喹唑啉酮类化合物是指分子中包含苯并嘧啶酮结构的一类重要的杂环化合物，该类化合物因常常表现出抗细菌、消炎、抗真菌、抗癌、抗疟、抗血小板凝集、抗痉挛、抗抑郁、降血糖、血管舒张、杀虫、抗氧化和抗病毒等较为广谱的生理活性而受到了药物创制工作者的关注。作为一类具有特殊生理活性的含氮骨架，喹唑啉酮结构存在于多达200多种具有药用价值的植物和微生物的次生代谢产物中。

例如，中药常山中存在的常山碱(febrifugine)、板蓝根中的色胺酮(trypthathrin)和骆驼宁中的骆驼宁碱A(luotonin A)因具有显著抗疟、抑菌、抗癌和消炎作用而被广泛研究。鉴于喹唑啉酮类化合物具有较好的环境兼容性、较强的结构可变性和独特的生理与药理活性，世界各国生物化学家纷纷以喹唑啉酮为主要的分子骨架，相继开发出了抗癌药诺拉曲特(nolatrexed)、抗疟药常山酮(halofuginone)、止痛剂普喹酮(diproqualone)、医用抑菌剂阿巴康唑(albaconazole)等具有重要应用价值的药物分子。

此外，喹唑啉酮分子骨架在农药创制领域也有不俗表现。例如，由杜邦公司开发的丙氧喹啉(proquinazid)和拜耳公司开发的氟喹唑(fluquinconazole)就是通过不断优化喹唑啉酮分子骨架获取的主要用于防治白粉病的杀菌剂。

上述喹唑啉酮分子(见图1)在医药和农业领域的广泛应用极大地激发了农药化学家对具有潜在农用价值的喹唑啉酮类化合物的研究热情，并在近年来发现了多个系列能显著抑制植物病原微生物(病毒、细菌和真菌)的活性分子。本文按照生物防治对象的不同介绍了近年来具有抗植物病原微生物活性的喹唑啉酮类化合物的研究进展，以期对日后的科研工作有所启发。

一、具有抗病毒活性的喹唑啉酮类化合物

2007年，Gao等设计合成了系列含席夫碱片段的喹唑啉酮类化合物，采用半叶枯斑法筛选出了化合物1a和1b(见图2)，其在质量浓度为500 mg/L时对烟草花叶病毒在治疗作用方面的抑制率(54.0%和55.4%)优于对照药剂宁南霉素(53.5%)。随后开展的生化研究，发现化合物1b可显著诱导基因PR-1a和PR-5在受病毒侵染烟草中的表达，这2个基因的上调表达在一定程度上表明化合物1b对烟草花叶病毒的抑制作用与烟草自身免疫能力密不可分。

2014年，Ma等通过氧甲基桥将1,4-戊二烯-3-酮片段引入喹唑啉酮骨架的3位，得到一系列能显著抑制烟草花叶病毒的单羰基姜黄素衍生物。采用半叶枯斑法测得化合物2a~2c对烟草花叶病毒在治疗作用方面效果显著，其EC₅₀分别为132.25、138.01、135.89 mg/L，优于对照药剂宁南霉素(281.22 mg/L)。

2016年，Chen等合成了一系列含喹唑啉酮片段的查尔酮类衍生物，采用半叶枯斑法筛选出了化合物3a，其对黄瓜花叶病毒在治疗活性方面的EC₅₀值为146.30 mg/L，优于对照药剂宁南霉素(256.37 mg/L)。采用等温滴定量热法和荧光光谱法研究发现该系列化合物对黄瓜花叶病毒的抑制活性与其对黄瓜花叶病毒外壳蛋白的抑制作用具有一定的相关性。

2016年，Wang等发现含席夫碱片段的喹唑啉酮类化合物对烟草花叶病毒具有明显抑制作用，采用半叶枯斑法测得化合物4a和4b(见图2)对烟草花叶病毒在保护作用方面效果显著，其EC₅₀分别为216.2、203.9 mg/L，显著优于对照药剂宁南霉素(214.9 mg/L)。2017年，Wu等对天然产物阿魏酸进行了多样化的衍生修饰，发现在阿魏酸酚羟基部分引入喹唑啉酮片段后能有效改善分子的抗病毒活性。其中，化合物5a对烟草花叶病毒具有优异的治疗和保护作用，其EC₅₀值分别为162.14、114.16 mg/L，优于对照药剂宁南霉素(324.51、168.84 mg/L)。

