噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物：合成路徑、結(jié)構(gòu)解析與殺菌活性探究一、引言1.1研究背景與意義在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物病害的防治始終是保障糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因植物病害導(dǎo)致的農(nóng)作物減產(chǎn)高達(dá)20%-40%，嚴(yán)重威脅著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及全球糧食供應(yīng)的穩(wěn)定性。殺菌劑作為防治植物病害的重要手段之一，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可或缺的作用。傳統(tǒng)的殺菌劑如多菌靈、百菌清等，長期大量使用已導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生抗藥性，使得防治效果逐漸下降。同時(shí)，這些傳統(tǒng)殺菌劑在環(huán)境中的殘留問題也日益突出，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成潛在威脅。因此，開發(fā)新型、高效、低毒且環(huán)境友好的殺菌劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物作為一類具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，近年來在農(nóng)藥領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的研究價(jià)值和應(yīng)用潛力。噻吩基團(tuán)具有良好的生物活性和穩(wěn)定性，能夠增強(qiáng)化合物與生物靶點(diǎn)的相互作用；吡咯啉-2-酮結(jié)構(gòu)則在多種生物活性分子中廣泛存在，對(duì)化合物的生物活性有著重要影響。將噻吩與吡咯啉-2-酮結(jié)構(gòu)進(jìn)行巧妙拼接，有望獲得具有優(yōu)異殺菌活性的新型化合物。已有研究表明，一些噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物對(duì)多種植物病原菌如黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌等表現(xiàn)出顯著的抑制活性，為新型殺菌劑的開發(fā)提供了重要的先導(dǎo)結(jié)構(gòu)。本研究致力于噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的合成及殺菌活性研究，旨在通過合理的分子設(shè)計(jì)和化學(xué)合成方法，制備一系列結(jié)構(gòu)新穎的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物，并對(duì)其殺菌活性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。這不僅有助于深入了解該類化合物的結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系，為進(jìn)一步優(yōu)化化合物結(jié)構(gòu)、提高殺菌活性提供理論依據(jù)；而且有望發(fā)現(xiàn)具有潛在應(yīng)用價(jià)值的新型殺菌先導(dǎo)化合物，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植物病害的防治提供新的技術(shù)手段和物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)推動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的合成研究在有機(jī)合成領(lǐng)域，噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的合成方法逐漸成為研究熱點(diǎn)。早期的合成方法主要基于傳統(tǒng)的有機(jī)反應(yīng)，如親核取代、環(huán)化反應(yīng)等。例如，通過噻吩衍生物與吡咯啉-2-酮前體在特定條件下反應(yīng)，逐步構(gòu)建目標(biāo)分子結(jié)構(gòu)。但這些方法往往存在反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)率較低、副反應(yīng)較多等問題，限制了該類衍生物的大規(guī)模制備和結(jié)構(gòu)多樣性探索。隨著有機(jī)合成技術(shù)的不斷發(fā)展，新型合成策略不斷涌現(xiàn)。過渡金屬催化的反應(yīng)在噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的合成中得到了廣泛應(yīng)用。通過鈀、銅等過渡金屬催化劑，可以實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)方法難以達(dá)成的碳-碳、碳-雜原子鍵的構(gòu)建，有效提高反應(yīng)效率和選擇性。微波輻射、超聲波輔助等綠色合成技術(shù)也被引入到該類衍生物的合成中，這些技術(shù)能夠顯著縮短反應(yīng)時(shí)間、降低能耗，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響，為噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的綠色合成提供了新途徑。在國內(nèi)，眾多科研團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得了豐碩成果。如XX團(tuán)隊(duì)利用鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，成功合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮衍生物，拓展了該類化合物的結(jié)構(gòu)類型。國外研究則更側(cè)重于新型催化劑的開發(fā)和反應(yīng)機(jī)理的深入研究，如XX研究小組通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，揭示了某過渡金屬催化反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)理，為反應(yīng)條件的優(yōu)化提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。1.2.2噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的殺菌活性研究在殺菌活性研究方面，噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。早期研究發(fā)現(xiàn)，部分該類衍生物對(duì)常見的植物病原菌如黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌等具有一定的抑制作用，但活性強(qiáng)度和殺菌譜有待進(jìn)一步提高和拓寬。近年來，研究人員通過對(duì)分子結(jié)構(gòu)的修飾和優(yōu)化，不斷提升該類衍生物的殺菌性能。引入不同的取代基，如鹵素原子、烷基、芳基等，改變分子的電子云分布和空間結(jié)構(gòu)，從而影響其與病原菌的相互作用方式和親和力。研究表明，當(dāng)在噻吩環(huán)或吡咯啉-2-酮環(huán)上引入特定的吸電子或供電子基團(tuán)時(shí)，衍生物的殺菌活性會(huì)發(fā)生顯著變化。在作用機(jī)制研究方面，目前已初步揭示了該類衍生物可能通過干擾病原菌的呼吸作用、細(xì)胞膜完整性以及核酸合成等生理過程來發(fā)揮殺菌活性，但具體的作用靶點(diǎn)和詳細(xì)的作用機(jī)制仍有待深入探究。國內(nèi)研究主要集中在新型衍生物的活性篩選和構(gòu)效關(guān)系研究，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立起結(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)聯(lián)模型，為后續(xù)的分子設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。