白叶藤碱d环衍生物在制备防治或抗植物病害的药物中的应用
阅读说明：本技术 白叶藤碱d环衍生物在制备防治或抗植物病害的药物中的应用 (Application of cryptolepine D-ring derivative in preparation of medicines for preventing and treating or resisting plant diseases ) 是由 刘映前 陈永甲 刘华 彭静文 赵中敏 朱佳凯 周锐 燕银芳 王仁轩 尹晓丹 孙钰 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种D环修饰的白叶藤碱衍生物CL-1～CL-9中任一化合物在防治农业植物病害中的应用。活性测试结果表明,本发明所述化合物对油菜菌核病菌,番茄灰霉病菌,小麦赤霉病菌,立枯丝核病菌四种植物病害表现出潜在的抑制活性,尤其是对番茄灰霉病菌具有优异的抑菌效果,可望作为一种新型的特异性杀菌剂来开发。(The invention discloses application of any compound of D-ring modified cryptolepine derivatives CL-1-CL-9 in prevention and treatment of agricultural plant diseases. The activity test result shows that the compound of the invention has potential inhibitory activity on four plant diseases of sclerotinia sclerotiorum, botrytis cinerea, fusarium graminearum and rhizoctonia solani, especially has excellent bacteriostatic effect on botrytis cinerea, and is expected to be developed as a novel specific bactericide.)
技术领域
本发明属于天然药物化学领域，公开了一种D环修饰的白叶藤碱衍生物的新用途，具体涉及一种D环修饰的白叶藤碱衍生物在防治油菜菌核病菌，番茄灰霉病菌，小麦赤霉病菌，立枯丝核病菌中的应用。
背景技术
植物病害是农业生产中发生普遍、危害严重的一类病害，是影响农业生产的自然灾害之一，每年给农业生产带来巨大的经济损失，据统计全球农作物产量由于受到植物病害造成的损失达13％-20％。我国作为世界上主要的农业大国之一，植物病害对农业发展和粮食安全存在巨大的威胁，每年因植物病害造成的粮食损失已超过产量的11％。比如我国马铃薯产区受到晚疫病的影响，每年造成10％到40％的减产，小麦受赤霉病的影响，每年造成10到30％的减产。通过使用农药每年可减少经济损失300亿元左右。尽管使用化学农药会有效的提高农作物产量，保证农业效益和经济效益，但是随着化学农药的使用，所造成的农药残留、抗药性增加、药害频现、环境污染等问题，严重威胁人类健康和生态环境。因此，顺应社会发展，开发绿色、经济、高效、安全的农药新产品，从而促进现代化农药的发展，可为减少植物病害损失、保障农作物生产安全做出贡献。
天然产物具有结构多样性、生物降解性、环境友好性、靶标特异性以及低毒等特点，符合理想农药的要求，有望替代化学农药，已成为农药领域的研究热点之一。白叶藤碱是一种从西非传统药用植物血红白叶藤(Cryptolepis sanguinolenta)中分离得到的天然生物碱，已知的生物活性主要表现在抗疟，抗高血糖，抗高血压，抗肿瘤等方面，((1)J.Med.Chem,1998, 41(15):2754-2764；(2)J.Nat.Prod,1999,62(7):976-983；(3)J.Nat.Prod， 1997,60(7):688-691)。课题组前期研究(CN109090123A；CN109717198A)发现了新白叶藤碱衍生物在防治稻瘟病菌、油菜菌核病菌和番茄灰霉病菌方面表现了优异的抑制活性，在进一步以活性导向的类似结构的优化过程中，我们发现其类似结构白叶藤碱也对多种真菌表现出潜在的抑制活性，尤其是对番茄灰霉病菌表现出显著的抑制活性。据此，我们以白叶藤碱为先导模型，进一步通过全合成策略设计合成了一系列D环修饰的白叶藤碱衍生物，发现其衍生物对多种病菌均表现出不同程度的抑制作用，尤其是对番茄灰霉病菌具有优异的杀菌作用，可用于作为一种新型的杀菌剂开发。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷，为农业生产提供一种天然植物源杀菌剂白叶藤碱的新用途，即白叶藤碱生物碱作为生物农药在防治油菜菌核病菌、立枯丝核病菌、番茄灰霉病菌和小麦赤霉病菌等农业植物病害中的应用。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方法：一种抗油菜菌核病菌、立枯丝核病菌、番茄灰霉病菌和小麦赤霉病菌的药物，其中含有治疗有效量的CL-1～CL-9中的任一化合物化学式Ⅰ所示的白叶藤碱衍生物。
