新型蒎酸基雙酰腙類化合物的合成及其除草活性*

林桂汕，鄒榮霞，段文貴，馬獻(xiàn)力，2，岑 波，雷福厚

(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;3.廣西林產(chǎn)化學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧 530008)

松節(jié)油的主要成分是α-蒎烯(1)。1及其衍生物表現(xiàn)出較好的殺蟲、殺菌、除草和植物生長調(diào)節(jié)等生物活性［1～6］。在酰腙類化合物分子結(jié)構(gòu)中含有一類既包含酰胺基又包含Schiff堿基的活性亞結(jié)構(gòu)基團(tuán)，具有除草、殺蟲、殺菌、消炎、抗病毒、抗腫瘤、安神擴(kuò)血管和植物生長調(diào)節(jié)等廣泛的生物活性［7～14］，已成為農(nóng)藥和醫(yī)藥研究的熱點(diǎn)。目前已商品化的酰腙類藥品有除草劑氟吡草腙、殺蟲劑伏蟻腙和殺菌劑嘧菌腙等。

近年來，本課題組對(duì)松香松節(jié)油基生物活性化合物進(jìn)行了深入地研究，并取得了一系列研究成果［2～5，15～18］。本文先將1 轉(zhuǎn)化為蒎酸(3)，然后引入兩個(gè)酰腙活性基團(tuán)，設(shè)計(jì)并合成了6個(gè)新型的蒎酸基雙酰腙類化合物(6a～6f，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR，IR，ESI-MS和元素分析表征。并初步測(cè)定了6a～6f對(duì)油菜胚根生長的抑制活性，旨在為α-蒎烯的深度開發(fā)利用提供新的途徑。

Scheme 1

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(溫度未校正);Bruker AV 600 MHz型核磁共振儀(氘代甲醇為溶劑，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;PE 2400Ⅱ型元素分析儀。

1，含量97%，廣西梧州松脂股份有限公司;其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)蒎酮酸(2)的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入1 30 g(0.22 mol)，硫酸銨15.5 g及蒸餾水400 mL，攪拌使其溶解;于3 h 內(nèi)分批加入高錳酸鉀 80.0 g(0.51 mol)，于＜10℃［19］反應(yīng)5 h。用5%NaOH溶液調(diào)至pH≈13，用二氯甲烷(3×100 mL)萃取;水層用稀鹽酸酸化至pH 2～3，用乙酸乙酯(3×100 mL)萃取，合并萃取液，用飽和氯化鈉溶液洗至中性，蒸除溶劑得白色固體 2 12.9 g，產(chǎn)率 34.8%。

(2)3的合成

冰浴下，將液溴20 mL(0.4 mol)滴加到3 mol·L-1NaOH 溶液(400 mL)中，攪拌 30 min 得溶液A，備用。

在反應(yīng)瓶中加入2 18.4 g(0.1 mol)，攪拌下于室溫慢慢滴加3 mol·L-1NaOH溶液33 mL，攪拌使其溶解得蒎酮酸鈉溶液B。將溶液B緩慢滴入溶液A［20］中，滴畢，于室溫反應(yīng)6 h。用二氯甲烷(3×30 mL)萃取除去CHBr3，水層滴加濃鹽酸100 mL，加入固體亞硫酸鈉至溶液褪色，經(jīng)乙酸乙酯(3×100 mL)萃取，合并萃取液，用飽和氯化鈉溶液(2×100 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑，殘余物用石油醚(3×20 mL)洗滌得淡黃色固體 3 16.0 g，產(chǎn)率 78.4%。

(3)含Boc蒎酸基雙酰肼(4)的合成

在反應(yīng)瓶中加入DMF 40 mL，攪拌下依次加入3 3.7 g(20 mmol)，三乙胺8.1 g(80 mmol)，叔丁氧羰基(Boc)肼 5.3 g(40 mmol)及 2-(7-偶氮苯并三氮唑-N，N，N'，N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)15.2 g(40 mmol)，于室溫反應(yīng) 1 h(TLC監(jiān)測(cè))。倒入200 mL水中，用乙酸乙酯(3×50 mL)萃取，合并萃取液，用蒸餾水(3×100 mL)洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析［梯度洗脫劑:A=V(二氯甲烷)∶V(甲醇)=100 ∶1～200 ∶1］純化得白色固體 4 4.1 g，產(chǎn)率49.4%。

