α-羥基-γ-丁內酯類衍生物的設計、合成及抗植物病毒活性

賀宏偉, 徐 丹,2, 徐 功*,,2

(1.植保資源與病蟲害治理教育部重點實驗室，西北農林科技大學 植物保護學院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省天然產物化學生物學重點實驗室，西北農林科技大學 化學與藥學院，陜西 楊凌 712100)

植物病毒是一類危害農作物的重要病原，可侵染糧食作物、經濟作物、園藝觀賞植物而使得植物產量下降和品質降低。使用抗病毒藥劑是防治植物病毒病不可缺少的有效手段[1-3]。然而，目前僅有少數商品化藥劑用于防治植物病毒病，如寧南霉素、病毒唑、香菇多糖、氨基寡糖素等[4]，這些藥劑因其藥效有限 (一般低于60%) 而受到較大限制[5]。因此，創制高效、安全、環境友好的新型抗病毒藥劑迫在眉睫。結構新穎的天然產物是新型農藥的重要來源[6-8]，它不僅可以提供獨特的作用方式，還具有良好的環境相容性[9]，因此以天然產物作為先導化合物開發新型抗植物病毒劑受到了廣泛的關注[10]，這對于開發綠色抗植物病毒劑具有重要的意義。

木脂素是一類由苯丙素氧化聚合而成的天然產物，廣泛存在于植物中[11]，具有抗氧化[12]、抗腫瘤[13]、殺蟲[14]、抑菌[15]和抗病毒[16-18]等多種生物活性。2012 年，高雪梅等[19]從煙草Nicotiana Tabacum中分離得到一種降木脂素類化合物nicotlactone A (圖式1)，其核心骨架含有γ-丁內酯結構，通過抗病毒活性測試發現，nicotlactone A 在濃度20 μmol/L 下對煙草花葉病毒 (TMV) 的抑制率達到58.4%，表現出較高的抗病毒活性，優于對照藥劑寧南霉素和病毒唑等。另外，其他含有γ-丁內酯或者四氫呋喃結構的木脂素類化合物，如nicotnorlignan A、nicotnorlignan C、nicotlactone B、austrobailignan 和clinopodphenol B 也表現出一定的抗病毒活性[20-23](圖式1)。

圖式 1 含有γ-丁內酯或四氫呋喃結構片段的木脂素類天然產物Scheme 1 Natural products containing γ-butyrolactone or tetrahydrofuran structural fragments

基于nicotlactone A 具有較好的抗TMV 活性，本課題組近期對nicotlactone A (L1，圖式2)的合成和構效關系進行了研究，結果發現：γ-丁內酯環上8 位甲基對該類化合物的抗TMV 活性影響較小[24]，合成的(±)-nicotlactone A (L1) 和(±)-8-demethylnicotlactone A (L2，圖式2) 在500 μg/mL下對TMV 的鈍化活性分別為78.3%和72.8%，優于陽性對照病毒唑 (53.5%)，且與寧南霉素 (73.6%)活性相當?；衔風2 的合成是以苯并[1,3]二氧雜-5-甲醛為原料，經Babier 反應和Mukaiyama 水合反應2 步所得，合成路線相對簡短，然而存在關鍵步驟Mukaiyama 水合反應不易放大，且產物以非對映體混合物的形式存在的問題，從而限制了化合物L2 的規?；铣珊瓦M一步應用?；诖?，本研究以化合物L2 為先導化合物，通過骨架躍遷的策略，將苯環遷移到9'位甲基，設計合成一系列具有全新骨架的α-羥基-γ-丁內酯類化合物并對其抗病毒活性進行評價，以期找到易于合成的高抗病毒活性候選化合物。

目標化合物的設計見圖式2，合成路線見圖式3。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Burker AV-400 核磁共振波譜儀 (以TMS 為內標，氘代二甲基亞砜或氘代氯仿為溶劑)，柱層析硅膠 (篩孔徑48～75 μm) 和薄層層析硅膠板(GF254型) 均購于青島海洋化工廠；所用試劑均為市售分析純或化學純。

