天然殺線蟲先導(dǎo)化合物Waltherione A 類似物的合成及殺線蟲活性

張 羲, 謝世爽, 胡 展, 張北京, 劉啟鳳,丁曉帆, 謝 佳, 邵 雨, 孫然鋒*,

(1. 熱帶農(nóng)林生物災(zāi)害綠色防控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南大學(xué)，?？?570228；2. 海南大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，海口 570228；3. 海南省煙草公司儋州公司，海南 儋州 571700)

根結(jié)線蟲 (Meloidogynespp.) 是一類嚴(yán)重危害農(nóng)作物的專性植物寄生線蟲， 種類較多，分布在世界各地，可攻擊3 000 多種作物，每年給世界作物造成1 000 多億美元的損失，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成巨大威脅[1]。目前，化學(xué)藥劑防治仍是最有效的防治手段，但全球用于線蟲防治的藥劑種類有限，且大多是由殺蟲劑、殺菌劑發(fā)展而來，作用方式單一、抗藥性嚴(yán)重。更重要的是，隨著食品安全和環(huán)境保護(hù)要求的提高，滅線磷、噻唑磷等毒性較大的殺線蟲劑已逐漸不符合現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求，因此，亟待研發(fā)新型、高效、低毒、環(huán)境友好的殺線蟲劑。植物源農(nóng)藥是當(dāng)前農(nóng)藥學(xué)領(lǐng)域具有廣闊前景的研究方向之一。從植物中篩選出具有農(nóng)用活性和化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎的先導(dǎo)化合物，再通過對(duì)先導(dǎo)化合物進(jìn)行衍生化設(shè)計(jì)，最終可合成出對(duì)環(huán)境友好的新型綠色農(nóng)藥。

生物堿Waltherione A (圖式1) 是目前已知的對(duì)南方根結(jié)線蟲具有較好殺蟲活性的天然產(chǎn)物。其最早由Hoelzel 等[2]從梧桐科植物Waltheria douradinha的根部分離得到，其后從其他植物中也分離得到了該物質(zhì)[3-5]。Rahim 等[6]從錦葵科植物Melochia umbellatavar.deglabrata的葉中分離得到了Waltherione A，并發(fā)現(xiàn)其對(duì)A547 和MCF-7 細(xì)胞株有抗增殖和抗HIV 活性 (IC50值為5.9～8.4 μmol/L) 。Jang 等[7]從蛇婆子Waltheria indicaL.根中分離的Waltherione A 對(duì)花生根結(jié)線蟲Meloidogyne arenaria、北方根結(jié)線蟲Meloidogyne hapla、南方根結(jié)線蟲Meloidogyne incognita及松材線蟲Bursaphelenchus xylophilus均有較高的致死率 (LC50值0.09～3.54 μg/mL) 。Kim 等[8]從粗齒刺蒴麻中也分離得到Waltherione A，其對(duì)南方根結(jié)線蟲2 齡幼蟲表現(xiàn)出很高的致死活性 (LC50值0.27 μg/mL) 。

雖然Waltherione A 的殺線蟲活性很好，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 (包含3 個(gè)部分：X―喹諾酮，Y―七元橋環(huán)，Z―與橋環(huán)相連的取代基，圖式1)，全合成難度大。為了簡化Waltherione A 的化學(xué)結(jié)構(gòu)，本研究設(shè)計(jì)合成了一系列類Waltherione A 的苯并七元氧橋環(huán)衍生物 (合成路線見圖式2，部分化合物取代基結(jié)構(gòu)見表1)，并初步測(cè)定了其殺線蟲活性，旨在探索出Z 部分取代基與殺線蟲活性之間的關(guān)系，找出Waltherione A 殺線蟲活性的關(guān)鍵藥效團(tuán)。

表1 化合物A-7～A-13 和B-7 中R1、R2 的結(jié)構(gòu)Table 1 The structures of R1 and R2 in compounds A-7-A-13 and B-7

圖式1 Waltherione A 的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路Scheme 1 Structure of Waltherione A and the design strategy

