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

馬獻力， 黃建新， 段文貴， 莫啟進， 林桂汕， 岑 波， 黃 翊

(1. 廣西大學 化學化工學院，廣西 南寧 530004； 2. 桂林醫學院 藥學院，廣西 桂林 541004)

近年來，通過α-蒎烯(1)分子的結構修飾合成具有生物活性的衍生物已成為有機合成化學和松脂化學的研究熱點。磺酰胺類化合物含S， N， O雜原子，一般都具有殺菌[1,2]、抗病毒[3～8]及除草[9,10]等生物活性，目前磺酰胺類化合物已經在醫藥、生命科學、超分子等領域中有著非常廣泛的應用。

近年來，本課題組對松香松節油基生物活性化合物作了許多研究工作，取得了一系列研究成果[11～16]。本文在此基礎上，進一步開展1的改性研究。先將1轉化為N-氨基-α-萜品烯馬來酰亞胺(4)，通過其氨基的改性反應，將磺酰胺活性基團引入到4的骨架中，設計并合成了8個新型的具有潛在生物活性的取代苯基-α-萜品烯馬來酰亞胺基雙磺酰胺化合物(5a～5h， Scheme 1)，其結構經1H NMR，13C NMR， IR和ESI-MS表征。并測試了其除草活性，為松節油的深度開發利用提供新的途徑。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

X-4型數字顯示顯微熔點儀(溫度計未校正)；Bruker AV 600 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標)； Nicolet Nexus 470 FT-IR型紅外光譜儀(KBr壓片)；Agilent 1100 LC/MSD Trap SL型高效液相色譜-質譜聯用儀(LC-MS)。

1(97%)，廣西梧州松脂股份有限公司；α-萜品烯馬來酸酐(3)按文獻[17，18]方法合成；其余所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)N-氨基-α-萜品烯馬來酰亞胺(4)的合成

在反應瓶中加入353.20 g(227.4 mmol)，無水乙醇122.4 mL，攪拌下于84 ℃滴加水合肼13.24 mL(272.8 mmol)(10 min內)，回流反應2 h。加入蒸餾水90 mL，回流至溶液變澄清，于60 ℃加入石油醚50 mL，攪拌10 min后傾入大燒杯中靜置冷卻至室溫。抽濾，濾餅用石油醚洗滌4次～5次，用乙醇重結晶得白色固體4，產率72%， m.p.146 ℃～147 ℃;1H NMRδ: 5.95(d,J=8.5 Hz, 1H, 8-H), 5.87(d,J=8.5 Hz, 1H, 7-H), 4.22(s, 2H, NH2), 2.93(d,J=7.7 Hz, 1H, 2-H), 2.66～2.49(m, 2H, 5,11-H), 1.55～1.38(m, 5H, 6-CH3, 9-Ha, 10-Ha), 1.38～1.21(m, 2H, 9-Hb, 10-Hb), 1.10(d,J=6.8 Hz, 3H, 11-CH3), 0.97(d,J=7.0 Hz, 3H, 11-CH3);13C NMRδ: 174.21, 173.81, 136.26, 135.52, 48.77, 45.0, 43.61, 36.85, 34.21, 29.63, 22.87, 22.59, 18.35, 16.83； IRν: 3 302, 3 144, 3 035, 2 964, 2 869, 1 764, 1 709, 1 453, 1 355 cm-1; ESI-MSm/z: 248(M+)。

(2) 5的合成(以5a為例)

在反應瓶中加入43.724 8 g(15 mmol)， 二甲氨基吡啶(DMAP)58.7 mg， 三乙胺6.8 mL及二氯甲烷30 mL，攪拌使其溶解;升溫至回流，滴加苯磺酰氯(Ⅰa)2.119 2 g(12 mmol)(30 min內)，回流反應至終點(TLC檢測)。蒸出溶劑,殘余物經硅膠柱層析[洗脫劑：V(二氯甲烷) ∶V(石油醚)=3 ∶1]純化后再用二氯甲烷重結晶得白色晶體5a1.568 4 g。

用類似的方法合成白色固體5b～5h。

1.3 除草活性測試

油菜平皿法[10]： 在6 cm的培養皿中鋪好一張直徑為5.6 cm的濾紙，加入一定濃度的供試藥液2 mL(以等體積的蒸餾水作為空白對照)。播種浸種4 h的油菜種子10粒，于(28±1) ℃黑暗培養72 h后測定胚根長度，計算抑制率。

稗草小杯法[10]： 在50 mL小燒杯中鋪好玻璃珠和濾紙后，加入一定濃度的供試藥液6 mL(以等體積的蒸餾水作為空白對照液)。播種剛剛露白的稗草種子10粒，于(28±1) ℃光照培養72 h后測定小苗的高度(每個處理重復兩次)，計算抑制率。

