辣椒素酯類似物的化學合成及抑菌活性研究

辣椒素酯類似物的化學合成及抑菌活性研究

鄭立穩(wěn)，陳貫虹，孔學，王磊磊，黃玉杰，王加寧

(山東省科學院生態(tài)研究所，山東 濟南 250014)

摘要：以香草醇和羧酸為原料，通過酰氯化、酯化反應設計合成了9個辣椒素酯類化合物，其結(jié)構(gòu)均經(jīng)1HNMR和質(zhì)譜表征。以禾谷絲核菌、腐霉菌P15為病原菌，測試了所合成化合物的抑菌活性，結(jié)果表明，該類化合物均具有一定的抑菌活性,具有進一步研究開發(fā)的價值。

關鍵詞：香草醇；辣椒素酯類似物；抑菌活性

收稿日期：

作者簡介：鄭立穩(wěn)(1981-),男，山東泰安人，助理研究員，主要從事有機合成及生物農(nóng)藥研究,E-mail：zlw1981@126.com;通訊作者：王加寧，博士，研究員。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2015.11.05

中圖分類號：TQ 460.3文獻標識碼：A

辣椒素酯是從辣椒果實中分離出的具有O-香草基結(jié)構(gòu)的酯類物質(zhì)，20世紀末由日本科學家首次從一種不具辣味的辣椒種中分離得到[1]。辣椒素酯具有抗氧化、抑制血管形成、降低血管通透性的作用，動物實驗表明它具有促進能量代謝、增強肌體免疫功能、增強運動、抗疲勞等作用，有望成為一種藥物與保健食品兩用的物質(zhì)[2-5]。辣椒堿也是從天然植物辣椒中得到的一種具有辛辣刺激性的香草酰胺類化合物，高純度辣椒堿具有多種生理及藥理活性，目前被廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品及軍事等領域[6]，尤其在生物農(nóng)藥領域中，辣椒堿對害蟲具有良好的觸殺、驅(qū)避作用，可單獨或與其它農(nóng)藥復配而成新型生物農(nóng)藥，具有藥效優(yōu)、 持效長、可降解等特點[7-12]。辣椒素酯與辣椒堿具有相似的生物活性，但辣椒素酯沒有辣椒堿的辛辣味，能夠更方便地使用，具有可代替辣椒堿的廣闊應用前景[13]，因而逐漸受到人們的廣泛關注，其需求量也隨之增加。

傳統(tǒng)的辣椒素酯的獲取方法是從天然辣椒中提取，但由于其在辣椒中的含量較低且分離純化較繁雜，因而很多研究者嘗試使用化學或生物化學的方法獲取辣椒素酯[3-4,13-16]。作者以香草醇為固定結(jié)構(gòu)骨架，通過連接不同結(jié)構(gòu)取代基，設計合成了9個O-香草基結(jié)構(gòu)的辣椒素酯類似物(圖1)，并進行了抑菌活性測試，以期得到具有較高抑菌活性的化合物。

圖1　辣椒素酯類似物的合成反應 Fig.1　The synthesis reaction of capsinoid analogues

1實驗

1.1　材料、試劑與儀器

供試病原菌：禾谷絲核菌和腐霉菌P15。

香草醇，阿法埃莎化學有限公司；其余試劑均為市售分析純或化學純。柱層析硅膠(200~300目)、薄層層析硅膠板GF254，青島海洋化工廠。

INOVA 600型核磁共振儀，美國Varian公司；5973N型質(zhì)譜測定儀，美國Agilent公司。

1.2　酰氯的合成

以壬酰氯為例：于100 mL三口瓶中加入3.16 g(20 mmol)正壬酸和20 mL氯仿， 室溫攪拌下滴加含7.0 g(60 mmol,4.2 mL)二氯亞砜的氯仿溶液20 mL，繼續(xù)攪拌加熱至回流，TLC監(jiān)測反應進程。待反應結(jié)束后，減壓蒸餾除去多余二氯亞砜及氯仿，即得壬酰氯，不需提純即可用于下一步反應。

同法合成其它8種酰氯。各取少量已合成的酰氯溶于甲醇中，經(jīng)質(zhì)譜驗證均有相應的甲酯生成，確證酰氯已合成。

1.3　目標產(chǎn)物的合成

以壬酸香草醇酯為例：在裝有滴液漏斗、氣體吸收裝置的100 mL 三口瓶中，加入1.54 g (10 mmol)香草醇溶于20 mL干燥丙酮的溶液， 再加入3.03 g(30 mmol)三乙胺，于冰水浴條件下攪拌。將壬酰氯約2.12 g(12 mmol)溶于10 mL丙酮,并緩慢滴加入上述反應體系中，滴加完畢后在室溫下攪拌反應3 h，TLC監(jiān)測反應進程。反應完畢后，直接旋蒸掉丙酮,用石油醚/乙酸乙酯作洗脫劑過硅膠色譜柱分離，即可得純目標產(chǎn)物。

同法合成其它8種辣椒素酯類似物。

1.4　抑菌活性測試

采用生長速率法測試抑菌活性。將待測藥劑與冷卻的PDA培養(yǎng)基混合均勻后傾倒至平板，待測藥劑濃度為100 μg· mL-1，接種供試病原菌，禾谷絲核菌在28 ℃下培養(yǎng)96 h，腐霉菌P15在25 ℃下培養(yǎng)48 h，記錄病原菌生長情況，測試抑菌率。

