本发明涉及农用杀菌剂领域，具体涉及一种苯并吡喃类化合物及其制备方法和应用。
背景技术
化学防治是作物病害防治的主要技术手段。有机合成杀菌剂是目前农用杀菌剂中的主体部分，也是现代农药工业的重要组成部分。但随着有机合成杀菌剂的大量使用，作物病原菌表现出了不同程度的耐药性或抗药性。因此，开发各种新型杀菌剂是解决农药工业面临的问题。
苯并吡喃类化合物普遍存在于自然界中，尤其是在植物中，在医药方面有着广泛的应用。我们熟知的花色素属于苯并吡喃类化合物；已有报道证明，苯并吡喃的羰基衍生物，如苯并-α-吡喃酮和苯并-γ-吡喃酮存在于许多天然化合物的结构中；罗马大学的burali(1987)报道异黄烷的合成及其抗鼻病毒的活性，并且对鼻病毒有很好的抑制作用(burali,c.；desideri,n.；stein,m.l.；conti,c.；orsi,n.,synthesisandanti-rhinovirusactivityofhalogen-substitutedisoflavenesandisoflavans.europeanjournalofmedicinalchemistry1987，22(2)，119-123)；汤磊(2008)等人合成的苯并吡喃类化合物具有胰岛素增敏活性的(汤磊，杨玉社，嵇汝运.苯并吡喃类化合物的合成及生物活性研究[j].药学学报，2008(02)：162-168)；陈斌(2014)等人合成的新型苯并吡喃黄酮类化合初步的体外抗肿瘤活性测试结果表明对白血病细胞株(k562)和肺癌细胞(a549)具有较好的抑制活性(陈斌，刘雄伟，陈诗尧，等.新型苯并吡喃黄酮的合成及其抗肿瘤活性[j].合成化学，2014，22(1)：30-33)；赵圣印(2002)等人合成的苯并吡喃-4-腙类化合物，其离体扩血管活性实验表明，大部分化合物具有一定的血管舒张活性(赵圣印，黄文龙，张惠斌.苯并吡喃-4-腙类化合物的合成及其血管舒张活性[j].药学学报，2002，37(8)：621-625)；聂爱华(2008)等人设计并合成的2h-1-苯并吡喃衍生物化合物，并对其体外抗癌活性进行评价，研究表明，部分化合物对hl-60细胞增殖有一定的抑制作用(聂爱华,顾为,王勇俊,等.2h-1-苯并吡喃衍生物的合成及其体外抗癌活性的初步评价(英文)[j].中国药物化学杂志，2008，18(2)：81-89)，但未见苯并吡喃类化合物用于农业真菌病害杀菌活性物质的相关报道。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种苯并吡喃类化合物，该化合物结构简单，易于合成，生产成本低，对多种农作物病原菌具有抗菌活性，并可进行结构改造与优化，应用前景广泛。
本发明的目的之二在于提供一种苯并吡喃类化合物的制备方法，该方法工艺简单，适于大规模生产。
本发明的目的之三在于提供一种苯并吡喃类化合物的应用，该应用领域广泛，应用成本低。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种苯并吡喃类化合物，所述化合物的分子结构如式ⅰ所示；
其中，r选自苯基、4-氯苯基、4-溴苯基或氰基；r1选自氢、氯或溴。
一种如权利要求1所述的苯并吡喃类化合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将式ⅱ所示的r1基取代的水杨醛和硼氢化钠在溶剂中冰水浴，进行还原反应制得式ⅲ所示的r1基取代的水杨醇；
(2)在碳酸钾溶液的作用下，将式ⅲ所示的r1基取代的水杨醇和式ⅳ所示的α-溴代苯乙酮在溶剂中搅拌反应，制得式ⅴ所示的化合物；
(3)将式ⅴ所示的化合物和三苯基膦氢溴酸盐在溶剂中加热，制得式ⅵ所示的r1基和r2基取代的鏻盐；
(4)将式ⅵ所示的r1基和r2基取代的鏻盐和乙醇钠在溶剂中搅拌反应，制得式ⅰ1所示的苯并吡喃类化合物；
其中，r1选自氢、氯或溴。
作为优选的技术方案，所述步骤(1)中反应结束后，调节所得溶液ph至中性，静置，分层，萃取，得到有机层，将其依次进行干燥、过滤、旋干和层析，即可；所述溶剂为无水乙醇，所述反应温度为常温，所述反应时间为2-2.5h；所述式ⅱ所示的r1基取代的水杨醛和硼氢化钠的摩尔比为1:2。
