含二茂铁基α-氨基膦酸酯类衍生物的合成与抗烟草花叶病毒研究

赵军，杨玉琼，杨姗，石谦

（1.贵州工程应用技术学院，a.化学工程学院，b.贵州省应用化学特色重点实验室，贵州 毕节 551700）

含二茂铁基α-氨基膦酸酯类衍生物的合成与抗烟草花叶病毒研究

赵军1a,b，杨玉琼1a,b，杨姗1a,b，石谦1a,b

（1.贵州工程应用技术学院，a.化学工程学院，b.贵州省应用化学特色重点实验室，贵州 毕节 551700）

采用活性基团拼接法将二茂铁基引入到α-氨基磷酸酯的分子中合成一系列新型的含二茂铁基的α-氨基膦酸酯衍生物，其结构经元素分析，1H NMR，13C NMR进行表征。初步生物活性测试结果表明，所合成的化合物具有一定的抗烟草花叶病毒活性。

α-氨基膦酸酯；二茂铁；合成；抗烟草花叶病毒

二茂铁具有芳香型、稳定性及低毒性，其衍生物在材料、电化学、生物医学等领域有着广泛的应用。[1-4]α-氨基膦酸酯类衍生物由于在杀虫、杀菌、除草、抗癌、抗植物病毒等方面表现出很好的活性而备受人们的关注。[5-13]

本文采取活性基团拼接法，结合构效关系原理将二茂铁基引入α-氨基膦酸酯的分子中，期望寻找到具有高生物活性或具有特殊性能的化合物。为此，以二茂铁甲醛、芳香胺（杂环胺）、二烷基亚磷酸酯按照物质的量比为1:1:1的类Mannich反应合成二茂铁基α-氨基膦酸酯类衍生物，其结构经元素分析1H NMR，13CNMR进行表征。目标化合物合成路线如图1所示。

图1 合成路线

1 仪器与试剂

日本JOEL-ECX500MHz核磁共振仪（溶剂CDCl3，内标TMS）；予华X-5型数字显示显微熔点测定仪(温度计未经校正)；德国Elementar Vario-Ⅲ型元素分析仪。

O，O’-二甲基亚磷酸酯，O，O’-二乙基亚磷酸酯，二茂铁甲醛，对三氟甲基苯胺，苯胺从麦克林试剂购得。其余试剂均为市售AR或CP级。实验室所用有机溶剂用标准方法干燥处理。

2 实验步骤

2.1 O，O’-二甲基-α-苯氨基-二茂铁基甲基膦酸酯(4a)的合成

在一个装有回流冷凝管、温度计的三口瓶中加入二茂铁甲醛(200mg，0.93mmol，1 eq.)，并用甲苯溶解。然后依次加入苯胺(87mg，0.93mmol，1 eq.)和O，O’-二甲基亚磷酸酯(102mg，0.93mmol，1 eq.)，搅拌均匀后加热到120℃回流18小时，TLC检测反应完成后，把反应液倒入水(30mL)里，乙酸乙酯(20mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液在减压下浓缩至干得到棕黄色固体。所得固体经甲醇重结晶，干燥得到目标化合物(4a)。

用类似的方法合成O，O’-二乙基-α-苯氨基-二茂铁基甲基膦酸酯(4b)。

2.2 O，O’-二甲基-α-（对三氟甲基）苯氨基-二茂铁基甲基膦酸酯（4c）的合成

在一个装有回流冷凝管、温度计的三口瓶中加入二茂铁甲醛(200mg，0.93mmol，1eq.)，并用甲苯溶解。然后依次加入对三氟甲基苯胺(150mg，0.93mmol，1eq.)，O，O’-二甲基亚磷酸酯(102mg，0.93mmol，1 eq.)及催化剂冰乙酸(5.6mg，0.093mmol，0.1 eq.)，搅拌均匀后加热到80oC反应18小时，TLC检测反应完成后，把反应液倒入水(30mL)里，用乙酸乙酯(20mL×3)萃取，合并有机相，用硫酸钠干燥，过滤，滤液在减压下浓缩至干得到棕黄色固体。所得固体经甲醇重结晶，干燥得到目标化合物(4c)。

