新型丙烯海松酸基双噻二唑化合物的合成及其抗真菌活性

岑　波， 韦有杰， 段文贵*， 林桂汕， 刘陆智， 杨章旗

(1. 广西大学 化学化工学院，广西 南宁　530004； 2. 广西林业科学研究院，广西 南宁　530002)



·研究论文·

通信联系人: 段文贵，教授，博士生导师， E-mail: wgduan@gxu.edu.cn

新型丙烯海松酸基双噻二唑化合物的合成及其抗真菌活性

岑波1， 韦有杰1， 段文贵1*， 林桂汕1， 刘陆智1， 杨章旗2

(1. 广西大学 化学化工学院，广西 南宁530004； 2. 广西林业科学研究院，广西 南宁530002)

摘要：松香与丙烯酸经Diels-Alder环加成反应制得丙烯海松酸(1)； 将1转化为双酰氯后与2-氨基-5-取代苯基-1,3,4-噻二唑经N-酰化反应合成了8个新型的丙烯海松酸基双噻二唑化合物(4a~4h)，其结构经1H NMR，13C NMR， IR和元素分析表征。抗真菌活性测试结果表明，在用药量为50 μg·mL-1时，4d(R=m-Cl)对苹果轮纹病菌、花生褐斑病菌和小麦赤霉病菌的抑制率分别为66.9%， 57.8%和52.9%。

关键词：松香； 丙烯海松酸； 双噻二唑； 合成； 抗真菌活性

Synthesis and Antifungal Activities of

松香是我国的天然优势生物质资源。丙烯海松酸(1)是松香中的枞酸型树脂酸与丙烯酸发生Diels-Alder加成反应得到的二元羧酸，多元酸和稠合多脂环刚性结构的特征使其在聚酯树脂[1]、环氧树脂[2]和聚氨酯树脂[3]等高分子材料的制备中得到广泛应用。显然，若对其两个羧基进行改性，可能合成多种新型松香基功能性衍生物。1,3,4-噻二唑是由两个氮原子和一个硫原子构成的五元杂环，其衍生物具有抗菌[4]、除草[5]、杀虫[6]、抗肿瘤[7]、抗病毒[8]及植物生长调节[9]等广泛的生物活性，已成为农药和医药领域的研究热点。

Scheme 1

近年来，本课题组对松香松节油基生物活性化合物开展了大量研究，取得了系列研究成果[5-6,9-18]。在此基础上，本文进一步对松香树脂酸进行改性研究。将1转化为其双酰氯(2)，再与2-氨基-5-取代苯基-1,3,4-噻二唑(3a~3h)经N-酰化反应合成了8个新型的丙烯海松酸基双噻二唑化合物(4a～4h，Scheme 1)，其结构经1H NMR，13C NMR， IR和元素分析表征。并初步测试了其抗真菌活性，以期为松香的深加工利用提供新的途径。

1实验部分

1.1　仪器与试剂

X-4型数字显微熔点仪(温度未校正)；Bruker AV 600MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标)；Nicolet Nexus 470 FT-IR型红外光谱仪(KBr压片)；PE 2400Ⅱ型元素分析仪。

1[14], 2[15]和3a～3h[19-20]按文献方法合成；特级松香(酸值177 mg KOH·g-1)，广西梧州松脂股份有限公司；其余所用试剂均为分析纯。

1.2　合成

(1) 4a～4h的合成(以4a为例)

在双口瓶中加入2-氨基-5-苯基-1,3,4-噻二唑(3a)1.77 g(5 mmol)，二氧六环20 mL和三乙胺2 mL，回流搅拌使其溶解；缓慢滴加2 1.03 g(2.5 mmol)的二氯甲烷(15 mL)溶液，滴毕；反应至终点(TLC跟踪)。倒入100 mL去离子水中(析出大量固体)，抽滤，滤饼干燥后经硅胶柱层析[洗脱剂：V(二氯甲烷) ∶V(乙酸乙酯)=1 ∶1]纯化得白色固体4a，收率41%。

用类似方法合成白色或淡黄色固体4b～4h。

1.3　抗真菌活性测试

采用琼脂稀释法测。将供试化合物溶解在丙酮中，用200 μg·mL-1sorporl-144乳化剂稀释为500 μg·mL-1药液。取药液1 mL，注入培养皿内，然后加入9 mL PSA培养基，最终制成浓度为50 μg·mL-1含供试药平板。将培养好的供试菌用打孔器打取直径5 mm菌饼，置于含药平板内，每皿3块呈等边三角形排放。以不加药剂的平板做空白对照。置(24±1) ℃培养箱内培养48 h，计量各处理菌丝扩展直径，并与对照平板直径相比较，计算相对抑制百分率。活性分级指标：A级:≥90%; B级:70~90%; C级:50~70%; D级:<50%。

