3-對(duì)烯-1-磺酰胺類(lèi)化合物的合成及其除草活性

張紅梅， 陳玉湘， 徐士超， 王 婧， 蔣建新， 趙振東*

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所;生物質(zhì)化學(xué)利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室;國(guó)家林業(yè)和草原局林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210042;2.北京林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,北京 100083; 3.南京林業(yè)大學(xué)>江蘇省林業(yè)資源高效加工利用協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210037)

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料、試劑與儀器

松節(jié)油，懷集縣長(zhǎng)林化工有限責(zé)任公司；磺酰氯、三乙胺、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、碳酸氫鈉等均為市售分析純。稗草(Echinochloacrus-galli)種子，沭陽(yáng)縣康卓園林綠化工程有限公司；人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC-C)、小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(BALB/C 3T3)，江蘇凱基生物技術(shù)股份有限公司；敵草隆，海阿拉丁生化科技股份有限公司。Shimadzu 2014AF型氣相色譜(GC)儀，日本Shimadzu公司；Thermo Nicolet IS10型紅外光譜(FT-IR)儀，美國(guó)Thermo公司；Agilent G6125B型液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)儀，美國(guó)Agilent公司；Bruker Avance AV400型核磁共振(NMR)儀，瑞士Bruker公司；丙林ZRG-1000B-L人工氣候培養(yǎng)箱，上海丙林電子科技有限公司。

1.2 3-對(duì)烯-1-磺酰胺類(lèi)化合物的制備

圖1 3-對(duì)烯-1-基磺酰胺類(lèi)化合物的合成路線(xiàn)

1.3 分析方法

GC色譜柱Rtx-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，程序升溫:70 ℃保持2 min；3 ℃/min升至130 ℃，10 ℃/min升至270 ℃，保持15 min。進(jìn)樣器溫度為280 ℃，F(xiàn)ID檢測(cè)器溫度為280 ℃，分流比為65 ∶1，載氣為N2，進(jìn)樣量為1.0 μL。紅外測(cè)試采用透射漫反射法進(jìn)行，掃描次數(shù)32次，掃描范圍500～4000 cm-1。核磁共振：1H NMR 400 MHz，13C NMR 101 MHz，CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)物。質(zhì)譜(LC-MS)測(cè)試離子源為電噴霧(ESI)電離源，噴霧電壓3 kV，檢測(cè)器為三重四級(jí)桿檢測(cè)器，二級(jí)質(zhì)譜碰撞能量為15 eV。

1.4 除草活性測(cè)試

1.4.1樣品溶液的配制 準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5 mmol的待測(cè)樣品到100 mL容量瓶中，加1 mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、 3滴吐溫80以及適當(dāng)二次蒸餾水充分溶解，用二次蒸餾水定容。將所得的濃度為5 mmol/L 的待測(cè)溶液作為母液，采用二倍稀釋法配制濃度為2.5、 1.25、 0.625、 0.313、 0.156、 0.078 mmol/L的待測(cè)樣品溶液。

1.4.2除草活性測(cè)試 采用平皿法測(cè)定待測(cè)樣品對(duì)稗草的芽后除草活性。將稗草種子在28 ℃蒸餾水中浸泡12 h，濾除水放入鋪墊濾紙和紗布的玻璃培養(yǎng)皿中，于28 ℃恒溫恒濕箱中催芽24 h至露白。在培養(yǎng)皿(φ=9 cm)底部墊雙層濾紙，分別編號(hào)并加入10 mL系列濃度的藥液。選取大小一致、兩端露白的稗草種子10粒，播于培養(yǎng)皿中。以蒸餾水(含1%DMF和0.1%吐溫80)作空白對(duì)照，以敵草隆為陽(yáng)性對(duì)照，每組重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。將所有處理置于人工氣候培養(yǎng)箱中保濕培養(yǎng)，溫度(28±2) ℃，相對(duì)濕度78%，光強(qiáng)5 000 lx、光照周期晝夜時(shí)間之比為16 ∶8，培養(yǎng)96 h后測(cè)量稗草莖長(zhǎng)和根長(zhǎng)，按下列公式計(jì)算生長(zhǎng)抑制率(y)：

y=(x2-x1)/x2×100%

式中：y—待測(cè)樣品對(duì)稗草根長(zhǎng)或莖長(zhǎng)抑制率，%；x2—空白對(duì)照培養(yǎng)下稗草的根長(zhǎng)或莖長(zhǎng)，mm；x1—不同濃度待測(cè)樣品溶液培養(yǎng)下稗草的根長(zhǎng)或莖長(zhǎng),mm。