同时，采用半叶枯斑法测得化合物5b对黄瓜花叶病毒具有优异的治疗和保护作用，其EC₅₀值分别为238.02、135.18 mg/L，优于对照药剂宁南霉素(373.88、272.70 mg/L)。2019年，Chen等通过肟醚键将喹唑啉酮片段引入1,4-戊二烯-3-酮骨架中，得到一系列能显著抑制烟草花叶病毒的单羰基姜黄素衍生物。

采用半叶枯斑法测得化合物6a和6b对烟草花叶病毒的治疗效果显著，其EC₅₀分别为132.9、125.6 mg/L，优于对照药剂宁南霉素(207.3 mg/L)。通过微量热涌动法测得化合物6b对烟草花叶病毒的外壳蛋白(TMV-CP)具有明显的抑制作用，其抑制常数Kd值为0.97 μM，优于对照药剂宁南霉素(10.4 μM)。

2020年，Zu等基于番茄褪绿病毒的外壳蛋白结构设计了一类含二硫缩醛结构的喹唑啉酮类抑制剂。通过微量热涌动法测得该系列化合物对番茄褪绿病毒的外壳蛋白具有明显的抑制作用，其中化合物7a(见图3)对番茄褪绿病毒外壳蛋白的抑制常数分别为0.24 μM，优于对照药剂宁南霉素和香草硫缩病醚(0.44、0.36 μM)。

随后进行的活体试验表明：在质量浓度为50 mg/L条件下，化合物7a对番茄褪绿病毒的治疗活性分别为81.05%，优于对照药剂宁南霉素和香草硫缩病醚(44.88%和63.56%)。同年，Ran等也发现了一类能显著抑制番茄褪绿病毒外壳蛋白的二硫缩醛联喹唑啉酮化合物8a，其对番茄褪绿病毒外壳蛋白的抑制常数(0.19 μM)优于对照药剂宁南霉素和香草硫缩病醚(1.53、0.83 μM)。

2020年，Hao等对天然产物色胺酮进行了多样化的衍生修饰，得到了一系列对烟草花叶病毒具有一定抑制作用的喹唑啉酮类化合物。其中，化合物9a和9b(结构见图3)在质量浓度为500 mg/L条件下对烟草花叶病毒的钝化、治疗和保护活性分别为52%、49%和54%，以及51%、48%和53%，优于对照药剂病毒唑(40%、37%和38%)。

随后，Hao等通过多样化衍生骆驼宁碱A结构得到了能显著抑制烟草花叶病毒的喹唑啉酮类化合物10a~10c，其在质量浓度为500 mg/L时对烟草花叶病毒的钝化活性(50%、54%和53%)与对照药剂宁南霉素保持相当(55%)，化合物10b对烟草花叶病毒的治疗活性(51%和56%)与对照药剂宁南霉素保持相当(57%)，化合物10c对烟草花叶病毒的保护活性(56%) 与对照药剂宁南霉素保持相当(59%)。

2021年，Liu等通过硫醚链将喹唑啉-4(3H)-酮片段引入杨梅素骨架中，得到一系列能显著抑制TMVCP的黄酮类衍生物。采用半叶枯斑法测得化合物11a对烟草花叶病毒具有显著抑制效果，其在治疗和保护方面的EC₅₀分别为166.9、130.5 mg/L，优于对照药剂宁南霉素(319.7、341.3 mg/L)。

二、具有抗细菌活性的喹唑啉酮类化合物

2013年，Wang等报道了一类含席夫碱结构的喹唑啉酮类化合物，并发现其对多种植物病原细菌具有明显抑制活性。其中，化合物12a~12d和12i(见图4A)对烟草青枯病菌的EC₅₀值优于对照药剂噻菌铜(216.70 mg/L)。同时，化合物12a、12g、12h和12i对番茄青枯病菌的EC50值也优于其对照药剂噻菌铜(99.80 mg/L)。

此外，化合物12a、12f、12g和12h对水稻白叶枯病菌突出的抑制作用最引人关注，其EC₅₀值显著优于其对照药剂噻菌铜(92.61 mg/L)。2014年，杨绪红等将骨架12中的席夫碱片段转变为羟基，发现所得分子对植物病原细菌的抑制活性显著下降甚至丧失。

