香豆素类化合物在治疗植物病虫害中的应用

本发明涉及香豆素类化合物在治疗植物病虫害中的应用，属于农业防护。

背景技术：

1、香豆素是一种具有芳香特性的天然产物，广泛存在于不同的植物来源中，例如蔬菜、香料、水果和药用植物的根茎叶和果实。香豆素具有独特的物理和化学性质，含有香豆素框架的化合物具有广泛的药理学、生物学和生理学活性，这使得它们在医学、食品工业和农业中的应用非常重要。例如蛇床子素作为杀虫抑菌农药已广泛应用于农业中。因此，研究香豆素衍生物的农业生物活性对开发新型农药具有重要意义。

2、本专利在系统研究已有文献基础上设计合成了系列烷氧基香豆素和酯基香豆素衍生物，并研究其生物活性，以期找到生物活性好的香豆素衍生物，并总结构效关系对香豆素的衍生提供指导。

技术实现思路

1、本发明提供香豆素类化合物在防治植物病虫害中的应用。本专利的香豆素类化合物具有很好的抗植物病毒病菌活性和杀灭害虫活性。

2、本发明的香豆素类化合物具体为i-1~i-11,ⅱ-1~ⅱ-4,ⅲ。r1, r2, r3为i-1~i-11结构所示官能团，r4为ⅱ-1~ⅱ-4结构所示官能团。

3、

4、相比于现有技术，本发明首次发现香豆素衍生物i-1~i-11,ⅱ-1~ⅱ-4,ⅲ表现出很好的抗植物病毒和病菌活性，能很好地抑制烟草花叶病毒(tmv)和黄瓜枯萎，花生褐斑，苹果轮纹，小麦纹枯，玉米小斑，西瓜炭疽，水稻恶苗，番茄早疫，小麦赤霉，水稻稻瘟，辣椒疫霉，油菜菌核，黄瓜灰霉，水稻纹枯14种植物病菌，同时表现出杀粘虫，棉铃虫，玉米螟，草地贪菜蛾，蚊幼虫五种植物害虫活性。

5、实施方式

6、在本发明的实施例中，化合物i-1~i-5、i-7~i-10按照下述参考文献制备： eur. j.  org. chem., 2020, 45: 6976 −6980;  molecules.,  2020, 25 (3): 602。化合物ⅱ-1按照下述参考文献制备： chemistry select.,  2020, 5 (28): 8875−8880。化合物i-6和ⅲ按照下述参考文献制备： synth. commun.,  2020, 50 (21): 3204−3211。化合物i-11、ⅱ-2~ⅱ-4按照下述参考文献制备： j. org. chem.,  2021, 86 (3): 2602−2620。

7、实施例1：香豆素类化合物i-1~i-11, ⅱ-1~ⅱ-4,ⅲ的实验数据

8、i-1: 棕褐色固体，熔点170−172 ºc。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.60 (dd, j=9.5, 2.2 hz, 1h), 6.97 (d, j= 2.4 hz, 2h), 6.83 (d, j= 2.1hz, 1h), 6.29 (dd, j=9.5, 2.5 hz, 1h), 5.67 (s, 1h), 3.98 (d, j= 2.4 hz, 3h).13c nmr (100 mhz,cdcl3) δ161.5 150.1, 149.3, 143.4, 142.7, 113.9, 112.3, 111.1, 110.0, 99.3,56.5.

9、i-2:橘黄色晶体，熔点105−108 ºc。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.61 (d, j = 9.4hz, 1h), 6.86 (d, j= 11.5 hz, 2h), 6.28 (d, j= 9.5 hz, 1h), 5.52 (s, 1h), 4.60(d, j= 6.6 hz, 2h), 3.94 (s, 3h), 1.78 (d, j= 16.6 hz, 6h).13c nmr (100 mhz,cdcl3) δ161.5, 153.4, 150.0, 145.5, 143.5, 138.7, 119.1, 113.3, 111.4, 109.9,100.0, 66.3, 56.3, 25.9, 18.3.