用类似的方法合成O，O’-二乙基-α-（对三氟甲基）苯氨基-二茂铁基甲基膦酸酯(4d)。

2.3 目标化合物生物活性测试

采用半叶枯斑法测定。[14]选择健康、生长旺盛、长势一致心叶烟，用毛笔将备用的TMV毒源均匀抹在全叶上，接种后用水进行冲洗。待叶片干后，在左半叶涂施药剂，右半叶涂施对应浓度的溶剂作对照，3～4天后记录枯斑数，另外还设有一组为商品宁南霉素的处理作为对比。按下式计算抑制率：

其中，未涂施药剂半叶的平均枯斑数和涂施药剂半叶的平均枯斑数都采用各组三次重复的平均数。

3 结果与讨论

3.1 化合物(4a)～(4d)的理化性质及结果表征

化合物(4a)：棕黄色固体，收率70.3%，m.p.121～124℃；1H NMR(500MHz，CDCl3)δ7.24(2H，d，Ph-H)，6.82(2H，d，J=8.0 Hz，Ph-H)，6.78(1H，s，Ph-H)，4.50(1H，d，J=16.8 Hz，Cp-H)，4.31(1H，s，Cp-H)，4.19(1H，s，Cp-H)，4.17(1H，s，Cp-H)，4.11(s，1H，Cp-H)，4.06(5H，s，Cp-H)，1.19(6H，dt，J= 18.7，7.1Hz，-C H3).13CNMR(126MHz，CDCl3)δ129.48，118.52，113.73，77.39，77.14，76.88，68.84，68.19，67.85，66.02，63.37，63.32，62.77，62.71，52.58，51.30，16.46。C19H22FeNO3P元素分析：实验值（理论值）%：C58.74（57.16）H5.67（5.55）N3.01（3.51）。

化合物(4b)：棕黄色固体，收率70.8%，m.p.130～132℃；1H NMR(500 MHz，CDCl3)δ7.24(2H，s，Ph-H)，6.83(3H，s，Ph-H)，4.52(1H，d，J=16.6 Hz，Cp-H)，4.30(1H，s，Cp-H)，4.18(2H，s，Cp-H)，4.06 (5H，s，Cp-H)，3.67(5H，d，J=10.1Hz，--C H2C H3)，3.61(5H，d，J=10.4Hz，-C H2C H3).13CNMR(126MHz，CDCl3)δ129.59，118.69，113.66，77.41，77.03，76.83–76.65，68.86，68.34，68.01，65.98，54.05，53.81–53.26。C21H26FeNO3P元素分析：实验值（理论值）%：C58.74（59.03）H6.25（6.13）N3.01（3.28）。

化合物(4c)：棕黄色固体，收率60.4%，m.p.163～164℃；1H NMR(500MHz，CDCl3)δ7.47(2H，d，J= 8.4 Hz，Ph-H)，6.84(2H，d，J=8.4 Hz，Ph-H)，4.64(1H，d，J=11.6 Hz，Cp-H)，4.52(1H，dd，J=16.2，8.9 Hz，Cp-H)，4.32(1H，s，Cp-H)，4.20(2H，d，J=7.6 Hz，Cp-H)，4.08(5H，s，Cp-H)，1.19(6H，dt，J=16.8，7.0 Hz，-C H3).13C NMR(126 MHz，CDCl3)δ149.68，126.87，112.65，84.89，77.38，77.12，76.87，69.26–68.67，68.46，67.96，65.97，63.29，63.28–62.84，51.85，50.57，16.53。C20H21F3FeNO3P元素分析：实验值（理论值）%：C52.04（51.42）H4.25（4.53）N3.16（3.00）。