作为优选的技术方案，所述步骤(2)中反应开始前，将碳酸钾溶液和溶剂依次加入式ⅲ所示的r1基取代的水杨醇中搅拌1-1.5h；所述搅拌反应结束后，将所得溶液依次进行过滤、旋干和层析，即可；所述溶剂为丙酮，所述反应温度为常温，所述反应时间为3-3.5h；所述式ⅲ所示的r1基取代的水杨醇和式ⅳ所示的α-溴代苯乙酮的摩尔比为6:7。
作为优选的技术方案，所述步骤(3)中反应结束后，将所得溶液依次进行旋干和层析，即可；所述溶剂为乙腈，所述反应温度为90-100℃，所述反应时间为3-3.5h；所述式ⅴ所示的化合物和三苯基膦氢溴酸盐的摩尔比为1:1.1。
作为优选的技术方案，所述步骤(4)中搅拌反应结束后，调节所得溶液ph至中性，静置，分层，萃取，得到有机层，将其依次进行干燥、过滤、旋干和层析，即可；所述溶剂为无水乙醇，所述反应温度为常温，所述反应时间为12-14h；所述式ⅵ所示的r1基和r2基取代的鏻盐和乙醇钠的摩尔比为1:2。
一种如权利要求1所述的苯并吡喃类化合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将式ⅱ所示的r1基取代的水杨醛、三乙烯二胺和丙烯腈进行加热回流反应制得式ⅰ2所示的苯并吡喃类化合物；
其中，r1和r2分别选自氢、氯或溴。
作为优选的技术方案，所述反应结束后，将所得溶液依次进行旋干和层析，即可；所述反应温度为75-80℃，所述反应时间为24-26h；所述水杨醛、三乙烯二胺和丙烯腈的摩尔比为13:3:66。
一种如权利要求1所述的苯并吡喃类化合物作为活性物质在农作物病菌杀菌剂中的应用。
作为优选的技术方案，所述农作物病菌包括：草莓灰霉病菌、马铃薯早疫病菌和西瓜枯萎病菌。
式ⅰ所示的苯并吡喃类化合物由于具有苯并吡喃环结构，是通过不同取代基取代苯并吡喃环结构上的氢而制得的，故将其称为苯并吡喃类化合物。
本发明与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
(1)本发明的化合物结构简单，易于合成，生产成本低，实际应用前景广泛；
(2)对多种农作物病原菌具有抗菌活性，可进行结构改造和优化，在农业抗菌剂领域应用前景广泛。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
制备3-苯基-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
1)取容积为100ml的两颈烧瓶，火焰真空干燥，氩气置换，加入邻羟基苯甲醛(10mmol,1.221g)和硼氢化钠(20mmol,0.7566g)，冰水浴下缓慢加入25ml乙醇，室温反应2h后得到水杨醇。
2)室温条件下，取水杨醇(3mmol,0.3724g)加入两颈烧瓶中，再加入的碳酸钾(3.3mmol,0.4561g)，缓慢注入10ml干燥的丙酮，搅拌1h后加入α-溴代苯乙酮(3.5mmol,0.6997g)，室温继续反应3h，反应结束后，硅胶柱层析得到中间体；
3)取中间体(2mmol,0.4841g)与三苯基膦氢溴酸盐(2.2mmol,0.7550g)加入烧瓶，室温下加入10ml乙腈，90℃回流3h，过硅胶柱纯化获得[2-(2-氧代-2-苯基乙氧基)苄基]三苯基溴化鏻。
4)取容积为50ml的两颈烧瓶，火焰真空干燥，氩气置换，取鏻盐(1mmol,0.5661g)，乙醇钠(2mmol,0.1361g)加入两颈烧瓶，缓慢注入5ml无水乙醇，室温下搅拌过夜，处理获得目标产物。
3-苯基-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.1581g,76％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.41-7.44(m,2h),7.36-7.40(m,2h),7.28-7.33(m,1h),7.10-7.14(m,1h),7.07-7.09(m,1h),6.90(td,j＝7.6,1.2hz,1h),6.85(d,j＝8.0hz,1h),6.80(s,1h),5.16(d,j＝1.6hz,2h).