其中，化合物13a和13b(见图4B)在质量浓度为100 mg/L时对烟草青枯病菌的抑制作用分别为29%和27%，低于对照药剂噻菌铜(37%)。随后，Wang等通过优化先导物12的结构获得了能显著抑制烟草青枯病菌的14a和能显著抑制番茄青枯病菌的14b，其EC₅₀值分别为63.73、38.64 mg/L，优于对照药剂噻菌铜(216.70、99.80 mg/L)。

2016年，Yan等将1,2,4-三唑硫醚片段引入喹唑啉酮的3位，得到了如图5所示的化合物15a，该化合物对水稻白叶枯病菌和柑橘溃疡病菌的EC₅₀值分别为47.6、22.1 mg/L，约为对照药剂叶枯唑的2倍(92.6、58.2 mg/L)。

紧接着，闫柏任等将15a分子骨架中的1,2,4-三唑硫醚片段转变为1,2,4-三唑曼尼希碱结构，获得了如图5所示的喹唑啉酮类化合物16a~16c，其在质量浓度为100 mg/L时对水稻白叶枯病菌的抑制率分别为49%、48%和48%，与对照药剂叶枯唑(54%)保持相当。

随后，Lyu等将15a分子骨架中的1,2,4-三唑硫醚片段转变为1,2,4-三唑并[3,4-b]1,3,4-噻二唑片段，发现化合物17a和17b对水稻白叶枯病菌的抑制作用(EC₅₀值分别为29.5、20.7 mg/L)优于对照药剂叶枯唑(53.8 mg/L)。同时，化合物17c~17f对柑橘溃疡病菌也具有突出的抑制作用，其EC₅₀值分别为34.8、28.2、41.5、42.5 mg/L，远优于对照药剂叶枯唑(95.8 mg/L)。

2018年，杜欢等将骨架15a中的1,2,4-三唑硫醚片段转变为1,2,4-三唑酰腙片段，发现化合物18a~18e在质量浓度为100 mg/L条件下对水稻白叶枯病菌的抑制率(87.1%、94.6%、89.0%、100.0%和87.9%)均优于对照药剂叶枯唑(50.6%)。

同时，化合物18d和18e在质量浓度为100 mg/L条件下能完全抑制柑橘溃疡病菌的生长，优于对照药剂叶枯唑(64.3%)。随后，Du等又将骨架15a中的1,2,4-三唑硫醚片段转变为1,2,4-三唑并[1,5-a]嘧啶片段，得到了如图5所示的化合物19a~19e，这5个化合物对水稻白叶枯病菌的EC50值分别为72.1、57.0、67.8、53.5、40.2 mg/L，优于对照药剂叶枯唑(91.4 mg/L)。

2021年，Du等通过对19分子骨架中1,2,4-三唑并[1,5-a]嘧啶片段的修饰得到了喹唑啉酮类化合物20a~20c，上述化合物对水稻白叶枯病菌的EC₅₀值分别为69.0、53.3、58.9 mg/L，优于对照药剂叶枯唑(91.4 mg/L)。

2016年，Chen等报道了一系列结构中含席夫碱片段的喹唑啉酮类化合物21(见图6A)，并发现其对烟草青枯病菌和番茄青枯病菌具有明显抑制作用。其中，化合物21a~21f对烟草青枯病菌和番茄青枯病菌的EC₅₀值分别为125.94~173.23、83.21~117.24 mg/L，优于对照药剂噻菌铜(216.70、99.80 mg/L)。

2018年，Li等将吲哚酰腙片段引入喹唑啉酮骨架的2位，得到了如图6B所示的化合物22a，该化合物对水稻白叶枯病菌和柑橘溃疡病菌表现有良好的抑制作用，其EC₅₀值分别为55.13、56.31 mg/L，优于叶枯唑(89.80、56.92 mg/L)。

2020年，邵利辉等将化合物22a中的吲哚酰腙片段简化为腙片段，发现了能显著抑制水稻白叶枯病菌的23a、能显著抑制猕猴桃溃疡病菌的23b和能显著抑制柑橘溃疡病菌的23c，其EC₅₀值分别为5.34、43.4、29.3 mg/L，活性显著优于对照药剂叶枯唑(26.5、135.0、72.0 mg/L)。

