CN107382930B - 化合物s-6-[羟基(苯基)甲基]-2h-吡喃-2-酮及其制剂和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种化合物S‑6‑[羟基(苯基)甲基]‑2H‑吡喃‑2‑酮及其制剂和应用。该化合物及其制剂可显著抑制晚疫病菌，有效防治茄科植物晚疫病。

Description

化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮及其制剂和 应用
技术领域
本发明涉及有机化合物及其农药应用技术领域。具体地涉及化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮，以及以该化合物为有效成分的农药制剂和在抑制晚疫病菌(Phytophthora infestans)、防治茄科植物晚疫病中的应用。
背景技术
马铃薯是一种营养丰富、适应性广、粮菜兼用的重要粮食作物。其生长季节短，可比效益高，增产潜力远优于小麦、玉米和水稻等传统作物，已经成为我国种植业结构调整和农业增效的重要经济作物之一。中国是世界马铃薯第一种植大国，种植面积约为530万hm2，年产量7500万吨，占世界产量的25％以上。由晚疫病菌(Phytophthora infestans(Mont.)de Bary)引起的马铃薯晚疫病(late blight disease)是影响马铃薯产量最主要的因素，一般年份可减产10％～20％，严重年份可达50％～70％，甚至绝收。据估计，我国马铃薯产业每年因晚疫病造成的经济损失高达80亿元人民币。因此，安全有效的马铃薯晚疫病防治措施对我国乃至世界马铃薯产业将具有十分重要的意义。
化学防治是目前防治晚疫病的最重要手段，通过在疫情爆发前后喷洒农药杀灭或抑制致病菌。目前常用的抗晚疫病农药制剂主要有甲霜灵锰锌、抑快净[3-苯胺基-5-甲基-5-(4-苯氧苯基)-1,3-噁唑烷-2,4-二酮]、杀毒矾[2-甲氧基-N-(2-氧代-1,3-恶唑烷-3-′基)乙酰胺-N-(2′,6′-二甲基苯)]等。以上农药均为人工合成制剂，虽具有较好的杀菌效果，然而毒性较大，自然环境降解慢，长期应用对人畜健康及环境造成极大威胁。特别是近年来人们对食品安全问题日益关注，安全无毒、环境友好、高选择性的绿色农药是现代农业的发展方向。
天然来源的晚疫病菌抑制剂，低毒或无毒，安全性高，是近年来马铃薯晚疫病防治的重要研究方向，特别是植物次生代谢产物的化学防御功能是近年来的研究热点。1968年Tomiyama等首次从感染了晚疫病菌(Phytophthora infestans)的rishira品种马铃薯中分离得到一新颖的双环降倍半萜类化合物rishitin，并发现该化合物具有中度抗晚疫病菌活性，同时对梨黑斑病菌(Alternariakikuchiana)和腐皮镰刀菌(Fusariumsolani)等病原真菌也具有一定抑制作用。
我们前期研究发现，马铃薯感染晚疫病后化学成分发生明显变化，提示产生了系列化学防御成分。同时抗菌活性研究表明，染病马铃薯提取物显示中等抗晚疫病菌活性，在1mg/mL的浓度下对晚疫病菌菌丝体的抑制率为69.0％，而健康马铃薯提取物对晚疫病菌菌丝体生长几乎没有抑制作用。基于以上研究，我们对染病马铃薯的化学成分开展系统研究，从中分离得到化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮，具有中等抗晚疫病菌活性。
迄今，现有技术无化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮的报道，也没有化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮作为有效成分的农药组合物的报道，也没有化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮及其药物组合物作为晚疫病菌(Phytophthorainfestans)抑制剂，以及防治茄科植物晚疫病中的应用的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一类新的具有农药应用前景的化合物，以该化合物为有效成分作为晚疫病菌(Phytophthora infestans)抑制剂，以该晚疫病菌(Phytophthorainfestans)抑制剂在防治茄科植物晚疫病中的应用。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
1.结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮，
2.一种晚疫病菌抑制剂，其特征在于：含有效成分为技术方案1所述的结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮。
3.根据技术方案2所述的一种晚疫病菌抑制剂，其特征在于：还含有农药学上可接受的载体和/或助剂。
4.技术方案1所述的结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮在抑制晚疫病菌中的应用。
