CN102286010A - N-(2-乙酸)水杨酰腙稀土配合物及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了结构通式（I）所示的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物，其中RE为Pr、Nd、Eu、Dy、Yb、Er或Y∶nH₂O为配合物中的结晶水，n为0～5。该稀土配合物的制备方法为：先将物质的量比为1∶1的水杨酸甲酯和水合肼在乙醇中加热回流反应得水杨酰肼，然后将物质的量比为1∶1的水杨酰肼和乙醛酸在冰乙酸中回流反应得到N-（2-乙酸）水杨酰腙，最后将物质的量比为1∶2的稀土盐和N-（2-乙酸）水杨酰腙在乙醇水溶液中加热回流反应，得N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物。本发明制备方法简单，制备得到的稀土配合物对苹果腐烂病菌、小麦条锈病菌等具有良好的抑菌活性。

Description

N-(2-乙酸)水杨酰腙稀土配合物及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及N-(2-乙酸)水杨酰腙稀土配合物及其制备方法和抑菌活性的应用。

背景技术

酰腙是一类具有优良生物活性、非线性光学性质和强配位能力的化合物，具有广泛用途，如在农药、医药和分析测试、催化等方面都有着广泛的研究和重要应用，特别是它可用于抑杀菌、抗病毒、抗炎症、抗癌、抗结核病等。同时，它强的配位能力使其几乎可以与所有的金属形成配合物，它们能与生命体细胞中的金属离子形成稳定的螯合物，从而可以阻止许多有金属离子催化的有害酶反应。研究还发现，在大量具有生物活性的腙类化合物中，芳酰类腙的代谢产物均系低毒或无毒(仉文升，李安良.药物化学.高等教育出版社，北京，1999，第三章)。2002年，何水样等人报道了2-羰基丙酸水杨酰腙与铜的配合物及其对辣椒疫霉菌、棉花枯萎病菌和烟草赤星菌等均有不同程度的抑制作用(高等学校化学学报，2002, 23(6)，991-995)。2006年，宋发辉、祝心德等研究发现，O-乙基硫代磷酰二肼的双水杨醛席夫碱及其金属配合物对水稻幼苗细胞有一定的激活作用(武汉理工大学学报,2006, 28(1), 26-29)。2007年张玲等人合成了芳香醛-(3,5-二苄氧基)苯甲酰腙(HL)及其过渡金属配合物ML₂•5H₂O [M = Co(II), Zn(II), Mn(II)]，其抑菌活性试验结果显示锌配合物比配体具有更好的生物活性，并且配体形成配合物后抑菌活性发生了巨大的变化(Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic, and Nano-Metal Chemistry，2007, 37(3), 185-188)。

稀土是具有生理活性的化学元素，不仅能促进作物的生长发育，还可改善作物的品质，稀土还会增强农作物对不良生活环境的适应能力，或增加对逆境的抗性；稀土农用增产效果明显。20世纪80年代以后，国内外陆续出现了有关腙类与稀土配合物的报道，且每年都在呈上升趋势。根据稀土与芳酰腙各具有的生物效应产生的协同作用，开发新的稀土酰腙抑杀菌剂是很有意义的。

苹果腐烂病，俗称烂皮病，臭皮病，是我国北方苹果树重要病害。主要危害6年生以上的结果树，造成树势衰弱、枝干枯死、死树，甚至毁园。该病目前在中国、日本、朝鲜、美国、加拿大、英国、原苏联等国都有分布。国内主要分布在东北、华北、西北地区各省以及华东、华中以及华南的部分省区，严重危害着苹果的生产。目前防治苹果腐烂病常用的药剂有：1)福美胂，其主要成分是3-N-(二甲基二硫代氨基甲酸胂)，该药对树皮组织渗透力强，残效期长，且易产生药害，尤其是具中等毒性。2)腐必清，主要成分为苯酚类、萘类、菲类、蒽类。渗透力强，疗效高，残效期长，具中等毒性。3)托福油膏。由70％甲基托布津(主要成分是甲基硫菌灵)与40％福美胂及植物油按1∶1∶5~7混合配制而成。粘附力强、渗透性强，残效期长，具中等毒性。以上药剂均为有机物，毒性都较大，在果树和果子上残留期又长。

近年来，苹果树腐烂病有逐年加重的趋势，据调查，全国苹果产区平均株发病率为52.5%，2010 年各地苹果树腐烂病尤为严重，有些4-5 年生的幼龄果园和一些苗圃苹果树腐烂病也时有发生，如果不采取有力措施，苹果树腐烂病在苹果产区将会蔓延，轻则毁坏树枝，造成减产，重则毁坏大批果园，给果农造成难以估量的经济损失。

