新型丙烯海松酸基雙噻二唑化合物的合成及其抗真菌活性

岑　波， 韋有杰， 段文貴*， 林桂汕， 劉陸智， 楊章旗

(1. 廣西大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧　530004； 2. 廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧　530002)

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·研究論文·

通信聯(lián)系人: 段文貴，教授，博士生導(dǎo)師， E-mail: wgduan@gxu.edu.cn

新型丙烯海松酸基雙噻二唑化合物的合成及其抗真菌活性

岑波1， 韋有杰1， 段文貴1*， 林桂汕1， 劉陸智1， 楊章旗2

(1. 廣西大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧530004； 2. 廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧530002)

摘要：松香與丙烯酸經(jīng)Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng)制得丙烯海松酸(1)； 將1轉(zhuǎn)化為雙酰氯后與2-氨基-5-取代苯基-1,3,4-噻二唑經(jīng)N-?；磻?yīng)合成了8個新型的丙烯海松酸基雙噻二唑化合物(4a~4h)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR， IR和元素分析表征?？拐婢钚詼y試結(jié)果表明，在用藥量為50 μg·mL-1時，4d(R=m-Cl)對蘋果輪紋病菌、花生褐斑病菌和小麥赤霉病菌的抑制率分別為66.9%， 57.8%和52.9%。

關(guān)鍵詞：松香； 丙烯海松酸； 雙噻二唑； 合成； 抗真菌活性

Synthesis and Antifungal Activities of

松香是我國的天然優(yōu)勢生物質(zhì)資源。丙烯海松酸(1)是松香中的樅酸型樹脂酸與丙烯酸發(fā)生Diels-Alder加成反應(yīng)得到的二元羧酸，多元酸和稠合多脂環(huán)剛性結(jié)構(gòu)的特征使其在聚酯樹脂[1]、環(huán)氧樹脂[2]和聚氨酯樹脂[3]等高分子材料的制備中得到廣泛應(yīng)用。顯然，若對其兩個羧基進行改性，可能合成多種新型松香基功能性衍生物。1,3,4-噻二唑是由兩個氮原子和一個硫原子構(gòu)成的五元雜環(huán)，其衍生物具有抗菌[4]、除草[5]、殺蟲[6]、抗腫瘤[7]、抗病毒[8]及植物生長調(diào)節(jié)[9]等廣泛的生物活性，已成為農(nóng)藥和醫(yī)藥領(lǐng)域的研究熱點。

Scheme 1

近年來，本課題組對松香松節(jié)油基生物活性化合物開展了大量研究，取得了系列研究成果[5-6,9-18]。在此基礎(chǔ)上，本文進一步對松香樹脂酸進行改性研究。將1轉(zhuǎn)化為其雙酰氯(2)，再與2-氨基-5-取代苯基-1,3,4-噻二唑(3a~3h)經(jīng)N-?；磻?yīng)合成了8個新型的丙烯海松酸基雙噻二唑化合物(4a～4h，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR， IR和元素分析表征。并初步測試了其抗真菌活性，以期為松香的深加工利用提供新的途徑。

1實驗部分

1.1　儀器與試劑

X-4型數(shù)字顯微熔點儀(溫度未校正)；Bruker AV 600MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Nicolet Nexus 470 FT-IR型紅外光譜儀(KBr壓片)；PE 2400Ⅱ型元素分析儀。

1[14], 2[15]和3a～3h[19-20]按文獻方法合成；特級松香(酸值177 mg KOH·g-1)，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) 4a～4h的合成(以4a為例)

在雙口瓶中加入2-氨基-5-苯基-1,3,4-噻二唑(3a)1.77 g(5 mmol)，二氧六環(huán)20 mL和三乙胺2 mL，回流攪拌使其溶解；緩慢滴加2 1.03 g(2.5 mmol)的二氯甲烷(15 mL)溶液，滴畢；反應(yīng)至終點(TLC跟蹤)。倒入100 mL去離子水中(析出大量固體)，抽濾，濾餅干燥后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(二氯甲烷) ∶V(乙酸乙酯)=1 ∶1]純化得白色固體4a，收率41%。

用類似方法合成白色或淡黃色固體4b～4h。

1.3　抗真菌活性測試

采用瓊脂稀釋法測。將供試化合物溶解在丙酮中，用200 μg·mL-1sorporl-144乳化劑稀釋為500 μg·mL-1藥液。取藥液1 mL，注入培養(yǎng)皿內(nèi)，然后加入9 mL PSA培養(yǎng)基，最終制成濃度為50 μg·mL-1含供試藥平板。將培養(yǎng)好的供試菌用打孔器打取直徑5 mm菌餅，置于含藥平板內(nèi)，每皿3塊呈等邊三角形排放。以不加藥劑的平板做空白對照。置(24±1) ℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h，計量各處理菌絲擴展直徑，并與對照平板直徑相比較，計算相對抑制百分率?；钚苑旨壷笜?biāo)：A級:≥90%; B級:70~90%; C級:50~70%; D級:<50%。

