新型α-萜品烯馬來(lái)酰亞胺基雙磺酰胺化合物的合成及其除草活性

馬獻(xiàn)力， 黃建新， 段文貴， 莫啟進(jìn)， 林桂汕， 岑 波， 黃 翊

(1. 廣西大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004； 2. 桂林醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，廣西 桂林 541004)

近年來(lái)，通過(guò)α-蒎烯(1)分子的結(jié)構(gòu)修飾合成具有生物活性的衍生物已成為有機(jī)合成化學(xué)和松脂化學(xué)的研究熱點(diǎn)?；酋０奉?lèi)化合物含S， N， O雜原子，一般都具有殺菌[1,2]、抗病毒[3～8]及除草[9,10]等生物活性，目前磺酰胺類(lèi)化合物已經(jīng)在醫(yī)藥、生命科學(xué)、超分子等領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。

近年來(lái)，本課題組對(duì)松香松節(jié)油基生物活性化合物作了許多研究工作，取得了一系列研究成果[11～16]。本文在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)展1的改性研究。先將1轉(zhuǎn)化為N-氨基-α-萜品烯馬來(lái)酰亞胺(4)，通過(guò)其氨基的改性反應(yīng)，將磺酰胺活性基團(tuán)引入到4的骨架中，設(shè)計(jì)并合成了8個(gè)新型的具有潛在生物活性的取代苯基-α-萜品烯馬來(lái)酰亞胺基雙磺酰胺化合物(5a～5h， Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR， IR和ESI-MS表征。并測(cè)試了其除草活性，為松節(jié)油的深度開(kāi)發(fā)利用提供新的途徑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

X-4型數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正)；Bruker AV 600 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))； Nicolet Nexus 470 FT-IR型紅外光譜儀(KBr壓片)；Agilent 1100 LC/MSD Trap SL型高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS)。

1(97%)，廣西梧州松脂股份有限公司；α-萜品烯馬來(lái)酸酐(3)按文獻(xiàn)[17，18]方法合成；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)N-氨基-α-萜品烯馬來(lái)酰亞胺(4)的合成

在反應(yīng)瓶中加入353.20 g(227.4 mmol)，無(wú)水乙醇122.4 mL，攪拌下于84 ℃滴加水合肼13.24 mL(272.8 mmol)(10 min內(nèi))，回流反應(yīng)2 h。加入蒸餾水90 mL，回流至溶液變澄清，于60 ℃加入石油醚50 mL，攪拌10 min后傾入大燒杯中靜置冷卻至室溫。抽濾，濾餅用石油醚洗滌4次～5次，用乙醇重結(jié)晶得白色固體4，產(chǎn)率72%， m.p.146 ℃～147 ℃;1H NMRδ: 5.95(d,J=8.5 Hz, 1H, 8-H), 5.87(d,J=8.5 Hz, 1H, 7-H), 4.22(s, 2H, NH2), 2.93(d,J=7.7 Hz, 1H, 2-H), 2.66～2.49(m, 2H, 5,11-H), 1.55～1.38(m, 5H, 6-CH3, 9-Ha, 10-Ha), 1.38～1.21(m, 2H, 9-Hb, 10-Hb), 1.10(d,J=6.8 Hz, 3H, 11-CH3), 0.97(d,J=7.0 Hz, 3H, 11-CH3);13C NMRδ: 174.21, 173.81, 136.26, 135.52, 48.77, 45.0, 43.61, 36.85, 34.21, 29.63, 22.87, 22.59, 18.35, 16.83； IRν: 3 302, 3 144, 3 035, 2 964, 2 869, 1 764, 1 709, 1 453, 1 355 cm-1; ESI-MSm/z: 248(M+)。

(2) 5的合成(以5a為例)