圖式2 目標(biāo)化合物的合成路線Scheme 2 Synthetic routes of target compounds

1 材料與方法

1.1 供試線蟲

南方根結(jié)線蟲Meloidogyne incongnita2 齡幼蟲，由海南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院孫然鋒課題組提供。

1.2 試劑與儀器

GF 254 硅膠板和柱層析硅膠粉 (300～400 目，篩孔徑38～48 μm) 購于青島海洋化工有限公司；溶劑均為分析純，購于廣東西隴科技股份有限公司；反應(yīng)原料均為分析純，購于北京伊諾凱科技有限公司或上海畢得醫(yī)藥科技有限公司；阿維菌素原藥 (純度大于98%)購于上海畢得醫(yī)藥科技有限公司；Waltherione A 由海南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院孫然鋒課題組分離鑒定。

Bruker Avance 400 型核磁共振分析儀 (TMS為內(nèi)標(biāo)) ；質(zhì)譜分析儀(Agilent 6210 ESI/TOF MS)；X-4 型數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)儀(北京泰克儀器有限公司)。

1.3 化合物的合成

1.3.1 中間體的合成

1.3.1.1 化合物A-1、B-1 的合成 參考文獻(xiàn)方法[9]并加以改進(jìn)。稱取 (3-羧丙基) 三苯基溴化膦(28.4 g，66 mmol) 加入500 mL 三頸瓶中，氮?dú)夥諊录尤霟o水四氫呋喃300 mL，將反應(yīng)液溫度降至0 ℃后加入雙 (三甲基硅烷基) 氨基鈉 (NaHMDS，2 mol/L) 的四氫呋喃溶液 (66 mL，132 mmol)，反應(yīng)1 h 后降溫至 -78 ℃。稱取3,4-二甲氧基苯甲醛(10 g，60 mmol) 溶于適量無水四氫呋喃，用注射器于氮?dú)夥諊戮徛渭佑诜磻?yīng)體系中，30 min后置于室溫繼續(xù)反應(yīng)，薄層層析(TLC)監(jiān)測(cè) (V(石油醚) :V(乙酸乙酯)= 5 : 1) 反應(yīng)進(jìn)程，約16 h 反應(yīng)結(jié)束時(shí)加入飽和氯化銨溶液淬滅反應(yīng)，減壓蒸出溶劑，用乙醚 (20 mL × 3) 萃取。保留水相，加入4 mol/L 的稀鹽酸，析出固體，再用乙酸乙酯(40 mL × 3) 萃取。合并有機(jī)相，經(jīng)飽和氯化鈉水溶液洗滌后，有機(jī)相加入無水硫酸鎂干燥，過濾除去固體，濾液減壓除去溶劑，經(jīng)硅膠柱層析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯)= 4 : 1) 分離純化。得到(E)-5-(3,4-二甲氧基苯基)戊-4-烯酸(A-1)，黃色固體，5.97 g，產(chǎn)率60% (文獻(xiàn)值[9]41%)，m.p.70～72 ℃。制得(E)-5-(2,3-二甲氧基苯基)戊-4-烯酸(B-1)，黃色油狀物，6.61 g，產(chǎn)率66% (文獻(xiàn)值[9]41%) 。

1.3.1.2 化合物A-2、B-2 的合成 參考文獻(xiàn)方法[10]制備。

(S)-5-((R)-(3,4-二甲氧基苯基)(羥基)甲基)二氫呋喃-2(3H)-酮(A-2)：黃色油狀物，1.79 g，產(chǎn)率59% (文獻(xiàn)值[10]76%).1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：6.90 (d,J= 1.9 Hz,1H), 6.87～6.77 (m, 2H), 4.98 (d,J= 3.1 Hz, 1H), Hz, 1H),4.69～4.60 (m, 1H), 3.83 (d,J= 5.4 Hz, 6H), 3.07 (s, 2H),2.53～2.30 (m, 2H), 2.26～2.15 (m, 1H), 1.99～1.85 (m, 1H);13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：178.3, 149.0, 148.6, 131.2,118.4, 111.1, 109.3, 83.7, 73.1, 55.9, 55.9, 28.6, 20.8.