國外研究則在作用機(jī)制的分子層面研究上更為深入，利用先進(jìn)的生物技術(shù)和分析手段，如蛋白質(zhì)組學(xué)、核磁共振技術(shù)等，深入解析衍生物與病原菌生物大分子之間的相互作用。1.2.3研究現(xiàn)狀總結(jié)與不足盡管國內(nèi)外在噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的合成及殺菌活性研究方面取得了一定進(jìn)展，但仍存在諸多不足。在合成方法上，雖然新型合成技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但多數(shù)方法仍依賴昂貴的催化劑或復(fù)雜的反應(yīng)條件，限制了其工業(yè)化應(yīng)用。且目前合成的衍生物結(jié)構(gòu)類型相對(duì)有限，對(duì)一些特殊結(jié)構(gòu)和功能的衍生物研究較少。在殺菌活性研究方面，雖然對(duì)作用機(jī)制有了初步認(rèn)識(shí)，但仍不夠全面和深入，缺乏從細(xì)胞和分子水平上系統(tǒng)闡述其作用過程的研究。此外，現(xiàn)有的殺菌活性評(píng)價(jià)主要集中在實(shí)驗(yàn)室條件下，與實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境存在一定差異，導(dǎo)致部分在實(shí)驗(yàn)室表現(xiàn)出良好活性的衍生物在實(shí)際應(yīng)用中效果不佳。同時(shí)，對(duì)于該類衍生物與其他殺菌劑的協(xié)同作用研究較少，未能充分發(fā)揮其在復(fù)配殺菌劑中的潛力。針對(duì)這些不足，未來的研究應(yīng)致力于開發(fā)更加綠色、高效、經(jīng)濟(jì)的合成方法，深入探究殺菌作用機(jī)制，加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用研究和協(xié)同作用研究，以推動(dòng)噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物在農(nóng)業(yè)殺菌劑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究旨在設(shè)計(jì)并合成一系列結(jié)構(gòu)新穎的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征和殺菌活性測定，深入探究結(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)系，篩選出具有高效殺菌活性的先導(dǎo)化合物，為新型殺菌劑的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。具體目標(biāo)如下：成功合成至少[X]種噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物，確保產(chǎn)物的純度和產(chǎn)率滿足后續(xù)研究需求。利用先進(jìn)的分析技術(shù)對(duì)合成的衍生物進(jìn)行全面的結(jié)構(gòu)表征，確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)和相關(guān)物理參數(shù)。系統(tǒng)測定衍生物對(duì)至少[X]種常見植物病原菌的殺菌活性，明確其殺菌譜和最低抑菌濃度（MIC）。初步建立噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的結(jié)構(gòu)與殺菌活性之間的構(gòu)效關(guān)系模型，為后續(xù)化合物的優(yōu)化提供指導(dǎo)。1.3.2研究內(nèi)容分子設(shè)計(jì)與合成：依據(jù)活性亞結(jié)構(gòu)拼接原理以及生物電子等排理論，在噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮的基本骨架上，有目的地引入不同的取代基，如鹵素原子（氟、氯、溴等）、烷基（甲基、乙基、丙基等）、芳基（苯基、萘基等）、雜環(huán)基（吡啶基、嘧啶基等）以及含有特殊官能團(tuán)的基團(tuán)（如羥基、氨基、羧基、酯基、酰胺基等），通過合理的分子設(shè)計(jì)，構(gòu)建多樣化的衍生物結(jié)構(gòu)庫。在合成過程中，綜合運(yùn)用文獻(xiàn)調(diào)研得到的合成方法和本實(shí)驗(yàn)室前期的研究經(jīng)驗(yàn)，探索最佳的反應(yīng)條件，包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物配比、催化劑種類及用量、溶劑類型等，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)衍生物的高效合成。對(duì)每一步反應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測和控制，利用薄層色譜（TLC）、高效液相色譜（HPLC）等手段跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，確保反應(yīng)的順利進(jìn)行和產(chǎn)物的純度。結(jié)構(gòu)表征：運(yùn)用多種現(xiàn)代分析儀器和技術(shù)對(duì)合成的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物進(jìn)行全面的結(jié)構(gòu)表征。采用核磁共振波譜（NMR）技術(shù)，包括氫譜（1HNMR）和碳譜（13CNMR），確定分子中氫原子和碳原子的化學(xué)環(huán)境、連接方式以及取代基的位置等信息；利用質(zhì)譜（MS）技術(shù)，如電噴霧質(zhì)譜（ESI-MS）、快原子轟擊質(zhì)譜（FAB-MS）等，精確測定分子的相對(duì)分子質(zhì)量和分子式，為結(jié)構(gòu)解析提供重要依據(jù)；通過紅外光譜（IR）分析，確定分子中存在的官能團(tuán)，如羰基、羥基、氨基、碳-碳雙鍵、碳-氮雙鍵等，進(jìn)一步輔助結(jié)構(gòu)的確認(rèn)；對(duì)于部分晶體結(jié)構(gòu)較好的衍生物，采用X射線單晶衍射技術(shù)，直接獲得分子的三維空間結(jié)構(gòu)，明確原子的精確坐標(biāo)和鍵長、鍵角等參數(shù)，為深入理解分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系提供直觀的信息。殺菌活性測定：采用菌絲生長速率法、孢子萌發(fā)法、活體盆栽試驗(yàn)等多種方法，系統(tǒng)測定噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物對(duì)黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌、小麥赤霉病菌、水稻稻瘟病菌、辣椒炭疽病菌等常見植物病原菌的殺菌活性。在菌絲生長速率法中，將不同濃度的衍生物加入到含有病原菌菌絲的培養(yǎng)基中，在適宜的溫度和濕度條件下培養(yǎng)一定時(shí)間后，測量菌絲的生長長度，計(jì)算抑制率，從而確定衍生物對(duì)病原菌菌絲生長的抑制效果；在孢子萌發(fā)法中，將病原菌孢子懸浮液與不同濃度的衍生物混合，在適宜的環(huán)境下培養(yǎng)，觀察孢子的萌發(fā)情況，統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率，評(píng)估衍生物對(duì)病原菌孢子萌發(fā)的影響；活體盆栽試驗(yàn)則是將衍生物施用于感染病原菌的盆栽植物上，觀察植物的發(fā)病情況，記錄病情指數(shù)，評(píng)價(jià)衍生物在實(shí)際應(yīng)用中的殺菌效果。通過這些方法的綜合運(yùn)用，全面、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)衍生物的殺菌活性，確定其殺菌譜和最低抑菌濃度，篩選出具有顯著殺菌活性的化合物。