2結(jié)果與討論

2.1　合成與表征

在4的合成中，因3不溶于二氯甲烷等溶劑，但可溶于DMF及高溫的二氧六環(huán)。實驗結(jié)果表明，以DMF為溶劑時反應(yīng)收率很低，甚至沒有產(chǎn)物生成。二氧六環(huán)為溶劑，在升溫至90 ℃以上時3能較好地溶解，在反應(yīng)體系中加入三乙胺作為縛酸劑，以39%~44%的收率合成4。

4的實驗結(jié)果，IR和元素分析數(shù)據(jù)見表1， NMR數(shù)據(jù)見表2。

表1　4的實驗數(shù)據(jù)和IR數(shù)據(jù)

表2　4的NMR數(shù)據(jù)

續(xù)表2

Comp1HNMRδ(J/Hz)13CNMRδ4c8.00~7.29(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),3.50(brs,2H,NH),2.34~2.32(m,1H,18-H),1.80(d,J=11.5,1H,16-H),1.74(d,J=11.3,1H,12-H),1.67~1.23(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.13(s,3H,22-H),1.01(d,J=9.1,6H,19,20-H),0.54(s,3H,23-H)173.65,163.99,162.34,160.04,158.80,154.22,147.54,129.06,129.00,127.14,123.15,116.39,116.25,56.01,55.34,51.83,49.43,46.08,40.90,40.05,37.86,36.68,34.28,33.01,32.29,26.97,21.3920.40,20.38,18.53,16.91,15.744d12.66~12.44(m,2H,NH),7.99~7.55(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.32(dt,J=11.4,5.6,1H,18-H),1.81~1.79(m,1H,16-H),1.69(d,1H,12-H),1.63~1.29(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.20(s,3H,22-H),1.02(dd,J=4.9,1.7,6H,19,20-H),0.56(s,3H,23-H)179.66,173.27,160.28,160.60,158.60,158.47,147.80,133.98,132.20,131.24,130.17,126.09,125.63,122.80,55.19,54.83,51.82,51.62,49.24,48.01,47.10,45.96,40.91,40.05,37.67,36.46,34.15,32.88,20.42,20.37,16.67,16.33,15.704e12.50~12.30(m,2H,N-H),7.76~7.30(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.38~2.32(m,6H,CH3),2.17(dd,J=13.2,7.6,1H,18-H),1.93~1.91(m,1H,16-H),1.81~1.30(m,17H,1,2,3,5,6,7,9,11,12,15-H),1.92(s,3H,22-H),0.95~1.06(m,6H,19,20-H),0.58(s,3H,23-H)175.84,173.17,161.83,161.57,159.48,158.06,147.22,138.74,131.08,130.24,129.21,127.29,124.07,123.02,54.85,54.74,51.85,48.62,48.05,47.09,46.92,40.90,40.80,40.05,37.63,36.53,34.77,37.18,27.18,20.87,20.85,16.83,16.41,15.844f12.49~12.28(m,2H,NH),7.83~7.29(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.38~2.34(m,6H,CH3),2.29(dd,J=13.6,6.7,1H,18-H),2.16(dd,J=9.6,5.6,1H,16-H),1.80(m,J=13.2,1H,12-H),1.20~1.61(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.18(s,3H,22-H),0.99(dd,J=11.9,5.3,6H,19,20-H),0.59(s,3H,23-H)175.75,173.12,163.89,161.80,159.24,157.83,147.82,142.15,129.96,129.87,127.63,126.85,126.78,123.02,55.25,51.84,49.27,48.62,48.04,47.08,46.90,45.98,40.89,40.11,37.62,36.47,35.20,34.72,32.28,20.95,20.44,16.81,16.36,15.834g12.79~12.53(m,2H,NH),8.70~7.78(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.34(dd,J=13.0,6.4,1H,18-H),1.82(d,J=9.6,1H,16-H),1.70(d,J=13.4,1H,12-H),1.63~1.30(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.21(s,3H,22-H),1.03(dd,J=6.5,1.6,6H,19,20-H),0.55(s,3H,23-H)179.72,173.38,159.42,158.95,148.30,147.91,133.16,131.78,131.08,124.71,122.84,120.80,55.19,51.65,49.24,47.15,46.99,45.96,40.93,40.83,40.05,37.67,37.25,36.46,34.17,32.88,32.28,20.30,16.52,15.694h12.78~12.54(m,2H,NH),8.37~8.18(m,8H,ArH),5.28(s,1H,14-H),2.30~2.35(m,1H,18-H),1.79~1.90(m,2H,12,16-H),1.30~1.62(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.22(s,3H,22-H),1.03(dd,J=5.3,3.5,6H,19,20-H),0.62(s,3H,23-H)179.71,173.36,160.72,159.41,148.16,147.63,136.16,127.87,124.47,123.00,55.19,54.71,51.85,49.25,48.60,46.99,45.96,40.82,40.05,37.63,36.45,32.21,28.42,26.99,20.33,16.35,15.93,11.21