(4)蒎酸基雙酰肼(5)的合成

將4 4.1 g(10 mmol)溶于甲醇(50 mL)中，攪拌下加入鹽酸10 mL［21］，于室溫反應(yīng)30 min(TLC監(jiān)測(cè))。減壓蒸除溶劑得5 2.7 g，產(chǎn)率96.4%。

(5)6a～6f的合成(以6a為例)

在反應(yīng)瓶中加入5 0.6 g(2 mmol)，甲醇20 mL，3-硝基苯甲醛0.6 g(4 mmol)及乙酸鈉0.7 g(8 mmol)，攪拌下回流反應(yīng)1 h(TLC監(jiān)測(cè))。減壓蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(梯度洗脫劑:A=100∶1～20∶1)純化得淡黃色粉末6a。

用類似方法合成淡棕色粉末6b和淡黃色粉末6c～6f。

1.3 除草活性測(cè)試

油菜平皿法［3］:在直徑6 cm的培養(yǎng)皿中鋪好一張直徑5.6 cm的濾紙，加入一定濃度的供試化合物溶液2 mL(以等體積的蒸餾水作為空白對(duì)照液)。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)定胚根長度，計(jì)算抑制率。

稗草小杯法［3］:在50 mL的小燒杯中鋪好玻璃珠和濾紙，加入一定濃度的供試化合物溶液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

3的合成常采用次氯酸鈉與2反應(yīng)，但收率較低(70%)。主要原因可能是次氯酸鈉濃度過低，致使2反應(yīng)不完全，而且3和2的極性相近，分離純化困難。

本文改用液溴和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成次溴酸鈉溶液，再與2反應(yīng)制備3，將收率從70%［20］提高至86%，且純度較高。通過實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化，得出次鹵酸鈉濃度約為0.5 mol·L-1時(shí)，次溴酸鈉比次氯酸鈉的鹵仿化效果好;提高次溴酸鈉的濃度，可使2的轉(zhuǎn)化率提高。

表1 6a～6f的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，IR，MS和元素分析數(shù)據(jù)Table 1 Experimental results，IR，MS and elemental analysis data of 6a～6f

表2 6a～6f的 NMR數(shù)據(jù)*Table 2 NMR data of 6a～6f

在合成5時(shí)，嘗試先將3轉(zhuǎn)化為酰氯再與水合肼反應(yīng)，結(jié)果副產(chǎn)物較多，不易純化。如將3先轉(zhuǎn)化為蒎酸乙酯再在微波輻射下肼解，則反應(yīng)不完全，產(chǎn)率較低。本文先將3與Boc肼在縮合劑HATU作用下制得4;4再在鹽酸/甲醇中脫保護(hù)基制得5。該方法副產(chǎn)物較少，且易于純化。

6a～6f的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，IR，ESI-MS及元素分析數(shù)據(jù)見表1，1H NMR和13C NMR數(shù)據(jù)見表2。

2.2 除草活性

6對(duì)油菜和稗草的抑制活性結(jié)果見表3。從表3 可見，用藥量為 100 μg·mL-1時(shí)，6a ～ 6f對(duì)油菜的胚根生長有一定的抑制活性，其中6b和6d的抑制率分別為70.1%和73.2%;6a～6f對(duì)稗草的幼苗生長均不顯示抑制作用。

表3 6的除草活性*Table 3 Herbicidal activities of 6

3 結(jié)論

以α-蒎烯為原料，設(shè)計(jì)并合成了6個(gè)新型的蒎酸基雙酰腙類化合物。初步的除草活性測(cè)試表明，用藥量為 100 μg·mL-1時(shí)，6a ～ 6f對(duì)油菜的胚根生長具有一定的抑制作用，其中蒎酸基雙苯酰腙(6b)和蒎酸基雙對(duì)氟苯酰腙(6d)的抑制率分別為70.1%和73.2%。

致謝:感謝南開大學(xué)元素所生測(cè)室測(cè)定目標(biāo)化合物的除草活性數(shù)據(jù)!

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