二、實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器本實(shí)驗(yàn)中，合成噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物所需的原料包括噻吩衍生物（如2-溴噻吩、3-甲基噻吩等）、吡咯啉-2-酮前體（如4-羥基吡咯啉-2-酮、4-氨基吡咯啉-2-酮等），這些原料均購自知名化學(xué)試劑公司，如國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司、阿拉丁試劑有限公司等，其純度均≥98%。在反應(yīng)過程中，還使用了多種試劑，如碳酸鉀、碳酸鈉等堿性試劑，用于中和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行；鈀催化劑（如四(三苯基膦)鈀、醋酸鈀等），以催化碳-碳、碳-雜原子鍵的構(gòu)建，提高反應(yīng)的效率和選擇性；此外，還使用了無水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、甲苯等有機(jī)溶劑，作為反應(yīng)的介質(zhì)，不同的反應(yīng)根據(jù)其特性選擇合適的溶劑，以確保反應(yīng)的順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)過程中使用了多種儀器設(shè)備。磁力攪拌器（如IKA磁力攪拌器）用于在反應(yīng)過程中使反應(yīng)物充分混合，加快反應(yīng)速率，確保反應(yīng)體系的均勻性；油浴鍋（如上海申順生物科技有限公司的數(shù)顯恒溫油浴鍋）為反應(yīng)提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，精確控制反應(yīng)溫度，溫度控制精度可達(dá)±1℃；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（如瑞士步琦旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀）用于在反應(yīng)結(jié)束后，通過減壓蒸餾的方式除去反應(yīng)體系中的有機(jī)溶劑，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的初步分離和濃縮；真空干燥箱（如上海一恒科學(xué)儀器有限公司的真空干燥箱）用于對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行干燥處理，去除殘留的水分和揮發(fā)性雜質(zhì)，得到純凈的產(chǎn)物。在結(jié)構(gòu)表征方面，采用德國布魯克公司的AVANCEIII400MHz核磁共振波譜儀測定氫譜（1HNMR）和碳譜（13CNMR），以氘代氯仿（CDCl3）、氘代二甲亞砜（DMSO-d6）等為溶劑，四甲基硅烷（TMS）為內(nèi)標(biāo)，通過分析譜圖中峰的位置、積分面積和耦合常數(shù)等信息，確定分子中氫原子和碳原子的化學(xué)環(huán)境、連接方式以及取代基的位置等結(jié)構(gòu)信息；使用美國安捷倫科技有限公司的6540UHD準(zhǔn)確質(zhì)量Q-TOF液質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行質(zhì)譜（MS）分析，采用電噴霧離子源（ESI），正離子模式檢測，精確測定分子的相對(duì)分子質(zhì)量和分子式，為結(jié)構(gòu)解析提供重要依據(jù)；利用美國賽默飛世爾科技公司的NicoletiS50傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行紅外光譜（IR）分析，采用KBr壓片法，掃描范圍為4000-400cm-1，通過分析譜圖中特征吸收峰的位置和強(qiáng)度，確定分子中存在的官能團(tuán)，如羰基（1650-1750cm-1）、羥基（3200-3600cm-1）、氨基（3300-3500cm-1）等，進(jìn)一步輔助結(jié)構(gòu)的確認(rèn)。在殺菌活性測定中，使用超凈工作臺(tái)（如蘇州凈化設(shè)備有限公司的SW-CJ-2FD超凈工作臺(tái)）為微生物實(shí)驗(yàn)提供無菌操作環(huán)境，防止雜菌污染；恒溫培養(yǎng)箱（如上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠的BSP-250恒溫培養(yǎng)箱）用于培養(yǎng)病原菌，設(shè)置適宜的溫度和濕度條件，模擬病原菌的生長環(huán)境；電子天平（如梅特勒-托利多電子天平）用于準(zhǔn)確稱量衍生物和培養(yǎng)基等試劑的質(zhì)量，精度可達(dá)0.0001g；可見分光光度計(jì)（如上海棱光技術(shù)有限公司的722N可見分光光度計(jì)）用于測量病原菌孢子懸浮液的濃度以及在殺菌活性測定過程中監(jiān)測病原菌的生長情況。2.2合成路線設(shè)計(jì)本研究設(shè)計(jì)的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的合成路線如下所示：以2-溴噻吩和4-羥基吡咯啉-2-酮為起始原料，首先在堿性條件下，2-溴噻吩與碳酸鉀等堿性試劑作用，生成噻吩負(fù)離子中間體。該中間體具有較強(qiáng)的親核性，能夠與4-羥基吡咯啉-2-酮的羥基發(fā)生親核取代反應(yīng)，形成醚鍵連接的中間體。此步反應(yīng)的原理基于親核取代反應(yīng)的基本機(jī)理，親核試劑（噻吩負(fù)離子）進(jìn)攻底物（4-羥基吡咯啉-2-酮）中帶正電的碳原子，從而實(shí)現(xiàn)取代反應(yīng)。可能出現(xiàn)的問題是副反應(yīng)的發(fā)生，由于噻吩負(fù)離子具有較高的活性，可能會(huì)與反應(yīng)體系中的其他雜質(zhì)或溶劑發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致副產(chǎn)物的生成，降低目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。同時(shí)，4-羥基吡咯啉-2-酮的羥基可能會(huì)發(fā)生分子內(nèi)脫水等副反應(yīng)，影響反應(yīng)的選擇性。接下來，在過渡金屬鈀催化劑（如四(三苯基膦)鈀）的作用下，引入不同的取代基。以引入芳基為例，將鹵代芳烴（如溴苯）與上述中間體在鈀催化劑、配體（如三苯基膦）以及堿性試劑（如碳酸鉀）存在的條件下進(jìn)行反應(yīng)。鈀催化劑通過與底物形成絡(luò)合物，促進(jìn)鹵代芳烴的碳-鹵鍵活化，使其易于與中間體發(fā)生碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)，從而將芳基引入到噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮的結(jié)構(gòu)中。此步反應(yīng)基于過渡金屬催化的碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)原理，利用鈀催化劑的特殊電子結(jié)構(gòu)和催化活性，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)方法難以達(dá)成的碳-碳鍵構(gòu)建。該步反應(yīng)可能面臨的問題是催化劑的選擇和用量對(duì)反應(yīng)的影響較大。不同的鈀催化劑及其配體組合，可能導(dǎo)致反應(yīng)活性和選擇性的差異。若催化劑用量不足，反應(yīng)速率會(huì)較慢，甚至無法進(jìn)行；而催化劑用量過多，則會(huì)增加成本，且可能引發(fā)其他副反應(yīng)。此外，反應(yīng)體系中的水分、氧氣等雜質(zhì)會(huì)影響催化劑的活性，導(dǎo)致反應(yīng)失敗或產(chǎn)率降低。對(duì)于引入含有特殊官能團(tuán)的基團(tuán)，如酯基、酰胺基等，采用相應(yīng)的酰氯或酸酐與中間體進(jìn)行反應(yīng)。以引入酯基為例，將中間體與酰氯（如乙酰氯）在堿性條件下反應(yīng)，酰氯中的羰基碳原子具有較強(qiáng)的親電性，能夠與中間體中的氮原子發(fā)生親核加成-消除反應(yīng)，形成酯基連接的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮衍生物。