桃金娘烯醛基噻唑-腙類化合物的合成及抑菌活性*

陳智聰 段文貴 林桂汕 張 瑞 羅夢香 楊章旗

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

α-蒎烯是可再生性天然精油松節油的主要成分，利用α-蒎烯分子中的雙鍵和四元環2個特征官能團以及烯丙位的反應，對其進行化學改性，合成得到多種功能性深加工產品(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，如擴張支氣管、抗炎、抗溶血、抗凝聚、抗菌(Vegezzi, 1980)、殺滅瘧原蟲(Kamchonwongpaisanetal., 1995)、抗肝癌(Lingaiahetal., 2013；Hari-Babuetal., 2012)和驅蚊(Hardieetal., 1994)等。

結合本課題組近年來在松香、松節油、樟腦和樟腦酸等林產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；馬獻力等，2015)，本文通過對具有一定生物活性的桃金娘烯醛進行化學改性，合成得到系列含噻唑和腙活性基團的新型桃金娘烯醛基噻唑-腙類化合物，采用多種現代波譜手段對目標產物進行結構表征，并測試其抑菌活性，為我國天然優勢林產資源α-蒎烯的化學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Thermo Scientific有限公司；Avance ⅢHD 600 MHz超導核磁共振儀，瑞士Bruker有限公司；TSQ Quantum Access MAX液相色譜-質譜聯用儀，美國Thermo Scientific有限公司；Agilent 6890 氣相色譜儀，美國Agilent Technologies有限公司；Waters 1525高效液相色譜儀，美國Waters有限公司；MP-420全自動熔點儀，濟南海能儀器股份有限公司。

α-蒎烯(GC測定質量分數為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)。滴加完畢后再繼續反應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。烘干后用乙醇進行重結晶，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197～198 ℃。

1.4 目標產物新型桃金娘烯醛基噻唑-腙類化合物(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)，無水乙醇10 mL，充分攪拌使其溶解。然后將2 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)跟蹤反應至終點。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)，用無水硫酸鎂干燥，旋蒸除去乙酸乙酯，得到淡黃色固體粗產物。干燥后，用硅膠柱層析色譜進行純化[洗脫劑為V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=15∶1]，得到白色固體4a。化合物4b-4p用同樣過程合成而得。

1.5 目標化合物的結構表征

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

1.6 抑菌活性測試

參照Su等(2013)，采用瓊脂稀釋法，測試目標化合物對水稻紋枯病菌(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：將病原菌在含待測化合物質量濃度為50 mg·L-1的藥板中置于(24±1)℃的培養箱內培養48 h后，計量各處理菌絲擴展直徑，并與不加藥劑平板的菌絲擴展直徑進行比較，計算相對抑制百分率。活性分級指標：A級：≥90%；B級：70%～90%；C級：50%～70%；D級：≤50%。

2 結果與討論

2.1 波譜分析

2.2 抑菌活性測試結果

目標產物4對8種測試病原菌的抑菌率見表1。在50 mg·L-1下，目標化合物4對8種供試植物病原菌均有不同程度的抑制作用。結果顯示，目標化合物4對8種植物病原菌的抑菌活性好于骨架化合物桃金娘烯醛。總體上，目標化合物對蘋果輪紋病菌的抑制效果最好，平均抑菌率為64.2%，有12個目標化合物的抑菌率達60%以上，其中化合物4n (R=4-NO2)的抑菌率高達90.6%(活性級別為A級)，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%(活性級別為B級)。總體上，取代基的引入使目標化合物對8種植物病原菌的抑菌活性均有所提高，其中對位引入硝基(化合物4n) 時活性最大，平均抑菌率達55.6%。還有，除鹵素外，在4位引入吸電子基團(如4-NO2、4-CN)比引入給電子基團(如4-CH3、4-OCH3)時的生物活性要好。

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

3 結論

將α-蒎烯經烯丙位甲基氧化得到桃金娘烯醛，再通過對其醛基的化學改性，合成得到16個新型桃金娘烯醛基噻唑-腙類化合物4a-4p。利用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和ESI-MS等多種手段確認了目標化合物的結構。目標產物的抑菌活性測試結果表明：在50 mg·L-1質量濃度下，合成得到的16個桃金娘烯醛基噻唑-腙類化合物4a-4p對所測的8種植物病原菌均顯示出一定的抑制活性，且對蘋果輪紋病菌的抑制效果最好，抑菌率在60%的化合物有12個，化合物4n(R=4-NO2)的抑菌率高達90.6%(活性級別為A級)，是值得進一步研究的先導化合物。

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