鉴于此，开发一类较好的治疗苹果腐烂病的拟杀菌剂迫在眉睫。而大量具有生物活性的腙类化合物中，芳酰类腙的代谢产物均系低毒或无毒，且至今还没有关于N-(2-乙酸)水杨酰腙与稀土的配合物及其作为抑杀苹果腐烂病菌及其他作物病害的文献报道。

根据以上情况，本发明通过改进文献方法合成了一种低毒或无毒，配位能力强，具有优良的生物活性芳酰腙N-(2-乙酸)水杨酰腙，并根据稀土与N-(2-乙酸)水杨酰腙各具有的生物效应产生的协同作用，开发一类新的稀土芳酰腙配合物抑杀菌剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一系列具有良好抑菌活性的N-(2-乙酸)水杨酰腙稀土配合物；

本发明的另一目的在于提供上述N-(2-乙酸)水杨酰腙稀土配合物的制备方法。

本发明实现过程如下：

结构通式（I）表示的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物，

其中，RE = Pr、Nd、Eu、Dy、Yb、Er或Y；

nH₂O为配合物中的结晶水，n为0～5。当RE为Pr或Nd时，n=0 ；当RE为Eu、Dy、Er或Y时，n=2 ；当RE为Yb时，n= 5。

上述N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将物质的量比为1：1的水杨酸甲酯和水合肼在乙醇中加热回流反应得水杨酰肼；

（2）将物质的量比为1：1的水杨酰肼和乙醛酸在冰乙酸中回流反应得到N-（2-乙酸）水杨酰腙；

（3）将物质的量比为1：2的稀土盐和N-（2-乙酸）水杨酰腙在乙醇水溶液中加热回流反应，得N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物。

步骤（3）中，将配体溶于乙醇与水体积比为2：1的混合溶剂中，用碱调节pH值至5-6，使配体全部溶解；再将金属盐水溶液在加热搅拌下加至上述溶液中反应，溶液出现沉淀，反应2小时，抽滤，用热水、乙醇淋洗滤出物， 放入干燥器中干燥至恒重，即得产物。

所述的碱是无机碱或有机胺类化合物，如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、吡啶、三乙胺、三丁胺、三辛胺、苄基十二烷基胺、二异丙基乙基胺。

所述的稀土盐为稀土硝酸盐、盐酸盐或醋酸盐。

本发明的优点：本发明通过改进文献方法合成得到了芳酰腙N-(2-乙酸)水杨酰腙，该配体系低毒或无毒，且配位能力强、具有优良的生物活性。N-(2-乙酸)水杨酰腙稀土配合物制备方法简单，对苹果腐烂病菌、小麦条锈病菌等具有良好的抑菌活性。

附图说明

图1为本发明N-(2-乙酸)水杨酰腙稀土配合物合成路线示意图。

具体实施方式

下面通过具体实例来说明本发明配合物的制备方法和作为杀菌剂有效成分的应用。

实施例 1 N-(2-乙酸)水杨酰腙（C₉H₈N₂O₄） 的合成

将46.8mL水杨酸甲酯，22.9mL水合肼和23.6mL无水乙醇加入250mL圆底烧瓶中，水浴搅拌回流2h，趁热转移至烧杯，自然冷却，出现大量白色晶体，静置后抽滤，用无水乙醇洗涤。测其熔点为145-146˚C，与文献值145-146˚C一致，产率72.3%。

将2mL 50%的乙醛酸滴加到溶有2.4676g水杨酰肼的15mL冰乙酸中，立即出现浅黄色沉淀，在50℃水浴反应1h，冷却，过滤，得浅黄色的粉末状固体，即N-(2-乙酸)水杨酰腙粗品。将此粉末用蒸馏水重结晶，得白色块状晶体。产率：75%，熔点220-221˚C。

元素分析 (%)：计算值：C 51.93 H 3.87 N 13.46

测量值：C 51.70 H 3.65 N 13.61

IR(KBr， cm^-1): ν=1738，3230，1531，1640

UV (nm): 278.9 ，298.6 FS (nm.): 415.8

X-射线粉末衍射:

I/I_o 97 72 13 25 16 10

d/nm 1.635 1.109 0.944 0.812 0.775 0.654

实施例 2 Nd(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄) ·2H₂O的合成

按物质的量比1：2称取1.5mmol Nd(NO₃)₃·4H₂O和3.0mmol N-(2-乙酸)水杨酰腙(即C₉H₈N₂O₄)，分别溶于100ml水中，N-(2-乙酸)水杨酰腙的水溶液加热至沸，再滴加碱溶液使H₃L全部溶解。停止加热，立即加入硝酸钕的水溶液，此时出现白色混浊现象，pH为1~2。用碱液调节溶液的pH为5～6，溶液呈黄色混浊，在室温下继续搅拌反应2h，抽滤，得到浅黄色粉末，用热水，乙醇洗涤，干燥，恒重，得产物Nd(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄) ·2H₂O，产率为87%。

元素分析(%)： 计算值 Nd 24.26 C 36.36 H 3.05 N 9.42

测量值 Nd 24.35 C 36.21 H 3.42 N 9.03

(注：金属含量用EDTA容量分析)

IR(KBr cm^-1): ν=3401，1662，576，1539，3235，760，1346

UV（nm）: 304.7 ，335.2 FS（nm）: 403.1

X-射线粉末衍射

I/I_o 41 71 30 39 24 100

d/nm 1.272 1.187 0.950 0.806 0.604 0.595

实施例 3 Y(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄) ·4H₂O的合成：

按物质的量比1：2称取1.5mmol Y(NO₃)₃·3H₂O， 3.0mmol N-(2-乙酸)水杨酰腙(即C₉H₈N₂O₄)，分别溶于100ml水中，将N-(2-乙酸)水杨酰腙的水溶液加热至沸，再滴加碱溶液使H₃L全部溶解。停止加热，立即加入硝酸钇的水溶液，此时出现白色混浊现象， pH为1~2。用碱液调节溶液的pH为5～6，此时溶液呈黄色混浊，在室温下继续搅拌反应2h，抽滤，得到浅黄色粉末，用蒸馏水，乙醇洗涤，干燥，恒重，得Y(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄) ·4H₂O产品，产率为86%。

元素分析(%)：计算值 Y 15. 45 C 37.58 H 3.85 N 9.74

测量值 Y 15. 65 C 37.30 H 4.20 N 9.31

(注：稀土含量用EDTA容量法分析)

IR(KBr cm^-1): ν=3421，1606，581，1540，3241，738，1340

UV（nm）: 303.0 ，335.2 FS（nm）: 394.2

X-射线粉末衍射

I/I_o 57 100 23 17 67 69

d/nm 1.48 1.38 1.19 0.88 0.82 0.78

实施例2、3所述的制备方法中，使用的碱可以是常用的无机碱（氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠等）或有机胺化合物（吡啶、三乙胺、三丁胺、三辛胺、苄基十二烷基胺、二异丙基乙基胺等），其效果完全相同。

实施例 4 稀土配合物对苹果树腐烂病病原真菌生长速率的抑制试验

实验原理：生长速率法也叫培养基加药法。该方法是把供试药剂与未凝固的培养基混合均匀，待冷却凝固后接上菌种，用这种含药的培养基培养病菌，通过菌丝生长速度的快慢来判断供试药剂的抑菌效果。

供试药剂：Y(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄) ·4H₂O

供试病原菌：苹果树腐烂病病原真菌

试验步骤：不同浓度梯度供试药剂的准备→病原菌种的准备→供试药剂培养基的制备→打制菌饼→接菌→培养→检查

实验方法：

菌种制备：在8.5cm培养皿中，倒入10ml PDA培养基（马铃薯＋蔗糖＋琼脂 ），在无菌条件下，从苹果树腐烂病菌斜面上挑取一菌丝块，放在培养皿中间，连续培养两代，然后在试验前3天再接种一次，在25℃条件下培养备用。在无菌条件下将供试菌种用0.4cm打孔器打出一定数量的菌饼备用。将供试药剂用蒸馏水稀释成5个不同浓度梯度的药液。

带药剂培养基的制备：待培养基溶化后，分别从低浓度到高浓度用针管吸取1mL药液，放入20mL刻度试管，冷却至40℃～50℃倒入培养基至10mL刻度，迅速用力摇匀，立即倒入8.5cm培养皿中，制成薄厚均匀的平板。用接种针小心地将菌饼移至含药的培养基上，菌丝一面向下，然后加盖并标记，置于25℃左右的温箱中培养。每次处理重复三次，均以无菌水对照。