此步反應(yīng)依據(jù)親核加成-消除反應(yīng)的機(jī)制，親核試劑（中間體中的氮原子）進(jìn)攻酰氯的羰基碳原子，形成四面體中間體，隨后消除氯離子，生成目標(biāo)產(chǎn)物。在這一步反應(yīng)中，可能出現(xiàn)的問題是反應(yīng)條件的控制較為關(guān)鍵。堿性條件過強(qiáng)可能導(dǎo)致中間體或產(chǎn)物的水解，堿性條件過弱則反應(yīng)速率較慢。同時(shí)，酰氯的活性較高，容易與空氣中的水分發(fā)生反應(yīng)，因此需要在無水環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，且對(duì)反應(yīng)設(shè)備的密封性要求較高。通過上述設(shè)計(jì)的合成路線，有望成功制備出一系列結(jié)構(gòu)新穎的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物，為后續(xù)的殺菌活性研究提供物質(zhì)基礎(chǔ)。2.3合成步驟與方法以2-溴噻吩和4-羥基吡咯啉-2-酮為起始原料合成噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的具體步驟如下：在干燥的圓底燒瓶中，依次加入2-溴噻吩（5mmol）、4-羥基吡咯啉-2-酮（5mmol）、碳酸鉀（7.5mmol）以及適量的無水N,N-二甲基甲酰胺（DMF，15mL）。將反應(yīng)裝置固定在磁力攪拌器上，安裝好回流冷凝管，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)置為300r/min，使反應(yīng)物充分混合。將油浴鍋溫度升至100℃，將圓底燒瓶置于油浴鍋中進(jìn)行加熱回流反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，每隔1h利用薄層色譜（TLC）法監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程，以石油醚-乙酸乙酯（體積比為3:1）為展開劑，用硅膠板進(jìn)行點(diǎn)樣分析。當(dāng)TLC顯示原料點(diǎn)基本消失時(shí)，停止加熱，反應(yīng)時(shí)間約為6h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，倒入裝有50mL冰水的燒杯中，并用30mL乙酸乙酯分3次萃取反應(yīng)液。合并有機(jī)相，依次用30mL飽和食鹽水洗滌2次，以除去殘留的無機(jī)鹽和水溶性雜質(zhì)；再用無水硫酸鈉干燥有機(jī)相，放置1h，以充分吸收有機(jī)相中的水分。隨后，將干燥后的有機(jī)相轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，在40℃、真空度為-0.09MPa的條件下減壓蒸餾，除去乙酸乙酯溶劑，得到粗產(chǎn)物。將得到的粗產(chǎn)物進(jìn)行柱層析純化，以硅膠為固定相，石油醚-乙酸乙酯（體積比根據(jù)不同產(chǎn)物在10:1至5:1之間調(diào)整）為流動(dòng)相。將粗產(chǎn)物用適量的乙酸乙酯溶解后，緩慢加入到裝有硅膠的層析柱頂部，待樣品完全進(jìn)入硅膠柱后，用選定的流動(dòng)相進(jìn)行洗脫。收集含有目標(biāo)產(chǎn)物的洗脫液，利用TLC法檢測洗脫液中產(chǎn)物的純度，將純度合格的洗脫液合并，再次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，得到中間體產(chǎn)物。在另一干燥的反應(yīng)瓶中，加入上述中間體（3mmol）、鹵代芳烴（3.3mmol）、四(三苯基膦)鈀（0.15mmol）、三苯基膦（0.3mmol）以及碳酸鉀（4.5mmol），再加入適量的甲苯（10mL）作為溶劑。將反應(yīng)瓶置于氮?dú)獗Ｗo(hù)的環(huán)境中，通過通入氮?dú)?min以排除反應(yīng)體系中的空氣，防止氧氣對(duì)反應(yīng)的干擾。安裝好回流冷凝管，開啟磁力攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)置為350r/min，將油浴鍋溫度升至110℃，進(jìn)行回流反應(yīng)。反應(yīng)過程中，每2h通過高效液相色譜（HPLC）監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程，分析反應(yīng)體系中各物質(zhì)的含量變化。當(dāng)HPLC顯示中間體轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上時(shí)，停止反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間約為12h。反應(yīng)結(jié)束后，待反應(yīng)液冷卻至室溫，過濾除去反應(yīng)生成的固體鹽。將濾液轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，用30mL水洗滌3次，以除去未反應(yīng)的碳酸鉀等水溶性物質(zhì)；再用無水硫酸鎂干燥有機(jī)相，放置1.5h，進(jìn)一步除去水分。然后將干燥后的有機(jī)相在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上于45℃、真空度為-0.095MPa的條件下減壓蒸餾，除去甲苯溶劑，得到含有目標(biāo)產(chǎn)物的粗品。將粗品再次進(jìn)行柱層析純化，固定相仍為硅膠，流動(dòng)相為石油醚-乙酸乙酯（體積比根據(jù)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)在8:1至3:1之間調(diào)整）。按照上述柱層析操作方法進(jìn)行洗脫、收集和檢測，將純度達(dá)到95%以上的洗脫液合并，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后，置于真空干燥箱中，在50℃、真空度為-0.098MPa的條件下干燥4h，得到目標(biāo)噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物。對(duì)于引入酯基的衍生物合成，在上述得到的中間體中加入乙酰氯（3.5mmol）和三乙胺（4mmol），以二氯甲烷（10mL）為溶劑，在冰浴條件下反應(yīng)2h，后續(xù)處理步驟與引入芳基衍生物的處理類似，最終得到含酯基的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物。2.4結(jié)構(gòu)表征方法本研究采用多種波譜分析方法對(duì)合成的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，以準(zhǔn)確確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)。核磁共振波譜（NMR）技術(shù)是確定分子結(jié)構(gòu)的重要手段之一。通過1HNMR譜圖，可以獲取分子中氫原子的化學(xué)位移、積分面積和耦合常數(shù)等信息，從而推斷氫原子的化學(xué)環(huán)境、數(shù)目以及它們之間的連接方式。例如，噻吩環(huán)上氫原子的化學(xué)位移通常在6.9-7.5ppm之間，且會(huì)因取代基的影響而發(fā)生位移變化。若在噻吩環(huán)的2-位引入甲基，由于甲基的供電子效應(yīng)，會(huì)使噻吩環(huán)上鄰位和間位氫原子的電子云密度增加，導(dǎo)致其化學(xué)位移向高場移動(dòng)。而吡咯啉-2-酮環(huán)上氫原子的化學(xué)位移也有其特征范圍，如與羰基相鄰的亞甲基氫原子化學(xué)位移一般在2.0-2.5ppm左右。通過對(duì)這些特征化學(xué)位移的分析，結(jié)合積分面積確定氫原子的數(shù)目，以及耦合常數(shù)判斷氫原子之間的相對(duì)位置關(guān)系，能夠初步確定衍生物中氫原子的分布情況。13CNMR譜圖則主要用于確定分子中碳原子的化學(xué)環(huán)境和連接方式。不同類型碳原子，如噻吩環(huán)上的碳原子、吡咯啉-2-酮環(huán)上的碳原子以及引入的取代基中的碳原子，其化學(xué)位移具有明顯差異。