N′-取代苯磺?；?N-樟腦磺酰乙二胺化合物的合成及抑菌活性

岑波，吳光燧，范鐘天，段文貴，林桂汕，張文靜

(廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，南寧 530004)

樟腦是一種雙環(huán)單萜酮類化合物，是我國重要的天然產(chǎn)物，主產(chǎn)于我國臺灣、福建、江西等省份，其生產(chǎn)總量居世界首位[1]。樟腦也可通過松節(jié)油主成分α-蒎烯經(jīng)異構(gòu)化、酯化、皂化和脫氫等反應(yīng)制得[2]。我國已成為合成樟腦的主要生產(chǎn)國和供應(yīng)國[3]。樟腦具有興奮、強(qiáng)心、鎮(zhèn)痛、消炎、抗菌、驅(qū)蟲和殺蟲等多種生物活性, 在醫(yī)藥、日化、輕工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用[4-5]。此外，樟腦衍生物還表現(xiàn)出抗腫瘤、抗菌和除草等多種生物活性[6-8]?；酋０奉惢衔锓肿咏Y(jié)構(gòu)中含有—SO2—NH—結(jié)構(gòu)，具有良好的抗菌、抗病毒、抗腫瘤和除草等生物活性[9-11]，長期以來受到國內(nèi)外化學(xué)家和藥學(xué)家廣泛的關(guān)注和研究。

植物病害是嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自然災(zāi)害之一，農(nóng)藥作為防治病蟲草害、保護(hù)作物的重要手段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著不可替代的重要作用。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等是農(nóng)作物生長中常見的病原菌，傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥如百菌清、嘧菌酯等長期使用存在耐藥性問題，研發(fā)新型農(nóng)藥可為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收及可持續(xù)發(fā)展提供重要的保障。研制樟腦基型新型植物病菌抑菌劑，對天然產(chǎn)物樟腦的深加工和開發(fā)農(nóng)藥新品種都有積極意義。

近年來，筆者所在團(tuán)隊在天然產(chǎn)物基生物活性化合物的合成方面做了大量的研究工作，合成了樟腦基、松香和松節(jié)油基等生物活性化合物，取得了系列研究成果[8,12-17]。在已有研究基礎(chǔ)上，根據(jù)生物活性疊加原理，進(jìn)一步開展樟腦的改性和功能化研究。以D-(+)-樟腦磺酸為原料，通過對磺酸基的改性反應(yīng)，設(shè)計將雙磺酰胺活性基團(tuán)引入到D-(+)-樟腦磺酸的骨架中去，合成具有潛在生物活性的N′-取代苯磺?；?N-樟腦磺酰乙二胺化合物(樟腦基雙磺酰胺化合物)。初步探索目標(biāo)化合物的合成條件，利用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、核磁共振氫譜(1H NMR)、核磁共振碳譜(13C NMR)和電噴霧電離質(zhì)譜(ESI-MS)等多種波譜技術(shù)對目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并測試目標(biāo)化合物的抗真菌活性，旨在為樟腦的深度開發(fā)利用提供新的途徑。N′-取代苯磺?；?N-樟腦磺酰乙二胺化合物的合成線路見圖1。

4a為R=H; 4b為R=p-OCH3; 4c為R=m-OCH3; 4d為R=m-CH3; 4e為R=o-NO2; 4f為R=m-NO2; 4g為R=p-NO2; 4h為R=o-F; 4i為R=p-F; 4j為R=p-Br; 4k為R=p-Cl。圖1 N′-取代苯磺?；?N-樟腦磺酰乙二胺化合物的合成路線Fig. 1 Synthetic route of N′-substituted benzenesulfonyl-N-camphorsulfonyl-ethylenediamine compounds

1 材料與方法

1.1 試劑及儀器

試劑：D-(+)-樟腦磺酸(分析純，上海晶純實業(yè)有限公司)；二氯亞砜、乙二胺、四氫呋喃、濃鹽酸、氫氧化鈉、取代苯磺酰氯等均為市售分析純試劑。

儀器：Avance Ⅲ HD 600 MHz超導(dǎo)核磁共振儀(瑞士Bruker)；Nicolet iS50紅外光譜儀、TSQ Quantum Access MAX 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(HPLC-ESI/MS，美國Thermo Scientific)；海能MP420全自動熔點(diǎn)儀(濟(jì)南海能儀器股份有限公司)。

1.2 中間體N-樟腦磺酰乙二胺的制備

N-樟腦磺酰乙二胺的合成參見文獻(xiàn)[18]。以4.64 g(19.97 mmol)D-(+)-樟腦磺酸為原料與二氯亞砜反應(yīng)制得樟腦磺酰氯；樟腦磺酰氯溶于30 mL二氯甲烷中；在100 mL兩口圓底燒瓶中，分別加入12.00 g(199.60 mmol)乙二胺和二氯甲烷15 mL，在冰浴條件下，緩慢滴加樟腦磺酰氯的二氯甲烷溶液，滴加完畢后反應(yīng)1 h，將反應(yīng)液用飽和食鹽水洗滌，再用10%的鹽酸調(diào)節(jié)pH至3～4，取上層水溶液，用2 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至9～10，用二氯甲烷萃取，無水硫酸鈉干燥，旋干二氯甲烷中，得到2.50 g(9.11 mmol)N-樟腦磺酰乙二胺，為淺棕色液體，收率45.7%。

