本發(fā)明涉及一類新的手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物及其作為農(nóng)用殺菌劑的用途；特別是指該類化合物在植物真菌病害防治中的應(yīng)用，屬于農(nóng)藥技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2016年中央一號文件強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革、提高糧食等農(nóng)產(chǎn)品的有效供給，農(nóng)藥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的重要物資，對控制病蟲草害、調(diào)節(jié)植物生長以及農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)、豐產(chǎn)起著十分重要的作用。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，全球每年因病害造成的損失在11％以上，如馬鈴薯晚疫病每年在全球造成的損失約67億美元；另一方面農(nóng)藥殘留殘毒、對環(huán)境的負(fù)面影響及有害生物的抗藥性等問題日趨嚴(yán)重(Thornton，J.Pure Appl.Chem.2001，73，1231～1236.)。從分子水平角度講，農(nóng)藥分子在生物體內(nèi)發(fā)揮藥效是一個(gè)手性識別過程，配體和受體的匹配性將關(guān)系到活性大小和安全性，手性的重要性在現(xiàn)代農(nóng)藥開發(fā)中也越來越得到凸顯，目前商品化手性農(nóng)藥在農(nóng)藥市場中已超過三分之一(Lamberth，C.，et al.，Science，2013，341，742-746.)。手性農(nóng)藥創(chuàng)制使化學(xué)品的精準(zhǔn)高效使用成為可能，符合綠色新農(nóng)藥創(chuàng)制的要求。由于天然產(chǎn)物具有化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎，作用方式多樣，環(huán)境相容性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在新農(nóng)藥創(chuàng)制以及醫(yī)藥開發(fā)中占有重要的地位(吳文君.從天然產(chǎn)物到新農(nóng)藥創(chuàng)制-原理.方法.，2006，北京：化學(xué)工業(yè)出版社。Newman，D.J.et al.J.Med.Chem.2008，51，2589-2599.)。
Drimane類倍半萜是一類重要的天然產(chǎn)物，在自然界中廣泛分布，具有廣泛的生物活性，如抗腫瘤、拒食活性、植物生長調(diào)節(jié)性、神經(jīng)毒性、抗瘧活性、強(qiáng)心活性、抗菌活性、抗過敏、抗炎和鎮(zhèn)痛、細(xì)胞毒性、植物性毒性、殺魚和滅螺活性等(B.J.M.Jansen and Ae.de Groot，.Nat.Prod.Rep.，2004，21，449-477)。近年來，關(guān)于Drimane類倍半萜及其類似物的構(gòu)效關(guān)系研究成為醫(yī)藥研究的熱點(diǎn)之一，如MacKenzie，等人對此類化合物及其類似物的SHIP1調(diào)節(jié)活性進(jìn)行了廣泛的專利保護(hù)(MacKenzie，L.F.，WO 2014110036A1，2014)。Hayakawa最近進(jìn)行Drimane生物堿的合成并發(fā)現(xiàn)其有較好的細(xì)胞毒活性。天然產(chǎn)物drimenal對番茄灰霉病菌和馬鈴薯晚疫病菌都表現(xiàn)出很好的抑制作用(Jochen M.Scher et al..Phytochemistry，2004，65，2583-2588)，但文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)此類化合物在農(nóng)藥領(lǐng)域的研究較少，未見手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物在農(nóng)藥研究領(lǐng)域的報(bào)道。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物具有較好的抑菌活性，這對開發(fā)綠色環(huán)境友好的新型殺菌劑具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物的制備方法及其在防治植物真菌病害中的應(yīng)用。本發(fā)明的手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物表現(xiàn)出很好的抑制真菌病害的作用，并且8-羥基的手性(立體構(gòu)型)對抑菌活性有顯著的影響。
本發(fā)明提供的手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物具有如下通式(I)所示結(jié)構(gòu)。
通式(I)中8位的立體構(gòu)型為R或者S。
通式(I)中R代表：
(1)簡單脂肪取代基：含有C1～C19的骨架的脂肪胺，具體是指如下所示的取代基：
(2)芐基類取代基：主要是指芐胺類化合物對應(yīng)的酰胺，具體是指如下所示的取代基：
(3)苯乙基類取代基：主要是指苯乙胺類化合物對應(yīng)的酰胺，具體是指如下式所示的取代基：
(4)苯基類取代基：主要是指苯胺類化合物對應(yīng)的酰胺，具體是指如下式所示的取代基：
(5)吡啶取代基：主要是指氨基吡啶類化合物對應(yīng)的酰胺，具體是指如下式所示的取代基：