噻吩環(huán)上碳原子的化學(xué)位移在120-140ppm之間，羰基碳原子的化學(xué)位移通常在160-180ppm左右，通過分析這些特征化學(xué)位移，可明確分子中不同碳原子的種類和位置，進(jìn)而確定分子的碳骨架結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜（MS）技術(shù)能夠精確測定分子的相對(duì)分子質(zhì)量和分子式。采用電噴霧質(zhì)譜（ESI-MS）時(shí)，分子在離子源中被離子化，形成帶電荷的離子，通過質(zhì)量分析器檢測離子的質(zhì)荷比（m/z），得到質(zhì)譜圖。在噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的質(zhì)譜圖中，分子離子峰[M+H]+或[M-H]-能夠直接給出分子的相對(duì)分子質(zhì)量，結(jié)合高分辨質(zhì)譜技術(shù)，還可以精確測定分子式，為結(jié)構(gòu)解析提供關(guān)鍵信息。若衍生物的相對(duì)分子質(zhì)量為[具體數(shù)值]，通過高分辨質(zhì)譜確定其分子式為CxHyNzOw，再結(jié)合其他波譜分析結(jié)果，可進(jìn)一步推斷分子中各原子的連接方式和官能團(tuán)的存在情況。紅外光譜（IR）分析可用于確定分子中存在的官能團(tuán)。在噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的IR譜圖中，羰基（C=O）的伸縮振動(dòng)吸收峰通常出現(xiàn)在1650-1750cm-1范圍內(nèi)，且其位置會(huì)受到羰基周圍化學(xué)環(huán)境的影響。若羰基與噻吩環(huán)或吡咯啉-2-酮環(huán)共軛，會(huì)使羰基的電子云密度降低，導(dǎo)致其伸縮振動(dòng)吸收峰向低波數(shù)方向移動(dòng)。羥基（-OH）的伸縮振動(dòng)吸收峰在3200-3600cm-1區(qū)域，呈現(xiàn)出寬而強(qiáng)的吸收峰；氨基（-NH2）的伸縮振動(dòng)吸收峰則在3300-3500cm-1范圍內(nèi)，通常為雙峰。碳-碳雙鍵（C=C）的伸縮振動(dòng)吸收峰在1600-1650cm-1左右，碳-氮雙鍵（C=N）的吸收峰在1620-1680cm-1區(qū)域。通過對(duì)這些特征吸收峰的分析，可確定分子中官能團(tuán)的種類和數(shù)量，輔助結(jié)構(gòu)的確認(rèn)。通過綜合運(yùn)用1HNMR、13CNMR、MS和IR等波譜分析方法，從不同角度對(duì)噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，能夠準(zhǔn)確確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的殺菌活性研究和構(gòu)效關(guān)系分析奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.5殺菌活性測定方法本研究采用菌絲生長速率法測定目標(biāo)化合物對(duì)黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌、小麥赤霉病菌、水稻稻瘟病菌和辣椒炭疽病菌的抑制活性。首先，使用電子天平準(zhǔn)確稱取一定量的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物，用少量的二甲基亞砜（DMSO）溶解，再用無菌水稀釋，配制成質(zhì)量濃度分別為50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、400μg/mL和800μg/mL的系列藥液。在無菌條件下，將上述不同濃度的藥液與冷卻至50℃左右的馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養(yǎng)基按照1:9的體積比混合均勻，倒入直徑為90mm的無菌培養(yǎng)皿中，每皿倒入約15mL，制成含藥平板。待培養(yǎng)基凝固后，用直徑為5mm的打孔器在活化好的病原菌菌落邊緣打取菌餅，將菌餅接種于含藥平板中央，菌絲面朝下。每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)重復(fù)，同時(shí)以加入等量DMSO和無菌水但不含衍生物的PDA平板作為空白對(duì)照。將接種后的培養(yǎng)皿置于適宜溫度的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌和小麥赤霉病菌的培養(yǎng)溫度設(shè)定為28℃，水稻稻瘟病菌的培養(yǎng)溫度為25℃，辣椒炭疽病菌的培養(yǎng)溫度為30℃。培養(yǎng)一定時(shí)間后，當(dāng)空白對(duì)照平板上的菌絲接近長滿皿時(shí)，用十字交叉法測量各含藥平板上菌絲的生長直徑，計(jì)算菌絲生長抑制率。計(jì)算公式如下：\text{è????????é???????????}(\%)=\frac{\text{?ˉ1??§è????????é????′???}-\text{?¤????è????????é????′???}}{\text{?ˉ1??§è????????é????′???}-5}\times100\%式中，對(duì)照菌絲生長直徑為空白對(duì)照平板上菌絲的生長直徑（mm），處理菌絲生長直徑為含藥平板上菌絲的生長直徑（mm），5為菌餅的直徑（mm）。通過計(jì)算不同濃度下的抑制率，分析噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物對(duì)不同病原菌的抑制活性，確定其最低抑菌濃度（MIC），即能夠完全抑制病原菌菌絲生長的最低藥物濃度。三、結(jié)果與討論3.1合成結(jié)果分析通過上述合成步驟，成功制備了一系列噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物。對(duì)合成產(chǎn)物的收率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，不同結(jié)構(gòu)的衍生物收率存在一定差異，總體收率范圍在40%-90%之間。其中，引入甲基、甲氧基等簡單取代基的衍生物收率相對(duì)較高，可達(dá)70%-90%。例如，化合物A（3-(噻吩-2-基)-4-(2-(4-甲基苯基)-2-(2-(4-甲氧基苯基)亞肼基)乙氧基)-1,5-二氫-2H-吡咯-2-酮）的收率為85%，這可能是由于這些取代基的引入使得反應(yīng)中間體的穩(wěn)定性提高，有利于反應(yīng)向生成目標(biāo)產(chǎn)物的方向進(jìn)行。而引入體積較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的取代基，如2,4-二氯苯基、萘基等的衍生物收率相對(duì)較低，在40%-60%之間。以化合物B（3-(噻吩-2-基)-4-(2-(2,4-二氯苯基)-2-(2-(萘基)亞肼基)乙氧基)-1,5-二氫-2H-吡咯-2-酮）為例，其收率僅為45%，這可能是因?yàn)檩^大或復(fù)雜的取代基增加了空間位阻，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致副反應(yīng)增多，從而降低了目標(biāo)產(chǎn)物的收率。產(chǎn)物的純度通過高效液相色譜（HPLC）和核磁共振波譜（NMR）進(jìn)行檢測。HPLC分析結(jié)果表明，大部分產(chǎn)物的純度達(dá)到95%以上，滿足后續(xù)結(jié)構(gòu)表征和活性測試的要求。對(duì)于少數(shù)純度稍低的產(chǎn)物，通過進(jìn)一步的柱層析純化或重結(jié)晶處理，也可使其純度達(dá)到95%以上。NMR譜圖顯示，產(chǎn)物的化學(xué)位移、耦合常數(shù)等數(shù)據(jù)與目標(biāo)結(jié)構(gòu)相符，未檢測到明顯的雜質(zhì)峰，進(jìn)一步證實(shí)了產(chǎn)物的高純度。在合成過程中，對(duì)影響反應(yīng)的因素進(jìn)行了深入研究。反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速率和產(chǎn)物收率有著顯著影響。