閔方倩，段文貴，林桂汕，石賢春，譚洪兵，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)

·研究論文·

新型去氫樅酸基磺酰胺類化合物的合成及其生物活性*

閔方倩1，段文貴1，林桂汕1，石賢春1，譚洪兵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)

去氫樅酸與SOCl2反應(yīng)制得去氫樅酸酰氯(2);芳磺酰氯與乙二胺經(jīng)N-酰化反應(yīng)制得N-芳磺?；叶?4a～4k);在DMAP催化下，2分別與4a～4k經(jīng)N-?；磻?yīng)合成了11個(gè)新型的去氫樅酸基磺酰胺類化合物(5a～5k)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR，IR和ESI-MS表征。生物活性測(cè)試結(jié)果表明，在用藥量為50 μg· mL-1時(shí)，5a～5k對(duì)黃瓜枯萎病菌、蘋果輪紋病菌、番茄早疫病菌、花生褐斑病菌和小麥赤霉病菌有一定的抑菌活性，其中去氫樅酸基間甲基苯磺酰胺(5c)對(duì)番茄早疫病菌的殺菌活性最佳，抑制率為73.6%;在用藥量為100 μg·mL-1時(shí)，大部分化合物對(duì)油菜的胚根生長(zhǎng)有一定抑制作用，其中去氫樅酸基對(duì)甲氧基苯磺酰胺(5d)的抑菌活性最佳，抑菌率為57.1%。

去氫樅酸;磺酰胺;合成;殺菌活性;除草活性

磺酰胺類化合物含有SO2-NH活性結(jié)構(gòu)，具有除草［1-3］、殺菌［4］、殺蟲［5］、抗病毒［6-8］等生物活性，是近年來藥物研究的熱點(diǎn)。松香是自然界極其豐富的天然可再生生物質(zhì)資源。去氫樅酸(1)是歧化松香的主要成分，其分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)和多個(gè)手性中心，與很多天然活性成分有相似或相近的結(jié)構(gòu)骨架，因而成為合成新型生物活性物質(zhì)的重要原料。1本身具有抗菌活性［9］，其衍生物顯示抗菌［10-11］、除草［12-13］、抗腫瘤［14］、抗病毒［15］等多種生物活性。

近年來，本課題組對(duì)去氫樅酸基生物活性化合物做了大量研究工作，取得了系列研究成果［11-13，16-18］。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)1做進(jìn)一步改性研究，通過對(duì)羧基的改性反應(yīng)，將磺酰胺活性基團(tuán)引入1的骨架中，以期獲得具有較佳生物活性的化合物。1與SOCl2反應(yīng)制得去氫樅酸酰氯(2);芳磺酰氯(3a～3k)與乙二胺經(jīng)N-?；磻?yīng)制得N-芳磺酰基乙二胺(4a～4k);在4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下，2分別與4a～4k經(jīng)N-?；磻?yīng)合成了11個(gè)新型的去氫樅酸基磺酰胺類化合物(5a～5k，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR，IR和ESI-MS表征。并測(cè)試了5a～5k的殺菌活性和除草活性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

WZZ-2S型自動(dòng)旋光儀;X-4型數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀(溫度未校正);Bruker AV 600 MHz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);TSQ Quantum Access MAX型液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀。

歧化松香，去氫樅酸含量58.9%(GC)，酸值160.4 mg KOH·g-1，廣西梧州松脂股份有限公司;去氫樅酸(1)［19］，2［20］和4［21］按文獻(xiàn)方法制備;其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)5的合成(以5a為例)

在圓底燒瓶中加入N-苯磺?；叶?4a) 1.920 g(9.6 mmol)，DMAP 1.0 mmol，無水K2CO31.380 g(10.0 mmol)，二氯甲烷30 mL，攪拌使其溶解;升溫至回流，緩慢滴加2 2.548 g (8.0 mmol)，滴畢，回流反應(yīng)至終點(diǎn)(TLC檢測(cè))。常壓過濾，濾液減壓濃縮至干后經(jīng)硅膠柱層析［洗脫劑:V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=4∶1］純化得淡黃色固體5a。