2结果与讨论

2.1　合成与表征

在4的合成中，因3不溶于二氯甲烷等溶剂，但可溶于DMF及高温的二氧六环。实验结果表明，以DMF为溶剂时反应收率很低，甚至没有产物生成。二氧六环为溶剂，在升温至90 ℃以上时3能较好地溶解，在反应体系中加入三乙胺作为缚酸剂，以39%~44%的收率合成4。

4的实验结果，IR和元素分析数据见表1， NMR数据见表2。

表1　4的实验数据和IR数据

表2　4的NMR数据

续表2

Comp1HNMRδ(J/Hz)13CNMRδ4c8.00~7.29(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),3.50(brs,2H,NH),2.34~2.32(m,1H,18-H),1.80(d,J=11.5,1H,16-H),1.74(d,J=11.3,1H,12-H),1.67~1.23(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.13(s,3H,22-H),1.01(d,J=9.1,6H,19,20-H),0.54(s,3H,23-H)173.65,163.99,162.34,160.04,158.80,154.22,147.54,129.06,129.00,127.14,123.15,116.39,116.25,56.01,55.34,51.83,49.43,46.08,40.90,40.05,37.86,36.68,34.28,33.01,32.29,26.97,21.3920.40,20.38,18.53,16.91,15.744d12.66~12.44(m,2H,NH),7.99~7.55(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.32(dt,J=11.4,5.6,1H,18-H),1.81~1.79(m,1H,16-H),1.69(d,1H,12-H),1.63~1.29(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.20(s,3H,22-H),1.02(dd,J=4.9,1.7,6H,19,20-H),0.56(s,3H,23-H)179.66,173.27,160.28,160.60,158.60,158.47,147.80,133.98,132.20,131.24,130.17,126.09,125.63,122.80,55.19,54.83,51.82,51.62,49.24,48.01,47.10,45.96,40.91,40.05,37.67,36.46,34.15,32.88,20.42,20.37,16.67,16.33,15.704e12.50~12.30(m,2H,N-H),7.76~7.30(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.38~2.32(m,6H,CH3),2.17(dd,J=13.2,7.6,1H,18-H),1.93~1.91(m,1H,16-H),1.81~1.30(m,17H,1,2,3,5,6,7,9,11,12,15-H),1.92(s,3H,22-H),0.95~1.06(m,6H,19,20-H),0.58(s,3H,23-H)175.84,173.17,161.83,161.57,159.48,158.06,147.22,138.74,131.08,130.24,129.21,127.29,124.07,123.02,54.85,54.74,51.85,48.62,48.05,47.09,46.92,40.90,40.80,40.05,37.63,36.53,34.77,37.18,27.18,20.87,20.85,16.83,16.41,15.844f12.49~12.28(m,2H,NH),7.83~7.29(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.38~2.34(m,6H,CH3),2.29(dd,J=13.6,6.7,1H,18-H),2.16(dd,J=9.6,5.6,1H,16-H),1.80(m,J=13.2,1H,12-H),1.20~1.61(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.18(s,3H,22-H),0.99(dd,J=11.9,5.3,6H,19,20-H),0.59(s,3H,23-H)175.75,173.12,163.89,161.80,159.24,157.83,147.82,142.15,129.96,129.87,127.63,126.85,126.78,123.02,55.25,51.84,49.27,48.62,48.04,47.08,46.90,45.98,40.89,40.11,37.62,36.47,35.20,34.72,32.28,20.95,20.44,16.81,16.36,15.834g12.79~12.53(m,2H,NH),8.70~7.78(m,8H,ArH),5.27(s,1H,14-H),2.34(dd,J=13.0,6.4,1H,18-H),1.82(d,J=9.6,1H,16-H),1.70(d,J=13.4,1H,12-H),1.63~1.30(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.21(s,3H,22-H),1.03(dd,J=6.5,1.6,6H,19,20-H),0.55(s,3H,23-H)179.72,173.38,159.42,158.95,148.30,147.91,133.16,131.78,131.08,124.71,122.84,120.80,55.19,51.65,49.24,47.15,46.99,45.96,40.93,40.83,40.05,37.67,37.25,36.46,34.17,32.88,32.28,20.30,16.52,15.694h12.78~12.54(m,2H,NH),8.37~8.18(m,8H,ArH),5.28(s,1H,14-H),2.30~2.35(m,1H,18-H),1.79~1.90(m,2H,12,16-H),1.30~1.62(m,16H,1,2,3,5,6,7,9,11,15-H),1.22(s,3H,22-H),1.03(dd,J=5.3,3.5,6H,19,20-H),0.62(s,3H,23-H)179.71,173.36,160.72,159.41,148.16,147.63,136.16,127.87,124.47,123.00,55.19,54.71,51.85,49.25,48.60,46.99,45.96,40.82,40.05,37.63,36.45,32.21,28.42,26.99,20.33,16.35,15.93,11.21