5.技术方案1所述的结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮在防治茄科植物晚疫病中的应用。
6.根据技术方案2或3所述的一种晚疫病菌抑制剂在抑制晚疫病菌中的应用。
7.根据技术方案2或3所述的一种晚疫病菌抑制剂在防治茄科植物晚疫病中的应用。
8.技术方案1所述的结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮的制备方法，其特征在于，该方法包括：取感染晚疫病菌的马铃薯植株地上部分，干燥后粉碎，用90％乙醇回流提取两次，每次3小时，合并乙醇提液，减压回收乙醇得浸膏；浸膏溶于5倍量水中，用等体积乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯萃取液后减压浓缩得到乙酸乙酯萃取部位；乙酸乙酯萃取部位用80％甲醇溶解吸附于硅胶上，室温放置挥干溶剂，研碎过筛后经硅胶柱层析，用氯仿-甲醇体系梯度洗脱，梯度依次是：20:1，9:1，4:1，每个梯度溶剂用量为5倍柱体积；其中，氯仿-甲醇9:1洗脱部分继续经硅胶柱层析，用氯仿-丙酮4：1等度洗脱，得到4个组分A、B、C、D，其中组分B经过sephadex LH-20柱层析，以纯甲醇洗脱，经TLC检测，得到流分B-1和B-2；B-2进一步利用Rp-C18色谱柱进行HPLC纯化，乙腈-水25∶75等度洗脱，得到技术方案1所述的结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮。
9.根据技术方案2或3所述的一种晚疫病菌抑制剂，所述的结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮的摩尔浓度为0.12～10mM。
10.根据技术方案9所述的一种晚疫病菌抑制剂，所述的结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮的摩尔浓度为3.33mM或10mM。
本发明结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮为有效成分用作晚疫病菌(Phytophthora infestans)抑制剂或防治晚疫病的农药时，可以直接使用，或者以药物组合物的形式使用。
所述的农药学上可接受的载体和/或助剂是一种或多种固体、半固体和液体稀释剂、填料以及农药物制品辅剂。它是符合农药生产标准的载体和/或助剂。
与现有技术相比，本发明的主要创新点和有益效果：
本发明结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮为首次分离得到的新颖结构的天然化合物，其结构中不含现有农药中普遍含有的重金属元素，作为农药有效成分与现有农药相比更为绿色环保。本发明结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮对晚疫病菌具有显著的抑制效果。
附图说明
图1:本发明结构式(I)所示的化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮对晚疫病菌菌丝体生长的抑制作用柱状图。图中横坐标表示摩尔浓度，纵坐标表示对晚疫病菌菌丝体生长的抑制率。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的实质，用实施例进一步说明本发明化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮的制备方法、结构鉴定、抗晚疫病菌活性，但不以此实施例来限定本发明，以下各实施例无特殊说明为常规方法。
实施例1
本发明化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮(以下简称：本发明化合物)的制备：
取感染晚疫病菌的马铃薯植株地上部分5千克，干燥后粉碎过40目筛作为原料，用90％(v/v)乙醇回流提取两次，每次3小时，合并乙醇提液，减压回收乙醇得浸膏200克。浸膏溶于1000毫升水中得浸膏水溶液，每次用与浸膏水溶液等体积的乙酸乙酯对浸膏水溶液进行萃取得1000毫升乙酸乙酯萃取液，共萃取3次，合并3次萃取得到的乙酸乙酯萃取液后，减压浓缩得到乙酸乙酯萃取部位。乙酸乙酯萃取部位用80％(v/v)甲醇溶解吸附于硅胶上，室温放置挥干溶剂，研碎过180目筛后经硅胶柱层析，用氯仿-甲醇体系梯度洗脱，氯仿-甲醇体积比(即氯仿：甲醇体积比)梯度依次是：20:1，9:1，4:1，每个梯度溶剂用量为75升(硅胶柱体积为15升)；其中氯仿-甲醇9:1洗脱部分继续经硅胶柱层析，用氯仿-丙酮4：1(即氯仿：丙酮体积比4：1)等度洗脱，得到4个组分A、B、C、D，组分B经过sephadex LH-20柱层析，以纯甲醇洗脱，经TLC检测，得到流分B-1和B-2，其中B-2进一步利用Rp-C18色谱柱进行HPLC纯化，乙腈-水25∶75(即乙腈：水体积比25∶75)等度洗脱，得到本发明化合物S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮。
感染晚疫病菌的马铃薯植株的鉴定：根据宁夏人民出版社2007年9月出版郭秉晨、王凌主编的《宁夏马铃薯病虫害图谱及防治手册》48页的描述，鉴定感染晚疫病菌的马铃薯植株。