用類似方法合成5b～5k。

1.3 生物活性測(cè)試

(1)殺菌活性

采用瓊脂稀釋法測(cè)試殺菌活性。將供試化合物溶解在丙酮中，用200 μg·mL-1sorporl-144乳化劑稀釋成500 μg·mL-1藥液。取藥液1 mL，注入培養(yǎng)皿內(nèi)，加入PSA培養(yǎng)基9 mL，制得終濃度為50 μg·mL-1的含供試藥平板。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。以不加藥劑者做空白對(duì)照。置于(24±1)℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h，計(jì)量各處理菌絲擴(kuò)展直徑，并與對(duì)照相比較，計(jì)算相對(duì)抑制百分率。

(2)除草活性

油菜平皿法:在直徑6 cm的培養(yǎng)皿內(nèi)放一張直徑為5.6 cm的濾紙，加入2 mL供試化合物溶液，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(zhǎng)度，計(jì)算胚根伸長(zhǎng)抑制率。

稗草小杯法: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，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，計(jì)算株高生長(zhǎng)抑制率。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成與表征

在2與4經(jīng)親核加成-消除反應(yīng)合成5的過程中，嘗試不加催化劑于室溫反應(yīng)(TLC跟蹤)，10 h后發(fā)現(xiàn)兩個(gè)原料均未反應(yīng)完全。DMAP是一種催化?；磻?yīng)的高效催化劑，加入DMAP催化反應(yīng)4 h后TLC檢測(cè)發(fā)現(xiàn)原料點(diǎn)明顯變淡，新點(diǎn)濃度明顯加深，說明催化效果很好。同時(shí)加入無水K2CO3作縛酸劑，使反應(yīng)的化學(xué)平衡向右移動(dòng)，反應(yīng)速率加快。

5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，IR和MS數(shù)據(jù)見表1，NMR數(shù)據(jù)見表2。

表1 5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，IR和ESI-HR-MS數(shù)據(jù)Table 1Experimental results，IR and ESI-HR-MS data of 5

從表1的IR數(shù)據(jù)可知，5在3 100 cm-1和3 400 cm-1附近的吸收峰為N-H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰;1 500 cm-1～1 600 cm-1處為苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng)吸收峰;-SO2-的對(duì)稱和不對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收峰在1 100 cm-1和1 300 cm-1附近。從表1可見5均出現(xiàn)了明顯的分子離子峰。

從表2可見，5的NH中H質(zhì)子吸收峰在7.4～8.1，苯環(huán)上氫質(zhì)子吸收峰在7.0～8.5。從13C NMR數(shù)據(jù)可知，羰基碳的吸收峰在177左右，苯環(huán)上碳的吸收峰受不同取代基的影響，一般在130左右，而飽和碳的吸收峰一般小于60。

2.2 5的生物活性

5的殺菌活性數(shù)據(jù)見表3。由表3可知，在用藥量50 μg·mL-1，5對(duì)黃瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、蘋果輪紋病菌、番茄早疫病菌和小麥赤霉病菌具有一定的抑制活性。尤其對(duì)蘋果輪紋病菌的抑制活性較好，其中去氫樅酸基間溴苯磺酰胺(5f，R=3-Br)的抑制率最高(68.3%)。去氫樅酸基間甲基苯磺酰胺(5c，R=3-Me)對(duì)番茄早疫病菌的抑制效果最好，抑制率73.6%;5c對(duì)花生褐斑病菌的抑制效果也最好，抑制率65.6%。

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

續(xù)表2

續(xù)表2

表3 5的殺菌活性*Table 3Fungicidal activities of 5

5的除草活性數(shù)據(jù)見表4。由表4可知，在用藥量100 μg·mL-1，大部分5對(duì)油菜的胚根生長(zhǎng)有一定的抑制作用，其中去氫樅酸基對(duì)甲氧基苯磺酰胺(5d，R=4-OMe)的抑制率最高(57.1%)。

