CN108659013B - 丙基链去甲基斑蝥酰亚胺二聚体的制备和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丙基连接的斑蝥酰亚胺二聚体化合物，外观呈无色透明长条状晶体，熔点176.1‑177.5℃，分子式C₁₉H₂₂N₂O₆，分子量为374.39，其结构如下：

Description

丙基链去甲基斑蝥酰亚胺二聚体的制备和用途

技术领域：

本发明涉及荧光材料和农药化学领域，具体为一种去甲基斑蝥酰亚胺二聚体的制备方法和在荧光材料及农药化学领域的用途。

背景技术：

斑蝥素是中国传统天然药物斑蝥的有效成分，可以使癌细胞的DNA一级和二级结构断裂，进而使癌细胞进入程序性死亡，但斑蝥素剧毒，合成困难，限制了其临床应用。去甲基斑蝥酰亚胺衍生物既保留了去甲基斑蝥素的抗肿瘤活性，又具有结构多变、易于修饰、可与金属配位等特点，通过结构改造可望获得毒性低、活性高的抗癌药物分子；另一方面，在天然产物中广泛存在的二聚体结构被普遍认为具有比相应的单体结构更好的生物活性，具有二聚体结构的药物分子已被大量合成，并用于治疗癌症、艾滋病、阿尔茨海默病、疟疾和各种寄生虫病。但是基于斑蝥酰亚胺的二聚体种类非常少，目前见诸文献报道的不超过十种；申请人课题组多年来一直从事斑蝥素衍生物在抗癌药物领域的研究，近来发现此类衍生物在荧光材料和农药化学领域也有特殊的用途。

有机荧光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。如恶二唑及其衍生物类，三唑及其衍生物类，罗丹明及其衍生物类，香豆素类衍生物，1,8-萘酰亚胺类衍生物，吡唑啉衍生物，三苯胺类衍生物，卟啉类化合物，咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物，苝类衍生物等。它们广泛应用于光学电子器件、DNA诊断、光化学传感器、有机颜料、染料、荧光增白剂、光氧化剂、荧光涂料、激光染料、有机电致发光器件(ELD)化学及生化分析、太阳能捕集器、防伪标记、药物示踪及激光等领域。但是，以去甲基斑蝥酰亚胺二聚体为骨架的荧光材料未见报道。

斑蝥素用于农药的研究很少，1974年，James E.Carrel和Thomas Eisner在Science上撰文指出，在10^-5mol.L^-1的极低浓度下，斑蝥素对多种昆虫有拒食作用。此外，还有胃毒、触杀、内吸等作用。斑蝥素的杀虫谱较广，以对鳞翅目、同翅目昆虫作用较强，同时对多种植物病原真菌有明显的抑制作用。陈勇等发现，去甲斑蝥素与斑蝥素类似，对菜蛾幼虫同样具有较强的胃毒和非选择性拒食作用。但去甲斑蝥素的毒杀活性要弱于斑蝥素，通过加大使用剂量或加入增效剂也可以达到很好的毒杀效果。去甲基斑蝥酰亚胺二聚体用于农药的研究未见报道。

发明内容

1、结构表征

本发明的内容是通过多种方法制备得到了一种以丙基(即-(CH₂)₃-)为连接链的去甲基斑蝥酰亚胺二聚体，该二聚体的结构及有关表征参数如下：

该化合物外观呈无色透明长条状晶体，熔点176.1-177.5℃，分子式C₁₉H₂₂N₂O₆，分子量为374.39，化学名为：2,2'-(丙烷-1,3-二基)二[六氢化-4,7-环氧-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮]，英文系统命名为：2,2'-(1,3-propanediyl)bis[hexahydro-4,7-epoxy-1H-isoindole-1,3(2H)-dione]，其结构如下：

元素分析表明，该二聚体C、H、N的百分含量分别为61.03％、5.99％和7.59％(按分子式C₁₉H₂₂N₂O₆计算的理论值分别为60.95％、5.92％和7.48％)；通过¹HNMR和¹³CNMR核磁共振方法对其结构进行了表征，有关谱图分别见附图1和附图2。

2、合成方法

该二聚体有五种合成方法：方法一是以不饱和去甲基斑蝥素和丙二胺为原料，步骤如下：

将不饱和去甲基斑蝥素和丙二胺分别溶于合适的有机溶剂后，按照一定的物质的量之比混合，在一定温度下搅拌反应一定时间，得到淡黄色粉末状固体，挥发浓缩溶液，过滤，粉末状固体用合适的溶剂洗涤，然后通过合适的溶剂重结晶，得淡黄色针状晶体A，其成分为2,2'-(丙烷-1,3-二基)二(3a,4,7,7a-四氢-4,7-环氧-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮)；取该晶体溶于合适的有机溶剂，加入一定量的钯碳催化剂，通入氢气，在一定温度下搅拌反应一定时间，过滤，静置挥发，几天后，溶液中析出无色透明长条状微晶即为目标产物晶体；在制备淡黄色针状晶体A的一步中也可以不用反应溶剂，直接把两种原料按一定的物质的量之比混合，常温下研磨，得到糊状物，所得固体用合适的溶剂重结晶，也可以得到晶体A。