在反應(yīng)瓶中加入43.724 8 g(15 mmol)， 二甲氨基吡啶(DMAP)58.7 mg， 三乙胺6.8 mL及二氯甲烷30 mL，攪拌使其溶解;升溫至回流，滴加苯磺酰氯(Ⅰa)2.119 2 g(12 mmol)(30 min內(nèi))，回流反應(yīng)至終點(diǎn)(TLC檢測(cè))。蒸出溶劑,殘余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(二氯甲烷) ∶V(石油醚)=3 ∶1]純化后再用二氯甲烷重結(jié)晶得白色晶體5a1.568 4 g。

用類(lèi)似的方法合成白色固體5b～5h。

1.3 除草活性測(cè)試

油菜平皿法[10]： 在6 cm的培養(yǎng)皿中鋪好一張直徑為5.6 cm的濾紙，加入一定濃度的供試藥液2 mL(以等體積的蒸餾水作為空白對(duì)照)。播種浸種4 h的油菜種子10粒，于(28±1) ℃黑暗培養(yǎng)72 h后測(cè)定胚根長(zhǎng)度，計(jì)算抑制率。

稗草小杯法[10]： 在50 mL小燒杯中鋪好玻璃珠和濾紙后，加入一定濃度的供試藥液6 mL(以等體積的蒸餾水作為空白對(duì)照液)。播種剛剛露白的稗草種子10粒，于(28±1) ℃光照培養(yǎng)72 h后測(cè)定小苗的高度(每個(gè)處理重復(fù)兩次)，計(jì)算抑制率。

2 結(jié)果與討論

2．1 合成與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在5a的合成中，嘗試在不加催化劑的條件下，將磺酰氯在室溫下緩慢滴加到過(guò)量的4的二氯甲烷中。反應(yīng)較慢，10 h后分析發(fā)現(xiàn)兩個(gè)反應(yīng)物都未反應(yīng)完。其原因可能是4的氨基連在環(huán)狀酰亞胺的氮原子上，而此氮原子受到與它相連的兩個(gè)羰基強(qiáng)拉電子作用，電子云密度很低，這種吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)通過(guò)N—N鍵傳遞給氨基，從而使得氨基上電子云密度降低，親核性減弱，從而影響化學(xué)反應(yīng)速率。而加入催化劑DMAP反應(yīng)4 h后作TLC分析，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)已經(jīng)基本結(jié)束，說(shuō)明DMAP有很好的催化效果。

5a～5h的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，IR和MS數(shù)據(jù)見(jiàn)表1；1H NMR和13C NMR數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表1 5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，IR和MS數(shù)據(jù)Table 1 Experimental results， IR and MS data of 5