(S)-5-((R)-(2,3-二甲氧基苯基)(羥基)甲基)二氫呋喃-2(3H)-酮(B-2)：黃色或紅棕色油狀物，1.68 g，產(chǎn)率56%.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：7.14～7.02 (m, 2H), 6.86 (dd,J= 7.6, 2.1 Hz, 1H), 5.34 (d,J=3.1 Hz, 1H), 4.84～4.75 (m,1H), 3.85 (s, 6H), 3.40 (s, 1H), 2.63～2.49 (m, 1H), 2.44～2.32(m, 1H), 2.28～2.18 (m, 1H), 1.90～1.78 (m, 1H);13C NMR(100 MHz, CDCl3),δ：178.4, 152.2, 145.5, 132.2, 124.3,118.9, 112.0, 82.3, 69.0, 60.7, 55.7, 28.8, 20.8. ESI-HRMS：m/z[M+Na]+C13H16O5Na 計(jì)算值：275.089 5，測(cè)量值：275.089 3.

1.3.1.3 化合物A-3、B-3 的合成 參考文獻(xiàn)方法[11]制備。

(S)-5-((R)-(叔丁基二苯基硅氧基)(3,4-二甲氧基苯基)甲基)二氫呋喃-2(3H)-酮(A-3)：無色透明油狀物，4.20 g，產(chǎn)率86% (文獻(xiàn)值[11]84%).1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：7.65～7.59 (m, 2H), 7.50～7.45 (m, 2H), 7.45～7.37 (m, 1H), 7.36～7.29 (m, 3H), 7.26～7.19 (m, 2H), 6.76～6.60 (m, 3H), 4.88 (d,J=3.2 Hz, 1H), 4.59～4.52 (m, 1H), 3.83 (s, 3H), 3.72 (s, 3H),2.42～2.22 (m, 3H), 2.09～1.93 (m, 1H), 1.08 (s, 9H)；13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：177.3, 148.6, 148.5, 136.1,135.9, 133.2, 132.9, 131.4, 129.9, 129.7, 127.6, 127.4, 119.3,110.7, 110.1, 83.8, 76.0, 55.9, 55.8, 28.4, 27.0, 21.6, 19.4. ESIHRMS：m/z[M+Na]+C29H34O5SiNa 計(jì)算值：513.207 3，測(cè)量值：513.207 0.

(S)-5-((R)-((叔丁基二苯基硅)氧基)(2,3-二甲氧基苯基)甲基)二氫呋喃-2(3H)-酮(B-3)：白色固體，4.38 g，產(chǎn)率89%，m.p. 115～116 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ:7.66～7.60 (m, 2H), 7.54～7.48 (m, 2H), 7.42～7.30 (m, 4H),7.24 (dd,J= 8.0, 6.8 Hz, 2H), 7.16 (dd,J= 7.9, 1.4 Hz, 1H),6.96 (t,J= 8.0 Hz, 1H), 6.77 (dd,J= 8.1, 1.5 Hz, 1H), 5.40 (d,J= 2.7 Hz, 1H), 4.64～4.57 (m, 1H), 3.80 (s, 3H), 3.39 (s, 3H),2.47～2.30 (m, 3H), 1.93～1.82 (m, 1H), 1.10 (s, 9H);13C NMR(100 MHz, CDCl3),δ: 177.5, 152.1, 145.3, 136.3, 136.1, 133.5,132.9, 132.7, 129.9, 129.7, 127.6, 127.5, 123.9, 120.1, 111.8,82.7, 70.3, 60.1, 55.8, 28.7, 27.1, 20.9, 19.6. ESI-HRMS,m/z:[M+Na]+C29H34O5SiNa 計(jì)算值：513.207 3，測(cè)量值：513.207 2.

1.3.1.4 化合物A-4、B-4 的合成 參考文獻(xiàn)方法[12]制得(5S)-5-((R)-(叔丁基二苯基硅氧基)(3,4-二甲氧基苯基)甲基)四氫呋喃-2-醇 (A-4 )，透明油狀物，4.21 g，產(chǎn)率86% (文獻(xiàn)值[12]87%)。ESI-HRMS：m/z[M+Na]+C29H36O5SiNa 計(jì)算值：515.223 0,測(cè)量值：515.223 2。制得(5S)-5-((R)-(叔丁基二苯基硅氧基)(2,3-二甲氧基苯基)甲基)四氫呋喃-2-醇(B-4)，透明油狀物，4.30 g，產(chǎn)率87%。ESI-HRMS,m/z：[M+Na]+C29H36O5SiNa 計(jì)算值：515.223 0，測(cè)量值：515.222 8.