实施例2
制备6-氯-3-苯基-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用5-氯-2-羟基苯甲醛替代实施例1中的邻羟基苯甲醛，制备获得目标化物。
6-氯-3-苯基-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.7262g,30％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.39-7.45(m,4h),7.32-7.36(m,1h),7.06-7.08(m,2h),6.77-6.80(m,1h),6.73(s,1h),5.16(d,j＝1.2hz,2h).
实施例3
制备3-(4-氯苯基)-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用α-溴代对氯苯乙酮替代实施例1中的α-溴代苯乙酮，制备获得目标化合物。
3-(4-氯苯基)-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.1864g,77％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.36(s,4h),7.14(td,j＝7.6,1.6hz1h),7.09(dd,j＝2.0,1.6hz,1h),6.92(td,j＝7.6,1.2hz,1h),6.85(d,j＝8.0hz,1h),6.80(s,1h),5.13(d,j＝1.2hz,2h).
实施例4
制备6-溴-3-苯基-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用5-溴-2-羟基苯甲醛替代实施例1中的邻羟基苯甲醛，制备获得目标化合物。
6-溴-3-苯基-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.2603g,91％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.38-7.44(m,4h),7.32-7.36(m,1h),7.20-7.22(m,2h),6.74(s,1h),6.72(s,1h),5.17(d,j＝1.2hz,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3)δ＝152.3,136.2,133.1,132.0,131.5,131.5,128.9,128.8,128.5,125.8,124.8,118.9,117.2,113.4,67.3.
实施例5
制备3-(4-溴苯基)-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用α-溴代对溴苯乙酮替代实施例1中的α-溴代苯乙酮，制备获得目标化合物。
3-(4-溴苯基)-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.1973g,69％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.36(s,4h),7.12-7.15(m,1h),7.08-7.10(m,1h),6.92(td,j＝7.2,0.8hz,1h),6.85(d,j＝8hz,1h),6.80(s,1h),5.13(d,j＝1.2hz,2h).
实施例6
制备6-溴-3-(4-氯苯基)-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用5-溴-2-羟基苯甲醛替代实施例1中的邻羟基苯甲醛，用α-溴代对氯苯乙酮替代实施例1中的α-溴代苯乙酮。
6-溴-3-(4-氯苯基)-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.1279g,40％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.32-7.38(m,4h),7.18-7.26(m,2h),6.72(d,j＝8.4hz,1h),6.70(s,1h),5.12(d,j＝1.2hz,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3)δ＝152.3,134.7,134.3,131.8,129.4,129.0,126.1,124.6,119.4,117.3,113.7,67.0.
实施例7
制备6-氯-3-(4-溴苯基)-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用5-氯-2-羟基苯甲醛替代实施例1中的邻羟基苯甲醛，α-溴代对溴苯乙酮替代α-溴代苯乙酮。
6-氯-3-(4-溴苯基)-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.2142g,67％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.50-7.53(m,2h),7.25-7.29(m,2h),7.04-7.09(m.2h),6.77(d,j＝8.4hz,1h),6.71(s,1h),5.11(d,j＝1.6hz,2h).
实施例8
制备6-氯-3-(4-氯苯基)-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用5-氯-2-羟基苯甲醛替代实施例1中的邻羟基苯甲醛,α-溴代对氯苯乙酮替代α-溴代苯乙酮。
6-氯-3-(4-氯苯基)-2h-苯并吡喃为白色粉末，产率(0.0054g,21％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.33-7.39(m,4h),7.05-7.09(m,2h),6.78(d,j＝8.4hz,1h),6.71(s,1h),5.12(d,j＝1.2hz,2h).
实施例9
制备6-溴-3-(4-溴苯基)-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
制备方法同实施例1。不同点为用5-溴-2-羟基苯甲醛替代实施例1中的邻羟基苯甲醛，α-溴代对氯苯乙酮替代α-溴代苯乙酮。
6-溴-3-(4-溴苯基)-2h-苯并吡喃为白色粉末；产率为(0.2219g,61％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.50-7.53(m,2h),7.28-7.29(m,1h),7.26-7.27(m,1h),7.19-7.23(m,2h),6.71-6.74(m,2h),5.12(d,j＝1.2hz,2h).