3 結(jié)論

以去氫樅酸為原料，合成了11個(gè)新型的去氫樅酸基磺酰胺化合物(5a～5k)。初步生物活性測(cè)試結(jié)果表明，在用藥量50 μg·mL-1時(shí)，5a～5k對(duì)黃瓜枯萎病菌、蘋果輪紋病菌、番茄早疫病菌、花生褐斑病菌和小麥赤霉病菌均有一定抑菌活性，其中5c對(duì)番茄早疫病菌的抑制率最高(73.6%)。在用藥量100 μg·mL-1時(shí)，大部分5對(duì)油菜的胚根生長(zhǎng)有一定抑制作用，其中5d的抑制率最高(57.1%)。

表4 5的除草活性*Table 4Herbicidal activities of 5

該研究結(jié)果為松香的深度開發(fā)和利用提供了新的途徑和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

致謝:生物活性委托南開大學(xué)元素有機(jī)化學(xué)研究所生測(cè)室測(cè)定，謹(jǐn)表謝意!

［1］楊光富，趙國(guó)鋒，陸榮健，等.以ALS為靶標(biāo)的新型除草劑的分子設(shè)計(jì)、合成及生物活性研究——Ⅴ.磺酰脲、稠雜磺酰胺類除草劑與受體的初級(jí)作用模型［J］.中國(guó)科學(xué)(B輯)，1998，28(3):283-288.

［2］馬獻(xiàn)力，黃建新，段文貴，等.新型α-萜品烯馬來酰亞胺基雙磺酰胺化合物的合成及其除草活性［J］.合成化學(xué)，2012，20(2):180-185.

［3］孫國(guó)香，蔣旭亮，王煜華，等.三唑并嘧啶磺酰胺類化合物的合成及除草活性［J］.現(xiàn)代農(nóng)藥，2005，4 (1):14-16.

［4］Zhong Z M，Chen R，Xing R G，et al．Synthesis and antifungal properties of sulfanilamide derivatives of chitosan［J］.Carbohydr Res，2007，342:2390-2395.

［5］Xu H，Zhang L，Su B F，et al．Natural productsbased insecticidal agents 1.Semi-synthesis and insecticidal activity of 4β-benzenesulfonamide derivatives of podophyllotoxin against mythimna separata walker［J］. Heterocycles，2009，77(1):293-300.

［6］樓永軍，董金華，徐莉英，等.N-(4-芳酰胺基苯基)甲磺酰胺類化合物的合成及抗炎活性［J］.藥學(xué)學(xué)報(bào)，2004，39(7):518-520.

［7］Beaudoin S，Kinsey K E，Burns J F.Preparation of unsymmetrical sulfonylureas from N，N'-sulfuryldiimidazoles［J］.J Org Chem，2002，68(1):115-119.

［8］Schaal W，Karlsson A，Ahlsén G，et al．Synthesis and comparative molecular field analysis(CoMFA)of symmetric and nonsymmetric cyclic sulfamide HIV-1 protease inhibitors［J］.J Med Chem，2000，44(2): 155-169.

［9］Savluchinske-Feio S，Curto M J M，Gigante B，et al．Antimicrobial activity of resin acid derivatives［J］.Appl Microbiol Biotechnol，2006，72(3):430-436.

［10］Fonseca T，Gigante B，Gilchrist T L.A short synthesis of phenanthro［2，3-d］imidazoles from dehydroabietic acid.Application of the methodology as a convenient route to benzimidazoles［J］.Tetrahedron，2001，57(9):1793-1799.

［11］莫啟進(jìn)，段文貴，馬獻(xiàn)力，等.2-取代酰胺基-5-去氫樅基-1，3，4-噻二唑衍生物的合成及殺菌活性［J］.化學(xué)通報(bào)，2012，75(2):160-165.

［12］Duan W G，Li X R，Mo Q J，et al．Synthesis and herbicidal activity of 5-dehydroabietyl-1，3，4-oxadiazole derivatives［J］.Holzforschung，2011，65(2): 191-197.