本发明所诉的一种D环修饰的白叶藤碱衍生物CL-1～CL-9制备方法如下：
本发明所述的一种白叶藤碱衍生物合成方法见实施例，经多次硅胶柱层析等常规方法分离获得纯品，经质谱和核磁共振等波谱技术，确定了权利要求白叶藤碱衍生物CL-1～CL-9，其结构式如化学式1所示。室内生物活性测定结果表明，本发明所述的白叶藤碱衍生物对油菜菌核病菌，番茄灰霉病菌，立枯丝核病菌，小麦赤霉病菌表现出潜在的抑制作用，尤其是对番茄灰霉病菌表现出优异的抑制作用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下通过具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明。但不应将此理解为对本发明的限制。下列实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1:目标化合物CL-1的合成
合成方法参见文献方法：Org.Lett.2017,19(16):4275-4278，其具体合成操作如下：
中间体1的合成：将5-氟吲哚(30mmol)溶于乙腈中，在0℃条件下加入60％氢化钠(42mmol)，低温搅拌10分钟后加入对甲苯磺酰氯(33mmol)，然后在常温条件反应4小时，加入饱和氯化铵水溶液中止反应后用乙酸乙酯萃取，再用卤水润洗，合并有机相，以硫酸镁干燥后减压浓缩得固体残渣，以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂经柱层析纯化收得白色固体。
中间体2的合成：将中间体1(11mol)和水(110mol)加入110mL丙酮中，再加入NBS(12mmol) 反应至原料反应完，TLC监测，再加入三乙胺(12mmol)搅拌1小时，旋干溶剂得到固体，不需纯化。
中间体3的合成：将中间体2(0.5mmol)、N-甲基苯胺(0.55mmol)和三乙胺(1.0mmol)溶于乙酸乙酯，加热回流0.5-6小时，反应结束后，加入水，再用乙酸乙酯萃取，有机层用卤水润洗，合并有机相，以硫酸镁干燥后减压浓缩，再次溶于乙酸乙酯(5mL)，加入三氟化硼乙醚 (2.5mmol),在50℃搅拌3小时后冷却至室温，加入饱和碳酸氢钠溶液，用乙酸乙酯萃取，有机层用卤水润洗，合并有机相，以硫酸镁干燥后减压浓缩得固体残渣，石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂经柱层析纯化收得固体。
中间体4的合成：将三氯氧磷(2mmol)在-16℃滴加入DMF(1mL)搅拌0.5小时，再将中间体3加入常温搅拌1小时，然后将饱和碳酸氢钠溶液加入反应液中，用乙酸乙酯萃取，用饱和碳酸氢钠溶液润洗有机层，合并有机相，以硫酸镁干燥后减压浓缩得固体残渣，以二氯甲烷/甲醇为洗脱剂经柱层析纯化收得黄色固体产品。
白叶藤碱CL-1的合成：将二甲胺盐酸盐(0.1mol)溶于DMF(1mL)，然后将中间体4(0.05mol) 加入反应体系中加热回流1.5小时，反应结束后冷却，加入5％碳酸钠(5mL),常温搅拌10 分钟，用乙酸乙酯萃取3次，再用饱和碳酸钠润洗，合并有机相，以硫酸镁干燥后减压浓缩得固体残渣，以二氯甲烷/甲醇为洗脱剂经柱层析纯化收得紫色固体产品。产率：38％；紫色粉末状固体；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:9.01(s,1H),8.53(d,J＝9.1Hz,1H),8.40(d,J＝ 8.3Hz,1H),8.29(d,J＝10.5,Hz,1H),7.93(t,J＝7.9Hz,1H),7.70(m,2H),7.48(t,1H),4.88(s, 3H)；m/z:C16H11FN2：251.0[M+H]+。
实施例2:目标化合物CL-2的合成
实验步骤与实施例1同，仅以5-氯吲哚代替5-氟吲哚。产率：31％；紫红色粉末状固体；1H NMR (400MHz,DMSO-d6)δ：9.05(s,1H),8.65–8.55(m,2H),8.43(d,J＝8.2Hz,1H),7.96(t,J＝8.7 Hz,1H),7.72(m,2H),7.54(dd,J＝9.1,2.1Hz,1H),4.92(s,3H)；MS-ESI m/z:C16H11ClN2：267.0 [M+H]+。
实施例3:目标化合物CL-3的合成
实验步骤与实施例1同，仅以5-溴吲哚代替5-氟吲哚。产率：32％；紫红色粉末状固体；1H NMR (400MHz,DMSO-d6)δ:9.05(s,1H),8.70(s,1H),8.58(d,J＝9.0Hz,1H),8.44(d,J＝8.3Hz, 1H),8.02–7.87(m,1H),7.74(t,J＝7.5Hz,1H),7.69–7.60(m,2H),4.92(s,3H)；MS-ESI m/z: C16H11BrN2：311.0[M+H]+。
实施例4:目标化合物CL-4的合成