2-吡啶取代基：
3-吡啶取代基：
4-吡啶取代基：
本發(fā)明還包括如通式(I)所示的手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物在農(nóng)藥化學(xué)上可以接受的鹽。
本發(fā)明涉及的化合物可以根據(jù)如下合成路線來進(jìn)行化學(xué)完成。
合成方法一：
當(dāng)手性8-羥基升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物8位的立體構(gòu)型為R構(gòu)型時(shí)，對應(yīng)的胺試劑為廉價(jià)易得的液體脂肪胺時(shí)，可按照如下的合成路線來進(jìn)行8-R-羥基-升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物的制備。
該合成路線以廉價(jià)易得的天然產(chǎn)物香紫蘇醇為起始原料，首先在高錳酸鉀氧化條件下對其進(jìn)行氧化降解，然后堿性條件下處理獲得升補(bǔ)身烷羧酸鹽，然后酸性條件下處理環(huán)化，制備香紫蘇內(nèi)酯。獲得的香紫蘇內(nèi)酯在過量的胺溶液中進(jìn)行胺解，獲得酰胺化合物，即為目標(biāo)化合物。
合成方法二：
當(dāng)手性8-羥基-升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物8位的立體構(gòu)型為R構(gòu)型時(shí)，對應(yīng)的胺試劑為脂肪胺、苯乙胺、芐基胺類化合物、苯胺或取代苯胺以及氨基吡啶類化合物時(shí)，可按照如下的合成路線來進(jìn)行8-R-
具體實(shí)施方式
通過下述實(shí)施例和生測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可進(jìn)一步說明和理解本發(fā)明，但并不意味著限制本發(fā)明。
實(shí)施例一：N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
香紫蘇內(nèi)酯的((+)-sclareolide)的合成
將天然產(chǎn)物香紫蘇醇(-)-sclareol(10.0g，32.4mmol，1.0equiv)溶于200mL無水丙酮中，將體系置于冰浴中，向其中加入乙酸酐60mL；隨后分批加入高錳酸鉀粉末(30.7g，194.5mol，6equiv)。體系逐漸回復(fù)至室溫，磁力攪拌，薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應(yīng)進(jìn)程。原料消耗完畢后，向其中緩慢加入碳酸鈉水溶液(20.0g/150mL)淬滅反應(yīng)，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，過濾，減壓下蒸除丙酮，獲得香紫蘇內(nèi)酯和升補(bǔ)身烷羧酸的混合物。向此混合物中加入2N氫氧化鈉水溶液(50mL)，回流反應(yīng)2小時(shí)，恢復(fù)至室溫，用2N鹽酸酸化反應(yīng)體系至pH＝3。有沉淀析出，用冷水洗濾餅，將濾餅在真空下干燥獲得淺黃色固體，硅膠柱層析(200-300m，PE/EtOAc＝8∶1)分離后獲得白色固體香紫蘇內(nèi)酯4.95g，產(chǎn)率61％。
N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
將香紫蘇內(nèi)酯(+)-sclareolide(100mg，0.4mmol，1.0equiv.)溶于正丁胺中(2.0mL)，室溫下攪拌。薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)完畢后，減壓蒸除多余的正丁胺，殘余物分散于水和乙酸乙酯中(20mL，20mL)，水相用乙酸乙酯萃取2次(2×10mL)。合并有機(jī)相，無水硫酸鈉干燥后，在減壓下蒸除溶劑，硅膠柱層析分離(200-300m，PE/EtOAc＝4∶1)，獲得N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺，白色固體90mg，產(chǎn)率70％)。熔點(diǎn)：180.6-181.1℃.1H NMR(400MHz，CDCl3)δ5.86(s，br，1H，NH)，3.22(dd，J1＝13.3Hz，J2＝6.68Hz，2H，CH2-CO)，2.92(s，br，1H，OH)，2.37(dd，J1＝15.4Hz，J2＝5.36Hz，1H)，2.11(dd，J1＝15.4Hz，J2＝3.96Hz，1H)，1.93(dt，J1＝12.48Hz，J2＝3.16Hz，1H)，1.77(t，J＝4.64Hz，2H)，1.67(m，1H)，1.56～1.62(m，2H)，1.44～1.50(m，4H)，1.31～1.38(m，3H)，1.27(m，1H)，1.13(s，3H，CH3)，1.13(m，1H)，0.98(m，1H)，0.92(t，J＝7.32Hz，3H，CH3)，0.87(s，3H，CH3)，0.78(s，6H，2 X CH3).LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+Na：C20H37NNaO2]：346.27，F(xiàn)ound：346.41；Calcd.for[M-H2O+H：C20H36NO]：306.28，F(xiàn)ound：306.42。
實(shí)施例二：2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺的合成
具體實(shí)施方式
通過下述實(shí)施例和生測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可進(jìn)一步說明和理解本發(fā)明，但并不意味著限制本發(fā)明。