圖式 2 目標化合物的設計Scheme 2 Design of the target compounds

1.2 化合物的合成

1.2.1 中間體化合物 (2a～2b，6a～6r，7a～7c) 的合成 以化合物2a 的合成為例。參考文獻反應條件[25-26]，在氮氣保護下，將苯并[1,3]二氧雜-5-甲醛(1a，300.2 mg，2 mmol) 和α-溴代丁內酯 (396.0 mg，2.4 mmol) 溶于8 mL 無水叔丁醇和四氫呋喃 (3 : 1)的混合溶劑中。將反應體系置于0 ℃下，在30 min內分批加入t-BuOK (269.3 mg，2.4 mmol)，并將所得懸浮液在相同溫度下攪拌1 h，最后將得到的淡黃色混合物移至室溫下繼續攪拌12 h。待反應結束后，用冰水 (20 mL) 淬滅反應。分離有機相，并用乙酸乙酯萃取水相，合并有機相后用飽和食鹽水 (20 mL) 洗滌，無水MgSO4干燥，過濾，旋轉蒸發得到中間體化合物2a，無需純化直接投入下一步反應。

1.2.2 目標化合物 (3a～3b，8a～8r，9a～9c) 的合成以化合物3a 的合成為例。參考文獻方法[27]，向反應管中依次加入2a (234.1 mg，1 mmol)、Pd/C (25 mg，10% Pd) 和20 mL 乙酸乙酯，隨后加入甲酸 (30 μL，2 mmol) 和三乙胺 (112 μL，2 mmol)，在80 ℃下封管反應3 h。冷卻至室溫，經硅藻土抽濾，濾出Pd/C 催化劑，減壓旋轉蒸發脫除溶劑，獲得粗產物。通過硅膠柱色譜法 (V(乙酸乙酯) :V(石油醚)=1 : 3 至1 : 1) 純化粗產物，得到目標化合物3a。

3-(苯并[d][1,3]二氧雜環-5-基甲基)-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (3a)：白色固體, 81%, m.p.119.8-121.3 ℃;1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ6.80-6.69 (m, 2H), 6.72-6.63 (m, 1H),5.95 (s, 2H), 4.30 (ddd,J=9.1, 8.3, 4.4 Hz, 1H), 3.87 (ddd,J=9.1, 8.0, 7.1 Hz, 1H), 2.97 (s, 2H), 2.42-2.25 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.8, 148.0, 147.2, 127.8, 123.4,110.5, 108.6, 101.3, 75.3, 65.3, 43.3, 34.1; HRMS-ESI (m/z)(M + Na)+計算值259.0577, 測試值259.0580.

3-(2,3-二氫苯并[b][1,4]二氧雜環-6-基甲基)-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (3b)：白色固體, 77%, m.p.132.7-134.3 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ6.80 (d,J=8.2 Hz, 1H), 6.76 (d,J=2.1 Hz, 1H), 6.70 (dd,J=8.2, 2.1 Hz, 1H), 4.29 (td,J=8.7,4.3 Hz, 1H), 4.24 (s, 4H), 3.90-3.80 (m, 1H), 2.94 (d,J=1.7 Hz, 2H), 2.41-2.22 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.8, 143.6, 143.2, 127.4, 123.1, 118.9, 117.6, 75.3, 65.4, 64.4(2C), 42.8, 34.1; HRMS-ESI (m/z) C13H14NaO5+(M + Na)+計算值273.0733, 測試值273.0743.

3-[(2-氟苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8a)：白色固體, 86%, m.p.133.4-135.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.27-7.14 (m, 2H), 7.08-6.91 (m, 2H), 4.27 (td,J=8.6, 4.5 Hz, 1H), 3.98 (dt,J=9.1, 7.4 Hz, 1H), 3.10-2.93 (m, 2H),2.35-2.11 (m, 2H)；13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.9,161.5 (d,J=244.7 Hz), 132.7 (d,J=4.1 Hz), 129.4 (d,J=8.3 Hz), 124.5 (d,J=3.6 Hz), 121.7 (d,J=15.5 Hz), 115.5 (d,J=22.6 Hz), 75.3, 65.6, 35.5 (d,J=1.8 Hz), 34.2 (d,J=1.9 Hz);HRMS-ESI (m/z) C11H11FNaO3+(M + Na)+計算值233.0584,測試值233.0588.