10、i-3:黄色固体，熔点124−127 ºc。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ 7.63 (d, j= 9.4hz, 1h), 6.85 (d, j= 3.7 hz, 2h), 6.29 (d, j= 9.3 hz, 1h), 3.94 (d, j= 11.5 hz,6h).13c nmr (100 mhz, cdcl3) δ161.5, 152.9, 150.1, 146.4, 143.3, 113.6, 111.5,108.0, 100.0, 56.4.

11、i-4: 灰棕色固体，熔点131−134 ºc。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.62 (d, j= 9.4hz, 1h), 6.98 (s, 1h), 6.84 (s, 1h), 6.30 (d, j= 9.4 hz, 1h), 5.79 (s, 1h),5.48 (s, 1h), 4.67 (d, j= 6.6 hz, 2h), 1.81 (d, j= 14.1 hz, 6h).13c nmr (100mhz, cdcl3) δ161.6, 149.4, 149.1, 143.5, 143.0, 140.2, 118.1, 113.7, 112.1,110.9, 100.3, 66.3, 25.8, 18.4.

12、i-5: 黄色固体，熔点73−75 ºc。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.62 (d, j= 9.4 hz,1h), 6.85 (d, j= 29.4 hz, 2h), 6.26 (d, j= 9.4 hz, 1h), 5.55 – 5.43 (m, 2h),4.63 (dd, j= 27.8, 6.2 hz, 4h), 1.76 (d, j= 16.8 hz, 12h).13c nmr (100 mhz,cdcl3) δ 161.6, 152.8, 145.0, 145.7, 143.5, 138.4, 138.1, 119.5, 119.0, 113.1,111.3, 110.7, 101.3, 66.6, 66.3, 25.8, 18.4, 18.3.

13、i-6:淡黄色固体，熔点129−131 °c。1h nmr (400 mhz, cdcl3): δ 7.64 (d, j= 9.4hz, 1h), 7.20 (s, 1h), 6.96 (s, 1h), 6.68 (d, j= 85.5 hz, 1h), 6.24 (d, j= 9.4hz, 1h), 5.32 (s, 1h), 3.36 (t, j= 19.0 hz, 2h), 1.80 (s, 3h), 1.77 (s, 3h).13cnmr (100 mhz, cdcl3): δ162.6, 158.6, 154.1, 144.4, 134.9, 128.2, 125.9, 121.0,112.2, 103.1, 28.3, 25.8, 17.9.

14、i-7: 黄色晶体，熔点67−69 ºc。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ 7.62 (d, j= 9.4 hz,1h), 7.27 (s, 1h), 7.18 (s, 1h), 6.75 (s, 1h), 6.22 (d, j= 9.4 hz, 1h), 5.28(t, j= 7.2 hz, 1h), 4.02 (t, j= 6.3 hz, 2h), 3.32 (d, j= 7.2 hz, 2h), 1.87 –1.79 (m, 2h), 1.76 (s, 3h), 1.71 (s, 3h), 1.62 (s, 1h), 1.00 (t, j= 7.4 hz,3h).13c nmr (100 mhz, cdcl3) δ161.7, 160.2, 159.1, 143.7, 133.4, 127.6, 127.4,121.6, 112.6, 111.7, 99.1, 68.3, 31.0, 28.0, 25.8, 19.3, 17.8, 13.8.

15、i-8:白色晶体，熔点177−179 °c。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.84 (d, j= 7.9 hz,1h), 7.55 (t, j= 7.9 hz, 1h), 7.32 (d, j= 8.4 hz, 2h), 5.69 (s, 1h), 5.52 (s,1h), 4.68 (d, j= 6.8 hz, 2h), 1.84 (s, 3h), 1.78 (s, 3h).13c nmr (100 mhz,cdcl3) δ165.6, 163.1, 153.3, 140.5, 132.3, 123.8, 123.2, 117.3, 116.7, 115.9,90.6, 66.2, 25.8, 18.4.