［13］莫啟進(jìn)，段文貴，李行任，等.2-取代氨基-5-去氫樅基-1，3，4-噁二唑衍生物的合成及除草活性［J］.有機(jī)化學(xué)，2011，31(7):1114-1121.

［14］Gigante B，Santos C，Silva A M，et al．Catechols from abietic acid synthesis and evaluation as bioactive compounds［J］.Bioorg Med Chem，2003，11(8): 1631-1638.

［15］Fonseca T，Gigante B，Marques M M，et al．Synthesis and antiviral evaluation of benzimidazoles，quinoxalines and indoles from dehydroabietic acid［J］. Bioorg Med Chem，2004，12(1):103-112.

［16］Xue X T，Ma X L，Duan W G，et al．Synthesis and fungicidal activity of dehydroabietyl-1，2，4-triazolothiazolidinones［J］.Holzforschung，2013，67(1): 107-112.

［17］馬獻(xiàn)力，陳麗，段文貴，等.脂肪族二酸二烷基雙去氫樅基雙噁二唑的合成及除草活性［J］.有機(jī)化學(xué)，2011，31(7):1069-1075.

［18］Duan W G，Li X R，Ma X L，et al．Synthesis and herbicidal activity of 5-dehydroabietyl-1，3，4-thiadiazole derivatives［J］.Chem Ind For Prod，2011，31 (1):1-8.

［19］彭慶華，段文貴，許雪棠，等.微波輔助提取去氫樅酸的研究［J］.應(yīng)用化工，2007，36(9):860-862.

［20］岑波，羅常泉，段文貴，等.去氫樅酸蔗糖酯的溶劑法合成［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2005，17(2): 269-272.

［21］Dijksman A，Elzinga J M，Li Y X，et al．Efficient ruthenium-catalyzed racemization of secondary alcohols:Application to dynamic kinetic resolution［J］. Tetrahedron:Asymmetry，2002，13:879-884.

Synthesis and Biological Activities of Novel Dehydroabietic Acid-based Sulfamide Compounds

MIN Fang-qian1，DUAN Wen-gui1，LIN Gui-shan1，SHI Xian-chun1，TAN Hong-bing1，YANG Zhang-qi2

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China; 2.Guangxi Academy of Forestry，Nanning 530002，China)

Dehydroabietic acid acyl chloride(2)was prepared by the reaction of dehydroabietic acid with thionyl chloride.N-aryl sulfonyl ethylenediamines(4a～4k)was prepared by the N-acylation of aryl sulfonyl chloride with ethylenediamine.Eleven novel dehydroabietic acid-based sulfonamide compounds(5a～5k)were synthesized by N-acylation reaction of 2 with 4a～4k，respectively，using DMAP as the catalyst.The structures were characterized by1H NMR，13C NMR，IR and ESIMS.The preliminary bioassay showed that 5a～5k exhibited certain fungicidal activities against Fusarium oxysporum f．sp．cucumerinum，Physalospora piricola，Alternaria solani，Cercospora Rachidicola and Fusarium graminearum.Inhibition rate against Alternaria solani of dehydroabietic acid-based mmethyl-benzenesulfonamide(5c)was 73.6%at 50 μg·mL-1.Most of 5a～5k exhibited certain growth inhibition activities against rape root(Brassica campestris)，inhibition rate of dehydroabietic acid-based p-methoxyl-benzenesulfonamide(5d)was 57.1%at 100 μg·mL-1.

dehydroabietic acid;sulfonamide;synthesis;fungicidal activity;herbicidal activity

O621.3

A

1005-1511(2014)03-0281-07

2013-03-13;

2014-03-05

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31060100);廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(2010GXNSFD013013);八桂學(xué)者專項(xiàng)

資助項(xiàng)目(松樹資源培育及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新)

閔方倩(1988-)，女，漢族，安徽宿州人，碩士研究生，主要從事天然資源化學(xué)與有機(jī)合成的研究。

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