3-[(3-氟苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8b)：白色固體, 84%, m.p.130.2-131.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.34-7.24 (m, 1H), 7.01 (dt,J=16.2, 7.0 Hz, 3H), 4.33 (ddd,J=9.5, 8.0, 5.0 Hz, 1H), 3.91 (dt,J=9.3, 7.4 Hz, 1H), 3.34-3.16(m, 1H), 3.12-2.95 (m, 2H), 2.40-2.17 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.9, 162.9 (d,J=246.4 Hz), 136.9 (d,J=7.3 Hz), 130.2 (d,J=8.3 Hz), 126.0 (d,J=2.9 Hz), 117.2 (d,J=21.4 Hz), 114.6 (d,J=20.9 Hz), 75.3, 65.6, 42.8 (d,J=1.8 Hz), 34.0;HRMS-ESI (m/z) C11H11FNaO3+(M + Na)+計算值233.0584,測試值233.0589.

3-[(4-氟苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8c)：白色固體, 75%, m.p.126.1-128.4 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.25-7.18 (m, 2H), 7.06-6.95 (m, 2H), 4.31 (ddd,J=9.1, 8.0,4.9 Hz, 1H), 3.86 (dt,J=9.1, 7.4 Hz, 1H), 3.34-3.11 (m, 1H),3.07-2.96 (m, 2H), 2.39-2.23 (m, 2H);13C NMR (101 MHz,CDCl3)δ179.0, 162.4 (d,J=246.0 Hz), 131.8, 131.7, 130.2 (d,J=3.4 Hz), 115.7, 115.5, 75.4 (d,J=1.4 Hz), 65.5, 42.4, 34.0;HRMS-ESI (m/z) C11H11FNaO3+(M + Na)+計算值233.0584,測試值233.0589.

3-[(2-氯苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8d)：白色固體, 33%, m.p.118.2-120.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.44-7.29 (m, 1H), 7.27 (d,J=6.6 Hz, 2H), 7.14 (dd,J=6.0,2.7 Hz, 1H), 4.34 (ddd,J=17.5, 8.7, 4.2 Hz, 1H), 3.93 (dt,J=9.4, 7.4 Hz, 1H), 3.06-2.95 (m, 2H), 2.35-2.24 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.7, 136.6, 134.5, 131.8, 130.3,128.5, 127.8, 75.2, 65.5, 42.7, 34.0; HRMS-ESI (m/z)C11H12ClO3+(M + H)+計算值227.0469, 測試值227.0479.

3-[(3-氯苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8e)：白色固體, 36%, m.p.125.3-126.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.36-7.27 (m, 3H), 7.24-7.18 (m, 1H), 4.39-4.26 (m, 1H),3.85 (ddt,J=49.8, 9.0, 7.5 Hz, 1H), 3.11-2.97 (m, 2H),2.44-2.24 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.8,134.3, 131.6, 130.2, 128.9, 128.8, 127.6, 75.2, 65.4, 42.6, 34.0;HRMS-ESI (m/z) C11H11ClNaO3+(M + Na)+計算值249.0289,測試值249.0298.

3-[(4-氯苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8f)：白色固體, 67%, m.p.133.5-135.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.34-7.27 (m, 2H), 7.23 (dtd,J=8.1, 4.5, 3.7, 2.0 Hz, 2H), 4.24(td,J=8.7, 4.4 Hz, 1H), 3.74 (dt,J=9.0, 7.6 Hz, 1H), 3.03 (s,2H), 2.88 (d,J=9.8 Hz, 1H), 2.40-2.20 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ179.0, 134.3, 130.2 (2C), 128.8 (2C), 127.6,75.4, 65.4, 43.6, 34.1; HRMS-ESI (m/z) C11H12ClO3+(M + H)+計算值227.0469, 測試值227.0479.

3-羥基-3-[(2-甲基苯基) 甲基]四氫呋喃-2-酮 (8g)：白色固體, 89%, m.p.=124.1-126.7 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ7.37-7.17 (m, 4H), 4.40 (dt,J=9.1, 6.3 Hz, 1H), 4.02(q,J=7.8 Hz, 1H), 3.31-3.10 (m, 2H), 2.95 (s, 1H), 2.43 (m,5H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.9, 137.3, 132.8,130.9, 130.9, 127.6, 126.3, 75.5, 65.5, 39.5, 34.5, 20.2; HRMSESI (m/z) C12H14NaO3+(M + Na)+計算值229.0835, 測試值229.0842.