2019年，Wang等发现了一类能显著抑制水稻白叶枯病菌的恶二唑联喹唑啉酮类化合物24(见图6C)，通过构建比较分子相似性指数分析法（CoMSIA)探究了影响分子对水稻白叶枯病菌抑制活性的关键结构因素。

上述CoMSIA模型指出高抑菌活性的恶二唑联喹唑啉酮分子应具有下述的3个结构特征：一是在恶二唑的5位适宜引入苯环；二是上述苯环的对位适宜引入一个体积较大的、具有负电特性的氢键受体；三是喹唑啉酮骨架的6位适宜引入一个具有负电特性的亲水性基团。在上述CoMSIA模型的指导下，作者顺利构建了能显著抑制水稻白叶枯病菌的化合物24a，其对水稻白叶枯病菌的EC₅₀值(29.10 mg/L)约为噻菌铜(113.93 mg/L)的3倍。

2021年，Liu等借助二溴烷烃将杨梅素片段引入喹唑啉酮骨架的3位，发现含四元连接碳链的化合物对植物病原细菌显示出很好的抑制活性。喹唑啉酮衍生物25的结构式及其抗菌活性见图7A。

其中，化合物25a~25e对柑橘溃疡病菌的EC₅₀值(16.9~27.0 mg/L)低于叶枯唑(62.2 mg/L)和噻菌铜(97.5 mg/L)。同时，化合物25a、25c和25e对猕猴桃溃疡病菌的EC₅₀值(28.1~46.4 mg/L)也低于叶枯唑(81.0 mg/L)和噻菌铜(128.0 mg/L)。此外，化合物25a、25b和25e对水稻白叶枯病菌的EC₅₀值(20.4~50.4 mg/L)低于叶枯唑(63.7mg/L)和噻菌铜(86.1mg/L)。

2023年，Shao等报道了一系列结构中含异丙醇胺片段的喹唑啉酮类化合物(见图7B)，并通过浊度法发现了能显著抑制水稻白叶枯病菌的化合物26a~26f，其EC₅₀值(1.5~2.8 mg/L)低于对照药剂噻菌铜(31.9 mg/L)。此外，化合物26c和26e在质量浓度为200 mg/L条件下对水稻白叶枯病菌的活体防治效率(44.7%和46.7%)也显著优于噻菌铜(29.3%)。

三、具有抗真菌活性的喹唑啉酮类化合物

2004年，丁明武等报道了一系列2-烷氧基-3-苯基喹唑啉酮类化合物(见图8)，采用含毒介质法发现部分化合物在质量浓度为50 mg/L时对植物病原真菌具有一定的抑制作用。其中，化合物27a~27c对水稻纹枯病菌的抑制率均优于80%；化合物27c~27e对芦笋褐斑病菌的抑制率均达到了70%；化合物27a~27c和27f对苹果轮纹病菌的抑制率超过70%；化合物27b、27e、27g和27h对小麦赤霉菌的抑制率超过80%；化合物27b、27c和27i对棉花枯萎病菌的抑制率均达到了87%。

2006年，Ouyang等发现在喹唑啉酮分子的3位引入适当烷烃后能有效改善该类分子对植物病原真菌的抑制活性。其中，化合物28a和28b在质量浓度为50 mg/L时对小麦赤霉病菌的抑制率(55.0%和50.3%) 与对照药剂恶霉灵保持相当(50.4%)。

2013年，Wang等报道了系列含席夫碱结构的喹唑啉酮化合物，采用菌丝生长速率法测得部分所得化合物对植物病原真菌具有一定的抑制作用。其中，化合物29a在质量浓度为50 mg/L时对小麦赤霉病菌和棉花枯萎病菌的抑制率分别为53.88%和60.87%，与对照药剂恶霉灵保持相当(55.54%和56.12%)。同时，化合物29b在质量浓度为50 mg/L时对油菜菌核病菌的抑制率为66.67%，略低于对照药剂恶霉灵(77.51%)。2014年，欧俊军等报道了一系列2-烷基-3-芳基取代的喹唑啉酮类化合物，采用菌丝生长速度法发现部分化合物在质量浓度为200 mg/L时对植物病原真菌具有一定的抑制作用。其中，化合物30a对水稻纹枯病菌的抑制率为65.5%，化合物30b对小麦白粉病菌的抑制率分别为99.0%。

