农药学学报  2014, Vol.16 Issue (1): 8-13   PDF    
引用本文
吴光燧, 段文贵, 林桂汕, 岑波, 赵莉, 雷福厚. N-（4-取代氨基磺酰基）苯基-酮基蒎酸酰胺的合成及生物活性[J]. 农药学学报,2014,16(1): 8-13  
WU Guangsui, DUAN Wengui, LIN Guishan, CEN Bo, ZHAO Li, LEI Fuhou. Synthesis and biological activity of N-(4-substituted amino-sulfonyl)-phenyl-ketopinamides[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2014,16(1): 8-13  
N-（4-取代氨基磺酰基）苯基-酮基蒎酸酰胺的合成及生物活性
吴光燧1, 段文贵1, 林桂汕1, 岑波1, 赵莉1, 雷福厚2    
1. 广西大学 化学化工学院, 南宁 530004;
2. 广西林产化学与工程重点实验室, 南宁 530008
收稿日期:2013-11-18;修回日期: 2013-12-27 .
基金项目：国家自然科学基金资助项目（31260164）；广西林产化学与工程重点实验室开放基金资助项目（GXFC2012-01，GXFC11-02）.
作者简介：吴光燧，男，硕士研究生
通讯作者：段文贵，男，教授，博士生导师，主要从事天然资源化学和有机合成研究，E-mail：dwg118@gxu.edu.cn
摘要：以D-（+）-樟脑磺酸为原料，经酰氯化和氧化反应制备得到酮基蒎酸（3），再经酰氯化得到酮基蒎酸酰氯（4）。4与对氨基苯磺酰胺类化合物发生N-酰化反应，得到8个未见文献报道的N-（4-取代氨基磺酰基）苯基-酮基蒎酸酰胺（5a~5h），其结构均经红外、质谱、核磁共振氢谱和碳谱确证。初步生物活性测试结果表明：目标化合物均有不同程度的杀菌和除草活性，其中5c（R=4-甲基嘧啶-2-基）在50 μg/mL下对番茄早疫病菌Alternaria solani的抑制率达90.4%，化合物5e（R=噻唑-2-基）在100 μg/mL下对油菜Brassica campestris胚根生长的抑制率达92.1%。
关键词： 樟脑     酮基蒎酸酰胺     合成     生物活性    
Synthesis and biological activity of N-(4-substituted amino-sulfonyl)-phenyl-ketopinamides
WU Guangsui1, DUAN Wengui1, LIN Guishan1, CEN Bo1, ZHAO Li1, LEI Fuhou2    
1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China;
2. Guangxi Key Laboratory of Chemistry and Engineering of Forest Products, Nanning 530008, China
Abstract: Ketopinic acid(3) was prepared by the acyl chlorination and oxidation of D-(+)-camphorsulfonic acid, followed by the acyl chlorination to obtain ketopinic acid chloride (4). Then, eight novel N-(4-substituted amino-sulfonyl)-phenyl-ketopinamides 5a-5h were synthesized by the reaction of 4 with various 4-amino benzenesulfonamides. Their structures were confirmed by FT-IR, ESI-MS, 1H NMR and 13C NMR. The preliminary bioassay showed that, all the target compounds exhibited different fungicidal activity and herbicidal activity, in which compound 5c (R=4-methyl-pyrimidin-2-yl) had the best inhibition rate of 90.4% against Alternaria solani at the concentration of 50 μg/mL, and compound 5e (R=thiazol-2-yl) had the best growth inhibition rate of 92.1% against rape root (Brassica campestris) at the concentration of 100 μg/mL.
Key words: camphor     ketopinamide     synthesis     biological activity    

樟脑是一种双环单萜类非木质林产品，是我国的天然优势资源，也可由松节油的主要成分α-蒎烯经多步反应合成得到。樟脑本身具有兴奋、强心、消炎、镇痛、抗菌、驱虫和杀虫等多种生物活性，在医药、日化和轻工等行业已得到广泛应用[1,2]，樟脑衍生物也表现出了广泛的杀菌、除草和抗肿瘤等生物活性[3，4，5，6]。酰胺类化合物具有杀菌、杀虫、除草、植物生长调节等多种生物活性[7, 8, 9, 10]，磺酰胺类化合物则具有杀菌和除草等生物活性 [11, 12, 13] 。近年来，本课题组对松香松节油基生物活性化合物作了许多研究工作，取得了一系列研究成果 [7, 9, 14, 15, 16, 17, 18] 。本研究中，笔者将酰胺和磺酰胺活性基团引入到樟脑的骨架中，合成了系列新型N-(4-取代氨基磺酰基)苯基-酮基蒎酸酰胺类化合物，通过红外、质谱、核磁共振氢谱和碳谱等对其结构进行了表征，并初步测试了其杀菌及除草活性，旨在为樟脑的深度开发利用提供新的途径。合成路线见Scheme 1。

Scheme 1
1 实验部分
1.1 仪器及试剂

Nicolet Nexus 470 FT-IR红外光谱仪 (美国Nicolet公司)；AVANCE AV 600 MHz核磁共振仪 (瑞士Bruker公司)；TSQ Quantum Access MAX液相色谱-质谱联用仪(美国Thermo Scientific公司)；UV-1800紫外-可见分光光度计(日本岛津公司)；X-4型数字显示显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司，温度计未校正)。