效果评判：

菌落直径(cm)=两次直径平均数－0.4cm

抑制率(℅)=[(对照生长直径－处理生长直径)∕对照生长直径]×100%

生长速率抑制试验的结果见下表1：

由上表可见，稀土配合物Y(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄) ·4H₂O在浓度为240mg/L时，其药效在1～4天观察均为100%，即苹果腐烂病病原真菌均未生长出菌丝；当药剂浓度为120 mg/L时，其药效在第1天观察就降为66.2%。故选择前一浓度合适。

实施例 5 稀土配合物对小麦条锈病菌孢子萌发的抑制试验

试验原理：该法是将供试药剂和病菌孢子悬浮液滴在玻片上，在定温保湿条件下，培养一段时间后进行镜检，以孢子萌发率判断抑菌效果。

供试药剂：Y(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄) ·4H₂O和Er(C₉H₇N₂O₄)(C₉H₆N₂O₄)·4H₂O。

试验步骤： 萌发表面的处理→供试药剂在凹玻片上的附着→供试病菌孢子悬浮液的准备→定温保湿培养→结果检查及表示

试验方法：

菌种的准备：将供试菌种(小麦条锈病菌)在试验前2天转接活化，置于20℃恒温箱中备用。在培养好的供试菌种中加入5ml 0.1%的葡萄糖水溶液，用力振荡使其均匀分布，在显微镜下检查孢子数，将浓度调到每个视野有40～60个孢子即可。

将供试药剂用蒸馏水稀释成4～5个浓度梯度，每个浓度取2ml，分别置于小称量瓶中，并在其中加入2ml孢子悬浮液。从对照开始，用滴管由低浓度向高浓度分别滴一滴混合液于处理好的凹玻片上，做好标记，将玻片反转使液滴向下，放在保湿架上，置于12℃恒温培养箱中，24h后进行萌发率检查。镜检时，将玻片由保湿器内取出，盖上盖玻片，随机检查100个孢子，凡是孢子芽管超过孢子短直径一半时即为萌发。每个处理设3次重复。

效果评判：萌发率(%)=[萌发孢子数/被检查孢子总数]×100%

抑制率(%)=[(对照平均萌发率－处理平均萌发率)/对照平均萌发率]×100%

2种配合物不同浓度梯度的药液对小麦条锈病菌孢子萌发的抑制试验重复3次，随机选取100个孢子，检查药液对它们萌发的抑制效果，见表2。

由表2 可见，两种稀土配合物在浓度为50 mg/L时，对小麦条锈病菌孢子萌发的抑制率均达100%，在浓度为35 mg/L时，对小麦条锈病菌孢子萌发的抑制率均也可达95-84%，甚至在浓度为20 mg/L时，其抑制率也有68-75%，说明稀土配合物浓度很低时抑菌效果依然很好。

Claims (8)

1.结构通式（I）表示的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物，

其中，RE = Pr、Nd、Eu、Dy、Yb、Er或Y；nH₂O为配合物中的结晶水，n为0～5。

2.根据权利要求1所述的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物，其特征在于：当RE为 Pr或Nd时，n=0 ；当RE为Eu、Dy、Er或Y时，n=2 ；当RE为Yb时，n= 5。

3.权利要求1所述的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将物质的量比为1：1的水杨酸甲酯和水合肼在乙醇中加热回流反应得水杨酰肼；

（2）将物质的量比为1：1的水杨酰肼和乙醛酸在冰乙酸中回流反应得到N-（2-乙酸）水杨酰腙；

（3）将物质的量比为1：2的稀土盐和N-（2-乙酸）水杨酰腙在乙醇水溶液中加热回流反应，得N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物。

4.根据权利要求3所述的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，将配体溶于乙醇与水体积比为2：1的混合溶剂中，用碱调节pH值至5-6，使配体全部溶解；再将金属盐水溶液在加热搅拌下加至上述溶液中反应，过滤、干燥即得产物。

5.根据权利要求4所述的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物的制备方法，其特征在于：所述的碱是无机碱或有机胺类化合物。

6.根据权利要求5所述的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物的制备方法，其特征在于：所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、吡啶、三乙胺、三丁胺、三辛胺、苄基十二烷基胺、二异丙基乙基胺。

7.根据权利要求3所述的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物的制备方法，其特征在于：所述的稀土盐为稀土硝酸盐、盐酸盐或醋酸盐。

8.权利要求1所述的N-（2-乙酸）水杨酰腙稀土配合物作为杀菌剂的应用。

Images