1.3.2 目標(biāo)化合物的合成

1.3.2.1 化合物A-5、B-5 的合成 參考文獻(xiàn)方法[12]制備。

(5R,8R,9R)-3,4-二甲氧基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-5)：黃色固體，110 mg，產(chǎn)率53% (文獻(xiàn)值[12]71%)，m.p. 141～142 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：6.89 (s, 1H), 6.49 (s, 1H), 4.94 (d,J= 5.8 Hz, 1H), 4.64 (d,J= 8.0 Hz, 1H), 4.03 (s, 1H), 3.87 (d,J= 2.6 Hz, 6H),2.20～2.00 (m, 2H), 1.79～1.68 (m, 1H), 1.53～1.41 (m, 1H);13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：148.9, 148.52, 132.6, 125.2,113.0, 106.6, 79.7, 76.2, 70.8, 56.0, 33.0, 24.1. ESI-HRMS：m/z[M+Na]+C13H16O4Na 計(jì)算值：259.094 6，測(cè)量值：259.094 8.

(5R,8R,9R) -2,3-二甲氧基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(B-5)：黃色油狀物，97 mg，產(chǎn)率48%.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：6.82 (d,J= 8.3 Hz, 1H), 6.73(d,J= 8.3 Hz, 1H), 5.01 (d,J= 5.8 Hz, 1H), 4.69～4.63 (m, 1H),4.40 (s, 1H), 3.93 (s, 3H), 3.84 (s, 3H), 2.16～2.01 (m, 2H),1.72～1.64 (m, 1H), 1.50～1.39 (m, 1H);13C NMR (100 MHz,CDCl3),δ：151.8, 148.6, 133.1, 127.4, 119.3, 112.6, 79.0,76.0, 67.2, 61.3, 56.0, 33.2, 24.0. ESI-HRMS：m/z[M+H]+C13H17O4計(jì)算值：237.112 7，測(cè)量值：237.113 0.

1.3.2.2 化合物A-6、B-6 的合成 參考文獻(xiàn)方法[12]制備。

(5R,8R)-3,4-二甲氧基-5,6,7,8-四氫-9H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-酮(A-6)：黃色固體，223 mg，產(chǎn)率95% (文獻(xiàn)值[12]51%，m.p. 133～134℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：7.41(s, 1H), 6.67 (s, 1H), 5.20 (d,J= 6.4 Hz, 1H), 4.73～4.64 (m,1H), 3.92 (s, 3H), 3.87 (s, 3H), 2.43～2.23 (m, 2H), 1.83～1.70(m, 2H);13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：195.2, 154.0, 148.7,142.3, 121.3, 108.3, 105.9, 81.1, 76.8, 56.3, 56.2, 30.6, 25.1。ESI-HRMS：m/z[M+H]+C13H15O4計(jì)算值：235.097 0，測(cè)量值：235.096 6.

(5R,8R)-2,3-二甲氧基-5,6,7,8-四氫-9H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-酮(B-6)：紅棕色固體，219 mg，產(chǎn)率93%，m.p. 133～135℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：7.39 (s,1H), 6.65 (s, 1H), 5.18 (d,J= 6.3 Hz, 1H), 4.67 (d,J= 7.8 Hz,1H), 3.90 (s, 3H), 3.85 (s, 3H), 2.43～2.17 (m, 2H), 1.85～1.62(m, 2H);13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：195.2, 154.0, 148.6,142.3, 121.2, 108.2, 105.8, 81.0, 77.2, 56.2, 56.1, 30.5, 25.0.ESI-HRMS：m/z[M+H]+C13H15O4計(jì)算值：235.097 0，測(cè)量值：235.097 2.