实施例10
制备3-氰基-2h-苯并吡喃，其化学结构式如下所示：
在常温条件下，将水杨醛(65mmol,9.590g)，三乙烯二胺(15mmol，1.6827g)和丙烯腈(330mmol,0.5749g,22.1ml)加入反应瓶中，加热回流24h，通过硅胶柱层析纯化获得目标产物。
3-氰基-2h-苯并吡喃为黄色固体，产率(7.5542g,74％)。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.17(td,j＝8,1.6hz1h),7.05(s,1h),7.00(dd,j＝7.2,1.2hz,1h),6.87(td,j＝7.2,0.8hz,1h),6.77(d,j＝8.4hz,1h),4.69(d,j＝1.6hz,2h).
实验例1
分别对实施例1-9中的苯并吡喃类化合物进行生物抗菌活性测定。
采用生长速率法测定草莓灰霉病菌(botrytiscinereapers)、马铃薯早疫病菌(alternariasolani.soraue)、烟草赤星病菌(alterariaalternata(fries)keissler)、西瓜枯萎病菌(fusariumoxysporumf.sp.niveum)4种供试菌的抑菌活性。菌种均由四川农业大学无公害农药研究实验室提供。
将供试药剂用0.1％吐温-20将其配制成10mg/ml母液。吸取0.2ml母液与4.8mlpda培养基充分混匀，迅速分装至三个直径为6cm的培养皿中，冷却，备用。此时药剂质量浓度为400ug/ml。空白对照为只加入含0.1％吐温-20的无菌水0.2ml。以光甘草定作为阳性对照。无菌条件下，用打孔器在靶标菌菌落边缘取直径为0.4cm的菌饼，菌丝面向下，接种于带药平板中央，以含相应质量浓度的溶剂(无菌水)与光甘草定作空白对照和阳性对照，每个处理设3个重复组，
适温培养4d，使用十字交叉法测量菌落直径，计算400mg/ml时化合物对各菌株的抑制率。重复3次取平均值。
按下列公式求抑菌率：
菌落直径(cm)＝测量菌落直径平均值-0.4cm
抑制率％＝(对照组菌落直径-处理组菌落直径)/(对照组菌落直径-0.4cm)×100
实施例1-9中的苯并吡喃类化合物分别在培养基浓度为400mg/l下对4种病原菌的抑菌率如表1所示。
表1
表1结果说明实施例1-9制备的的苯并吡喃类化合物对草莓灰霉病、西瓜枯萎病、马铃薯早疫病、烟草刺星病均具有一定抑制作用。
实验例二
将实施例10制得的3-氰基-2h-苯并吡喃进行生物抗菌活性测定。
采用生长速率法测定草莓灰霉病菌、马铃薯早疫病菌和西瓜枯萎病菌4种供试菌的抑菌活性。菌种均由四川农业大学无公害农药研究实验室提供。
将供试药剂用0.1％吐温-20将其配制成20mg/ml母液。吸取药液与pda培养基充分混匀分别配置为600mg/l,400mg/l,200mg/l,100mg/l,50mg/l分别分装至三个直径为6cm的培养皿中，冷却。空白对照为只加入含0.1％吐温-20的无菌水。
以光甘草定作为阳性对照。，无菌条件下，用打孔器在靶标菌菌落边缘取直径为0.4cm的菌饼，菌丝面向下，接种于带药平板中央，以含相应质量浓度的溶剂(无菌水)与光甘草定作空白对照和阳性对照，每个处理设3个重复，适温培养4d，使用十字交叉法测量菌落直径。
按下列公式求抑菌率：
菌落直径(cm)＝测量菌落直径平均值-0.4cm
抑制率％＝(对照组菌落直径-处理组菌落直径)/(对照组菌落直径-0.4cm)×100
根据抑制率，按机率值分析法，得出光甘草定与化合物对供试真菌的ec50，实施例10制备的3-氰基-2h-苯并吡喃对供试真菌抑制的毒力结果见表2。
表2
表2结果说明实施例10制备的3-氰基-2h-苯并吡喃对草莓灰霉病、西瓜枯萎病、马铃薯早疫病、烟草刺星病均具有一定抑制作用。