3-羥基-3-[(3-甲基苯基) 甲基]四氫呋喃-2-酮 (8h)：白色固體, 91%, m.p.108.2-110.5 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ7.41 (t,J=7.4 Hz, 1H), 7.30 (d,J=7.6 Hz, 1H), 7.25(d,J=8.2 Hz, 2H), 4.48 (td,J=8.7, 4.4 Hz, 1H), 3.98 (dt,J=9.1,7.6 Hz, 1H), 3.23 (s, 2H), 2.62-2.55 (m, 1H), 2.54 (s, 3H),2.48 (dd,J=13.3, 8.1 Hz, 1H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ179.1, 138.4, 134.2, 130.9, 128.6, 128.3, 127.2, 75.4, 65.4,43.4, 34.1, 21.5; HRMS-ESI (m/z) C12H14NaO3+(M + Na)+計算值229.0835, 測試值229.0840.

3-羥基-3-[(4-甲基苯基) 甲基]四氫呋喃-2-酮 (8i)：白色固體, 83%, m.p.115.3-118.4 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ7.13 (s, 4H), 4.27 (td,J=8.7, 4.2 Hz, 1H), 3.77 (dt,J=8.7, 7.5 Hz, 1H), 3.02 (s, 2H), 2.42-2.24 (m, 5H);13C NMR(101 MHz, CDCl3)δ179.0, 137.3, 131.1, 130.1 (2C), 129.5 (2C),75.4, 65.3, 43.2, 34.1, 21.2; HRMS-ESI (m/z) C12H14NaO3+(M + Na)+計算值229.0835, 測試值229.0836.

3-羥基-3-[(2-甲氧基苯基) 甲基]四氫呋喃-2-酮 (8j)：白色固體, 88%, m.p.139.8-142.1 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ7.31-7.26 (m, 1H), 7.17 (dd,J=7.4, 1.7 Hz, 1H),6.99-6.86 (m, 2H), 4.33 (td,J=8.6, 3.8 Hz, 1H), 4.09 (td,J=8.8, 6.8 Hz, 1H), 3.84 (s, 3H), 3.50 (s, 1H), 3.34 (d,J=13.9 Hz, 1H), 2.88 (d,J=13.9 Hz, 1H), 2.36 (ddd,J=13.1, 6.7, 3.8 Hz, 1H), 2.22 (dt,J=13.1, 8.4 Hz, 1H);13C NMR (101 MHz,CDCl3)δ178.7, 157.7, 132.1, 129.1, 123.3, 121.2, 110.9, 75.6,65.3, 55.6, 36.9, 34.6; HRMS-ESI (m/z) C12H14NaO4+(M +Na)+245.0784 計算值245.0784, 測試值245.0786.

3-羥基-3-[(3-甲氧基苯基) 甲基]四氫呋喃-2-酮 (8k)：白色固體, 86%, m.p.130.1-133.2 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ7.23 (d,J=7.8 Hz, 1H), 6.86-6.75 (m, 3H), 4.28 (td,J=8.7, 4.3 Hz, 1H), 3.82 (s, 1H), 3.79 (s, 3H), 3.03 (s, 2H),2.80 (s, 1H), 2.44-2.24 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.9, 159.9, 135.8, 129.8, 122.5, 115.9, 113.0, 75.4, 65.4,55.4, 43.6, 34.2; HRMS-ESI (m/z) C12H14NaO4+(M + Na)+245.0784 計算值245.0784, 測試值245.0793.

3-羥基-3-[(4-甲氧基苯基) 甲基]四氫呋喃-2-酮 (8l)：白色固體, 83%, m.p.154.5-155.8 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ7.16 (d,J=8.6 Hz, 2H), 6.85 (d,J=8.5 Hz, 2H), 4.26(td,J=8.7, 4.4 Hz, 1H), 3.84-3.70 (m, 4H), 3.03 (s, 1H), 3.00(s, 2H), 2.40-2.23 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ179.1, 159.1, 131.2, 126.2, 114.2, 75.5, 65.3, 55.4, 42.7, 34.1;HRMS-ESI (m/z) C12H14NaO4+(M + Na)+245.0784 計算值245.0784, 測試值245.0794.

