3-对烯-1-磺酰胺类化合物的合成及其除草活性

张红梅， 陈玉湘， 徐士超， 王 婧， 蒋建新， 赵振东*

(1.中国林业科学研究院 林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业和草原局林产化学工程重点实验室;江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏 南京 210042;2.北京林业大学 材料科学与技术学院,北京 100083; 3.南京林业大学>江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏 南京 210037)

1 实 验

1.1 材料、试剂与仪器

松节油，怀集县长林化工有限责任公司；磺酰氯、三乙胺、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、碳酸氢钠等均为市售分析纯。稗草(Echinochloacrus-galli)种子，沭阳县康卓园林绿化工程有限公司；人脐静脉内皮细胞(HUVEC-C)、小鼠胚胎成纤维细胞(BALB/C 3T3)，江苏凯基生物技术股份有限公司；敌草隆，海阿拉丁生化科技股份有限公司。Shimadzu 2014AF型气相色谱(GC)仪，日本Shimadzu公司；Thermo Nicolet IS10型红外光谱(FT-IR)仪，美国Thermo公司；Agilent G6125B型液相色谱-质谱联用(LC-MS)仪，美国Agilent公司；Bruker Avance AV400型核磁共振(NMR)仪，瑞士Bruker公司；丙林ZRG-1000B-L人工气候培养箱，上海丙林电子科技有限公司。

1.2 3-对烯-1-磺酰胺类化合物的制备

图1 3-对烯-1-基磺酰胺类化合物的合成路线

1.3 分析方法

GC色谱柱Rtx-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，程序升温:70 ℃保持2 min；3 ℃/min升至130 ℃，10 ℃/min升至270 ℃，保持15 min。进样器温度为280 ℃，FID检测器温度为280 ℃，分流比为65 ∶1，载气为N2，进样量为1.0 μL。红外测试采用透射漫反射法进行，扫描次数32次，扫描范围500～4000 cm-1。核磁共振：1H NMR 400 MHz，13C NMR 101 MHz，CDCl3为溶剂，TMS为内标物。质谱(LC-MS)测试离子源为电喷雾(ESI)电离源，喷雾电压3 kV，检测器为三重四级杆检测器，二级质谱碰撞能量为15 eV。

1.4 除草活性测试

1.4.1样品溶液的配制 准确称取0.5 mmol的待测样品到100 mL容量瓶中，加1 mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、 3滴吐温80以及适当二次蒸馏水充分溶解，用二次蒸馏水定容。将所得的浓度为5 mmol/L 的待测溶液作为母液，采用二倍稀释法配制浓度为2.5、 1.25、 0.625、 0.313、 0.156、 0.078 mmol/L的待测样品溶液。

1.4.2除草活性测试 采用平皿法测定待测样品对稗草的芽后除草活性。将稗草种子在28 ℃蒸馏水中浸泡12 h，滤除水放入铺垫滤纸和纱布的玻璃培养皿中，于28 ℃恒温恒湿箱中催芽24 h至露白。在培养皿(φ=9 cm)底部垫双层滤纸，分别编号并加入10 mL系列浓度的药液。选取大小一致、两端露白的稗草种子10粒，播于培养皿中。以蒸馏水(含1%DMF和0.1%吐温80)作空白对照，以敌草隆为阳性对照，每组重复实验3次。将所有处理置于人工气候培养箱中保湿培养，温度(28±2) ℃，相对湿度78%，光强5 000 lx、光照周期昼夜时间之比为16 ∶8，培养96 h后测量稗草茎长和根长，按下列公式计算生长抑制率(y)：

y=(x2-x1)/x2×100%

式中：y—待测样品对稗草根长或茎长抑制率，%；x2—空白对照培养下稗草的根长或茎长，mm；x1—不同浓度待测样品溶液培养下稗草的根长或茎长,mm。

1.5 细胞毒性测试

将细胞消化、计数，配制4×104个/mL的细胞悬液，96孔细胞培养板中每孔加入100 μL细胞悬液，置于37 ℃，5% CO2培养箱中培养24 h。待测化合物用培养基稀释至所需工作液浓度，每孔加入100 μL 相应的含药培养基，同时设立不加药物的阴性对照组；96孔细胞培养板置于37 ℃，5% CO2培养箱中培养48 h；然后往每孔中加入10 μL细胞计数试剂盒-8(CCK-8)溶液，继续培养2～3 h；摇床摇10 min轻轻混匀，去除96孔板中的气泡；用酶标仪于450 nm波长下测出每孔的光密度(OD)值，计算抑制率(I)。

I=(A2-A1)/A2×100%

式中：I—待测样品对细胞生长的抑制率，%；A2—阴性对照组OD值；A1—实验组OD值。

2 结果与讨论

2.1 3-对烯-1-磺酰胺类化合物的结构表征

化合物2b：3-对烯-1-对甲氧基苯磺酰胺，浅黄色固体，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]+，分子式为C17H25NO3S。

2.2 除草活性测试结果

表1 3-对烯-1-磺酰胺类化合物对稗草茎和根的生长抑制率

表2 3-对烯-1-基磺酰胺类化合物对稗草的毒力回归方程和IC50值1)

2.3 细胞毒性测试结果

表3 产物对正常哺乳动物细胞的生长抑制率

3 结 论

3.2结构与除草活性间的构效关系为：含烷基的磺酰胺衍生物除草活性明显高于含芳基的，当烷基为3个碳原子时活性最好，但是当烷基上连有吸电子基团时会减弱其活性；苯环或萘环上连有给电子基团(甲基、甲氧基)时活性比连吸电子基团(F、Cl、Br)要好。