化合物(4d)：棕黄色固体，收率72.5%，m.p.154～157℃；1H NMR(500MHz，CDCl3)δ7.49(2H，d，J= 8.3 Hz，Ph-H)，6.83(2H，d，J=8.3 Hz，Ph-H)，4.63(1H，d，J=8.1 Hz，Cp-H)，4.53(2H，dd，J=16.0，8.8 Hz，Cp-H)，4.32(1H，s，Cp-H)，4.21(1H，s，Cp-H)，4.08(5H，s，Cp-H)，3.63(10H，dd，J=26.5，10.5 Hz，-C H2C H3).13CNMR(126MHz，CDCl3)δ149.45，126.99，123.77，120.10，112.58(s)，84.75，77.38，77.12，76.87，68.87，68.59，68.11，65.95，53.86，53.62，51.66，50.38。C22H25F3FeNO3P元素分析：实验值（理论值）%：C52.74（53.35）H5.21（5.09）N2.92（2.83）。

3.2 合成方法分析

α-氨基膦酸酯类化合物的常用的合成方法是亚胺加成法，该方法合成产率低，反应时间较长，产品不易提纯。[15]本文采用物质的量比为1:1:1的类Mannich反应，该方法具有副产物少、原子经济性高、产率高等优点。在合成目标化合物时，从简便、经济的角度出发，研究溶剂、催化剂、温度对反应的影响。经过合成试验优选出合成(4a)～(4b)的较佳条件为：在无催化剂、甲苯作为溶剂，反应温度为120℃。合成(4c)～(4d)的较佳条件为：冰醋酸作为催化剂，甲苯为溶剂，反应温度为80℃。

3.3 波谱分析

在化合物的1H NMR中，α-氨基膦酸酯中膦酸酯上两个烷氧基是核磁不等价的，这种现象可能是由于在化合物的优势构象中两个烷氧基分别受到α位手性碳原子上不同取代基的影响产生的。由于磷酸酯基团的α位手性碳原子上连有两个较大的取代基，致使P-C单键的自由旋转受到阻碍，使与磷相连的两个烷氧基处于不同的位移环境之中，表现出了不等价现象。

3.4 生物活性

在药剂的质量浓度均为500mg·L-1时，对化合物进行抗烟草花叶病毒活性测试。

表1 化合物抗烟草花叶病毒活性

由表1可知，目标化合物表现出一定的抗烟草花叶病毒活性，其中化合物(4d)活性较好，与对照药剂宁南霉素效果相当。化合物(4a)、(4b)、(4c)对TMV的活体治疗结果都有一定活性，抑制率分别为24.5%，29.2%，31.5%。生物活性测试结果说明，O，O’-二乙基-α-（对三氟甲基）苯氨基-二茂铁基甲基膦酸酯具有较好的抗TMV活性。通过对该类化合物结构再进一步修饰，有可能筛选出抗烟草花叶病毒的药剂。

[1]支永刚，韩杰，董春娥，郑维忠，张良辅．手性二茂铁膦配体在不对称催化反应中的应用[J]．合成化学，2000(5)：384-394．

[2]Schnyder A,TogniA．Strong Electronic Effectson Enantioselectivity in Rhodium-Catalyzed Hydroborations w ith Novel Pyrazole-Containing Ferrocenyl Ligands[J]．Angew．Chem．,Int．Ed．Engl．,1995(8)：931-933．

[3]Muraoka T,Kinbara K,KobayashiY．Aida T．Light-driven open-close ofchiralmolecular scissors[J]．J．Am-Chem．Soc．，2003(19):5612-5613．

[4]Philip IE,Kaifer,A E．Electrochem ically driven formation of amolecular capsule around the ferroceniumion[J]．J．Am．Chem．Soc．，2002(43):12678-12679．

