取代苯氧乙酸的合成及生物活性研究

取代苯氧乙酸的合成及生物活性研究

摘要:以碱性水溶液为溶剂,以聚乙二醇-800为催化剂,一氯乙酸与5种取代苯酚合成了5种取代苯氧乙酸｡各化合物结构经IR､1H NMR､元素分析进行表征,并对5种化合物进行了初步的室内生物活性测定,结果表明所合成的大部分化合物对所测菌种都有抑制作用｡

关键词:取代苯氧乙酸;合成;结构;生物活性

Synthesis and Biological Activities of Substituted Phenoxyacetic Acids Abstract: Five substituted phenoxyacetic acids were prepared from corresponding phenols and chloroacetic acid catalyzed by PEG-800 in alkaline water. Their structures were confirmed by IR, 1H NMR and elemental analysis. The preliminary biological activities detection indicated that the compounds showed fungicidal activities to four vegetable pathogens at different extent.

Key words: substituted phenoxyacetic acid; synthesis; structure; biological activity 苯氧乙酸类化合物对植物具有较强的生物活性,在农药领域多用作杀菌剂､除

草剂､植物生长调节剂[1,2]｡在医药领域多用作医药合成的中间体,早在20世纪60年代,4-氯苯氧乙酸就用来合成中枢神经兴奋药氯酯醒[3]｡此外,苯氧乙酸类化合物还可作为抑制剂应用于矿物质的浮选分离[4]｡孙晓红等人[5,6]合成了一系列取代苯氧乙酸嘧霉胺盐,并初步证实了取代苯氧乙酸嘧霉胺盐具有很好的抑菌和杀菌作用｡

制备苯氧乙酸的方法很多,如传统的Williamson不对称醚的合成反应[7],该方法的缺点是产率低;又如超声波辐射固-液相法[8],该方法的缺点是反应不便操作｡我们设计在以聚乙二醇-800为催化剂的碱性水溶液中,一氯乙酸与5种取代苯酚在水中反应,酸化后得到5种取代苯氧乙酸｡对这5个化合物的结构经元素分析､IR､1H NMR表征｡初步测定了这5个化合物对4种植物病原菌的杀菌活性,结果表明所合成的大部分化合物对所测菌种有良好的抑制作用,并总结了化合物结构和活性之间的相互关系｡

1 实验方法

1.1 目标化合物的合成

1.1.1 合成路线目标化合物的合成路线见图1｡1.1.2 仪器与原料SMP3数字型熔点仪､PE-2400型元素分析仪､Varian Unity INOV A-400超导核磁共振仪､IR-400型红外分光光度计(KBr);苯酚､2,4-二氯苯酚､对硝基苯酚､邻硝基苯酚､对

氯苯酚､一氯乙酸､氢氧化钠､盐酸均为化学纯试剂｡1.1.3 合成步骤在150 mL 烧杯中依次加入6.2 g(0.066 mol)一氯乙酸和10 mL 质量浓度150 mg/mL的氯化钠水溶液,在搅拌下慢慢加入约4 g碳酸钠,控制反应液温度在40 ℃以内｡当溶液的pH接近中性(pH 7)时,改用饱和碳酸钠水溶液将溶液pH调至7~8｡在150 mL 三口烧瓶中加入2.6 g(0.065 mol)氢氧化钠､15 mL蒸馏水和磁力搅拌子｡开动磁力搅拌,待氢氧化钠完全溶解后,再加入0.06 mol取代苯酚,加热至45 ℃,继续搅拌,待取代苯酚溶解后,加入1 g聚乙二醇-800,冷却至室温备用｡将上述配好的一氯乙酸钠水溶液直接加到盛有取代苯酚钠水溶液的三口烧瓶中,在电动搅拌器上搅拌,并在电热套中加热,保持温度为100~110℃,反应时间为4 h｡反应结束待反应液稍冷却后,用质量浓度为200 mg/mL的盐酸将反应液的pH调至1~2,搅拌冷却至有晶体析出｡抽滤即得取代苯氧乙酸粗品｡分别用水､乙醇淋洗产物｡干燥后用体积比为3∶2的乙醇-水混合物重结晶,得到苯氧乙酸白色晶体｡

同样的方法可制得对氯苯氧乙酸､2,4-二氯苯氧乙酸､对硝基苯氧乙酸､邻硝基苯氧乙酸｡

1.1.4 化合物的结构表征采用元素分析､红外､核磁共振对上述制得的5种化合物进行结构表征｡

1.2 生物活性测试方法

1.2.1 实验材料自制的5种化合物(苯氧乙酸､对氯苯氧乙酸､2,4-二氯苯氧乙酸､对硝基苯氧乙酸､邻硝基苯氧乙酸)､三唑酮､吐温-4p 2)药液准备｡准确称量上述5种化合物各100 mg,分别加入3 mL DMSO,略微加热使之全部溶解,然后移入10 mL的容量瓶中,滴加2滴吐温-40,加DMSO,定容,摇匀｡空白对照不加任何试剂配成｡每个处理药剂设4个浓度级,分别为1 000､500､250､100 mg/mL｡另设1个无药的空白对照｡