1.3.2.3 目標(biāo)化合物 A-7～A-13 和 B-7 的合成 參考文獻(xiàn)方法[12]，在氮?dú)夥諊?，用注射器吸?,4-二甲氧基溴苯 (185 mg，0.85 mmol) 加入無水四氫呋喃 (2 mL) 中，降溫至 -78 ℃，用注射器緩慢加入1.6 mol/L 的正丁基鋰 (n-BuLi) 的己烷溶液(0.54 mL，0.86 mmol) 于反應(yīng)體系中。反應(yīng)2 h后，稱取化合物A-6 (100 mg，0.43 mmol) 溶于無水四氫呋喃中，在 -78 ℃下用注射器緩慢滴加該溶液于反應(yīng)體系中，攪拌反應(yīng)1 h 后緩慢升至室溫，繼續(xù)反應(yīng)過夜。反應(yīng)結(jié)束后，于氮?dú)夥諊戮徛渭语柡吐然@溶液淬滅，并用乙酸乙酯萃取 (15 mL × 3)，合并有機(jī)相，飽和氯化鈉水溶液洗滌后，加入無水硫酸鎂干燥，過濾除去固體，濾液減壓除去溶劑，經(jīng)硅膠柱層析 (V(二氯甲烷) :V(乙酸乙酯) = 40 : 1) 分離純化制得A-7～A-13和B-7。

(5R,8R,9S)-9-(3,4-二甲氧基苯基)-3,4-二甲氧基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-7)：黃色油狀物67 mg，產(chǎn)率42%.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：6.93 (s,1H), 6.88 (d,J= 8.9 Hz, 1H), 6.73 (dd,J= 8.9, 3.1 Hz, 1H),6.52 (s, 1H), 5.99 (d,J= 3.1 Hz, 1H), 5.05 (s, 1H), 4.96 (d,J=5.7 Hz, 1H), 4.67 (dd,J= 7.7, 2.0 Hz, 1H), 3.96 (s, 3H), 3.90(s, 3H), 3.80 (s, 3H), 3.59 (s, 3H), 2.50～2.37 (m, 1H),2.14～1.95 (m, 2H), 1.89～1.79 (m, 1H);13C NMR (100 MHz,CDCl3),δ：158.0, 147.8, 147.1, 131.3, 131.1, 128.4, 123. 9,110.0, 105.5, 81.9, 75.5, 56.3, 55.8, 55.6, 34.6, 22.5. ESIHRMS：m/z[M+H]+C21H25O6計(jì)算值：373.165 1，測(cè)量值：373.165 4.

(5R,8R,9S)-9-(3,4-二甲氧基苯基)-2,3-二甲氧基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(B-7)：紅棕色固體93 mg，產(chǎn)率58%，m.p. 118～119℃.1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ：7.14 (d,J= 2.1 Hz, 1H), 6.86～6.77 (m, 2H), 6.74(d,J= 8.4 Hz, 1H), 6.67 (dd,J= 8.4, 2.1 Hz, 1H), 5.09 (d,J=5.9 Hz, 1H), 4.60 (s, 1H), 4.26 (dd,J= 7.6, 1.9 Hz, 1H), 3.86(s, 3H), 3.83 (s, 3H), 3.82 (s, 3H), 3.19 (s, 3H), 2.56～2.44 (m,1H), 2.17～1.96 (m, 2H), 1.80 (m, 1H);13C NMR (100 MHz,CDCl3),δ：151.8, 148.5, 147.9, 147.4, 142.1, 133.6, 132.2,119.6, 118.9, 112.0, 110.2, 109.3, 82.6, 77.0, 76.4, 60.0, 56.0,55.9, 55.9, 34.4, 29.8, 23.2. ESI-HRMS：m/z[M+H]+C21H25O6計(jì)算值：373.165 1，測(cè)量值：373.165 3.