实验步骤与实施例1同，仅以6-氟吲哚代替5-氟吲哚。产率：35％；紫黑色粉末状固体；1H NMR (400MHz,DMSO-d6)δ:8.89(s,1H),8.54–8.49(m,2H),8.36(d,J＝8.3,1H),7.93(t,J＝6.8Hz, 1H),7.71(t,J＝7.9Hz,1H),7.29(d,J＝11.01H),6.94(t,J＝9.1Hz,1H),4.84(s,3H)；MS-ESI m/z:C16H11FN2：251.0[M+H]+。
实施例5:目标化合物CL-5的合成
实验步骤与实施例1同，仅以6-氯吲哚代替5-氟吲哚。产率：31％；紫色粉末状固体；1H NMR (400MHz,DMSO-d6)δ：9.03(s,1H),8.65–8.51(m,2H),8.43(d,J＝8.2Hz,1H),8.06–7.90(m, 1H),7.71(dd,J＝13.9,8.2Hz,2H),7.52(dd,J＝9.1,2.2Hz,1H),4.92(s,3H)；MS-ESI m/z: C16H11ClN2：267.0[M+H]+。
实施例6:目标化合物CL-6的合成
实验步骤与实施例1同，仅以6-溴吲哚代替5-氟吲哚。产率：33％；紫色粉末状固体；；1H NMR (400MHz,DMSO-d6)δ：8.98(s,1H),8.53(dd,J＝10.8,9.0Hz,2H),8.44–8.35(m,1H),7.94 (m,1H),7.81–7.56(m,2H),7.02(dd,J＝8.9,2.0Hz,1H),4.91(s,3H)；MS-ESI m/z: C16H11BrN2：311.0[M+H]+。
实施例7:目标化合物CL-7的合成
实验步骤与实施例1同，仅以5-甲基吲哚代替5-氟吲哚。产率：34％；紫黑色粉末状固体；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ：8.90(s,1H),8.50(d,J＝9.0Hz,1H),8.38(d,J＝8.2Hz,1H), 8.25(s,1H),7.91(t,J＝7.9Hz,1H),7.69(t,J＝7.5Hz,1H),7.58(d,J＝8.7Hz,1H),7.40(d,J＝ 8.7Hz,1H),4.88(s,3H),2.48(s,3H)；MS-ESI m/z:C17H14N2：247.1[M+H]+。
实施例8:目标化合物CL-8的合成
实验步骤与实施例1同，仅以6-甲基吲哚代替5-氟吲哚。产率：32％；紫黑色粉末状固体；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ：8.94(s,1H),8.52(d,J＝8.5Hz,1H),8.35(s,1H),8.31(d,J＝ 8.4Hz,1H),7.67(d,J＝8.4Hz,1H),7.58(d,J＝1.3Hz,1H),7.56(t,J＝1.6Hz,1H),7.09(m, 1H),4.90(s,3H),2.69(s,3H)；MS-ESI m/z:C17H14N2:247.0[M+H]+
实施例9:目标化合物CL-9的合成
实验步骤与实施例1同，仅以5-甲氧基吲哚代替5-氟吲哚。产率：30％；紫黑色粉末状固体；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:8.98(s,1H),8.54(d,J＝9.0Hz,1H),8.41(d,J＝8.2Hz,1H), 7.95(t,J＝7.9Hz,1H),7.88(d,J＝2.5Hz,1H),7.73–7.64(m,2H),7.35(dd,J＝2.5Hz,1H), 4.94(s,3H),3.93(s,3H)；MS-ESI m/z:C17H14N2O：263.1[M+H]+
实施例10:化合物CL-1-CL-9的抗植物病原菌活性的试验方法及结果
本发明的抗菌活性测定采用马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA培养基)进行。其制备方法如下：先将马铃薯洗净去皮，称取200g切成小块，加水煮烂(煮沸20-30分钟，马铃薯块能被玻璃棒戳破即可)，用八层纱布过滤，加热，再加15g琼脂，继续加热搅拌混匀，待琼脂溶解完后，加入葡萄糖，搅拌均匀，稍冷却后再补足水分至1000毫升，分装锥形瓶，加塞、包扎，115℃灭菌2h，备用。将化合物L 01-43分别用DMSO溶解，加入培养基中，混合均匀，使培养基中的化合物浓度分别为50μg/mL，以等浓度的DMSO作为空白对照，以上市药物嘧菌酯为阳性对照。倒平板，冷却后分别接菌，置于23摄氏度培养箱中培养，以空白对照菌丝长满培养皿为限，测定各化合物的抑菌率。所有试验设三个平行组或重复三次。抑菌率的计算按下述计算公式进行：
化合物CL-1～CL-9的抗植物病原菌活性测试结果见表1
由表1抑菌活性测定结果可知，本发明制备的白叶藤碱衍生物CL-1～CL-9在浓度为50、25ppm 下，对四种植物病原菌表现出不同程度的抑制活性，部分化合物的抑菌活性优对照药嘧菌酯，尤其是对番茄灰霉病菌具有优异的抑制活性，有望开发成为新型杀菌剂，因此本发明所述的化合物可用于制备防治植物病原菌的用途。