2 結果與討論

2．1 合成與實驗結果

在5a的合成中，嘗試在不加催化劑的條件下，將磺酰氯在室溫下緩慢滴加到過量的4的二氯甲烷中。反應較慢，10 h后分析發現兩個反應物都未反應完。其原因可能是4的氨基連在環狀酰亞胺的氮原子上，而此氮原子受到與它相連的兩個羰基強拉電子作用，電子云密度很低，這種吸電子誘導效應通過N—N鍵傳遞給氨基，從而使得氨基上電子云密度降低，親核性減弱，從而影響化學反應速率。而加入催化劑DMAP反應4 h后作TLC分析，發現反應已經基本結束，說明DMAP有很好的催化效果。

5a～5h的實驗結果，IR和MS數據見表1；1H NMR和13C NMR數據見表2。

表1 5的實驗結果，IR和MS數據Table 1 Experimental results， IR and MS data of 5

表2 5的NMR數據Table 2 NMR data of 5

續表2

Comp1H NMR δ(J/Hz)13C NMR δ5b7.99(d, J=8.4, 2H, ArH), 7.80(d, J=8.3, 2H, ArH), 7.35(d, J=8.1, 2H, ArH), 7.30(d, J=8.1, 2H, ArH), 6.05(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.98(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.06(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.68(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.46(d, J=2.9, 6H, ArCH3), 2.38～ 2.30(m, 1H, 11-H), 1.53～1.48(m, 1H, 9-Ha), 1.47～1.41(m, 1H, 10-Ha), 1.39(s, 3H, 6-CH3), 1.37～1.31(m, 1H, 9-Hb), 1.31～1.25(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.97(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.31, 171.78, 145.88, 145.70, 136.65, 136.19, 135.78, 135.08, 129.54, 129.54, 129.46, 129.46, 129.32, 129.32, 129.28, 129.28, 48.79, 45.10, 43.75, 36.93, 34.14, 29.58, 22.94, 22.38, 21.81, 21.81, 18.32, 16.795c7.96(d, J=8.8, 2H, ArH), 7.81(d, J=8.8, 2H, ArH), 7.71(d, J=8.8, 2H, ArH), 7.68(d, J=8.8, 2H, ArH), 6.04(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.97(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.08(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.70(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.32(hept, J=6.8, 1H, 11-H), 1.54～1.49(m, 1H, 9-Ha), 1.48～1.42(m, 1H, 10-Hb), 1.40(s, 3H, 6-CH3), 1.38～1.33(m, 1H, 9-Hb), 1.32～1.27(m, 1H, 10-Hb), 1.06(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.99(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.22, 171.72, 137.94, 136.84, 136.66, 135.81, 132.33, 132.33, 132.11, 132.11, 130.84, 130.84, 130.69, 130.69, 130.43, 130.27, 48.82, 45.14, 43.84, 36.99, 34.07, 29.66, 22.96, 22.36, 18.31, 16.775d8.25(t, J=1.8, 1H, ArH), 8.08(d, J=8.0, 1H, ArH), 7.99(d, J=8.0, 1H, ArH), 7.92(t, J=1.8, 1H, ArH), 7.83～7.82(m, 1H, ArH), 7.82～7.80(m, 1H, ArH), 7.47(td, J=8.0, 1.7, 2H, ArH), 6.19(d, J=8.4, 1H, 7-H), 6.10(d, J=8.4, 1H, 8-H), 3.09(d, J=8.4, 1H, 5-H), 2.72(d, J=8.4, 1H, 2-H), 2.34(dt, J=13.8, 6.9, 1H, 11-H), 1.53～1.50(m, 1H, 9-Ha), 1.49～1.44(m, 1H, 10-Ha), 1.43(s, 3H, 6-CH3), 1.40～1.34(m, 1H, 9-Ha), 1.34～1.28(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 1.01(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.30, 171.76, 140.79, 139.53, 137.91, 137.91, 136.88, 135.90, 132.32, 132.01, 130.81, 130.65, 128.01, 128.01, 122.76, 122.38, 49.00, 45.30, 44.06, 37.24, 34.31, 29.77, 23.11, 22.49, 18.60, 16.895e8.04(d, J=8.7, 2H, ArH), 7.89(d, J=8.7, 2H, ArH), 7.54(d, J=8.7, 2H, ArH), 7.51(d, J=8.7, 2H, ArH), 5.95(d, J=8.5, 1H, 8-H), 5.87(d, J=8.4, 1H, 7-H), 2.93(d, J=7.8, 1H, 2-H), 2.63～2.54(m, 2H, 5,11-H), 1.52～1.47(m, 4H, 6-CH3, 9-Ha), 1.46～1.41(m, 1H, 10-Ha), 1.35～1.30(m, 1H, 9-Hb), 1.29～1.23(m, 1H, 10-Hb), 1.10(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.97(d, J=7.0, 3H, 11-CH3)174.42, 174.02, 141.65, 137.51, 136.40, 135.67, 130.97, 130.97, 130.81, 130.81, 129.46, 129.46, 192.43, 129.24, 129.24, 128.55, 48.89, 45.13, 43.75, 37.01, 34.34, 29.78, 22.99, 22.75, 18.52, 16.985f8.11(t, J=1.9, 1H, ArH), 8.05～8.02(m, 1H, ArH), 7.95～7.92(m, 1H, ArH), 7.80(t, J=1.9, 1H, ArH), 7.68～7.65(m, 2H, ArH), 7.56～7.51(m, 2H, ArH), 6.17(d, J=8.4, 1H, 7-H), 6.09(d, J=8.4, 1H, 8-H), 3.09(d, J=8.4, 1H, 5-H), 2.72(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.37～2.29(m, 1H, 11-H), 1.54～1.50(m, 1H, 9-Ha), 1.49～1.44(m, 1H, 10-Ha), 1.42(s, 3H, 6-CH3), 1.40～1.34(m, 1H, 9-Hb), 1.34～1.29(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 1.00(d, J=6.9, 3H, 11-CH3)172.30, 171.76, 140.69, 139.36, 136.88, 135.91, 135.20, 135.07, 134.96, 134.79, 130.57, 130.42, 129.54, 129.30, 127.61, 127.54, 49.01, 45.29, 44.05, 37.22, 34.30, 29.77, 23.11, 22.47, 18.53, 16.90