(5R,8R,9R)-9-(2,5-二甲氧基苯基)-3,4-二甲氧基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-8)：黃色固體112 mg，產(chǎn)率70%，m.p. 152～154℃.1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ：6.93 (s, 1H), 6.87 (d,J= 8.9 Hz, 1H), 6.72 (dd,J=8.9, 3.1 Hz, 1H), 6.52 (s, 1H), 5.99 (d,J= 3.1 Hz, 1H), 5.06 (s,1H), 4.96 (d,J= 5.7 Hz, 1H), 4.67 (dd,J= 7.7, 2.0 Hz, 1H),3.95 (s, 3H), 3.89 (s, 3H), 3.80 (s, 3H), 3.58 (s, 3H), 2.50～2.36(m, 1H), 2.14～1.94 (m, 2H), 1.88～1.78 (m, 1H);13C NMR(100 MHz, CDCl3),δ：153.4, 150.4, 148.6, 148.5, 136.1,133.3, 127.9, 119.1, 111.8, 111.4, 111.3, 105.7, 80.9, 77.9,77.1, 56.1, 56.0, 55.9, 55.5, 34.7, 22.8. ESI-HRMS：m/z[M+H]+C21H25O6計(jì)算值：373.165 1，測(cè)量值：373.164 9.

(5R,8R,9R)-9-(2,6-二甲氧基苯基)-3,4-二甲氧基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-9)：黃色固體82 mg，產(chǎn)率52%，m.p. 174～175℃.1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ：7.18 (t,J= 8.3 Hz, 1H), 7.00 (s, 1H), 6.59 (d,J=8.4 Hz, 2H), 6.50 (s, 1H), 5.54 (s, 1H), 5.00 (d,J= 5.7 Hz,1H), 4.70 (dd,J= 7.9, 2.1 Hz, 1H), 3.88 (s, 3H), 3.80 (s, 3H),3.54 (s, 6H), 2.49～2.36 (m, 1H), 2.15～2.03 (m, 1H), 2.02～1.82(m, 2H);13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：158.3, 148.1, 147.4,131.6, 131.4, 128.7, 124.2, 110.3, 105.8, 82.2, 75.8, 56.7, 56.1,56.0, 34.9, 22.8.ESI-HRMS：m/z[M+H]+C21H25O6計(jì)算值：373.165 1，測(cè)量值：373.165 4.

(5R,8R,9S)-3,4-二甲氧基-9-苯基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-10)：淡黃色固體102 mg，產(chǎn)率68%，m.p. 85～87℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：7.32～7.20 (m, 5H), 6.71 (s, 1H), 6.56 (s, 1H), 5.04 (d,J= 5.6 Hz, 1H), 4.44～4.38 (m, 1H), 3.89 (s, 3H), 3.73 (s, 3H),2.33～2.24 (m, 1H), 2.19～2.05 (m, 2H), 1.90～1.73 (m, 1H);13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：148.8, 148.6, 147.8, 133.2,129.8, 128.0, 127.2, 127.0, 110.3, 106.0, 83.2, 76.6, 56.1, 34.2,23.4. ESI-HRMS：m/z[M+H]+C19H21O4計(jì)算值：313.144 0，測(cè)量值：313.144 3.

(5R,8R,9S)-3,4-二甲氧基-9-丙基-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-11)：白色固體91 mg，產(chǎn)率76%，m.p. 122～123℃.1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ：6.95 (s, 1H),6.44 (s, 1H), 4.92 (d,J= 5.2 Hz, 1H), 4.45～4.37 (m, 1H), 3.85(s, 3H), 3.83 (s, 3H), 2.08～1.91 (m, 3H), 1.89～1.71 (m, 3H),1.35～1.26 (m, 2H), 0.89 (t,J= 7.3 Hz, 3H);13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：148.4, 148.1, 132.0, 131.4, 109.4, 106.3,79.4, 74.7, 56.1, 56.0, 42.7, 34.4, 26.0, 23.3, 22.8, 14.2. ESIHRMS：m/z[M+H]+C16H23O4計(jì)算值：279.159 6, 計(jì)算值：279.159 6，測(cè)量值：279.159 9.

