陳智聰 段文貴 林桂汕 張 瑞 羅夢(mèng)香 楊章旗

(1.廣西大學(xué) 南寧 530004; 2. 廣西林業(yè)科學(xué)研究院 南寧 530002)

α-蒎烯是可再生性天然精油松節(jié)油的主要成分，利用α-蒎烯分子中的雙鍵和四元環(huán)2個(gè)特征官能團(tuán)以及烯丙位的反應(yīng)，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性，合成得到多種功能性深加工產(chǎn)品(黃鐸云等，2016)。桃金娘烯醛又名香桃木烯醛，天然存在于孜然芹(Cuminumcyminum)籽、桉(Eucalyptusspp.)葉、胡椒(Pipernigrum)和薄荷(Nepetacataria)等精油中，主要用作香料以及有機(jī)合成中間體，將α-蒎烯的烯丙位甲基氧化可得到桃金娘烯醛(白雪等，2015；彭莉等，2013)。研究表明，桃金娘烯醛本身具有廣泛的生物活性，如擴(kuò)張支氣管、抗炎、抗溶血、抗凝聚、抗菌(Vegezzi, 1980)、殺滅瘧原蟲(chóng)(Kamchonwongpaisanetal., 1995)、抗肝癌(Lingaiahetal., 2013；Hari-Babuetal., 2012)和驅(qū)蚊(Hardieetal., 1994)等。

結(jié)合本課題組近年來(lái)在松香、松節(jié)油、樟腦和樟腦酸等林產(chǎn)品基生物活性化合物方面所取得的研究成果(黃鐸云等，2016； 白雪等，2015； 陳乃源等，2016； Duanetal., 2011；Linetal., 2014；吳光燧等，2014；馬獻(xiàn)力等，2015)，本文通過(guò)對(duì)具有一定生物活性的桃金娘烯醛進(jìn)行化學(xué)改性，合成得到系列含噻唑和腙活性基團(tuán)的新型桃金娘烯醛基噻唑-腙類(lèi)化合物，采用多種現(xiàn)代波譜手段對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并測(cè)試其抑菌活性，為我國(guó)天然優(yōu)勢(shì)林產(chǎn)資源α-蒎烯的化學(xué)改性和高值化利用提供新途徑。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

Nicolet iS 50 FT-IR紅外光譜儀，美國(guó)Thermo Scientific有限公司；Avance ⅢHD 600 MHz超導(dǎo)核磁共振儀，瑞士Bruker有限公司；TSQ Quantum Access MAX液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國(guó)Thermo Scientific有限公司；Agilent 6890 氣相色譜儀，美國(guó)Agilent Technologies有限公司；Waters 1525高效液相色譜儀，美國(guó)Waters有限公司；MP-420全自動(dòng)熔點(diǎn)儀，濟(jì)南海能儀器股份有限公司。

α-蒎烯(GC測(cè)定質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.0%，廣西梧州松脂股份有限公司)；系列α-溴代苯乙酮(AR)，硫代氨基脲(AR，廣西西純科技有限公司)；其余所用試劑均為市售分析純。

1.2 合成路線

新型桃金娘烯醛基噻唑-腙類(lèi)化合物4a-4p的合成路線如下所示：

4a:R=H;4b:R=2-F;4c:R=3-F;4d:R=4-F;R=3-Cl;4f:R=4-Cl;4g:R=4-Br;4h:R=3,4-Cl;4i:R=2,4-Cl;4j:R=2,4-F;4k:R=p-CH3;4l:R=p-OCH3;4m:R=p-CN;4n:R=p-NO3;4o:R=m-NO2;4p:R=p-ph.

1.3 中間產(chǎn)物的合成

1.3.1 桃金娘烯醛(2)的制備 參照林桂汕等(2017)的方法制備桃金娘烯醛(2)，81.0～81.5 ℃/670 Pa，GC測(cè)定含量為90.06%。

1.3.2 桃金娘烯醛基縮氨基硫脲(3)的合成 在250 mL三口燒瓶中加入60 mL水和3.62 g(0.02 mol)氨基硫脲，升溫至60 ℃，攪拌至氨基硫脲溶解，再緩慢滴加6.60 g (0.02 mol)桃金娘烯醛(2)的乙醇溶液(60 mL)。滴加完畢后再繼續(xù)反應(yīng)1 h，冷卻至室溫，抽濾，用去離子水∶乙醇=1∶1的洗提液洗滌濾餅3～4次。烘干后用乙醇進(jìn)行重結(jié)晶，干燥，得到白色晶體，即桃金娘烯醛基縮氨基硫脲(3)，收率91%，純度98.79%，熔點(diǎn)197～198 ℃。