續表2

Comp1H NMR δ(J/Hz)13C NMR δ5g8.16～8.12(m, 2H, ArH), 8.01～7.97(m, 2H, ArH), 7.26～7.19(m, 4H,ArH), 6.05(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.97(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.08(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.70(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.32(hept, J=6.8, 1H, 11-H), 1.54～1.49(m, 1H, 9-Ha), 1.47～1.42(m, 1H, 10-Ha), 1.39(s,3H, 6-CH3), 1.35(m, 1H, 9-Hb), 1.32～1.27(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.98(d, J=7.0, 3H, 11-CH3)172.34, 171.92, 167.44, 167.27, 165.73, 165.56, 136.79, 135.92, 135.04, 134.00, 132.62, 132.62, 132.42, 132.42, 116.55, 116.39, 116.35, 116.19, 48.93, 45.27, 43.95, 37.12, 34.20), 29.79, 23.07, 22.49, 18.45, 16.895h8.03(d, J=9.0, 2H, ArH), 7.85(d, J=9.0, 2H, ArH), 7.01(d, J=9.0, 2H, ArH), 6.95(d, J=9.0, 2H, ArH), 6.05(d, J=8.4, 1H, 8-H), 5.98(d, J=8.4, 1H, 7-H), 3.89(s, 6H, OCH3), 3.06(d, J=8.3, 1H, 2-H), 2.68(d, J=8.3, 1H, 5-H), 2.39～2.31(m, 1H, 11-H), 1.54～1.48(m, 1H, 9-Ha), 1.47～1.42(m, 1H, 10-Ha), 1.39(s, 3H, 6-CH3), 1.36～1.31(m, 1H, 9-Hb), 1.31～1.25(m, 1H, 10-Hb), 1.05(d, J=6.8, 3H, 11-CH3), 0.97(d, J=7.0, 3H, 11-CH3)172.57, 172.03, 164.62, 164.46, 136.78, 135.90, 131.98 , 131.98, 131.77, 131.77, 130.54, 129.53, 114.21, 114.21, 113.97, 113.97, 55.88, 48.93, 45.23, 43.88, 37.07, 34.28, 29.72, 23.08, 22.55, 18.48, 16.93

表3 4和5的除草活性Table 3 Herbicidal activities of and 5

*測定方法見1．3；c=10(100) μg·mL-1

從表1可見，1 743 cm-1和1 795 cm-1峰為酰亞胺五元環上兩個羰基C=O的伸縮振動特征吸收峰；1 500 cm-1～1 600 cm-1峰為苯環骨架伸縮振動吸收峰；5中-SO2-的對稱和不對稱伸縮振動吸收峰在1 341 cm-1和1 176 cm-1左右。從表1還可見5有分子離子峰或者準分子離子峰。

從表2可見，兩個苯環的化學環境不等價，因此在氫譜和碳譜中在相鄰區域會出現兩組較為相似的峰，苯環上氫的化學位移在7.0～8.2，苯環上碳的化學位移在114～167。

2．2 除草活性

4和5的除草活性見表3。由表3可知，在100 μg·mL-1濃度下，4對油菜胚根生長顯示強的抑制作用，抑制率達到84.6%，活性級別為A級，但對稗草的幼苗生長只有弱的抑制作用，抑制率為35%，活性級別為D級。大部分5對油菜的胚根生長顯示一定的抑制作用，其中5f對油菜胚根生長抑制作用最好，抑制率為52.5%，活性級別均為C級。在濃度為100 μg·mL-1時，5對稗草的幼苗生長只有弱的抑制活性。從表3可以看出，R為氯時除草活性最好。

3 結論

合成了8個新型的α-萜品烯馬來酰亞胺基雙磺酰胺化合物。初步的除草活性測試表明，N-氨基-α-萜品烯馬來酰亞胺具有良好的除草活性，值得進一步研究。

致謝：除草活性測試由南開大學元素所生測室完成，謹表謝意！

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