表2 5的NMR數(shù)據(jù)Table 2 NMR data of 5

續(xù)表2

Comp1H NMR δ(J/Hz)13C NMR δ5b7.99(d, J=8.4, 2H, ArH), 7.80(d, J=8.3, 2H, ArH), 7.35(d, J=8.1, 2H, ArH), 7.30(d, J=8.1, 2H, ArH), 6.05(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.98(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.06(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.68(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.46(d, J=2.9, 6H, ArCH3), 2.38～ 2.30(m, 1H, 11-H), 1.53～1.48(m, 1H, 9-Ha), 1.47～1.41(m, 1H, 10-Ha), 1.39(s, 3H, 6-CH3), 1.37～1.31(m, 1H, 9-Hb), 1.31～1.25(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.97(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.31, 171.78, 145.88, 145.70, 136.65, 136.19, 135.78, 135.08, 129.54, 129.54, 129.46, 129.46, 129.32, 129.32, 129.28, 129.28, 48.79, 45.10, 43.75, 36.93, 34.14, 29.58, 22.94, 22.38, 21.81, 21.81, 18.32, 16.795c7.96(d, J=8.8, 2H, ArH), 7.81(d, J=8.8, 2H, ArH), 7.71(d, J=8.8, 2H, ArH), 7.68(d, J=8.8, 2H, ArH), 6.04(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.97(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.08(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.70(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.32(hept, J=6.8, 1H, 11-H), 1.54～1.49(m, 1H, 9-Ha), 1.48～1.42(m, 1H, 10-Hb), 1.40(s, 3H, 6-CH3), 1.38～1.33(m, 1H, 9-Hb), 1.32～1.27(m, 1H, 10-Hb), 1.06(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.99(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.22, 171.72, 137.94, 136.84, 136.66, 135.81, 132.33, 132.33, 132.11, 132.11, 130.84, 130.84, 130.69, 130.69, 130.43, 130.27, 48.82, 45.14, 43.84, 36.99, 34.07, 29.66, 22.96, 22.36, 18.31, 16.775d8.25(t, J=1.8, 1H, ArH), 8.08(d, J=8.0, 1H, ArH), 7.99(d, J=8.0, 1H, ArH), 7.92(t, J=1.8, 1H, ArH), 7.83～7.82(m, 1H, ArH), 7.82～7.80(m, 1H, ArH), 7.47(td, J=8.0, 1.7, 2H, ArH), 6.19(d, J=8.4, 1H, 7-H), 6.10(d, J=8.4, 1H, 8-H), 3.09(d, J=8.4, 1H, 5-H), 2.72(d, J=8.4, 1H, 2-H), 2.34(dt, J=13.8, 6.9, 1H, 11-H), 1.53～1.50(m, 1H, 9-Ha), 1.49～1.44(m, 1H, 10-Ha), 1.43(s, 3H, 6-CH3), 1.40～1.34(m, 1H, 9-Ha), 1.34～1.28(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 1.01(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.30, 171.76, 140.79, 139.53, 137.91, 137.91, 136.88, 135.90, 132.32, 132.01, 130.81, 130.65, 128.01, 128.01, 122.76, 122.38, 49.00, 45.30, 44.06, 37.24, 34.31, 29.77, 23.11, 22.49, 18.60, 16.895e8.04(d, J=8.7, 2H, ArH), 7.89(d, J=8.7, 2H, ArH), 7.54(d, J=8.7, 2H, ArH), 7.51(d, J=8.7, 2H, ArH), 5.95(d, J=8.5, 1H, 8-H), 5.87(d, J=8.4, 1H, 7-H), 2.93(d, J=7.8, 1H, 2-H), 2.63～2.54(m, 2H, 5,11-H), 1.52～1.47(m, 4H, 6-CH3, 9-Ha), 1.46～1.41(m, 1H, 10-Ha), 1.35～1.30(m, 1H, 9-Hb), 1.29～1.23(m, 1H, 10-Hb), 1.10(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.97(d, J=7.0, 3H, 11-CH3)174.42, 174.02, 141.65, 137.51, 136.40, 135.67, 130.97, 130.97, 130.81, 130.81, 129.46, 129.46, 192.43, 129.24, 129.24, 128.55, 48.89, 45.13, 43.75, 37.01, 34.34, 29.78, 22.99, 22.75, 18.52, 16.985f8.11(t, J=1.9, 1H, ArH), 8.05～8.02(m, 1H, ArH), 7.95～7.92(m, 1H, ArH), 7.80(t, J=1.9, 1H, ArH), 7.68～7.65(m, 2H, ArH), 7.56～7.51(m, 2H, ArH), 6.17(d, J=8.4, 1H, 7-H), 6.09(d, J=8.4, 1H, 8-H), 3.09(d, J=8.4, 1H, 5-H), 2.72(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.37～2.29(m, 1H, 11-H), 1.54～1.50(m, 1H, 9-Ha), 1.49～1.44(m, 1H, 10-Ha), 1.42(s, 3H, 6-CH3), 1.40～1.34(m, 1H, 9-Hb), 1.34～1.29(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 1.00(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.30, 171.76, 140.69, 139.36, 136.88, 135.91, 135.20, 135.07, 134.96, 134.79, 130.57, 130.42, 129.54, 129.30, 127.61, 127.54, 49.01, 45.29, 44.05, 37.22, 34.30, 29.77, 23.11, 22.47, 18.53, 16.90