由表1可知，3 150～3 170 cm-1处为N-H吸收峰；3 010 cm-1处为苯环上C-H伸缩振动吸收峰；2 950 cm-1和2 860 cm-1处分别为甲基和亚甲基上C-H伸缩振动吸收峰；1 680～1 690 cm-1处为C=O伸缩振动吸收峰；1 520 cm-1附近吸收峰为苯环骨架和噻二唑环中C=N伸缩振动吸收峰；1 300 cm-1处为羰基C-N伸缩振动吸收峰；680～900 cm-1为苯环上取代基位置的吸收峰。

由表2中1H NMR分析可看出，由于N-H处于羰基和噻二唑环之间，同时受两个基团诱导效应的影响，H上的电子云密度大大降低，其吸收峰向低场移动，化学位移变大，出现在δ12.12～12.79。由于苯环与噻二唑环形成共轭，苯环上的取代基也会对N-H的化学位移产生影响，当苯环上连有吸电子基(如F， Cl和NO2)时， N-H的化学位移较苯环上连有推电子基(如CH3)时较大。苯环上H位于去屏蔽区，其化学位移较大，吸收峰出现在δ7.29～8.70。苯环上氢质子的化学位移同样会受到苯环上取代基电子效应的影响，连有吸电子基时化学位移变大，反之则变小。菲环骨架上的氢质子吸收峰出现在δ5.30～0.60。

由表2中13C NMR分析可知，羰基碳吸收峰

出现在δ173左右，4a~4h中新生成的N=C碳吸收峰在δ163左右，苯环上碳的化学位移由于受到不同取代基的影响波动较大，吸收峰出现在δ115～150，具体由取代基及其位置而定。菲环骨架上饱和碳的化学位移在δ65以下(包括苯环上的甲基)。

2.2　抗真菌活性

4对黄瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.cucumerinum),苹果轮纹病菌(Physalosporapiricola)，番茄早疫病菌(Alternariasolani)，花生褐斑病菌(Cercosporaarachidicola)和小麦赤霉病菌(Fusariumgraminearum)的抗菌活性结果见表3。由表3可见，在用药量为50 μg·mL-1时， 4对苹果轮纹病菌显示一定的抑制活性，有5个化合物的抑制率大于50.0%，其中4c(R=p-F)， 4d(R=m-Cl)和4e(m-CH3)的抑制活性最好，抑制率均为66.9%。4对其他四种植物病原菌只有弱的抑制活性，其中4d(R=m-Cl) 对花生褐斑病菌和小麦赤霉病菌的抑制率分别为57.8%和52.9%。显然，4d(R=m-Cl)对苹果轮纹病菌、花生褐斑病菌和小麦赤霉病菌的抑制作用均为最好，抑制率分别为66.9%， 57.8%和52.9%，值得进一步研究。

表3　4的抗菌活性*

*c(4)= 50 μg·mL-1

3结论

以松香为原料，设计并合成了8个新型的丙烯海松酸基双噻二唑化合物(4a~4h)。初步抗真菌活性测试结果表明：用药量为50 μg·mL-1时， 4d(R=m-Cl)对苹果轮纹病菌、花生褐斑病菌和小麦赤霉病菌的抑制作用最好，抑制率分别为66.9%， 57.8%和52.9%，值得进一步研究。

参考文献致谢：杀菌活性由南开大学元素有机化学研究所生测室完成，谨表谢意！

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Novel Acrylpimaric Acid-based Dithiadiazole Compounds

CEN Bo1,WEI You-jie1,DUAN Wen-gui1*,

LIN Gui-shan1,LIU Lu-zhi1, YANG Zhang-qi2

(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China;

2. Guangxi Academy of Forestry, Nanning 530002, China)

Abstract：Acrylpimaric acid(1) was synthesized by Diels-Alder cycloaddition reaction of rosin with acrylic acid, then converted to its dichloride(2). Eight novel acrylpimaric acid-based dithiadiazole compounds(4a~4h) were synthesized by N-acylation reaction of 2 with 2-amino-5-substituted phenyl-1,3,4-thiadiazoles. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR, IR and elemental analysis. Antifungal activities tests showed that inhibition rates of 4d(R=m-Cl) against Physalospora piricola, Cercospora arachidicola and Fusarium graminearum were 66.9%, 57.8% and 52.9%, respectively, at 50 μg·mL-1.

Keywords：rosin; acrylpimaric acid; dithiadiazole; synthesis; antifungal activity

中图分类号：O621.3

文献标志码：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.01.15046

作者简介：岑波(1964-)，男，汉族，广西岑溪人，副教授，主要从事天然资源化学和有机合成研究。

基金项目：国家自然科学基金资助项目(31060100)； 广西自然科学基金重点资助项目(2010GXNSFD013013)； 八桂学者专项资助(松树资源培育及产业化关键技术创新)

收稿日期：2015-02-03；

修订日期：2015-10-15