1.5 細(xì)胞毒性測(cè)試

將細(xì)胞消化、計(jì)數(shù)，配制4×104個(gè)/mL的細(xì)胞懸液，96孔細(xì)胞培養(yǎng)板中每孔加入100 μL細(xì)胞懸液，置于37 ℃，5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。待測(cè)化合物用培養(yǎng)基稀釋至所需工作液濃度，每孔加入100 μL 相應(yīng)的含藥培養(yǎng)基，同時(shí)設(shè)立不加藥物的陰性對(duì)照組；96孔細(xì)胞培養(yǎng)板置于37 ℃，5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h；然后往每孔中加入10 μL細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒-8(CCK-8)溶液，繼續(xù)培養(yǎng)2～3 h；搖床搖10 min輕輕混勻，去除96孔板中的氣泡；用酶標(biāo)儀于450 nm波長(zhǎng)下測(cè)出每孔的光密度(OD)值，計(jì)算抑制率(I)。

I=(A2-A1)/A2×100%

式中：I—待測(cè)樣品對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制率，%；A2—陰性對(duì)照組OD值；A1—實(shí)驗(yàn)組OD值。

2 結(jié)果與討論

2.1 3-對(duì)烯-1-磺酰胺類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)表征

化合物2b：3-對(duì)烯-1-對(duì)甲氧基苯磺酰胺，淺黃色固體，1.6 g，收率77%。FT-IR(ν/cm-1): 3286(s,νN—H)， 2959～2927(m, νC—H)， 1597～1417(m,1314(s,δC—H)， 1180(s,νC—N)， 1087(s,δC—N)， 834(s,δAr—H)， 670(s,1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ: 7.82(d,J=9.0 Hz, 2H, H-2′, H- 6′), 6.94(d,J=9.0 Hz, 2H, H-3′, H-5′), 5.14(s, 1H, H-3), 4.80(s, 1H, NH), 3.86(s, 3H, H-7′), 2.20～2.06(m, 2H, H-2), 1.98(d,J=17.8 Hz, 3H, H-5-a, H- 6-a, H-8), 1.93～1.82(m, 1H, H-5-e), 1.55～1.46(m, 1H, H- 6-e), 1.22(s, 3H, H-7), 0.96(s, 3H, H-9), 0.94(s, 3H, H-10)；13C NMR(101 MHz, CDCl3)δ: 162.42(C- 4′), 143.03(C- 4), 135.40(C-1′), 128.99(C-3′, C-5′), 115.01(C-3), 113.92(C-2′, C- 6′), 55.57(C-7′), 54.92(C-1), 38.59(C-2), 34.53(C- 6), 34.37(C-8), 25.75(C-7), 23.24(C-5), 21.37(C-9), 21.33(C-10)。LC-MS(ESI)m/z：346.1[M+Na]+，分子式為C17H25NO3S。

2.2 除草活性測(cè)試結(jié)果

表1 3-對(duì)烯-1-磺酰胺類(lèi)化合物對(duì)稗草莖和根的生長(zhǎng)抑制率

表2 3-對(duì)烯-1-基磺酰胺類(lèi)化合物對(duì)稗草的毒力回歸方程和IC50值1)

2.3 細(xì)胞毒性測(cè)試結(jié)果

表3 產(chǎn)物對(duì)正常哺乳動(dòng)物細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制率

3 結(jié) 論

3.2結(jié)構(gòu)與除草活性間的構(gòu)效關(guān)系為：含烷基的磺酰胺衍生物除草活性明顯高于含芳基的，當(dāng)烷基為3個(gè)碳原子時(shí)活性最好，但是當(dāng)烷基上連有吸電子基團(tuán)時(shí)會(huì)減弱其活性；苯環(huán)或萘環(huán)上連有給電子基團(tuán)(甲基、甲氧基)時(shí)活性比連吸電子基團(tuán)(F、Cl、Br)要好。