3)菌饼制备｡在无菌操作台上,将供试菌种用4 mm打孔器打出一定数量的菌饼备用｡

4)带药培养基制备｡制备马铃薯培养基[9],取60 mL分装到三角瓶中,高温灭菌2 h｡然后用移液枪吸取该浓度所需的体积加入三角瓶中,摇匀,立即分装到4个直径为9 cm的培养皿中,制成薄厚均匀的培养基;将无药的培养基分装到培养皿中作为空白对照;分别标记备用｡

5)接菌｡用接菌针将不同的菌饼分别移置于上述含药的培养皿中,菌丝一面向下放在中央,于28 ℃恒温箱中培养｡

1.2.3 数据处理上述接菌培养基培养72 h以后,用游标卡尺测量菌落直径(十字交叉法测量2次,取平均值),计算抑制率｡

抑制率=■×100%

对药剂浓度的对数值(x)与抑制率的几率值(y)进行相关分析,得出毒力回归方程､相关系数(r)､EC50和EC95｡

2 结果与讨论

2.1 目标化合物的合成

本实验以碱性水溶液为溶剂,以聚乙二醇-800为催化剂,一氯乙酸与5种取代苯酚反应合成了5种取代苯氧乙酸｡所得产物均为晶体,不易溶于水,易溶于冰醋酸､丙酮､乙醇｡所有化合物均稳定,长时间放置无明显变化｡化合物的结构组成经过元素分析(表1)､IR､1H NMR光谱分析(表2)得到确证｡本合成方法操作简单,产物收率较高,是制备取代苯氧乙酸类化合物的有效方法｡

2.2 波谱性质

所合成目标化合物的元素分析实测数据与理论数据误差均低于3%,说明所合成化合物与设计合成化合物元素组成一致｡在红外光谱中,3 300~3 700 cm-1之间是O-H的伸缩运动导致的吸收峰;1 760 cm-1 附近是C=O的伸缩运动引起的吸收峰; 937~945 cm-1的吸收峰是二聚体OH…O的面外变形运动引起的,是羧基的特征峰｡1 640 cm-1 附近是C=C的吸收峰｡芳香族醚Ph-O-C中有醚键,特征吸收为碳氧碳键的伸缩振动νasc-o-c和νsc-o-c,一般的脂肪族醚键的νasc-o-c为 1 150~1 050 cm-1,但是在芳香族醚中,氧原子未共用电子对与苯环形成p-π共轭,使=C-O键级升高,键长缩短,力常数增加,故伸缩振动频率升高｡取代苯氧乙酸化合物中,在1 330~1 170 cm-1 附近为νasc-o-c的强吸收峰,而在1 050~1 010 cm-1附近为νsc-o-c引起,强度较弱｡在1H NMR中,苯环的质子吸收信号出现在δ6.5~8.0,亚甲基的化学位移由于受到羧基及氧原子诱导效应的影响而向低场偏移,吸收峰出现在δ3.5左右｡

2.3 杀菌活性测试结果

初步测定自制的5种化合物在不同浓度下对所测4种植物病原菌的抑制情况,结果表明它们对所测菌种均有不同程度的抑制作用(表3)｡从EC50值比较可以看出,化合物2,4-二氯苯氧乙酸对小麦赤霉病的EC50值小于三唑酮(对照);化合物邻硝基苯氧乙酸､对硝基苯氧乙酸､对氯苯氧乙酸､2,4-二氯苯氧乙酸对西瓜枯萎病的EC50值小于对照;5种化合物对烟草赤星病的EC50值均小于10,远远小于对照,说明它们对烟草赤星病有较好的抑制作用｡化合物苯氧乙酸､邻硝基苯氧乙酸对马铃薯干腐病的EC50值小于对照｡从结构上看,苯环上的不同取代基对杀菌的效果有一定的影响｡从表3可以看出,所合成的5种取代苯氧乙酸中,氯原子取代的苯氧乙酸比硝基取代的苯氧乙酸的抑菌､杀菌效果好,如果取代基为2个氯原子,这种苯氧乙酸的抑菌､杀菌效果可能会更好｡

参考文献:

[1] 赵淑华,李景舜.除草剂2-甲-4-氯苯氧乙酸对小鼠的毒作用[J]. 中国公共卫