1.4 目標(biāo)產(chǎn)物新型桃金娘烯醛基噻唑-腙類(lèi)化合物(4a-4p)的合成

以4a為例。在50 mL兩口燒瓶中加入2.5 mmol桃金娘烯醛基縮氨基硫脲(3)，無(wú)水乙醇10 mL，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?。然后? mmol α-溴代苯乙酮溶于10 mL乙醇，在磁力攪拌和室溫下緩慢滴加至燒瓶中，20 min滴加完畢，采用硅膠波層色譜(TLC)跟蹤反應(yīng)至終點(diǎn)。其后除去溶劑乙醇，殘余物用適量乙酸乙酯溶解，分別用15.0 mL氫氧化鈉溶液洗滌(3次)和蒸餾水洗滌(1次)，用無(wú)水硫酸鎂干燥，旋蒸除去乙酸乙酯，得到淡黃色固體粗產(chǎn)物。干燥后，用硅膠柱層析色譜進(jìn)行純化[洗脫劑為V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=15∶1]，得到白色固體4a?；衔?b-4p用同樣過(guò)程合成而得。

1.5 目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)表征

采用KBr壓片法測(cè)定目標(biāo)化合物的IR；以CDCl3為溶劑，在600 MHz核磁共振儀上進(jìn)行1H-NMR和13C-NMR分析；將產(chǎn)物配制成質(zhì)量濃度為1 mg·L-1的溶液，采用電噴霧電離源(ESI)在液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(LC-MS)上進(jìn)行質(zhì)譜分析。

1.6 抑菌活性測(cè)試

參照Su等(2013)，采用瓊脂稀釋法，測(cè)試目標(biāo)化合物對(duì)水稻紋枯病菌(Rhizoctorziasolani)、黃瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf. sp.cucumerinum)、花生褐斑病菌(Cercosporaarachidicola)、玉米小斑病菌(Helminthosporiummaydis)、蘋(píng)果輪紋病菌(Physalosporapiricola)、西瓜炭疽病菌(Colletotrichumlagenarium)、小麥赤霉病菌(Gibberellazeae)和番茄早疫病菌(Altemariasolani)8種植物病原菌的抑菌活性：將病原菌在含待測(cè)化合物質(zhì)量濃度為50 mg·L-1的藥板中置于(24±1)℃的培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h后，計(jì)量各處理菌絲擴(kuò)展直徑，并與不加藥劑平板的菌絲擴(kuò)展直徑進(jìn)行比較，計(jì)算相對(duì)抑制百分率。活性分級(jí)指標(biāo)：A級(jí)：≥90%；B級(jí)：70%～90%；C級(jí)：50%～70%；D級(jí)：≤50%。

2 結(jié)果與討論

2.1 波譜分析

2.2 抑菌活性測(cè)試結(jié)果

目標(biāo)產(chǎn)物4對(duì)8種測(cè)試病原菌的抑菌率見(jiàn)表1。在50 mg·L-1下，目標(biāo)化合物4對(duì)8種供試植物病原菌均有不同程度的抑制作用。結(jié)果顯示，目標(biāo)化合物4對(duì)8種植物病原菌的抑菌活性好于骨架化合物桃金娘烯醛?？傮w上，目標(biāo)化合物對(duì)蘋(píng)果輪紋病菌的抑制效果最好，平均抑菌率為64.2%，有12個(gè)目標(biāo)化合物的抑菌率達(dá)60%以上，其中化合物4n (R=4-NO2)的抑菌率高達(dá)90.6%(活性級(jí)別為A級(jí))，化合物4f (R=4-Cl)、化合物4k (R=4-CH3)和化合物4m (R=4-CN)的抑菌率分別為74.6%、71.1%和79.4%(活性級(jí)別為B級(jí))?？傮w上，取代基的引入使目標(biāo)化合物對(duì)8種植物病原菌的抑菌活性均有所提高，其中對(duì)位引入硝基(化合物4n) 時(shí)活性最大，平均抑菌率達(dá)55.6%。還有，除鹵素外，在4位引入吸電子基團(tuán)(如4-NO2、4-CN)比引入給電子基團(tuán)(如4-CH3、4-OCH3)時(shí)的生物活性要好。

表1 化合物4的抑菌活性Tab.1 The antifungal activities of compound 4

3 結(jié)論

將α-蒎烯經(jīng)烯丙位甲基氧化得到桃金娘烯醛，再通過(guò)對(duì)其醛基的化學(xué)改性，合成得到16個(gè)新型桃金娘烯醛基噻唑-腙類(lèi)化合物4a-4p。利用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和ESI-MS等多種手段確認(rèn)了目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)。目標(biāo)產(chǎn)物的抑菌活性測(cè)試結(jié)果表明：在50 mg·L-1質(zhì)量濃度下，合成得到的16個(gè)桃金娘烯醛基噻唑-腙類(lèi)化合物4a-4p對(duì)所測(cè)的8種植物病原菌均顯示出一定的抑制活性，且對(duì)蘋(píng)果輪紋病菌的抑制效果最好，抑菌率在60%的化合物有12個(gè)，化合物4n(R=4-NO2)的抑菌率高達(dá)90.6%(活性級(jí)別為A級(jí))，是值得進(jìn)一步研究的先導(dǎo)化合物。

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