2結(jié)果與討論

2.1　目標化合物的核磁共振譜圖和質(zhì)譜分析

所合成的9個化合物均為固體且沒有辛辣味。其中化合物7的取代基對位含有硝基，導致反應活性降低，相應產(chǎn)物的產(chǎn)率也較低，且在CDCl3中的溶解性不好，故核磁驗證時選用氘代DMSO作溶劑，其它8個化合物均能較好地溶于CDCl3。9個化合物的各種質(zhì)子化學位移都得到了歸屬，質(zhì)譜檢測均可得到分子離子峰，結(jié)果如下：

化合物1：1HNMR(600 MHz,CDCl3)，δ:2.03 (s,3H,OCCH3)，3.89(s,3H,CH3O)，4.35(d,2H,ArCH2)，6.76~6.87(m,3H,Ph)；MS，m/z：197[M+H]+。

化合物2：1HNMR(600 MHz，CDCl3)，δ:1.20(s,9H,CH3),3.74(s,3H，OCH3),5.08(d,2H,ArCH2)，5.28(d,1H,OH),6.91~7.09(m,3H,Ph)；MS,m/z:239[M+H]+。

化合物3：1HNMR(600 MHz,CDCl3)，δ:3.87(s,3H,OCH3)，4.48(d,2H,ArCH2)，6.41(d,1H,PhCH)，6.79~6.88(m,3H,Ph),7.34~7.49(m,5H,Ph)，7.66(d,1H,COCH)；MS，m/z:285[M+H]+。

化合物4：1HNMR(600 MHz,CDCl3)，δ:3.89(s,3H，OCH3),4.57(d,2H,ArCH2)，6.37(d,1H,OH)，6.84~6.90(m,3H,ArH)，7.34~7.78(m,5H,ArH)；MS，m/z:259[M+H]+。

化合物5：1HNMR(600 MHz,CDCl3),δ:2.37(s,3H，CH3),3.89(s,3H，OCH3),4.55(d,2H,ArCH2)，6.31(d,1H,OH)，6.83~6.89(m,3H，ArH)，7.22~7.69(m,4H,ArH)；MS，m/z:273[M+H]+。

化合物6：1HNMR(600 MHz,CDCl3),δ:3.89(s,3H,OCH3),4.55(d,2H,ArCH2),6.35(d,1H,OH)，6.83~6.90(m,3H，ArH)，7.40~7.74(m,4H，ArH)；MS，m/z:293[M+H]+。

化合物7:1HNMR(600 MHz,DMSO),δ:3.75(s,3H,OCH3),4.39(d,2H,ArCH2)，6.72~6.92(m,3H，ArH)，8.10~8.32(m,4H，ArH)，9.25(s,1H,OH)；MS，m/z:304[M+H]+。

化合物8：1HNMR(600 MHz,CDCl3),δ:3.88(s,3H,OCH3),5.40(d,2H,ArCH2)，6.19(s,1H,OH)，6.83~6.90(m,3H，ArH)，7.07(m,1H,=CH-),7.47~7.50(m,2H,=CH-,S-CH=)；MS，m/z:265[M+H]+。

化合物9：1HNMR(600 MHz,CDCl3),δ:0.87(t,3H,CH3)，1.28(m,10H,(CH2)5)，1.64(m,2H，O=C-CCH2),2.20(t,2H,OCCH2),3.87(s,3H,OCH3),4.38(s,2H,NCH2),5.40(d,2H,ArCH2),6.02(s,1H,NH),6.82(m,3H，ArH)；MS，m/z:295[M+H]+。

由上可知，經(jīng)1HNMR和MS表征，確證所合成化合物為目標化合物。

2.2　抑菌活性分析

測得的9個不同取代基的辣椒素酯類似物的抑菌率如表1所示。

表1　合成的9個不同取代基的辣椒素酯類似物及其抑菌率 Tab.1　Synthesis of 9 different substituted groups of capsinoid analogues and their antifungal activities

由表1可以看出，所合成的9個辣椒素酯類似物對所選用的2種病原菌都有一定的抑菌活性，其中化合物6對腐霉菌P15的抑菌效果最好，抑菌率可達69.59%；化合物8對禾谷絲核菌的抑菌效果最好，抑菌率可達61.53%。

對比表1數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在取代基中引入雜原子后，化合物的抑菌效果相對較好，因此，擬在后續(xù)研究中嘗試引入含雜原子的基團，以期發(fā)現(xiàn)抑菌效果更好的此類化合物。

3結(jié)論

以香草醇和羧酸為原料，合成了9個具有O-香草基結(jié)構(gòu)的辣椒素酯類似物，均沒有辣椒堿的辛辣味，且對禾谷絲核菌和腐霉菌P15均有抑菌效果，引入雜原子取代基后抑菌效果增強，此類化合物具有進一步研究開發(fā)的價值。

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Synthesis and Antifungal Activity of Capsinoid Analogues

ZHENG Li-wen，CHEN Guan-hong，KONG Xue，WANG Lei-lei，HUANG Yu-jie，WANG Jia-ning

(EcologyInstituteofShandongAcademyofScience,Jinan250014,China)

Abstract：Nine capsinoid analogues were designed and synthesized from 4-hydroxy-3-methoxybenzyl alcohol and carboxylic acid via acyl chlorination and esterification reaction.All the analogues were confirmed by 1HNMR and MS.The antifungal activity of capsinoid analogues were detected on two experimental strains，such as Rhizoctonia cerealis and Pythium P15.Results showed that all the analogues had certain antifungal activity，which was worthy of further research.

Keywords：4-hydroxy-3-methoxybenzyl alcohol；capsinoid analogues；antifungal activity