x0.982 10.92224. 80番茄早疫病r=2.067 8+1.125 3x0.970 I0.4011.68Y=1.5332+1.162 7x0.996 70.9624.91Y=0.6644 +1.477 4x0.99660.8611. 17馬鈴薯千腐病Y=1.7081 +1. 163 5x0. 992 00.6717.50Y=1.847 9+1.173 0x0.953 50.4912.29Y=2.0244 +0.941 2x0. 996 01.4581.13Y=2.4039 +0. 855 8x0.998 71.0890.28Y=1.6460+1.067 0x0.979 21.3948.42Y=2.297 1 +0.981 6x .0.99980.5726. 87Y=1.5481 +1.114 4x0.999037. 46Y=1.7073 +1.125 9x0.9976中國煤化工24.29Y=2. 1100 +0.918 8x0. 9965MYHCNMHG 86.24Y=2.0125+1.128 9x0. 98900. 4412.69812應用化工第42卷續表3化合物病菌名稱(chēng)毒力回歸方程相關(guān)系數rECso/(mg.L-1)ECg/(mg.1-I)5小麥赤霉病Y=1. 932 3+0.982 2x0. 984 01.3362.81煙草赤星病Y=2.0036+1.0256x0.99350.8333.53馬鈴薯干腐病.Y=2. 4399+0.8812x0. 98600. 8059. 14番茄早疫病Y=1.8144+1.2189x0.987 40.419.18對照藥Y=0.4129 +2.044 2x0.997 70. 181.12Y=2. 0609 +0. 962 0x0.997 41.1458. 22馬鈴薯干腐病Y= -1.6989+2.572 Sx0.99540.401.75Y'=2.7889 +0.8201x0.997 10.5050.34由表3可知,嘧啶胍類(lèi)化合物的抗病活性較好，表5化合物1~5 對蘿卜的生長(cháng)調節活性并且具有較高的選擇性,這跟嘧啶類(lèi)化合物本身的Table 5 The growth regulation activity of compounds1 ~5 to radish母核結構有關(guān),與已開(kāi)發(fā)的嘧啶類(lèi)化合物相比,活性藥液濃度抑制率相當?；衔?鮮重/g根數/個(gè)/(mg. L-I)/%2.3植物生長(cháng)活性100.829 001.47通過(guò)抑制率公式計算得到抑制率,其數值若為正,說(shuō)明抑制生長(cháng);反之,則說(shuō)明促進(jìn)生長(cháng)。測量及250.665 231. 56500.608 50 40.12計算結果見(jiàn)表4和表5。表4化合物 1~5對小麥的生長(cháng)調節活性000. 594243. 19Table 4 The growth regulation activity of compounds0.805 39.321 ~5 to wheat0.722 116.70 .0. 676538.53/(mg.L")/90.441 0.1.501I. 620 2458.580.81299.732:1. 54584721.720.742 512.925C1.412 84936. 220.736 013.511001. 209857.080.652 132. 741. 6540440.794 07.59.1.526 110.045(1.516411. 850.561 538. 201.480219.910.524 142.04!1. 6494433.780.441 064.232S1.641 53.950. 82023.33.1.62565.580. 806 65.441.587 312. 620.643 332.301.654 42. 230.489 257.201.644 02. 66對照0.926 41.608 77. 901.035 4)- 39.201.654 21.3068 10 - 66.281.645 01. 201.6184 I(-81.031.571 610. 39空白0.8228 11. 548010. 47表中數據表明，嘧啶胍類(lèi)化合物具有一定的抑1.814 1- 19.79制小麥和蘿卜中國煤化工類(lèi)化合物的1. 963 2-26.182. 2063-31.55結構中含有結CNMH G,有較好的2.357 4-58. 50抑制植物生長(cháng)效果。1.655 746第5期謝斌等:嘧啶胍的合成及生物活性8133結論[3]白素貞,婁新華,尹桂玲.嘧啶化合物的應用研究進(jìn)展[J].山西化工,2009 ,29(1):16.以嘧啶為起始原料,經(jīng)酸化后和單氰胺反應合4]邱紅,劉彥欽,韓士田.雙(氯代苯基卟啉)5~氟尿嘧啶成了5個(gè)嘧啶胍,實(shí)驗操作簡(jiǎn)便,條件溫和，反應在化合物的合成[J].化學(xué)試劑,2001 ,23(6) :346-348.室溫下即可完成，合成的5個(gè)化合物均為首次報道。5] 鄧艷君,石靜波,姜力勛,等.嘧啶并呋喃核苷衍生物通過(guò)紅外光譜、核磁共振元素分析及熔點(diǎn)測定確定的制備及其活性初探[J].化學(xué)學(xué)報, 2006 , 64(18):了5個(gè)嘧啶胍的結構,通過(guò)對小麥赤霉病、煙草赤星1911-1915.病、西瓜枯萎病、馬鈴薯干腐病4種植物病原菌的抑[6] 張銘龍，馬靈臺,張禮和.1-[(2-羥乙氧基)甲基]6-菌活性測試,可知嘧啶胍類(lèi)化合物的抗病活性較好，(苯硫基)胸腺嘧啶類(lèi)化合物的合成及構效關(guān)系研究并且具有較高的選擇性。通過(guò)對小麥及蘿卜進(jìn)行的進(jìn)展[J].中國藥物化學(xué)雜志,1999 ,9(1):64-69.植物生長(cháng)調節測試.可知嘧啶胍具有一定的抑制小[7]吳軍,孫燕萍,張培志,等.取代嘧啶化合物的合成和麥和蘿卜生長(cháng)的作用。綜上所述.嘧啶胍是一類(lèi)具生物活性研究[J].有機化學(xué)，2004, 24(11): 1403-1406有生物活性的胍類(lèi)化合物。[8] 孫曉紅.含氮雜環(huán)嘧啶、三唑類(lèi)化合物的合成、生物活參考文獻:性及熱力學(xué)性質(zhì)研究[ D].西安:西北大學(xué),2005.[9]劉國生.微生物學(xué)實(shí)驗技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,[1] Cobbi M , Frenking C. 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