續(xù)表2

Comp1H NMR δ(J/Hz)13C NMR δ5g8.16～8.12(m, 2H, ArH), 8.01～7.97(m, 2H, ArH), 7.26～7.19(m, 4H,ArH), 6.05(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.97(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.08(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.70(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.32(hept, J=6.8, 1H, 11-H), 1.54～1.49(m, 1H, 9-Ha), 1.47～1.42(m, 1H, 10-Ha), 1.39(s,3H, 6-CH3), 1.35(m, 1H, 9-Hb), 1.32～1.27(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.98(d, J=7.0, 3H, 11-CH3)172.34, 171.92, 167.44, 167.27, 165.73, 165.56, 136.79, 135.92, 135.04, 134.00, 132.62, 132.62, 132.42, 132.42, 116.55, 116.39, 116.35, 116.19, 48.93, 45.27, 43.95, 37.12, 34.20), 29.79, 23.07, 22.49, 18.45, 16.895h8.03(d, J=9.0, 2H, ArH), 7.85(d, J=9.0, 2H, ArH), 7.01(d, J=9.0, 2H, ArH), 6.95(d, J=9.0, 2H, ArH), 6.05(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.98(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.89(s, 6H, OCH3), 3.06(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.68(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.39～2.31(m, 1H, 11-H), 1.54～1.48(m, 1H, 9-Ha), 1.47～1.42(m, 1H, 10-Ha), 1.39(s, 3H, 6-CH3), 1.36～1.31(m, 1H, 9-Hb), 1.31～1.25(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.97(d, J=7.0, 3H, 11-CH3)172.57, 172.03, 164.62, 164.46, 136.78, 135.90, 131.98 , 131.98, 131.77, 131.77, 130.54, 129.53, 114.21, 114.21, 113.97, 113.97, 55.88, 48.93, 45.23, 43.88, 37.07, 34.28, 29.72, 23.08, 22.55, 18.48, 16.93

表3 4和5的除草活性Table 3 Herbicidal activities of and 5

*測(cè)定方法見(jiàn)1．3；c=10(100) μg·mL-1

從表1可見(jiàn)，1 743 cm-1和1 795 cm-1峰為酰亞胺五元環(huán)上兩個(gè)羰基C=O的伸縮振動(dòng)特征吸收峰；1 500 cm-1～1 600 cm-1峰為苯環(huán)骨架伸縮振動(dòng)吸收峰；5中-SO2-的對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)吸收峰在1 341 cm-1和1 176 cm-1左右。從表1還可見(jiàn)5有分子離子峰或者準(zhǔn)分子離子峰。

從表2可見(jiàn)，兩個(gè)苯環(huán)的化學(xué)環(huán)境不等價(jià)，因此在氫譜和碳譜中在相鄰區(qū)域會(huì)出現(xiàn)兩組較為相似的峰，苯環(huán)上氫的化學(xué)位移在7.0～8.2，苯環(huán)上碳的化學(xué)位移在114～167。

2．2 除草活性

4和5的除草活性見(jiàn)表3。由表3可知，在100 μg·mL-1濃度下，4對(duì)油菜胚根生長(zhǎng)顯示強(qiáng)的抑制作用，抑制率達(dá)到84.6%，活性級(jí)別為A級(jí)，但對(duì)稗草的幼苗生長(zhǎng)只有弱的抑制作用，抑制率為35%，活性級(jí)別為D級(jí)。大部分5對(duì)油菜的胚根生長(zhǎng)顯示一定的抑制作用，其中5f對(duì)油菜胚根生長(zhǎng)抑制作用最好，抑制率為52.5%，活性級(jí)別均為C級(jí)。在濃度為100 μg·mL-1時(shí)，5對(duì)稗草的幼苗生長(zhǎng)只有弱的抑制活性。從表3可以看出，R為氯時(shí)除草活性最好。

3 結(jié)論

合成了8個(gè)新型的α-萜品烯馬來(lái)酰亞胺基雙磺酰胺化合物。初步的除草活性測(cè)試表明，N-氨基-α-萜品烯馬來(lái)酰亞胺具有良好的除草活性，值得進(jìn)一步研究。

致謝：除草活性測(cè)試由南開(kāi)大學(xué)元素所生測(cè)室完成，謹(jǐn)表謝意！

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