2017年，Wang等发现将芳基酰肼片段引入喹唑啉酮骨架的3位能有效改善所得化合物对水稻纹枯病菌和小麦赤霉病菌的抑制活性，通过以活性为导向的结构优化策略筛选出了优势抑菌化合物31a和31b(见图9A)。其中，化合物31a对小麦赤霉病菌的EC₅₀值为1.23mg/L，化合物31b对水稻纹枯病菌的EC₅₀值(0.12 mg/L)优于多菌灵(0.32 mg/L)。

2020年，Yang等通过多样化衍生骆驼宁碱A的结构获得了如图9B所示的喹唑啉酮仿生生物碱32a，该化合物对番茄灰霉病菌和稻瘟病菌的EC₅₀值(0.09 mM和0.19 mM)与嘧菌酯(0.09 mM和0.17 mM)保持相当。在番茄上进行的活体测试表明，化合物32a在质量浓度为40 mg/L时对番茄灰霉病菌的防治效果为52.18%，抑菌活性与嘧菌酯保持相当(52.38%)。

同年，Hao等对色胺酮进行了多样化的衍生修饰，得到了一系列能明显抑制植物病原真菌的喹唑啉-4(3H)-酮类仿生生物碱(见图9C)，采用菌丝生长速度法测得在质量浓度为50 mg/L时，化合物33a对花生褐斑病菌的抑制率为67%、化合物33b和33c对苹果轮纹病菌的抑制率超过85%、化合物33d对玉米小斑病菌的抑制率为81%、化合物33e对辣椒疫霉病的抑制率达到了74%、化合物33f对油菜菌核病菌的抑制率为85%。

2021年，Wang等发现恶二唑联喹唑啉酮类化合物对水稻纹枯病菌具有显著抑制作用，通过系统优化这一分子骨架中的五元杂环、烷烃连接链、喹唑啉酮片段和恶二唑5位取代基得到了如图10A所示的化合物34a，该化合物对水稻纹枯病菌的离体的EC₅₀值达到了3.80 mg/L。同时，化合物34a在质量浓度为200 mg/L条件下对水稻纹枯病的防治效果达到了58.63%。随后，以DMSO为空白对照，通过电镜探究了菌丝经34a处理后在形态和超微结构上的变化。通过扫描电镜观察发现，菌丝经34a处理后出现了密度增大、不规则缠绕、表面凹凸和破裂等异常增殖的现象。通过透射电镜观察发现，菌丝细胞经34a处理后出现了液泡极度膨大、外表轮廓扭曲和线粒体数量减少的现象。

2022年，Wang等发现打破tryptanthrin的刚性结构会极为有效地改善化合物的抑菌活性，并通过基于活性的结构优化策略获得了能显著抑制小麦赤霉病菌的喹唑啉酮仿生生物碱35a(见图10B)，该化合物对小麦赤霉病菌的EC₅₀值(0.76 mg/L)与商品药剂戊唑醇(0.92 mg/L)和多菌灵(0.44 mg/L)保持相当。随后，以多菌灵为阳性对照，测定了化合物35a在质量浓度为200 mg/L时对小麦赤霉病的活体防治效果，发现该化合物对小麦赤霉病的活体防治效果(59.5%)与多菌灵(64.9%)保持相当。进一步开展的菌丝形态学研究发现化合物35a能扰乱小麦赤霉病菌菌丝正常的生长，造成了菌丝体在形态上的“细密化”和诱导菌丝细胞产生更多的脂质体，这种对小麦赤霉病菌的作用方式显著不同于多菌灵、戊唑醇、氰烯菌酯和氟唑菌酰羟胺4种商品化药剂。

四、结论

本文按照生物防治对象的不同对近年来具有抗植物病原微生物活性的喹唑啉酮类化合物的研究概况做了简要介绍。通过分析比较，发现这些具有抗植物病原微生物活性的喹唑啉酮类化合物往往具有如下的2个特征：

一是这类化合物在结构上往往是由2位和3位的修饰衍化而来；

二是用于修饰的基团多为一些含有席夫碱、酰胺、酰肼、1,2,4-三唑片段的含氮单元或是以戊二烯酮、查尔酮、阿魏酸等为代表的天然源片段。

相信随着分子生物学、结构生物学和蛋白组学等学科的发展，喹唑啉酮类化合物的抑菌机理将会得到更为深入的研究，为后续新型高效绿色杀菌剂品种的创制有效助力。