3-[(3,4-二甲氧基苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8m)：白色固體, 69%, m.p.159.2-161.3 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ6.77 (d,J=5.4 Hz, 3H), 4.25 (td,J=8.6, 4.5 Hz, 1H),3.84 (s, 6H), 3.75 (dt,J=9.1, 7.5 Hz, 1H), 2.99 (d,J=2.2 Hz,2H), 2.39-2.21 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, DMSO-d6)δ179.2, 149.0, 148.5, 126.7, 122.3, 113.2, 111.3, 75.5, 65.4,56.0, 55.9, 43.1, 34.1; HRMS-ESI (m/z) C13H16NaO5+(M + Na)+計算值275.0890, 測試值275.0896.

3-[(2,3,4-三甲氧基苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮(8n)：白色固體, 66%, m.p.157.5-159.8 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ6.86 (d,J=8.4 Hz, 1H), 6.64 (d,J=8.4 Hz, 1H),4.34 (td,J=8.6, 4.0 Hz, 1H), 4.16-4.07 (m, 1H), 3.92 (d,J=1.0 Hz, 3H), 3.89-3.78 (m, 6H), 3.20 (d,J=14.0 Hz, 1H), 2.79 (d,J=14.0 Hz, 1H), 2.33 (ddd,J=13.3, 7.1, 4.3 Hz, 1H), 2.18 (dt,J=13.2, 8.2 Hz, 1H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.7,153.5, 152.0, 142.2, 125.9, 120.4, 107.6, 75.6, 65.3, 61.2, 61.0,56.1, 36.8, 34.4; HRMS-ESI (m/z) C14H18NaO6+(M + Na)+計算值305.0996, 測試值305.1004.

3-[(3,4,5-三甲氧基苯基) 甲基]-3-羥基四氫呋喃-2-酮(8o)：白色固體, 84%, m.p.164.3-166.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ6.45 (s, 2H), 4.30 (td,J=8.5, 4.7 Hz, 1H), 3.86(d,J=1.9 Hz, 1H), 3.84 (s, 6H), 3.83 (s, 3H), 3.00 (d,J=3.2 Hz,2H), 2.34 (ddd,J=17.0, 7.9, 5.2 Hz, 2H);13C NMR (101 MHz,CDCl3)δ178.8, 153.4, 137.5, 129.9, 107.2, 75.4, 65.4, 61.0,56.3, 43.9, 34.3; HRMS-ESI (m/z) C14H18NaO6+(M + Na)+計算值305.0996, 測試值305.1000.

3-羥基-3-[4-(三氟甲基) 苯基]甲基-四氫呋喃-2-酮 (8p)：白色固體, 67%, m.p.127.5-130.1 ℃1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ7.58 (d,J=8.0 Hz, 2H), 7.39 (d,J=7.9 Hz, 2H), 4.35(ddd,J=9.3, 7.7, 5.4 Hz, 1H), 3.97 (dt,J=9.2, 7.3 Hz, 1H), 3.37(s, 1H), 3.19-2.97 (m, 2H), 2.37-2.22 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.8, 138.7, 138.7, 130.7(2C), 129.9 (q,J=32.5 Hz), 125.6 (q,J=3.6 Hz), 124.2 (q,J=272.7 Hz), 75.2,65.6, 42.7, 34.1; HRMS-ESI (m/z) C12H11F3NaO3+(M + Na)+計算值283.0552, 測試值283.0562.

3-羥基-3-[4-氰基苯基]甲基-四氫呋喃-2-酮 (8q)：白色固體, 71%, m.p.130.1-132.3 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.63 (d,J=7.9 Hz, 2H), 7.38 (d,J=7.9 Hz, 2H), 4.38 (dt,J=9.3, 6.5 Hz, 1H), 4.03 (dt,J=9.5, 7.3 Hz, 1H), 3.18-3.01 (m,2H), 2.30 (t,J=6.9 Hz, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.2, 140.1, 132.4 (2C), 131.1 (2C), 118.7, 111.6, 75.0, 65.5,43.1, 34.2; HRMS-ESI (m/z) C12H12NO3+(M + H)+計算值218.0812, 測試值218.0820.

3-芐基-3-羥基四氫呋喃-2-酮 (8r)：白色固體, 84%,m.p.110.3-113.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.29-7.21(m, 3H), 7.20-7.16 (m, 2H), 4.21 (td,J=8.7, 4.3 Hz, 1H), 3.70(dt,J=9.1, 7.6 Hz, 1H), 3.00 (s, 2H), 2.35-2.16 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ179.1, 134.2, 130.2 (2C), 128.8(2C), 127.6, 75.4, 65.4, 43.5, 34.0; HRMS-ESI (m/z)C11H12NaO3+(M + Na)+計算值215.0679, 測試值215.0685.