由表1可知，3 150～3 170 cm-1處為N-H吸收峰；3 010 cm-1處為苯環(huán)上C-H伸縮振動吸收峰；2 950 cm-1和2 860 cm-1處分別為甲基和亞甲基上C-H伸縮振動吸收峰；1 680～1 690 cm-1處為C=O伸縮振動吸收峰；1 520 cm-1附近吸收峰為苯環(huán)骨架和噻二唑環(huán)中C=N伸縮振動吸收峰；1 300 cm-1處為羰基C-N伸縮振動吸收峰；680～900 cm-1為苯環(huán)上取代基位置的吸收峰。

由表2中1H NMR分析可看出，由于N-H處于羰基和噻二唑環(huán)之間，同時受兩個基團誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，H上的電子云密度大大降低，其吸收峰向低場移動，化學(xué)位移變大，出現(xiàn)在δ12.12～12.79。由于苯環(huán)與噻二唑環(huán)形成共軛，苯環(huán)上的取代基也會對N-H的化學(xué)位移產(chǎn)生影響，當(dāng)苯環(huán)上連有吸電子基(如F， Cl和NO2)時， N-H的化學(xué)位移較苯環(huán)上連有推電子基(如CH3)時較大。苯環(huán)上H位于去屏蔽區(qū)，其化學(xué)位移較大，吸收峰出現(xiàn)在δ7.29～8.70。苯環(huán)上氫質(zhì)子的化學(xué)位移同樣會受到苯環(huán)上取代基電子效應(yīng)的影響，連有吸電子基時化學(xué)位移變大，反之則變小。菲環(huán)骨架上的氫質(zhì)子吸收峰出現(xiàn)在δ5.30～0.60。

由表2中13C NMR分析可知，羰基碳吸收峰

出現(xiàn)在δ173左右，4a~4h中新生成的N=C碳吸收峰在δ163左右，苯環(huán)上碳的化學(xué)位移由于受到不同取代基的影響波動較大，吸收峰出現(xiàn)在δ115～150，具體由取代基及其位置而定。菲環(huán)骨架上飽和碳的化學(xué)位移在δ65以下(包括苯環(huán)上的甲基)。

2.2　抗真菌活性

4對黃瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.cucumerinum),蘋果輪紋病菌(Physalosporapiricola)，番茄早疫病菌(Alternariasolani)，花生褐斑病菌(Cercosporaarachidicola)和小麥赤霉病菌(Fusariumgraminearum)的抗菌活性結(jié)果見表3。由表3可見，在用藥量為50 μg·mL-1時， 4對蘋果輪紋病菌顯示一定的抑制活性，有5個化合物的抑制率大于50.0%，其中4c(R=p-F)， 4d(R=m-Cl)和4e(m-CH3)的抑制活性最好，抑制率均為66.9%。4對其他四種植物病原菌只有弱的抑制活性，其中4d(R=m-Cl) 對花生褐斑病菌和小麥赤霉病菌的抑制率分別為57.8%和52.9%。顯然，4d(R=m-Cl)對蘋果輪紋病菌、花生褐斑病菌和小麥赤霉病菌的抑制作用均為最好，抑制率分別為66.9%， 57.8%和52.9%，值得進一步研究。

表3　4的抗菌活性*

*c(4)= 50 μg·mL-1

3結(jié)論

以松香為原料，設(shè)計并合成了8個新型的丙烯海松酸基雙噻二唑化合物(4a~4h)。初步抗真菌活性測試結(jié)果表明：用藥量為50 μg·mL-1時， 4d(R=m-Cl)對蘋果輪紋病菌、花生褐斑病菌和小麥赤霉病菌的抑制作用最好，抑制率分別為66.9%， 57.8%和52.9%，值得進一步研究。

參考文獻致謝：殺菌活性由南開大學(xué)元素有機化學(xué)研究所生測室完成，謹(jǐn)表謝意！

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Novel Acrylpimaric Acid-based Dithiadiazole Compounds

CEN Bo1,WEI You-jie1,DUAN Wen-gui1*,

LIN Gui-shan1,LIU Lu-zhi1, YANG Zhang-qi2

(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China;

2. Guangxi Academy of Forestry, Nanning 530002, China)

Abstract：Acrylpimaric acid(1) was synthesized by Diels-Alder cycloaddition reaction of rosin with acrylic acid, then converted to its dichloride(2). Eight novel acrylpimaric acid-based dithiadiazole compounds(4a~4h) were synthesized by N-acylation reaction of 2 with 2-amino-5-substituted phenyl-1,3,4-thiadiazoles. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR, IR and elemental analysis. Antifungal activities tests showed that inhibition rates of 4d(R=m-Cl) against Physalospora piricola, Cercospora arachidicola and Fusarium graminearum were 66.9%, 57.8% and 52.9%, respectively, at 50 μg·mL-1.

Keywords：rosin; acrylpimaric acid; dithiadiazole; synthesis; antifungal activity

中圖分類號：O621.3

文獻標(biāo)志碼：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.01.15046

作者簡介：岑波(1964-)，男，漢族，廣西岑溪人，副教授，主要從事天然資源化學(xué)和有機合成研究。

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(31060100)； 廣西自然科學(xué)基金重點資助項目(2010GXNSFD013013)； 八桂學(xué)者專項資助(松樹資源培育及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新)

收稿日期：2015-02-03；

修訂日期：2015-10-15