桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物的合成及抑菌活性*

陈智聪 段文贵 林桂汕 张 瑞 罗梦香 杨章旗

(1.广西大学 南宁 530004; 2. 广西林业科学研究院 南宁 530002)

α-蒎烯是可再生性天然精油松节油的主要成分，利用α-蒎烯分子中的双键和四元环2个特征官能团以及烯丙位的反应，对其进行化学改性，合成得到多种功能性深加工产品(黄铎云等，2016)。桃金娘烯醛又名香桃木烯醛，天然存在于孜然芹(Cuminumcyminum)籽、桉(Eucalyptusspp.)叶、胡椒(Pipernigrum)和薄荷(Nepetacataria)等精油中，主要用作香料以及有机合成中间体，将α-蒎烯的烯丙位甲基氧化可得到桃金娘烯醛(白雪等，2015；彭莉等，2013)。研究表明，桃金娘烯醛本身具有广泛的生物活性，如扩张支气管、抗炎、抗溶血、抗凝聚、抗菌(Vegezzi, 1980)、杀灭疟原虫(Kamchonwongpaisanetal., 1995)、抗肝癌(Lingaiahetal., 2013；Hari-Babuetal., 2012)和驱蚊(Hardieetal., 1994)等。

结合本课题组近年来在松香、松节油、樟脑和樟脑酸等林产品基生物活性化合物方面所取得的研究成果(黄铎云等，2016； 白雪等，2015； 陈乃源等，2016； Duanetal., 2011；Linetal., 2014；吴光燧等，2014；马献力等，2015)，本文通过对具有一定生物活性的桃金娘烯醛进行化学改性，合成得到系列含噻唑和腙活性基团的新型桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物，采用多种现代波谱手段对目标产物进行结构表征，并测试其抑菌活性，为我国天然优势林产资源α-蒎烯的化学改性和高值化利用提供新途径。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

Nicolet iS 50 FT-IR红外光谱仪，美国Thermo Scientific有限公司；Avance ⅢHD 600 MHz超导核磁共振仪，瑞士Bruker有限公司；TSQ Quantum Access MAX液相色谱-质谱联用仪，美国Thermo Scientific有限公司；Agilent 6890 气相色谱仪，美国Agilent Technologies有限公司；Waters 1525高效液相色谱仪，美国Waters有限公司；MP-420全自动熔点仪，济南海能仪器股份有限公司。

α-蒎烯(GC测定质量分数为98.0%，广西梧州松脂股份有限公司)；系列α-溴代苯乙酮(AR)，硫代氨基脲(AR，广西西纯科技有限公司)；其余所用试剂均为市售分析纯。

1.2 合成路线

新型桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物4a-4p的合成路线如下所示：

4a:R=H;4b:R=2-F;4c:R=3-F;4d:R=4-F;R=3-Cl;4f:R=4-Cl;4g:R=4-Br;4h:R=3,4-Cl;4i:R=2,4-Cl;4j:R=2,4-F;4k:R=p-CH3;4l:R=p-OCH3;4m:R=p-CN;4n:R=p-NO3;4o:R=m-NO2;4p:R=p-ph.

1.3 中间产物的合成

1.3.1 桃金娘烯醛(2)的制备 参照林桂汕等(2017)的方法制备桃金娘烯醛(2)，81.0～81.5 ℃/670 Pa，GC测定含量为90.06%。

1.3.2 桃金娘烯醛基缩氨基硫脲(3)的合成 在250 mL三口烧瓶中加入60 mL水和3.62 g(0.02 mol)氨基硫脲，升温至60 ℃，搅拌至氨基硫脲溶解，再缓慢滴加6.60 g (0.02 mol)桃金娘烯醛(2)的乙醇溶液(60 mL)。滴加完毕后再继续反应1 h，冷却至室温，抽滤，用去离子水∶乙醇=1∶1的洗提液洗涤滤饼3～4次。烘干后用乙醇进行重结晶，干燥，得到白色晶体，即桃金娘烯醛基缩氨基硫脲(3)，收率91%，纯度98.79%，熔点197～198 ℃。