1.3 N′-取代苯磺酰基-N-樟腦磺酰乙二胺的合成

將制得的N-樟腦磺酰乙二胺溶于10 mL二氯甲烷中，滴加1.3 mL(9.32 mmol)三乙胺，在攪拌和66 ℃水浴條件下緩慢滴加取代苯磺酰氯(9.11 mmol)的20 mL 四氫呋喃溶液，用薄層色譜(TLC)跟蹤反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，濾出反應(yīng)液，得黃色黏稠液粗品；用柱層析提純，洗脫劑為石油醚和乙酸乙酯(V石油醚∶V乙酸乙酯=1∶1)，得到11個N′-取代苯磺?；?N-樟腦磺酰乙二胺化合物4a～4k。

1.4 目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)表征

1.5 抑菌活性測試

采用離體法(又稱瓊脂稀釋法)測試所有目標(biāo)化合物對番茄早疫病菌、黃瓜枯萎病菌、花生褐斑病菌、小麥赤霉病菌和蘋果輪紋病菌等5種植物病原菌的抑菌活性。具體測試方法為：將供試藥劑溶于丙酮，再用200 μg/mLsorporl-144乳化劑稀釋至500 μg/mL；取藥液1 mL，注入培養(yǎng)皿內(nèi)，然后加入9 mL馬鈴薯蔗糖瓊脂(PSA)培養(yǎng)基，制成最終質(zhì)量濃度為50 μg/mL的含藥平板。將培養(yǎng)好的供試菌種用打孔器取直徑5 mm菌餅，置于含藥平板內(nèi)，每皿三塊呈等邊三角形擺放，于(24±1) ℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h后，計量各種處理的菌絲擴(kuò)展直徑，并與空白對照相比較以計算相對抑菌率(x)。計算公式如下：

活性分級指標(biāo)：A級(x≥90%)、B級(70%≤x<90%)、C級(50%≤x<70%)、D級(x<50%)。

2 結(jié)果與分析

2.1 目標(biāo)化合物的波譜分析

2.2 抑菌活性

目標(biāo)化合物對供測菌的相對抑制率測試結(jié)果見表1。由表1可知，在50 μg/mL質(zhì)量濃度下，所合成的N′-取代苯磺?；?N-樟腦磺酰乙二胺化合物對黃瓜枯萎病菌、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等5種植物病原菌有一定的抑制活性，其中對番茄早疫病菌的抑制活性較好。總體上苯環(huán)上帶有推電子基團(tuán)比帶有拉電子基團(tuán)時的抑菌活性要好，苯環(huán)上帶有鹵素時的抑菌活性最差。化合物4a、b、c和d對番茄早疫病菌的抑制率分別為83.9%，91.3%，83.9%和83.9%(4b為A級，其余三者均為B級活性水平)，均優(yōu)于陽性對照百菌清(73.9%)。化合物4b、c對花生褐斑病菌的抑制率均為82.2%(B級活性水平)，優(yōu)于陽性對照百菌清(73.3%)。此外，化合物4b對黃瓜枯萎病菌的抑制率為90.8%(A級活性水平)。顯然，化合物4b對5種供試植物病原菌均顯示最好的抑制活性，是值得進(jìn)一步研究的先導(dǎo)化合物。

表1 N′-取代苯磺?；?N-樟腦磺酰乙二胺化合物的抑菌活性Table 1 Antifungal activity of N′-substituted benzenesulfonyl-N-camphorsulfonyl-ethylenediamine compounds

3 結(jié) 論

1)以D-(+)-樟腦磺酸為原料，合成得到11個鮮見文獻(xiàn)報道的N′-取代苯磺酰基-N-樟腦磺酰乙二胺化合物(樟腦基雙磺酰胺化合物)，其結(jié)構(gòu)均經(jīng)FT-IR、ESI-MS、1H NMR和13C NMR確認(rèn)。

2)采用離體法測試了目標(biāo)產(chǎn)物對黃瓜枯萎病菌、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等5種植物病原菌的抑菌活性，發(fā)現(xiàn)化合物4b(R=p-OCH3)、4a(R=H)、4c(R=m-OCH3)和4d(R=m-CH3)對番茄早疫病菌的抑制率分別為91.3%，83.9%，83.9%和83.9%，均優(yōu)于陽性對照百菌清(73.9%)；化合物4b和4c對花生褐斑病菌的抑制率均為82.2%，優(yōu)于陽性對照百菌清(73.3%)，化合物4b對黃瓜枯萎病菌的抑制率達(dá)到90.8%。其中化合物4b對5種供試植物病原菌均顯示最好的抑制活性，具有廣譜抑菌活性，且對番茄早疫病菌、黃瓜枯萎病菌和花生褐斑病菌的抑制活性優(yōu)于或接近陽性對照百菌清，是值得進(jìn)一步研究的先導(dǎo)化合物。

致謝：抑菌活性測試由南開大學(xué)元素有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室生物活性測試室完成。