16、i-9:白色固体，熔点183−185 °c。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.79 (d, j= 7.8 hz,1h), 7.54 (t, j= 7.7 hz, 1h), 7.32 (d, j= 8.3 hz, 1h), 7.28 – 7.23 (m, 2h),5.66 (s, 1h), 4.91 (s, 1h), 2.00 (s, 3h), 1.88 – 1.78 (m, 2h), 1.75 – 1.66(m, 2h).13c nmr (100 mhz, cdcl3) δ165.8, 163.1, 153.3, 132.3, 123.8, 123.0,116.7, 115.8, 90.3, 69.1, 30.5, 19.2, 13.7.

17、i-10:淡黄色晶体，熔点167−180 °c。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ 7.83 (d, j= 7.8hz, 1h), 7.55 (t, j= 7.5 hz, 1h), 7.35 – 7.27 (m, 2h), 5.67 (s, 1h), 4.13 (t, j= 6.4 hz, 2h), 1.94 – 1.86 (m, 2h), 1.50 (dd, j= 14.5, 6.7 hz, 2h), 1.28 (s,12h), 0.88 (t, j= 6.4 hz, 3h).13c nmr (100 mhz, cdcl3) δ165.8, 163.1, 153.4,132.3, 123.8, 123.0, 116.8, 115.9, 90.4, 69.5, 31.9, 29.5, 29.5–29.5, 29.3,29.2, 28.5, 26.0, 22.7, 14.1.

18、i-11:白色固体，熔点57−59 °c。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.62 – 7.57 (m,2h), 7.38 (d, j= 8.2 hz, 1h), 7.31 (t, j= 7.6 hz, 1h), 6.48 (s, 1h), 1.44 (s,9h).13c nmr (100 mhz, cdcl3) δ174.3, 161.5, 158.8, 153.7, 132.7, 124.3, 122.5,117.2, 115.8, 105.1, 40.1, 27.1.

19、ⅱ-1: 白色固体，熔点125−127°c。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.58 (d, j= 9.4hz, 1h), 7.18 (s, 1h), 6.77 (s, 1h), 6.21 (d, j= 9.4 hz, 1h), 3.88 (t, j= 4.9hz, 1h), 3.11 (dd, j= 16.6, 4.3 hz, 1h), 2.84 (dd, j= 16.7, 5.4 hz, 1h), 1.38(d, j= 12.7 hz, 6h).13c nmr (100 mhz, cdcl3) δ161.4, 156.5, 154.1, 143.2, 129.0,116.6, 113.2, 112.9, 104.7, 78.2, 69.1, 30.7, 25.1, 22.1.

20、ⅱ-2: 白色固体，熔点123−125 °c。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ 7.59 (dd, j=9.5, 1.8 hz, 1h), 7.16 (s, 1h), 6.80 (s, 1h), 6.23 (dd, j= 9.4, 1.8 hz, 1h),5.66 (s, 1h), 5.15–5.03 (m, 1h), 3.20 (dd, j= 17.1, 3.4hz, 1h), 2.87 (dd, j=17.1, 3.1hz, 1h), 2.15 (s, 3h), 1.88 (s, 3h), 1.37 (dd, j= 8.2, 1.4 hz, 6h).13cnmr (100 mhz, cdcl3) δ165.8, 161.4, 158.5, 156.5, 154.2, 143.2, 128.7, 116.0,115.5, 113.3, 112.8, 104.7, 69.1, 27.9, 27.5, 25.0, 23.2, 20.4.

21、ⅱ-3: 白色固体，熔点113−115 ℃。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ 7.58 (d, j= 9.5hz, 1h), 7.23 (d, j= 7.4 hz, 2h), 7.18 (d, j= 7.0 hz, 1h), 7.14 (d, j= 7.3 hz,2h), 7.10 (s, 1h), 6.78 (s, 1h), 6.24 (d, j= 9.4 hz, 1h), 5.03 (t, j= 4.8 hz,1h), 3.13 (dd, j= 17.2, 4.7 hz, 1h), 2.92 (t, j= 7.6 hz, 2h), 2.74 (dd, j= 17.2,4.7 hz, 1h), 2.66 (t, j= 7.6 hz, 2h), 1.30 (s, 6h). 13c nmr (100 mhz, cdcl3) δ 172.3, 160.8, 156.3, 154.1, 143.1, 140.0, 128.7, 128.5, 128.2, 126.4, 115.6,113.4, 112.9, 104.8, 70.3, 35.7, 30.9, 27.7, 24.9, 23.1.