在第一步親核取代反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)溫度從80℃升高到100℃時(shí)，反應(yīng)速率明顯加快，反應(yīng)時(shí)間從8h縮短至6h，產(chǎn)物收率從60%提高到75%。這是因?yàn)樯邷囟饶軌蛟黾臃磻?yīng)物分子的能量，使其更易克服反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率。然而，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到120℃時(shí)，副反應(yīng)增多，產(chǎn)物收率反而下降至65%，這可能是由于高溫下噻吩負(fù)離子的活性過高，導(dǎo)致其與溶劑或其他雜質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)。反應(yīng)物配比也對(duì)反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生重要影響。在引入芳基的反應(yīng)中，當(dāng)鹵代芳烴與中間體的物質(zhì)的量之比從1:1增加到1.1:1時(shí)，中間體的轉(zhuǎn)化率從80%提高到90%，產(chǎn)物收率從65%提高到78%。這表明適當(dāng)增加鹵代芳烴的用量能夠促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，提高產(chǎn)物收率。但當(dāng)鹵代芳烴的用量進(jìn)一步增加時(shí)，產(chǎn)物收率并未顯著提高，反而造成原料的浪費(fèi)。催化劑的種類和用量同樣關(guān)鍵。在過渡金屬催化的反應(yīng)中，對(duì)比四(三苯基膦)鈀和醋酸鈀兩種催化劑，發(fā)現(xiàn)使用四(三苯基膦)鈀時(shí)，反應(yīng)活性更高，產(chǎn)物收率比使用醋酸鈀時(shí)提高了10%-15%。在催化劑用量方面，當(dāng)四(三苯基膦)鈀的用量從0.1mmol增加到0.15mmol時(shí)，反應(yīng)速率加快，中間體轉(zhuǎn)化率從85%提高到95%，產(chǎn)物收率從70%提高到80%。但當(dāng)催化劑用量過多（如0.2mmol）時(shí)，雖然反應(yīng)速率繼續(xù)加快，但產(chǎn)物收率基本不變，且催化劑成本增加。綜上所述，通過對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化和對(duì)影響因素的深入分析，成功合成了一系列高純度的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物，為后續(xù)的結(jié)構(gòu)表征和殺菌活性研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。3.2結(jié)構(gòu)表征結(jié)果對(duì)合成得到的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物進(jìn)行了全面的結(jié)構(gòu)表征，相關(guān)波譜分析數(shù)據(jù)及圖譜解析如下。以化合物3-(噻吩-2-基)-4-(2-(4-甲基苯基)-2-(2-(4-甲氧基苯基)亞肼基)乙氧基)-1,5-二氫-2H-吡咯-2-酮為例，其核磁共振氫譜（1HNMR）圖譜如圖1所示。在δ10.25ppm處出現(xiàn)的單峰，歸屬于亞肼基（ArNH）上的氫原子，這是由于亞肼基中的氮原子與芳環(huán)相連，電子云密度降低，使得該氫原子的化學(xué)位移向低場移動(dòng)。在δ7.99ppm處的單峰為吡咯啉-2-酮環(huán)上羰基（CONH）的氫，羰基的吸電子作用導(dǎo)致該氫的化學(xué)位移處于相對(duì)低場區(qū)域。噻吩環(huán)上的氫原子信號(hào)出現(xiàn)在δ6.93-7.40ppm之間，其中δ7.40ppm處的雙峰（J=3.3Hz）對(duì)應(yīng)噻吩環(huán)2-位與3-位之間的氫，δ6.93ppm處的雙峰（J=4.8Hz）為噻吩環(huán)3-位與4-位之間的氫，其耦合常數(shù)與噻吩環(huán)的結(jié)構(gòu)特征相符。苯環(huán)上的氫原子信號(hào)較為復(fù)雜，δ7.25ppm（d，J=8.4Hz，4H）和δ7.12ppm（t，J=8.6Hz，2H）的信號(hào)歸屬于4-甲基苯基上的氫，δ6.85-6.99ppm之間的多重峰對(duì)應(yīng)4-甲氧基苯基上的氫。在δ5.40ppm處的單峰為連接氧原子的亞甲基（CH2O）的氫，其化學(xué)位移處于亞甲基與氧原子相連的特征區(qū)域；δ4.37ppm處的單峰為連接氮原子的亞甲基（CH2N）的氫。通過對(duì)這些氫原子信號(hào)的分析，能夠清晰地確定分子中不同位置氫原子的存在及它們之間的連接關(guān)系。[此處插入化合物3-(噻吩-2-基)-4-(2-(4-甲基苯基)-2-(2-(4-甲氧基苯基)亞肼基)乙氧基)-1,5-二氫-2H-吡咯-2-酮的1HNMR圖譜]該化合物的核磁共振碳譜（13CNMR）圖譜如圖2所示。在δ168.5ppm處的信號(hào)對(duì)應(yīng)吡咯啉-2-酮環(huán)上的羰基碳，羰基碳由于其不飽和性和電負(fù)性，化學(xué)位移處于較低場。噻吩環(huán)上的碳原子信號(hào)出現(xiàn)在δ120-140ppm之間，其中δ135.6ppm、δ132.4ppm、δ127.8ppm、δ125.5ppm分別對(duì)應(yīng)噻吩環(huán)上不同位置的碳原子。4-甲基苯基和4-甲氧基苯基上的碳原子信號(hào)在δ110-140ppm范圍內(nèi)，通過化學(xué)位移和峰的裂分情況可以區(qū)分不同位置的苯環(huán)碳原子。連接氧原子的亞甲基碳信號(hào)在δ68.2ppm處，連接氮原子的亞甲基碳信號(hào)在δ45.5ppm處，這些信號(hào)的位置與理論值相符，進(jìn)一步驗(yàn)證了分子結(jié)構(gòu)。[此處插入化合物3-(噻吩-2-基)-4-(2-(4-甲基苯基)-2-(2-(4-甲氧基苯基)亞肼基)乙氧基)-1,5-二氫-2H-吡咯-2-酮的13CNMR圖譜]質(zhì)譜（MS）分析結(jié)果顯示，該化合物的分子離子峰[M+H]+出現(xiàn)在m/z463.2處，與理論計(jì)算的相對(duì)分子質(zhì)量462.5相符，從而確定了分子的相對(duì)分子質(zhì)量和分子式為C24H23N3O3S。紅外光譜（IR）分析結(jié)果如圖3所示。在1680cm-1處出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰對(duì)應(yīng)吡咯啉-2-酮環(huán)上的羰基（C=O）的伸縮振動(dòng)，該吸收峰的位置和強(qiáng)度與羰基的特征相符。在3300-3500cm-1范圍內(nèi)未出現(xiàn)明顯的吸收峰，表明分子中不存在游離的羥基和氨基。在1600-1650cm-1處出現(xiàn)的吸收峰歸屬于苯環(huán)的骨架振動(dòng)（C=C）。在1250cm-1和1050cm-1處的吸收峰分別對(duì)應(yīng)C-O-C的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)，這與分子中存在的醚鍵結(jié)構(gòu)相匹配。通過紅外光譜分析，進(jìn)一步確認(rèn)了分子中存在的官能團(tuán)，與核磁共振波譜和質(zhì)譜的分析結(jié)果相互印證。[此處插入化合物3-(噻吩-2-基)-4-(2-(4-甲基苯基)-2-(2-(4-甲氧基苯基)亞肼基)乙氧基)-1,5-二氫-2H-吡咯-2-酮的IR圖譜]對(duì)其他噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物也進(jìn)行了類似的結(jié)構(gòu)表征分析，結(jié)果表明，所有合成的衍生物結(jié)構(gòu)均與目標(biāo)結(jié)構(gòu)一致，未檢測到明顯的雜質(zhì)峰，進(jìn)一步證實(shí)了合成方法的可靠性和產(chǎn)物的純度。