(5R,8R,9S)-3,4-二甲氧基-9- (3-苯基丙基) -6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-12)：白色固體89 mg，產(chǎn)率59%，m.p. 121～123℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ：7.31～7.25 (m, 2H), 7.21～7.15 (m, 3H), 6.94 (s, 1H), 6.47 (s,1H), 4.96 (d,J= 5.4 Hz, 1H), 4.47～4.39 (m, 1H), 3.87 (s, 3H),3.86 (s, 3H), 2.70～2.54 (m, 2H), 2.16～1.98 (m, 4H), 1.97～1.84(m, 2H), 1.77～1.68 (m, 2H)；13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ：148.5, 148.2, 142.5, 132.1, 131.0, 128.5, 128.4, 125.8,109.3, 106.3, 79.6, 74.7, 56.1, 56.1, 42.7, 36.4, 34.3, 25.9,22.9. ESI-HRMS：m/z[M+H]+C22H27O4計(jì)算值：355.190 9，測(cè)量值：355.191 2.

(5R,8R,9S)-3,4-二甲氧基-9-(八氫-3aH-2,5-甲氧基-3a-基)-6,7,8,9-四氫-5H-5,8-環(huán)氧苯并[7]環(huán)烯-9-醇(A-13)：白色固體103 mg，產(chǎn)率65%，m.p. 115～117℃.1H NMR (400 MHz, DMSO-d6),δ：8.78 (s, 1H), 6.57 (s, 1H), 5.07 (d,J=5.5 Hz, 1H), 4.24～4.13 (m, 1H), 3.73 (s, 3H), 3.63 (s, 3H),2.18～2.02 (m, 1H), 1.97～1.37 (m, 9H), 1.36～1.16 (m, 5H),0.90～0.79 (m, 4H)；13C NMR (100 MHz, DMSO-d6),δ：151.4, 147.6, 147.3, 143.8, 136.4, 134.3, 119.9, 110.3, 106.7,101.3, 78.4, 73.0, 71.8, 60.2, 55.5, 42.5, 33.2, 25.5, 22.9, 22.3,14.2. ESI-HRMS：m/z[M + H]+C23H31O4計(jì)算值：371.222 2，測(cè)量值：371.222 5。

1.3.3 目標(biāo)化合物對(duì)南方根結(jié)線蟲的致死活性測(cè)試 采用浸蟲法測(cè)定[13]。用無菌水將供試線蟲配制成80～100 條/mL 的線蟲水溶液，備用。用移液槍各吸取1 mL 線蟲水溶液加入12 孔板中，同時(shí)吸取配制好的各濃度目標(biāo)化合物水溶液 (用適量DMF 溶解化合物，加入少量吐溫-80 后，用無菌水稀釋至所需濃度) 1 mL 加入樣品孔，輕微振蕩使藥液混合均勻，于28 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。以加等量DMF 和吐溫-80 的無菌水為空白對(duì)照，以Waltherione A 和阿維菌素為陽性對(duì)照，每個(gè)濃度設(shè)3 次平行，3 次重復(fù)試驗(yàn)，觀察記錄24、48、72 h 后線蟲的死亡情況，按 (1) 式計(jì)算線蟲的校正死亡率。

其中：Mc為校正死亡率，Mt為處理組死亡率，M0為對(duì)照組死亡率。

2 結(jié)果與分析

2.1 Waltherione A 類似物的合成

本研究順利完成了12 個(gè)苯并七元氧橋環(huán)Waltherione A 類似物的合成，其中A-7～A-13 和B-7 8 個(gè)化合物未見文獻(xiàn)報(bào)道，所有目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)均經(jīng)1H NMR、13C NMR 和高分辨質(zhì)譜確證。

文獻(xiàn)中以3,4-二甲氧基苯甲醛為原料，利用烯烴復(fù)分解反應(yīng)來獲得中間體A-1，該反應(yīng)中需要使用Grubbs 催化劑，價(jià)格較貴且收率不高(41%)[9]；而本研究利用試劑相對(duì)廉價(jià)的Wittig 反應(yīng)代替烯烴復(fù)分解反應(yīng)，產(chǎn)率同時(shí)也提高到60%以上。