22、ⅱ-4: 白色固体，熔点114−116 ℃。1h nmr (400 mhz, cdcl3) δ7.98 (d, j= 7.7hz, 2h), 7.61 – 7.54 (m, 2h), 7.42 (t, j= 7.7 hz, 2h), 7.17 (s, 1h), 6.85 (s,1h), 6.24 (d, j= 9.5 hz, 1h), 5.30 (t, j= 4.8 hz, 1h), 3.30 (dd, j= 17.2, 4.6hz, 1h), 3.01 (dd, j= 17.2, 4.8 hz, 1h), 1.45 (d, j= 18.9 hz, 6h).13c nmr (100mhz, cdcl3) δ 165.8, 161.3, 156.4, 154.3, 143.2, 133.4, 130.2, 129.7, 128.8,128.5, 115.7, 113.4, 113.0, 104.8, 70.8, 27.9, 25.1, 23.4.

23、ⅲ: 无色固体，熔点149−151°c。1h nmr (400 mhz, cdcl3): δ 7.59 (d, j= 9.5hz, 1h), 7.22 (s, 1h), 6.75 (d, j= 21.6 hz, 1h), 6.20 (d, j= 9.5 hz, 1h), 4.74(t, j= 8.8 hz, 1h), 3.28-3.15 (m, 2h), 1.87 (s, 1h), 1.37 (s, 3h), 1.24 (s,3h).13c nmr (100 mhz, cdcl3): δ 163.1, 161.4, 155.6, 143.7, 125.1, 123.4,112.7, 112.1, 97.8, 91.1, 71.6, 29.4, 26.0, 24.3.

24、实施例2：抗烟草花叶病毒活性的测定，测定程序如下：

25、1、病毒提纯及浓度测定：

26、病毒提纯及浓度测定参照南开大学元素所生测室编制烟草花叶病毒sop规范执行。病毒粗提液经2次聚乙二醇离心处理后，测定浓度，4 °c冷藏备用。

27、2、化合物溶液配制：

28、称量后，原药加入dmf溶解，制得1 × 105 µg/ml母液，后用含1‰吐温80水溶液稀释至所需浓度。

29、3、活体保护作用：

30、选长势均匀一致的3–5叶期珊西烟，全株喷雾施药，每处理3次重复，并设1‰吐温80水溶液对照。24 h后，叶面撒布金刚砂(500目)，用毛笔蘸取病毒液，在全叶面沿支脉方向轻擦2次，叶片下方用手掌支撑，病毒浓度10 µg/ml，接种后用流水冲洗。3 d后记录病斑数，计算防效。

31、4、活体治疗作用：

32、选长势均匀一致的3–5叶期珊西烟，用毛笔全叶接种病毒，病毒浓度为10 µg/ml，接种后用流水冲洗。叶面收干后，全株喷雾施药，每处理3次重复，并设1‰吐温80水溶液对照。3 d后记录病斑数，计算防效。

33、5、活体钝化作用：

34、选长势均匀一致的3–5叶期珊西烟，将药剂与等体积的病毒汁液混合钝化30 min后，摩擦接种，病毒浓度20 µg/ml，接种后即用流水冲洗，重复3次，设1‰吐温80水溶液对照。3 d后数病斑数，计算结果；

35、抑制率(%) = [(对照枯斑数−处理枯斑数)/对照枯斑数] × 100%。

36、首先在处理剂量500 µg/ml条件下进行所有化合物的抗烟草花叶病毒活体钝化活性测试，相对抑制率大于40%的化合物进一步进行处理剂量500 µg/ml条件下的活体治疗和活性保护活性测试以及处理剂量100 µg/ml条件下的抗烟草花叶病毒活体钝化、活体治疗、活体保护活性测试。阳性对照为商品化抗植物病毒药剂病毒唑。

