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Tetramic acid类天然产物大量存在于海洋和陆地生命有机体中,它们结构复杂多变,同时表现出显著的抗肿瘤、抗细菌、抗真菌、抗病毒以及除草等生物活性。Tenuazonic acid就是其中的一个典型代表,它是链格孢菌(Alternaria alternata (Fr.) Keissler)的次生代谢毒素,人们通过对其吡咯环上取代基的修饰,已合成了大量的tetramic acid衍生物,其中部分化合物具有显著的生物活性。氨基、肼基和腙基基团是农药结构中常见的基团,含有这些基团的化合物往往表现出显著的生物活性,在农药创制中已得到广泛应用。为了筛选具有更高活性的新型tetramic acid化合物,本文以tenuazonic acid为先导化合物,设计并合成了115个3位含氨基、肼基和腙基的新型tetramic acid类衍生物,并对它们的除草和杀菌活性进行了研究。首先,以L-异亮氨酸为起始原料,经酯化、N-乙酰乙酰化和环合三步反应,合成了3-(1-羟基亚乙基)-5-仲丁基吡咯烷-2,4-二酮(4),中间体4是一对非对映异构体,含先导物tenuazonic acid及其差向异构体5R,6S构型。中间体4分别与取代胺和取代肼类化合物反应,合成了28个5-仲丁基-3-((1-取代氨基)亚乙基)吡咯烷-2,4-二酮类衍生物Ⅰ和16个5-仲丁基-3-(1-(2-取代肼基)亚乙基)吡咯烷-2,4-二酮类衍生物Ⅱ。化合物Ⅱ在浓盐酸的催化下,其3位肼基与4位羰基发生闭环反应得到了8个6-仲丁基-3-甲基-1-取代吡咯[3,4-c]并吡唑类化合物Ⅲ。化合物5-仲丁基-3-(1-肼基亚乙基)吡咯烷-2,4-二酮Ⅱ-1分别与醛及酮反应,得到了17个5-仲丁基-3-(1-(2-取代亚甲基肼基)亚乙基)吡咯烷-2,4-二酮类衍生物Ⅳ和11个5-仲丁基-3-(1-(2-(1-取代亚乙基)肼基)亚乙基)吡咯烷-2,4-二酮类衍生物Ⅴ。对上述5种目标化合物采用IR、1H NMR、MS和元素分析确证了结构,1H NMR显示每个目标化合物中分别含有两种异构体,即5S,6S构型和5R,6S构型。用X-射线单晶衍射法分析了目标化合物Ⅰ-13、Ⅰ-25、Ⅲ-6和Ⅳ-8的晶体结构,进一步证实了目标化合物中含有5S,6S构型和5R,6S构型两个异构体,且二者之间通过分子间氢键形成二聚体。采用平皿法测定了上述各目标化合物对油菜(Brassica campestris)和稗草(Echinochloa crusgalli)的除草活性。在100mg/L浓度下,部分目标化合物对油菜和稗草的生长表现出一定的抑制作用,其中抑制活性较高的化合物Ⅰ-23对油菜根的抑制率达到了94.4%,Ⅱ-1对稗草根的抑制率达到了86.3%,但活性均不及中间体4。采用菌丝生长速率法测定了各目标化合物对小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、蔬菜灰霉病菌(Botrytis cinerea)、小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)和辣椒炭疽病菌(Colletotrichum capsici)的抑菌活性。结果显示,在100mg/L浓度下,化合物Ⅱ对供试真菌具有较高的抑制活性。初步构效关系分析得知,化合物Ⅱ-10对4种供试真菌的抑制活性最高,其EC50值最小,对上述4种供试真菌分别为0.7679mg/L、0.7638mg/L、0.1154mg/L和0.7356mg/L,其中对小麦纹枯病菌的EC50值小于对照药氟酰胺的EC50值(0.3320mg/L)。以化合物Ⅱ为二次先导化合物,通过修饰中间体4的1位和5位,分别合成了6个1位取代和7个5位取代的tetramic acid类化合物,再分别与对氟、对氯和对溴苯肼反应,合成了35个3-(1-(2-(4-卤素取代苯肼基)亚乙基)吡咯烷-2,4-二酮类衍生物Ⅵ,其结构经IR、1H NMR、MS和元素分析确认。其中1H NMR显示5位取代的目标化合物Ⅵ-1-Ⅵ-17有Z式和E式两种异构体存在,通过二维NOSEY分析可知,E式为优势异构体。此外,1位取代的目标化合物Ⅵ-19的结构还得到了单晶X-衍射分析证实。除草活性测试结果显示,100mg/L浓度下,化合物Ⅵ对稗草根具有一定的抑制活性,其中化合物Ⅵ-11和Ⅵ-22对稗草根的抑制率均达到68.3%,但对油菜根和稗草芽的抑制率均没有超过50%。采用10mg/L的浓度对化合物Ⅵ进行了杀菌活性测定,结果显示,目标化合物Ⅵ对供试真菌具有显著的抑制活性。其中化合物Ⅵ-2对小麦赤霉病菌和蔬菜灰霉病菌的抑制活性最高,EC50值分别达到0.2702mg/L和0.7937mg/L,化合物Ⅵ-3对小麦纹枯病菌和辣椒炭疽病菌的抑制活性最高,其EC50值分别为0.0382mg/L和0.2367mg/L。与对照药剂相比,化合物Ⅵ-2对小麦赤霉病菌的EC50值小于多菌灵的0.4071mg/L；化合物Ⅵ-3对小麦纹枯病菌的EC50值小于氟酰胺的0.3320mg/L,与已唑醇的0.0375mg/L相当,对辣椒炭疽病菌的EC50值与嘧菌酯的0.2153mg/L相当。