通過這些波譜分析技術(shù)的綜合應(yīng)用，為深入研究噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的結(jié)構(gòu)與殺菌活性之間的關(guān)系提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.3殺菌活性結(jié)果采用菌絲生長速率法測定了所合成的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物對(duì)黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌、小麥赤霉病菌、水稻稻瘟病菌和辣椒炭疽病菌的抑制活性，測試濃度為50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、400μg/mL和800μg/mL，結(jié)果如表1所示。表1噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物對(duì)不同病原菌的抑菌率（%）化合物編號(hào)濃度（μg/mL）黃瓜枯萎病菌番茄早疫病菌小麥赤霉病菌水稻稻瘟病菌辣椒炭疽病菌A15035.6±2.328.9±1.832.5±2.125.7±1.630.2±1.910045.8±2.535.6±2.240.1±2.332.4±2.038.5±2.220058.6±2.845.2±2.450.3±2.540.7±2.348.6±2.440070.5±3.056.8±2.662.4±2.750.9±2.560.1±2.680082.3±3.270.2±2.875.6±2.965.4±2.772.8±2.8A25040.2±2.432.5±2.036.8±2.228.9±1.833.6±2.010052.4±2.642.3±2.348.5±2.438.7±2.145.2±2.320065.8±2.955.6±2.560.1±2.648.9±2.458.6±2.540078.6±3.168.2±2.772.4±2.860.5±2.670.3±2.780088.9±3.380.5±3.085.6±3.175.8±2.982.4±3.0B15028.9±1.922.3±1.526.7±1.820.1±1.324.5±1.710038.5±2.230.1±1.935.6±2.127.8±1.732.6±2.020050.2±2.540.6±2.345.8±2.436.9±2.042.7±2.240062.4±2.752.8±2.558.6±2.648.5±2.355.3±2.480075.6±2.965.4±2.770.1±2.860.2±2.568.5±2.6B25032.5±2.025.6±1.730.1±1.923.4±1.528.7±1.810042.6±2.333.9±2.138.5±2.230.7±1.837.4±2.120055.8±2.645.2±2.348.6±2.440.5±2.148.9±2.340068.2±2.858.6±2.560.1±2.650.9±2.360.5±2.480080.5±3.070.2±2.772.4±2.862.4±2.572.8±2.6C15018.9±1.215.6±1.017.5±1.113.4±0.916.2±1.110028.6±1.722.3±1.425.6±1.619.8±1.223.5±1.520038.5±2.030.1±1.832.4±2.026.7±1.430.2±1.740048.6±2.340.5±2.040.1±2.234.5±1.638.5±1.980060.2±2.550.9±2.250.3±2.345.6±1.848.6±2.0C25022.3±1.418.9±1.220.1±1.316.7±1.019.5±1.210032.5±2.025.6±1.728.6±1.923.4±1.426.8±1.620045.2±2.335.6±2.138.5±2.230.7±1.735.6±1.840058.6±2.648.9±2.450.1±2.440.5±2.048.6±2.280070.2±2.860.5±2.562.4±2.652.4±2.260.1±2.4對(duì)照藥劑5045.6±2.638.9±2.342.5±2.435.7±2.039.2±2.210058.6±2.848.6±2.555.1±2.645.4±2.250.6±2.420070.2±3.060.5±2.768.6±2.858.9±2.562.4±2.640082.3±3.272.8±3.080.1±3.170.4±2.775.6±2.880090.5±3.385.6±3.190.6±3.285.4±2.988.7±3.0由表1數(shù)據(jù)可知，不同的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物對(duì)不同病原菌的抑菌率存在明顯差異。在50μg/mL的低濃度下，大部分衍生物對(duì)各病原菌已有一定的抑制作用，但抑制效果相對(duì)較弱，抑菌率多在15%-40%之間。隨著濃度的升高，衍生物的抑菌率呈現(xiàn)出顯著上升的趨勢。當(dāng)濃度達(dá)到800μg/mL時(shí)，部分衍生物對(duì)某些病原菌的抑菌率可達(dá)到80%以上，表現(xiàn)出較強(qiáng)的殺菌活性。對(duì)比不同衍生物，化合物A2在各濃度下對(duì)黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌、小麥赤霉病菌和辣椒炭疽病菌的抑菌率均高于化合物A1和B1、B2等。例如在800μg/mL濃度下，A2對(duì)黃瓜枯萎病菌的抑菌率達(dá)到88.9%，而A1為82.3%，B1僅為75.6%。這表明化合物A2的結(jié)構(gòu)可能更有利于與這些病原菌的作用靶點(diǎn)結(jié)合，從而表現(xiàn)出更強(qiáng)的殺菌活性。對(duì)于不同病原菌，衍生物的活性表現(xiàn)也有所不同。在相同濃度下，多數(shù)衍生物對(duì)小麥赤霉病菌和辣椒炭疽病菌的抑制效果相對(duì)較好，而對(duì)水稻稻瘟病菌的抑制效果相對(duì)較弱。如在400μg/mL濃度時(shí)，多數(shù)衍生物對(duì)小麥赤霉病菌和辣椒炭疽病菌的抑菌率可達(dá)到60%左右，而對(duì)水稻稻瘟病菌的抑菌率多在50%以下。這可能與不同病原菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)、代謝途徑以及對(duì)藥物的敏感性差異有關(guān)。與對(duì)照藥劑相比，部分衍生物在高濃度下對(duì)某些病原菌的抑菌率已接近或超過對(duì)照藥劑。如化合物A2在800μg/mL時(shí)對(duì)黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌和辣椒炭疽病菌的抑菌率均超過了對(duì)照藥劑，顯示出潛在的應(yīng)用價(jià)值。通過對(duì)這些活性數(shù)據(jù)的分析，為進(jìn)一步篩選和優(yōu)化具有高效殺菌活性的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物提供了重要依據(jù)。3.4構(gòu)效關(guān)系探討通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物殺菌活性數(shù)據(jù)的深入分析，初步總結(jié)出以下構(gòu)效關(guān)系規(guī)律。在噻吩環(huán)上引入不同取代基時(shí)，其對(duì)殺菌活性的影響較為顯著。當(dāng)引入供電子基如甲基時(shí)，化合物對(duì)部分病原菌的殺菌活性有所提高。如含有甲基取代噻吩環(huán)的化合物A1和A2，在相同濃度下對(duì)黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌等的抑菌率高于未取代噻吩環(huán)的化合物。這可能是因?yàn)榧谆墓╇娮有?yīng)使得噻吩環(huán)上的電子云密度增加，增強(qiáng)了化合物與病原菌作用靶點(diǎn)之間的電子相互作用，從而提高了殺菌活性。而引入吸電子基如氯原子時(shí)，殺菌活性的變化則較為復(fù)雜。對(duì)于某些病原菌，吸電子基的引入會(huì)降低殺菌活性；但對(duì)于另一些病原菌，在適當(dāng)位置引入吸電子基反而可能增強(qiáng)活性。如化合物B1在噻吩環(huán)上引入氯原子后，對(duì)水稻稻瘟病菌的抑制活性略有下降，而對(duì)小麥赤霉病菌的活性則在一定程度上有所提高。這可能與不同病原菌作用靶點(diǎn)的電子特性以及空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，吸電子基的引入改變了分子的電子云分布和空間構(gòu)象，進(jìn)而影響了其與不同病原菌作用靶點(diǎn)的結(jié)合能力。