3-羥基-3-(吡啶-2-基甲基) 四氫呋喃-2-酮 (9a)：黃色固體, 46%, m.p.133.5-135.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ8.53-8.47 (m, 1H), 7.68 (td,J=7.7, 1.8 Hz, 1H), 7.24-7.13 (m,2H), 4.44 (ddd,J=9.2, 7.5, 5.9 Hz, 1H), 4.25 (ddd,J=9.1, 7.3,6.3 Hz, 1H), 3.24-3.08 (m, 2H), 2.33 (dddd,J=41.5, 13.2, 7.4,6.1 Hz, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ177.2, 157.2,148.3, 137.6, 124.5, 122.5, 74.8, 65.3, 41.2, 36.3; HRMS-ESI(m/z) C10H12NO3+(M + H)+計算值194.0812, 測試值194.0822.

3-羥基-3-(吡啶-3-基甲基) 四氫呋喃-2-酮 (9b)：淡黃色固體, 34%, m.p.128.4-130.3 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ8.53-8.43 (m, 2H), 7.65 (dt,J=7.9, 2.0 Hz, 1H), 7.27 (s, 1H),4.39 (ddd,J=9.2, 7.2, 6.1 Hz, 1H), 4.10 (dt,J=9.1, 7.0 Hz, 1H),3.12 (d,J=14.0 Hz, 1H), 2.30 (td,J=7.2, 6.7, 1.6 Hz, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.2, 150.7, 148.2, 138.5, 131.0,123.7, 74.7, 65.5, 40.1, 34.7; HRMS-ESI (m/z) C10H12NO3+(M + H)+計算值194.0812, 測試值194.0821.

3-羥基-3-(吡啶-4-基甲基) 四氫呋喃-2-酮 (9c)：淡黃色固體, 31%, m.p.136.0-137.8 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ8.53-8.47 (m, 2H), 7.26-7.19 (m, 2H), 4.37 (td,J=8.7, 4.0 Hz, 1H), 4.17-4.08 (m, 1H), 3.36-3.13 (m, 2H), 2.42 (ddd,J=13.3, 6.9, 4.1 Hz, 1H), 2.28 (dt,J=13.3, 8.2 Hz, 1H);13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ178.7, 148.9 (2C), 143.5, 125.4 (2C),75.5, 65.7, 39.1, 34.1; HRMS-ESI (m/z) C10H12NO3+(M + H)+計算值194.0812, 測試值194.0816.

1.3 抗病毒活性測試

供試病毒為煙草花葉病毒 (TMV)，供試植株為心葉煙 (TMV 寄主)，均為西北農林科技大學植物保護學院植物病毒學團隊提供。

對照藥劑：8%寧南霉素 (ningnanmycin) 水劑，購于德強生物股份有限公司；98%病毒唑 (ribavirin)原藥，購于安耐吉化學。

1.3.1 煙草花葉病毒提純 選取接種21 d 以上，受到TMV 病毒系統侵染的普通煙Nicotiana tabacumK326 植株的上部葉片，剪掉葉脈后按文獻報道的方法[28]提純。

1.3.2 供試藥液的配制 稱取2 mg 目標化合物置于1.5 mL 離心管中，加入25 μL 二甲基亞砜(DMSO) 使其溶解，用含體積分數為1% Tween 80的二次蒸餾水定容至4 mL，將其配制成500 μg/mL的藥液。取1 mL 上述藥液，加入等體積含1% Tween 80 的二次蒸餾水，配制成250 μg/mL 的藥液，再依次稀釋，配制成125、62.5、31.25 μg/mL 的系列質量濃度藥液，用于測定化合物的EC50值。同法配制病毒唑藥液。用二次蒸餾水代替上述含1%Tween 80 的二次蒸餾水進行稀釋，配制寧南霉素供試藥液。