反應(yīng)的第5 步通過分子內(nèi)傅-克烷基化反 應(yīng)形成苯并七元氧橋環(huán)是本次合成中最為關(guān)鍵的部分，所用到的SnCl4為路易斯酸，具有吸電子效應(yīng)，導(dǎo)致氧碳鎓陽離子的形成。該反應(yīng)具有很強(qiáng)的區(qū)域選擇性，雖然芳環(huán)上有C2、C6 兩個(gè)反應(yīng)位點(diǎn)，但是C2 的空間位阻較大，不利于反應(yīng)進(jìn)行，故反應(yīng)高度區(qū)域選擇性在C6 位發(fā)生 (反應(yīng)機(jī)理見圖式3)[12]。

關(guān)于目標(biāo)化合物的非對(duì)映選擇性，當(dāng)A-4 用SnCl4處理時(shí)，可形成氧羰基陽離子，存在兩種反應(yīng)性構(gòu)象 (圖式3 中Ⅰ和Ⅱ)，但由于幾何約束，能量更低的中間體Ⅰ不利于通過分子內(nèi)?；磻?yīng)而發(fā)生環(huán)化，而中間體Ⅱ是化合物Ⅰ環(huán)翻轉(zhuǎn)后的產(chǎn)物，其取代芐基位于直立鍵位置，更容易發(fā)生Marson 環(huán)化反應(yīng)[12]。

圖式3 合成目標(biāo)化合物A-5 的反應(yīng)機(jī)理Scheme 3 Reaction mechanism of synthesis of target compound A-5

2.2 Waltherione A 類似物的殺線蟲活性

如表2 所示，雖然目標(biāo)化合物對(duì)南方根結(jié)線蟲有一定殺蟲活性，但均較差，只有A-12 在200 μg/mL 下對(duì)南方根結(jié)線蟲2 齡幼蟲 72 h 的致死率達(dá)到了69.7%?；衔顰-5 與B-5、A-6 與B-6、A-7 與B-7 對(duì)線蟲的致死率相差不大，說明在該結(jié)構(gòu)中，X 部分苯環(huán)上甲氧基的連接位點(diǎn)的變化對(duì)化合物殺線蟲活性的影響不大；而通過在七元橋環(huán)外連接取代基的方式得到的化合物A-7～A-13 和B-7 的活性略有提高，表明Z 部分取代基對(duì)提高該類結(jié)構(gòu)殺線蟲活性有一定積極作用。相較于脂肪烴取代基，七元橋環(huán)外連芳香烴取代基更有利于化合物殺線蟲活性的提升，且苯環(huán)上取代基的有無和連接位點(diǎn)的差異并不會(huì)引起活性發(fā)生較大的變化。同時(shí)，引入大空間位阻取代基，與引入其他小空間位阻取代基對(duì)于殺線蟲活性沒有明顯差異，說明活性提升更重要的還是取代基是否具有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)。

表2 目標(biāo)化合物對(duì)南方根結(jié)線蟲的致死活性 (校正死亡率/%)Table 2 Nematicidal activity of the target compounds against Meloidogyne incongnita (Adjusted mortality/%)

3 結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)合成了一系列Waltherione A 的結(jié)構(gòu)簡化類似物，探索出Waltherione A 結(jié)構(gòu)中與苯并七元氧橋環(huán)相連的取代基與殺線蟲活性之間的構(gòu)效關(guān)系，為進(jìn)一步優(yōu)化先導(dǎo)結(jié)構(gòu)而發(fā)現(xiàn)活性更高的綠色殺線蟲劑提供了研究思路。在化合物合成方法方面，對(duì)文獻(xiàn)方法[9]加以改進(jìn)，用Wittig反應(yīng)代替烯烴復(fù)分解反應(yīng)，在降低成本的同時(shí)提高了20%的產(chǎn)率。從殺線蟲活性結(jié)果來看，尚未得到一個(gè)與Waltherione A 殺線蟲活性相媲美的化合物，推測(cè)Waltherione A 結(jié)構(gòu)中七元氧橋環(huán)部分(Y 部分) 和與橋環(huán)相連的取代基部分 (Z 部分) 同時(shí)存在對(duì)殺線蟲活性的必要性，為下一步開展Waltherione A 結(jié)構(gòu)優(yōu)化以發(fā)現(xiàn)活性更優(yōu)的殺線蟲化合物奠定了基礎(chǔ)和指明了方向。