37、 表1 香豆素类化合物的抗烟草花叶病毒（tmv）活性测试结果

38、

39、从表1数据可见，香豆素类化合物大部分具有良好的抗tmv活性，其中在100 µg/ml情况下，i-1和ⅲ活性优于病毒唑，具有极大的开发价值。对于6,7位含氧的简单香豆素，当6位为甲氧基时，7位羟基上引入甲基(ⅰ-3)基团不利于其活性，但引入烯烃(i-2)对其活性影响不大；6,7位为其他含氧基团的简单香豆素的活性也不如化合物i-1。对于4位取代的化合物，4位含有丁基的化合物ⅰ-4b活性最突出，其次是辛氧基、叔丁基和烯基，活性相对较差(抑制效果:ⅰ-9>ⅰ-10>ⅰ-11>ⅰ-8)。对于吡喃香豆素衍生物和呋喃香豆素衍生物，呋喃香豆素衍生物ⅲ活性高于吡喃香豆素衍生物，吡喃香豆素衍生物的7位是苯甲酸酯时活性最高，其次是苯丙酸酯，丁烯酸酯和羟基(抑制效果:ⅱ-4>ⅱ-3>ⅱ-2>ⅱ-1)。

40、实施例3：抗菌活性测试，测定程序如下：

41、离体杀菌测试，菌体生长速率测定法(平皿法)：

42、将一定量药剂溶解在适量丙酮内，然后用含有200 µg/ml乳化剂水溶液稀释至所需浓度，然后各吸取1 ml药液注入培养皿内，再分别加入9 ml培养基，摇匀后制成50 µg/ml的含药平板，以添加1 ml灭菌水的平板做空白对照。用直径4 mm的打孔器沿菌丝外缘切取菌盘，移至含药平板上。每处理重复三次。将培养皿放在24±1 ℃恒温培养箱内培养。48小时后调查各处理菌盘扩展直径，求平均值，与空白对照比较计算相对抑菌率。

43、

44、 表2 香豆素衍生物i-1~i-11, ⅱ-1~ⅱ-4, ⅲ的离体杀菌活性测试结果：

45、

46、在测试浓度为50 μg/ml的条件下对14种被测试菌都表现出广谱的抑制活性。对油菜菌核的抑菌活性最好，简单香豆素衍生物i-1-i-6、i-8-i-11均表现出良好的抗真菌活性，说明香豆素骨架是杀菌的核心药效团；ii-1- ii-4、ⅲ的抑菌活性均低于i-6，说明其6,7副环结构不利于抑菌活性;这些化合物也表现出显著的电子效应(抑制率:i-6>i-7) 。

47、实施例4：杀虫活性测试方法

48、1.杀粘虫(mythimna separata walker)、棉铃虫(helicoverpa armigera) 、草地贪夜蛾(spodoptera frugiperda)和玉米螟(ostrinia nubilalis hubner)的活性测试：各种虫均为室内饲养的正常群体。采用浸叶法，用丙酮溶解原药配制成原液，将玉米叶浸渍于丙酮配制的原液中，待药液干后再接入10头3龄幼虫，主要体现为胃毒、触杀作用，同时观察幼虫取食的现象。三天后检查死亡率。每实验重复二或三次，取平均值。

49、2. 杀蚊幼虫活性测试：蚊幼虫为尖音库蚊淡色亚种(culex pipiens pallens)，

50、且为室内饲养的正常群体。用丙酮溶解原药配制成原液，再用水将原液稀释至一定浓度配置成饲养液。将10头3龄库蚊幼虫放置于饲养液中，三天后检查死亡率。以含有1ml试验溶剂水溶液作为空白对照。每实验重复三次，取平均值。

51、表3 香豆素衍生物i-1~i-11, ⅱ-1~ⅱ-4, ⅲ的杀虫活性测试结果：

52、

53、在600 μg/ml浓度下，大部分化合物对粘虫有一定的杀虫活性，化合物i-1对粘虫的杀虫率可达100%。大部分化合物对棉铃虫、玉米螟、草地贪菜蛾和蚊幼虫的致死活性较差，构效关系不明显。