1.3.3 體外鈍化TMV 活性測定 采用半葉枯斑法[29-30]測定。選取健康、生長旺盛5～6 葉期的心葉煙，將500 μL 供試化合物藥液與20 μg/mL 的TMV 病毒等體積混合30 min 后接種到心葉煙左半葉，右半葉接種蒸餾水與TMV 病毒等體積混合液，作為對照。采用常規機械摩擦法接種。每處理3～5 片煙葉，試驗重復3 次，對照藥劑為病毒唑和寧南霉素。在溫度為 (25 ± 1) ℃、光照10 000 lx的培養箱中保濕培養3～4 d 后，觀察葉片上的枯斑數，記錄對照組和化合物處理組的枯斑數，分別記作N1和N2，按照 (1) 式計算抑制率 (I)。

1.3.4 保護活性測定 選取健康、生長旺盛的5～6 葉期心葉煙為枯斑寄主，藥劑處理濃度及培養條件同1.3.3 節。將化合物左半葉進行藥物處理，右半葉進行清水處理。在施藥12 h 后于整個葉片接種TMV 病毒，測定化合物對TMV 病毒侵染心葉煙草的保護作用。每處理3～5 個葉片，重復3 株，對照藥劑為病毒唑和寧南霉素。待接種葉出現明顯的枯斑后，記錄枯斑數目，根據公式(1) 計算抑制率，并進行統計分析。

1.3.5 治療活性測定 選取健康、生長旺盛的5～6 葉期心葉煙為枯斑寄主，藥劑處理濃度及培養條件同1.3.3 節。用TMV 病毒摩擦接種整個葉片，6 h 后用供試化合物處理心葉煙左半葉，右半葉用清水處理。每處理3～5 個葉片，重復3 株，對照藥劑為病毒唑和寧南霉素。待接種葉出現明顯的枯斑后，記錄枯斑數目，根據公式 (1) 計算抑制率，并進行統計分析。

1.3.6 生物統計方法 試驗數據利用SPSS Statistics 23.0 軟件進行方差分析，P＜ 0.05 表示兩者差異顯著。

2 結果與討論

2.1 目標化合物的合成及波譜分析

中間體的合成是以相應的取代苯甲醛為起始原料，經Darzens 縮合反應制備而得。獲得中間體化合物后，通過鈀催化加氫還原獲得相應的α-羥基-γ-丁內酯類目標化合物3a～3b、8a～8r 和9a～9c。以8a (圖式4) 的波譜為例進行說明。1H NMR中，化學位移和多重峰δ2.35-2.11 (m, 2H)為丁內酯結構中11 號碳上氫的位移和裂峰，化學位移和多重峰δ4.27 (td,J= 8.6, 4.5 Hz, 1H), 3.98 (dt,J=9.1, 7.4 Hz, 1H)為丁內酯結構中7 號碳上兩個氫的位移和裂峰，化學位移和多重峰3.10-2.93 (m,2H)是13 號碳上氫的位移和裂峰，化學位移在δ7.27-7.14 處的峰為1 和2 位苯環氫的吸收峰，化學位移在δ7.08-6.91 處的峰為3 和4 位苯環氫的吸收峰；13C NMR 中，化學位移在δ178.9 吸收峰為丁內酯結構中9 位羰基碳的信號峰，化學位移和裂峰δ161.5 (d,J= 244.7 Hz)是苯環上6 號位的碳信號峰，同時受到氟的影響而裂成雙峰，δ132.7 (d,J= 4.1 Hz), 129.4 (d,J=8.3 Hz), 124.5 (d,J= 3.6 Hz), 121.7 (d,J= 15.5 Hz), 115.5 (d,J= 22.6 Hz)是苯環上其余5 個碳的化學位移和裂峰情況，化學位移為δ75.3 為化合物8a 中10 位碳的信號峰，化學位移為δ65.6 為化合物8a 中7 位碳的信號峰，化學位移在δ35.5 和34.2 為化合物8a 中13 和11 位碳的信號峰。

圖式 4 化合物8a 的化學結構式Scheme 4 Structural formula of compound 8a

2.2 抗病毒活性

采用半葉枯斑法測定的α-羥基-γ-丁內酯類化合物3a～3b、8a～8r 和9a～9c 的鈍化活性、保護活性和治療活性結果見表1?？梢钥闯觯涸?00 μg/mL質量濃度下，目標化合物表現出一定的抗病毒活性，其中3a、8c、8h 及8m～8o 對TMV 的鈍化活性超過50%，特別是化合物8o 的鈍化活性達到72.8%，優于對照藥劑病毒唑 (59.1%)，同時表現出中等的治療活性 (50.5%) 及保護活性 (51.8%)；對于保護活性，化合物8h、8l 和8o 抑制率大于50%，其中化合物8l 的保護活性達到58.6%，優于抗病毒對照藥劑病毒唑 (45.4%)，且與寧南霉素(60.2%) 和先導化合物L2 (58.2%) 活性相當；對于治療活性，目標化合物活性均較差，只有8m 和8o 抑制率大于50%。