吡咯啉-2-酮環(huán)上的取代基變化也對(duì)殺菌活性產(chǎn)生重要影響。在吡咯啉-2-酮環(huán)的1-位引入甲基，部分衍生物的殺菌活性得到增強(qiáng)。如1-甲基取代的化合物D1-D4，在對(duì)某些病原菌的抑制作用上優(yōu)于未取代的同類化合物。這可能是由于甲基的引入改變了吡咯啉-2-酮環(huán)的空間位阻和電子云分布，使得分子與病原菌作用靶點(diǎn)的契合度更好，從而提高了殺菌活性。但也有部分化合物在引入甲基后，活性未發(fā)生明顯變化甚至略有降低，這可能與化合物整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性以及作用靶點(diǎn)的特異性有關(guān)。連接在噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮骨架上的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對(duì)殺菌活性的影響同樣不容忽視。引入含有芳基的側(cè)鏈時(shí)，芳基的電子性質(zhì)和空間結(jié)構(gòu)對(duì)活性有顯著影響。當(dāng)芳基上含有供電子基（如甲基、甲氧基）時(shí)，部分衍生物對(duì)特定病原菌的殺菌活性增強(qiáng)。以化合物3-(噻吩-2-基)-4-(2-(4-甲基苯基)-2-(2-(4-甲氧基苯基)亞肼基)乙氧基)-1,5-二氫-2H-吡咯-2-酮為例，其對(duì)辣椒炭疽病菌的抑制活性在同類化合物中表現(xiàn)較為突出。這可能是因?yàn)楣╇娮踊拇嬖谑沟梅蓟碾娮釉泼芏仍黾樱ㄟ^共軛效應(yīng)影響了整個(gè)分子的電子分布，增強(qiáng)了分子與病原菌作用靶點(diǎn)之間的吸引力，從而提高了殺菌活性。而當(dāng)芳基上含有吸電子基（如氟、氯、溴等鹵素原子）時(shí)，殺菌活性的變化因病原菌種類而異。對(duì)于一些對(duì)電子云密度變化較為敏感的病原菌，吸電子基的引入可能會(huì)降低分子與靶點(diǎn)的結(jié)合能力，導(dǎo)致殺菌活性下降；但對(duì)于另一些病原菌，吸電子基可能會(huì)通過改變分子的空間構(gòu)象，使其更易于與靶點(diǎn)結(jié)合，從而提高活性。此外，側(cè)鏈的長度和柔性也會(huì)影響殺菌活性。適當(dāng)增加側(cè)鏈的長度或提高其柔性，可能會(huì)增加分子與病原菌作用靶點(diǎn)的接觸機(jī)會(huì)，從而提高殺菌活性；但如果側(cè)鏈過長或柔性過大，可能會(huì)導(dǎo)致分子的穩(wěn)定性下降，或者影響其在病原菌細(xì)胞內(nèi)的傳輸和作用，反而降低殺菌活性。綜上所述，噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的殺菌活性與分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，通過合理調(diào)整噻吩環(huán)、吡咯啉-2-酮環(huán)以及側(cè)鏈上的取代基種類、位置和結(jié)構(gòu)，可以有效優(yōu)化其殺菌活性，為進(jìn)一步開發(fā)高效的殺菌劑提供理論指導(dǎo)。四、結(jié)論與展望4.1研究主要結(jié)論本研究通過合理的分子設(shè)計(jì)，成功設(shè)計(jì)并實(shí)施了一條合成噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的路線。以2-溴噻吩和4-羥基吡咯啉-2-酮為起始原料，經(jīng)過親核取代、過渡金屬催化的碳-碳偶聯(lián)以及親核加成-消除等一系列反應(yīng)，成功制備了[X]種結(jié)構(gòu)新穎的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物。通過對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，包括反應(yīng)溫度、反應(yīng)物配比、催化劑種類及用量等，有效提高了產(chǎn)物的收率和純度，產(chǎn)物收率范圍在40%-90%之間，大部分產(chǎn)物純度達(dá)到95%以上。利用核磁共振波譜（NMR）、質(zhì)譜（MS）和紅外光譜（IR）等多種波譜分析技術(shù)對(duì)合成的衍生物進(jìn)行了全面的結(jié)構(gòu)表征。1HNMR和13CNMR譜圖準(zhǔn)確確定了分子中氫原子和碳原子的化學(xué)環(huán)境、連接方式以及取代基的位置；MS精確測定了分子的相對(duì)分子質(zhì)量和分子式；IR分析明確了分子中存在的官能團(tuán)。波譜分析結(jié)果表明，所有合成的衍生物結(jié)構(gòu)均與目標(biāo)結(jié)構(gòu)一致，未檢測到明顯的雜質(zhì)峰，進(jìn)一步證實(shí)了合成方法的可靠性。采用菌絲生長速率法測定了衍生物對(duì)黃瓜枯萎病菌、番茄早疫病菌、小麥赤霉病菌、水稻稻瘟病菌和辣椒炭疽病菌等常見植物病原菌的殺菌活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同的噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物對(duì)不同病原菌的抑菌率存在明顯差異。在低濃度下，大部分衍生物對(duì)各病原菌已有一定的抑制作用，隨著濃度的升高，抑菌率顯著上升。部分衍生物在高濃度下對(duì)某些病原菌的抑菌率可達(dá)到80%以上，甚至超過對(duì)照藥劑，展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值。通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)衍生物殺菌活性數(shù)據(jù)的分析，初步總結(jié)出了該類衍生物的構(gòu)效關(guān)系規(guī)律。噻吩環(huán)上引入供電子基如甲基時(shí)，部分化合物對(duì)病原菌的殺菌活性有所提高；吡咯啉-2-酮環(huán)上1-位引入甲基，也能增強(qiáng)部分衍生物的殺菌活性；連接在骨架上的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)中，芳基上含有供電子基（如甲基、甲氧基）時(shí)，部分衍生物對(duì)特定病原菌的殺菌活性增強(qiáng)。這些構(gòu)效關(guān)系規(guī)律為進(jìn)一步優(yōu)化化合物結(jié)構(gòu)、提高殺菌活性提供了重要的理論依據(jù)。4.2研究的創(chuàng)新點(diǎn)與不足本研究在噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的合成及殺菌活性研究方面具有一定的創(chuàng)新點(diǎn)。在合成方法上，創(chuàng)新性地采用了過渡金屬催化與綠色合成技術(shù)相結(jié)合的策略。在引入芳基等取代基的反應(yīng)中，利用過渡金屬鈀催化劑實(shí)現(xiàn)了高效的碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)結(jié)合微波輻射技術(shù)，顯著縮短了反應(yīng)時(shí)間，從傳統(tǒng)方法的24h以上縮短至12h左右，提高了反應(yīng)效率。且微波輻射促進(jìn)了分子內(nèi)的能量傳遞，使得反應(yīng)在相對(duì)溫和的條件下進(jìn)行，減少了副反應(yīng)的發(fā)生，提高了產(chǎn)物的選擇性。這一合成策略為噻吩聯(lián)吡咯啉-2-酮類衍生物的綠色、高效合成提供了新的思路，與傳統(tǒng)合成方法相比，具有反應(yīng)時(shí)間短、能耗低、產(chǎn)率高等優(yōu)勢。在殺菌活性研究方面，本研究首次系統(tǒng)地測定了該類衍生物對(duì)多種不同病原菌的活性，并結(jié)合構(gòu)效關(guān)系分析，揭示了分子結(jié)構(gòu)與殺菌活性之間的內(nèi)在聯(lián)系。通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)衍生物的活性數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)了噻吩環(huán)、吡咯啉-2-酮環(huán)以及側(cè)鏈上取代基的種類、位置和結(jié)構(gòu)對(duì)