实施例2
本发明化合物的结构鉴定：
旋光由Jascomodel 1020旋光仪(Horiba，Tokyo，Japan)测定；核磁共振谱(1D和2DNMR)用AVANCE III-600型超导核磁共振仪(Bruker,Bremerhaven,Germany)测定，以氘代丙酮作为溶剂；高分辨质谱(HRMS)用LCMS-IT-TOF型质谱仪(Shimadzu,Kyoto,Japan)测定；薄层色谱硅胶、柱层析硅胶(200-300目)购自青岛美高及青岛海洋化工集团有限公司。Sephadex LH-20凝胶购自Pharmacia Fine Chemical Co.,Ltd.(Uppsala,Sweden)。
本发明化合物鉴定的相关数据及结构式如下：
上述结构式(I)为本发明化合物的结构式，化学名称为S-6-[羟基(苯基)甲基]-2H-吡喃-2-酮。
本发明化合物分子式：C12H10O3，分子量：202.06，性状：无色胶状物
HRESIMS(+)m/z:203.0684([M+H]+,-1.9mDa)。
1H-NMR和13C-NMR数据见表1。
[α]D 24＝+123.1(c 0.13,甲醇)。
表1.本发明化合物的1H-NMR和13C-NMR数据
实施例3
本发明化合物抗晚疫病菌(Phytophthora infestans)活性实验
1试验方法:
抑制菌丝生长实验：将本发明化合物即供试单体化合物用融化的黑麦培养基稀释为1％、0.5％、0.25％、0.125％和0.0625％质量分数不同浓度，并充分混合均匀，以不含供试样品的黑麦培养基作为空白对照。待培养基冷却凝固后，在平板中央接种一个直径0.6cm的马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)菌盘，置17℃培养5天后测量菌落直径。按照以下公式计算不同浓度供试样品对菌丝生长的抑制活性。马铃薯晚疫病菌(Phytophthorainfestans)菌株购自于北京百欧博伟生物技术有限公司，货号bio-78001。
菌丝生长抑制率(％)＝(空白对照菌落直径-给药菌落直径)/(对照菌落直径–0.6)×100％。
2结果：
本发明化合物在不同浓度下，对晚疫病菌(Phytophthora infestans)的抑制活性见表2及图1。
表2本发明化合物对晚疫病菌(Phytophthora infestans)菌丝体生长的抑制作用
3结论:
实验结果显示，本发明化合物在测试浓度下(0.12～10mM)对晚疫病菌(Phytophthora infestans)菌丝体的生长具有一定抑制作用，且呈现良好的剂量关系，抑制菌丝体生长的IC50值为0.95mM。表明：在本发明化合物测试浓度分别为3.33mM、10mM时，晚疫病菌(Phytophthora infestans)菌丝体的生长抑制率分别达到65.5％、84.1％，在本发明化合物作为有效成分含量较小的情况下，对晚疫病菌也具有显著的抑制效果；本发明化合物能作为晚疫病菌(Phytophthora infestans)抑制剂，以及防治茄科植物晚疫病的制剂或农药。其制剂或农药可按农药的常规制备方法制备，以按实施例1所述方法制备得到本发明化合物为原料，按实施例3所示的本发明化合物的计量，再加入农药学上可接受的载体和/或助剂而制得。

Claims (9)

1.一种晚疫病菌抑制剂，其特征在于：含有效成分为如下结构式(I)所示的化合物，
2.根据权利要求1所述的一种晚疫病菌抑制剂，其特征在于：还含有农药学上可接受的载体和/或助剂。
3.如下结构式(I)所示的化合物在抑制晚疫病菌中的应用，
4.如下结构式(I)所示的化合物在防治茄科植物晚疫病中的应用，
5.根据权利要求1或2所述的一种晚疫病菌抑制剂在抑制晚疫病菌中的应用。
6.根据权利要求1或2所述的一种晚疫病菌抑制剂在防治茄科植物晚疫病中的应用。
7.如下结构式(I)所示的化合物的制备方法，其特征在于，该方法包括：取感染晚疫病菌的马铃薯植株地上部分，干燥后粉碎，用90％乙醇回流提取两次，每次3小时，合并乙醇提液，减压回收乙醇得浸膏；浸膏溶于5倍量水中，用等体积乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯萃取液后减压浓缩得到乙酸乙酯萃取部位；乙酸乙酯萃取部位用80％甲醇溶解吸附于硅胶上，室温放置挥干溶剂，研碎过筛后经硅胶柱层析，用氯仿-甲醇体系梯度洗脱，梯度依次是：20:1，9:1，4:1，每个梯度溶剂用量为5倍柱体积；其中，氯仿-甲醇9:1洗脱部分继续经硅胶柱层析，用氯仿-丙酮4：1等度洗脱，得到4个组分A、B、C、D，其中组分B经过sephadex LH-20柱层析，以纯甲醇洗脱，经TLC检测，得到流分B-1和B-2；B-2进一步利用Rp-C18色谱柱进行HPLC纯化，乙腈-水25∶75等度洗脱，得到结构式(I)所示的化合物，
8.权利要求1或2所述的一种晚疫病菌抑制剂，所述的结构式(I)所示的化合物的摩尔浓度为0.12～10mM。
9.根据权利要求8所述的一种晚疫病菌抑制剂，所述的结构式(I)所示的化合物的摩尔浓度为3.33mM或10mM。
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