表1 α-羥基-γ-丁內酯類衍生物在500 μg/mL 質量濃度下抗TMV 活性Table 1 Antiviral activities of α-hydroxy γ-butyrolactone derivatives against TMV at 500 μg/mL

為了進一步確定α-羥基-γ-丁內酯類系列化合物對TMV 的抑制活性，選擇鈍化及保護活性較好的化合物 (＞ 50%) 以及先導化合物L2 進行了EC50值的測定，結果見表2。

表2 部分α-羥基-γ-丁內酯類化合物對TMV 的EC50 值Table 2 The EC50 values of the selected α-hydroxy γ-butyrolactones against TMV

由表2 數據可以看出：不同化合物對TMV 的鈍化活性有所差異，其中化合物8o 表現出最好的抑制活性，其EC50值為226.2 μg/mL，優于對照藥劑病毒唑 (308.4 μg/mL)，與先導化合物L2(228.8 μg/mL) 相當，但與寧南霉素有一定差距；不同化合物對TMV 的保護活性也有所差異，其中化合物8l 表現出最好的抑制活性，其EC50值為382.3 μg/mL，與先導化合物L2 (384.6 μg/mL) 相當，但活性低于寧南霉素 (223.5 μg/mL)。

通過對表1 和表2 中的抗病毒活性數據進行分析可以發現，化合物結構與活性存在一定相關性。比較化合物3a 和3b 發現，苯并二氧雜戊環化合物3a 的鈍化和治療活性分別為51.5%和36.5%，強于苯并二氧雜己環化合物3b (33.8%和30.5%)。

對于8a～8r 系列，可以看出苯環上引入不同的取代基后化合物的抗病毒活性呈現出較大差異。當苯環上引入給電子基團如甲氧基，可提高化合物的抗病毒活性。如，化合物8j (R = 2-OMe)、8k (R = 3-OMe)、8l (R = 4-OMe) 在500 μg/mL 下的鈍化活性分別為39.6%、32.5%和42.6%，大于未取代的化合物8r (R = H) 的鈍化活性 (25.5%)，同時也強于吸電子氯取代的化合物8d～8f (11.8%～30.5%)。值得注意的是，苯環上氟取代的化合物8a～8c 表現出較好的抗病毒活性，其在500 μg/mL下對TMV 的鈍化活性分別為45.6%、43.2% 和53.5%，同時三氟甲基取代的化合物8p (R = 4-CF3)的鈍化活性 (44.6%) 大于8i (R = 4-CH3) 的鈍化活性 (26.4%)，這一現象可能是由于氟原子取代的化合物具有良好的脂溶性，同時氟原子電負性較強，可通過改變化合物的電子效應、理化性質提高生物活性等。

對比多取代化合物8m～8o 發現，引入多取代甲氧基可以顯著提高化合物對TMV 的活性?；衔?m～8o 對TMV 的鈍化活性 (52.5%～72.8%) 整體強于單取代甲氧基系列8j～8l 的鈍化活性(32.5%～42.6%)，通過進一步活性篩選，化合物8o 表現出較好的抑制活性，對TMV 的鈍化活性的EC50為226.2 μg/mL 與先導化合物L2 (228.8 μg/mL)相當。

3 結論

本研究結合本課題組前期研究，應用骨架躍遷策略，設計合成21 個α-羥基-γ-丁內酯類衍生物，并測定了它們對TMV 的鈍化、保護和治療活性。結果表明，目標化合物對TMV 均表現出一定的抑制活性，其中化合物8o 表現出最好的鈍化活性，其EC50值為226.2 μg/mL，優于對照藥劑病毒唑 (EC50值308.4 μg/mL)，與先導化合物L2 (EC50值228.8 μg/mL) 相當。另外，化合物L2 具有一個手性中心，其結構簡單易合成，這為天然產物抗病毒農藥的開發提供了新先導或候選化合物。