D-(+)-樟脑磺酸(分析纯，上海晶纯实业有限公司)；其余试剂均为市售分析纯。

1.2 化合物的合成
1.2.1 D-(+)-樟脑磺酸酰氯(2)的合成

参考文献[19]方法制备，得棕色液体，收率约70%。

1.2.2 酮基蒎酸(3)的合成

参考文献 [20, 21] 方法制备，得白色晶体，收率22%，熔点233～234 ℃(文献值233～234 ℃)。

1.2.3 酮基蒎酸酰氯(4)的合成

按照中间体2的制备方法，控制油浴温度为78 ℃，将化合物3转化为4，得浅黄色液体，收率80%。

1.2.4 目标化合物(5)的合成

在两口烧瓶中加入对氨基苯磺酰胺类化合物(2.1 mmol)和15 mL丙酮，滴加0.3 mL (2.1 mmol) 三乙胺(缚酸剂)，在搅拌和冰水浴下，缓慢滴加溶解有中间体4 (1.7 mmol)的10 mL 二氯甲烷溶液。滴毕，升温至40 ℃，硅胶薄层层析(TLC)[ V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=3∶1)]跟踪至反应结束。抽滤，滤液经脱溶，得到黄色黏稠液粗品。用硅胶柱层析提纯，洗脱剂为V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=3∶1，得到8个N-(4-取代氨基磺酰基)苯基-酮基蒎酸酰胺(5)，均为白色固体。

1.3 杀菌活性测定

采用菌丝生长速率法[22]，化合物质量浓度为50 μg/mL。于(24±1) ℃的培养箱内培养48 h后测量各处理菌丝扩展直径，以不加药剂者为空白对照，按(1)式计算相对抑制率。

相对抑制率/%=[(对照菌落直径－处理菌落直径)/对照菌落直径]×100(1)

1.4 除草活性测定

采用油菜平皿法和稗草小杯法[22]。供试菌种及草种均由南开大学元素有机化学研究所提供；化合物质量浓度分别为10和100 μg/mL。每处理重复2次。

油菜平皿法：在直径6 cm的培养皿中，加入2 mL 供试化合物溶液，以等体积的蒸馏水作为空白对照，播种浸种4 h后的油菜Brassica campestris种子10粒，(28±1) ℃下黑暗培养72 h，测定胚根长度。

稗草小杯法：在50 mL小烧杯中，加入6 mL供试化合物溶液，以等体积的蒸馏水作为空白对照液，播种刚刚露白的稗草Echinochloa crusgalli (L.)种子10粒，(28±1) ℃下光照培养72 h，测定幼苗高度。

2 结果与讨论
2.1 目标化合物的波谱特征

目标化合物5的理化数据、红外数据和质谱数据见表 1，核磁数据见表 2。

化合物5的IR谱图中均存在2组典型的羰基特征吸收峰：3 450～3 250 cm-1和3 150～3 080 cm-1之间显示的中等强度吸收峰，分别为磺酰胺基团中N-H和酰胺基团中N-H的伸缩振动特征吸收峰；1 750～1 650 cm-1之间显示的2个强吸收峰为目标产物中2个C=O的伸缩振动吸收峰；在1 600～1 450 cm-1之间显示的3个吸收峰为苯环骨架的伸缩振动吸收峰；1 380～1 320 cm-1和1 160～1 120 cm-1之间的2个强吸收峰分别为S=O的不对称和对称伸缩振动吸收峰。而在各自的指纹区中，亦能找到相应的特征吸收峰。

化合物5的1H NMR谱中，磺酰胺基中与氮相连的氢的化学位移在13.94～11.52之间，仅 5a中该位置的氮未与杂环相连，所以该处的氢化学位移为7.25；酰胺基中与氮相连的氢的化学位移在9.55～9.32之间；苯环上氢的化学位移在7.95～7.61之间，均为对称多重峰；杂环上氢的化学位移在8.49～6.74之间，多为单峰或多峰。13C NMR谱中2个C=O上碳的化学位移在213.55～212.97和168.52～167.89之间；C=N上碳的化学位移在158.42～154.32之间；C=C上碳的化学位移在143.01～115.89之间。

表1 目标化合物5的理化数据 Table 1 Physico-chemical data of target compounds 5

表2 目标化合物5的1H NMR数据 Table 2 1H NMR spectral data of target compounds 5
2.2 杀菌活性

结果(表 3)表明：在50 μg/mL下，目标化合物对番茄早疫病菌和黄瓜枯萎病菌均有一定的杀菌活性(其中对前者活性较好)，多数化合物对小麦赤霉病菌具有一定的杀菌活性，个别化合物对苹果轮纹病菌和花生褐斑病菌有一定的杀菌活性。其中化合物5c(R=4-甲基嘧啶-2-基)对番茄早疫病菌、小麦赤霉病菌和苹果轮纹病菌都显示出较好的抑制活性，是值得进一步研究的先导化合物。

表3 目标化合物5的杀菌活性(50 μg/mL，抑制率/%) Table 3 Fungicidal activity of target compounds 5 (50 μg/mL, Inhibition rate/%)

2.3 除草活性

结果(表 4)表明：化合物5在100 μg/mL下对油菜胚根生长具有良好的抑制作用，其中化合物5e(R=噻唑-2-基)、5f(R=5-甲基-1,3,4-噻二唑-3-基)和5b(R=嘧啶-2-基)的抑制活性较好，抑制率分别达到92.1%、88.3%和84.9%。化合物5对稗草幼苗生长只有弱的抑制活性。

表 4 目标化合物5的除草活性(抑制率/%)Table 4 Herbicidal activity of target compounds 5(Inhibition rate/%)
致谢：杀菌及除草活性委托南开大学元素有机化学研究所生物活性测试室测定，特此致谢！
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