實(shí)施例一：N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
香紫蘇內(nèi)酯的((+)-sclareolide)的合成
將天然產(chǎn)物香紫蘇醇(-)-sclareol(10.0g，32.4mmol，1.0equiv)溶于200mL無水丙酮中，將體系置于冰浴中，向其中加入乙酸酐60mL；隨后分批加入高錳酸鉀粉末(30.7g，194.5mol，6equiv)。體系逐漸回復(fù)至室溫，磁力攪拌，薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應(yīng)進(jìn)程。原料消耗完畢后，向其中緩慢加入碳酸鈉水溶液(20.0g/150mL)淬滅反應(yīng)，繼續(xù)攪拌0.5小時(shí)，過濾，減壓下蒸除丙酮，獲得香紫蘇內(nèi)酯和升補(bǔ)身烷羧酸的混合物。向此混合物中加入2N氫氧化鈉水溶液(50mL)，回流反應(yīng)2小時(shí)，恢復(fù)至室溫，用2N鹽酸酸化反應(yīng)體系至pH＝3。有沉淀析出，用冷水洗濾餅，將濾餅在真空下干燥獲得淺黃色固體，硅膠柱層析(200-300m，PE/EtOAc＝8∶1)分離后獲得白色固體香紫蘇內(nèi)酯4.95g，產(chǎn)率61％。
N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
將香紫蘇內(nèi)酯(+)-sclareolide(100mg，0.4mmol，1.0equiv.)溶于正丁胺中(2.0mL)，室溫下攪拌。薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)完畢后，減壓蒸除多余的正丁胺，殘余物分散于水和乙酸乙酯中(20mL，20mL)，水相用乙酸乙酯萃取2次(2×10mL)。合并有機(jī)相，無水硫酸鈉干燥后，在減壓下蒸除溶劑，硅膠柱層析分離(200-300m，PE/EtOAc＝4∶1)，獲得N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺，白色固體90mg，產(chǎn)率70％)。熔點(diǎn)：180.6-181.1℃.1H NMR(400MHz，CDCl3)δ5.86(s，br，1H，NH)，3.22(dd，J1＝13.3Hz，J2＝6.68Hz，2H，CH2-CO)，2.92(s，br，1H，OH)，2.37(dd，J1＝15.4Hz，J2＝5.36Hz，1H)，2.11(dd，J1＝15.4Hz，J2＝3.96Hz，1H)，1.93(dt，J1＝12.48Hz，J2＝3.16Hz，1H)，1.77(t，J＝4.64Hz，2H)，1.67(m，1H)，1.56～1.62(m，2H)，1.44～1.50(m，4H)，1.31～1.38(m，3H)，1.27(m，1H)，1.13(s，3H，CH3)，1.13(m，1H)，0.98(m，1H)，0.92(t，J＝7.32Hz，3H，CH3)，0.87(s，3H，CH3)，0.78(s，6H，2 X CH3).LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+Na：C20H37NNaO2]：346.27，F(xiàn)ound：346.41；Calcd.for[M-H2O+H：C20H36NO]：306.28，F(xiàn)ound：306.42。
實(shí)施例二：2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺的合成
所用的香紫蘇內(nèi)酯(+)-Sclareolide按照實(shí)施例二所描述的方法制備。
氮?dú)獗Ｗo(hù)下，稱取鄰甲基苯胺(0.430g，2.5mmol，2.5equiv)溶于無水四氫呋喃(1.7mL)中，將混合體系置于冰浴中，向其中加入二異丁基氫化鋁的甲苯溶液(1.5M，2.0mL，3.0equiv)。體系自然恢復(fù)至室溫，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2小時(shí)，獲得二異丁基氫化鋁-鄰甲基苯胺的復(fù)合物的甲苯溶液(濃度約為0.88M)，將其直接用于下一步的胺解。
氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向香紫蘇內(nèi)酯(+)-Sclareolide(0.250g，1.0mmol，1.0equiv)的無水四氫呋喃溶液中加入上述制備的二異丁基氫化鋁-鄰甲基苯胺的復(fù)合物的甲苯溶液。室溫下攪拌反應(yīng)至香紫蘇內(nèi)酯消耗完畢。冰浴條件下，向其中緩慢加入1.5mL水和4mL硫酸氫鉀水溶液淬滅反應(yīng)。反應(yīng)體系用二氯甲烷萃取(3×10mL)。合并的有機(jī)相用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑，硅膠柱層析分離(200-300m，PE/EtOAc＝6∶1)，2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺。白色固體，熔點(diǎn)182.2-182.9℃.1H NMR(500MHz，CDCl3)δ8.30(s，br，1H，NH)，7.85(d，J＝8.0Hz，1H，aromatic H)，7.13～7.18(m，2H，aromatic H)，7.02(t，J＝7.3Hz，1H，aromatic H)，2.78(s，br，1H，OH)，2.61(dd，J1＝15.0，J2＝4.2Hz，1H，CH2-CO)，2.32(dd，J1＝15.0，J2＝3.8Hz，1H，CH2-CO)，2.23(s，3H，Ph-CH3)，1.93(dt，J1＝12.5，J2＝3.2Hz，1H)，1.77～1.82(m，2H)，1.68～1.70(m，1H)，1.49～1.57(m，2H)，1.43～1.45(m，1H)，1.24～1.38(m，2H)，1.21(s，3H，CH3)，1.13(td，J1＝13.5，J2＝4.1Hz，1H)，0.97(dd，J1＝12.3，J2＝2.1Hz，2H)，0.87(s，3H，CH3)，0.81(s，3H，CH3)，0.80(s，3H，CH3).13C-NMR(125MHz，CDCl3)δ174.12，136.49，130.55，128.84，126.81，124.79，122.76，74.17，58.66，56.30，44.40，42.01，39.64，39.10，34.37，33.49，24.52，21.60，20.69，18.48，18.24，15.56.Elemental anal.calcd for C32H35NO2：C，77.27；H，9.87；N，3.92；found C，77.31；H，9.79；N，3.98；LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+Na：C23H35NO2Na]：380.26，F(xiàn)ound：380.39；Calcd.for[M-H2O+H：C23H34NO]：340.26，F(xiàn)ound：340.40.
將2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺溶于二氯甲烷中，緩慢揮發(fā)掉溶劑，獲得化合物的單晶，結(jié)構(gòu)經(jīng)X-單晶衍射證實(shí)。
實(shí)施例三：手性8-羥基-升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物的抑菌活性測定
采用平板抑制菌絲生長速率法進(jìn)行離體抑菌活性評價(jià)，選取測試菌株于PDA平板進(jìn)行活化，包括水稻紋枯病菌(Rhizoctonia solani)，小麥紋枯病菌(Rhizoctonia cerealis)，油菜菌核病菌(Sclerotinia scleotiorum)，小麥赤霉病菌(Fusarium graminearum)，小麥全蝕病菌(Gaeumanomyce graminis)，番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)，馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)，辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)，番茄早疫病菌(Alternaria solani)，水稻惡苗病菌(Fusarium fujikuroi)，馬鈴薯干腐病菌(Fusarium sulphureum)，黃瓜炭疽病菌(Colletotrichum lagenarium)，水稻稻瘟病菌(Phyricularia cerealis)。將化合物配置成系列梯度濃度的PDA含藥平板，將測試菌株制成5mm直徑菌餅置于含藥培養(yǎng)皿中央，25℃恒溫培養(yǎng)至空白對照皿的測試菌株長至接近培養(yǎng)皿邊緣時(shí)，用十字交叉法測量各含藥平板的菌落直徑，計(jì)算化合物對菌絲生長的抑制率，對病害的抑制率按照如下公式計(jì)算：
使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS20.0計(jì)算抑制率為50％時(shí)化合物的濃度，即EC50值。重復(fù)3次取平均值。以多菌靈(carbendazim)為陽性對照，各化合物對植物病原菌的EC50值(mg/L)。
表1 手性8-羥基-升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物的抑菌活性
表2 手性8-羥基-升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺8-位羥基的立體構(gòu)型對抑菌活性的影響
從表1和表2中可以看出，手性8-羥基-升補(bǔ)身烷倍半萜酰胺類化合物(8位為R構(gòu)型)對植物病害有較好的抑制作用。4-氟取代酰胺化合物對油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)、和番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)均表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的抑制作用，抑制中濃度分別為3.33mg/L和2.45mg/L；其對番茄灰霉病菌的活性明顯高于陽性對照多菌靈。
結(jié)合表1數(shù)據(jù)，從表2中可以看出，8位羥基的手性對活性有顯著的影響，4-氟取代酰胺化合物中8位由原來的R構(gòu)型變?yōu)镾構(gòu)型后，對小麥赤霉病菌的抑制活性有顯著的提高(提高接近9倍)，抑制中濃度為4.10mg/L。
本發(fā)明所涉及的手性8-羥基-升補(bǔ)身烷酰胺類化合物作為農(nóng)用殺菌劑的用途已經(jīng)通過具體的實(shí)例進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可借鑒本發(fā)明內(nèi)容，適當(dāng)改變原料、工藝條件等環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的其它目的，其相關(guān)改變都沒有脫離本發(fā)明的內(nèi)容，所有類似的替換和改動對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，都被視為包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。