1.4 目标产物新型桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物(4a-4p)的合成

以4a为例。在50 mL两口烧瓶中加入2.5 mmol桃金娘烯醛基缩氨基硫脲(3)，无水乙醇10 mL，充分搅拌使其溶解。然后将2 mmol α-溴代苯乙酮溶于10 mL乙醇，在磁力搅拌和室温下缓慢滴加至烧瓶中，20 min滴加完毕，采用硅胶波层色谱(TLC)跟踪反应至终点。其后除去溶剂乙醇，残余物用适量乙酸乙酯溶解，分别用15.0 mL氢氧化钠溶液洗涤(3次)和蒸馏水洗涤(1次)，用无水硫酸镁干燥，旋蒸除去乙酸乙酯，得到淡黄色固体粗产物。干燥后，用硅胶柱层析色谱进行纯化[洗脱剂为V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=15∶1]，得到白色固体4a。化合物4b-4p用同样过程合成而得。

1.5 目标化合物的结构表征

采用KBr压片法测定目标化合物的IR；以CDCl3为溶剂，在600 MHz核磁共振仪上进行1H-NMR和13C-NMR分析；将产物配制成质量浓度为1 mg·L-1的溶液，采用电喷雾电离源(ESI)在液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)上进行质谱分析。

1.6 抑菌活性测试

参照Su等(2013)，采用琼脂稀释法，测试目标化合物对水稻纹枯病菌(Rhizoctorziasolani)、黄瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf. sp.cucumerinum)、花生褐斑病菌(Cercosporaarachidicola)、玉米小斑病菌(Helminthosporiummaydis)、苹果轮纹病菌(Physalosporapiricola)、西瓜炭疽病菌(Colletotrichumlagenarium)、小麦赤霉病菌(Gibberellazeae)和番茄早疫病菌(Altemariasolani)8种植物病原菌的抑菌活性：将病原菌在含待测化合物质量浓度为50 mg·L-1的药板中置于(24±1)℃的培养箱内培养48 h后，计量各处理菌丝扩展直径，并与不加药剂平板的菌丝扩展直径进行比较，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 波谱分析

2.2 抑菌活性测试结果

目标产物4对8种测试病原菌的抑菌率见表1。在50 mg·L-1下，目标化合物4对8种供试植物病原菌均有不同程度的抑制作用。结果显示，目标化合物4对8种植物病原菌的抑菌活性好于骨架化合物桃金娘烯醛。总体上，目标化合物对苹果轮纹病菌的抑制效果最好，平均抑菌率为64.2%，有12个目标化合物的抑菌率达60%以上，其中化合物4n (R=4-NO2)的抑菌率高达90.6%(活性级别为A级)，化合物4f (R=4-Cl)、化合物4k (R=4-CH3)和化合物4m (R=4-CN)的抑菌率分别为74.6%、71.1%和79.4%(活性级别为B级)。总体上，取代基的引入使目标化合物对8种植物病原菌的抑菌活性均有所提高，其中对位引入硝基(化合物4n) 时活性最大，平均抑菌率达55.6%。还有，除卤素外，在4位引入吸电子基团(如4-NO2、4-CN)比引入给电子基团(如4-CH3、4-OCH3)时的生物活性要好。

表1 化合物4的抑菌活性Tab.1 The antifungal activities of compound 4

3 结论

将α-蒎烯经烯丙位甲基氧化得到桃金娘烯醛，再通过对其醛基的化学改性，合成得到16个新型桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物4a-4p。利用FT-IR、1H-NMR、13C-NMR和ESI-MS等多种手段确认了目标化合物的结构。目标产物的抑菌活性测试结果表明：在50 mg·L-1质量浓度下，合成得到的16个桃金娘烯醛基噻唑-腙类化合物4a-4p对所测的8种植物病原菌均显示出一定的抑制活性，且对苹果轮纹病菌的抑制效果最好，抑菌率在60%的化合物有12个，化合物4n(R=4-NO2)的抑菌率高达90.6%(活性级别为A级)，是值得进一步研究的先导化合物。

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