[5]Natchev IA．Synthesis,enzyme-substrate interaction,and herbicidal activity of phosphoryl analogues of glycine[J]．LiebigsAnn．Chem．1988(4)：861-867．

[6]袁承业．具生物活性有机磷化合物的设计与合成[J]．有机化学，2001(11)：862-868．

[7]龙韫先，张克胜，邱德文．N-吡唑啉酮基-α-氨基膦酸酯的合成及其生物活性的研究[J]．高等学校化学学报，1996(8)：1247-1249．

[8]Song,B．A．;Yang,S．;Hong,Y．P．;Zhang,G．P．;Jin,L．H．;Hu,D．Y．Synthesisandbioactivity of fluorine compounds containing isoxazolylam ino and phosphonate groups[J]．J．Fluorine Chem．，2005(9-10): 1419-1424．

[9]Song,B．A．;Zhang,G．P．;Yang,S．;Hu,D．Y．;Jin,L．H．Synthesis of N-(4-bromo-2-trifluoromethyl-phenyl)-1-(2-fluorophenyl)-O,O'-dialkyl-α-am inophosphonates under ultrasonic irradiation[J]．U ltrasonicsSonochem istry，2006（2）:139-142．

[10]李在国，黄润秋，杨昭，邵瑞链．含苯并噻唑杂环的α-氨基膦酸二苯酯的合成及生物活性[J]．应用化学,1999(2)：90-92．

[11]孙凤梅，石德清．2-氧代-2-[(2-氯-5-吡啶甲氨基)(芳基)甲基]-4-芳基-5,5-二甲基-1,3,2-二氧膦杂环己烷的合成及其生物活性研究[J]．有机化学，2006(10)：1398-1402．

[12]宋宝安，吴扬兰，何湘琼，胡德禹，刘刚，杨松，金林红，蒋木庚．新型光学活性α氨基磷酸及其酯合成进展[J]．有机化学，2003(8)：933-943．

[13]杨松，宋宝安，刘新华，逄丽丽，金林红，汪华，胡德禹，刘刚．2-(苯并噻唑-2-基硫代)-1-(2,3,4-三甲氧基苯基)乙酮肟酯和肟醚新化合物合成与抗烟草花叶病毒活性研究[J]．有机化学，2005(9)：1116-1120．

[14]深见顺．农药实验法：杀菌剂篇[M]．李树正，王笃祜，焦书梅,译．北京：农业出版社，1991：93-94．

[15]Hiyoshizo K，Kiyoshi I．A novel synthesis of optically active C2-symmetric pyridine derivatives，efficientreaction of chiral triflatesw ith 2-piconlyllithium reagents［J］．Tetrahedron:Asymmetry，1995(5): 1165-1174．

The Synthesisof Ferrocene-Containingα-Am inophosphonate Derivativesand Anti-TM V

ZHAO Jun，YANGYu-qiong，YANGShan，SHIQian
(Guizhou University ofEngineering Science,a.SchoolofChemical Engineering, b.Guizhou key Laboratory of Applied Chemistry,Bijie,Guizhou 551700,China)

A series of ferrocene-containingα-aminophosphonate derivativeswere synthesized by introducing ferrocenes into themolecules ofα-aminophosphates by reactive group splicingmethod.Their structures were characterized by elemental analysis，1H NMR and13C NMR.After preliminary biological activity test，the resultsshowed that the compoundsplayed a certain role in anti-tobaccomosaic virus(TMV)activity.

α-Aminophosphonate；Ferrocene；Synthesis；Anti-TMV Activity

B84

A

2096-0239（2016）06-0149-04

（责编：任秀秀 责校：明茂修）

2016-11-01

贵州省教育厅自然科学研究一般项目“含二茂铁基的α-氨基膦酸酯类化合物的合成与生物活性研究”，项目编号：2008073。

赵军（1973-），男，贵州毕节人，贵州工程应用技术学院化学工程学院副教授，硕士。研究方向：有机合成。