方法二是以不饱和去甲基斑蝥酰亚胺和1,3-二溴丙烷为原料，步骤如下：

将不饱和去甲基斑蝥酰亚胺和1,3-二溴丙烷溶于合适的有机溶剂后，按照一定的物质的量之比混合，在一定温度下搅拌反应一定时间，得到淡黄色沉淀，挥发浓缩溶液，过滤，沉淀用合适的溶剂洗涤，然后通过合适的溶剂重结晶，得淡黄色针状晶体A，其成分为2,2'-(丙烷-1,3-二基)二(3a,4,7,7a-四氢-4,7-环氧-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮)；取该晶体溶于合适的有机溶剂，加入一定量的钯碳催化剂，通入氢气，在一定温度下搅拌反应一定时间，过滤，静置挥发，几天后，溶液中析出无色透明长条状微晶即为目标产物晶体；在制备淡黄色针状晶体A的一步中也可以不用反应溶剂，直接把两种原料按一定的物质的量之比混合，常温下研磨，得到糊状物，所得固体用合适的溶剂重结晶，也可以得到晶体A。

方法三是以呋喃与1,1’-(丙烷-1,3-二基)-二(1H-吡咯-2,5-二酮)为原料，步骤如下：

将1,1’-(丙烷-1,3-二基)-二(1H-吡咯-2,5-二酮)溶于合适的有机溶剂后，按照一定的物质的量之比加入呋喃，在一定温度下搅拌反应或静置一定时间，得到淡黄色粉末状固体，挥发浓缩溶液，过滤，粉末状固体用合适的溶剂洗涤，然后通过合适的溶剂重结晶，得淡黄色针状晶体A，其成分为2,2'-(丙烷-1,3-二基)二(3a,4,7,7a-四氢-4,7-环氧-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮)；取该晶体溶于合适的有机溶剂，加入一定量的钯碳催化剂，通入氢气，在一定温度下搅拌反应一定时间，过滤，静置挥发，几天后，溶液中析出无色透明长条状微晶即为目标产物晶体；在制备淡黄色针状晶体A的一步中也可以不用反应溶剂，直接把两种原料按一定的物质的量之比混合，常温下研磨，得到糊状物，所得固体用合适的溶剂重结晶，也可以得到晶体A。

方法一、方法二和方法三均为两步反应，它们的区别在于反应物不同，但反应物的摩尔比均介于4:1与1:2之间。

方法四是以去甲基斑蝥素和丙二胺为原料，步骤如下：

将去甲基斑蝥素和丙二胺分别溶于合适的有机溶剂后，按照一定的物质的量之比混合，在一定温度下搅拌反应一定时间，得到白色粉末状固体，挥发浓缩溶液，过滤，粉末状固体用合适的溶剂洗涤，然后通过合适的溶剂重结晶，即得目标产物；也可以不用反应溶剂，直接把两种原料按一定的物质的量之比混合，常温下研磨，得到糊状物，所得固体用合适的溶剂重结晶，也可以得到目标产物。

方法五是以去甲基斑蝥酰亚胺和1,3-二溴丙烷为原料，步骤如下：

将去甲基斑蝥酰亚胺和1,3-二溴丙烷溶于合适的有机溶剂后，按照一定的物质的量之比混合，在一定温度下搅拌反应一定时间，得到白色粉末状固体，挥发浓缩溶液，过滤，粉末状固体用合适的溶剂洗涤，然后通过合适的溶剂重结晶，得目标产物；也可以不用反应溶剂，直接把两种原料按一定的物质的量之比混合，得到糊状物，常温下研磨，所得固体用合适的溶剂重结晶，也可以得到目标产物。

方法四和方法五均为单步反应，它们的区别在于反应物不同，但反应物的摩尔比均介于4:1与1:2之间。

以上五种方法中的有机溶剂(包括反应、洗涤、重结晶用溶剂)选自：甲醇、乙醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等；在固相反应中不用溶剂。

优选的,所述反应温度和重结晶温度为常温或加热，反应方法为搅拌或静置，重结晶方法为静置状态下自然挥发。

优选的，所述反应时间和重结晶时间选自：2小时－3天。

本发明的有益效果是：能够以比较简单的步骤和反应物合成比较复杂的荧光材料和农药原药。

3、紫外和荧光性质。

在10^-5mol/L乙醇溶液中测试本化合物的紫外光谱，发现其在235nm附近有紫外吸收峰(如附图3所示)。

同样是在10^-5mol/L乙醇溶液中，分别用波长为255nm，275nm和295nm的紫外光激发，测试本化合物的荧光性质，发现其在300～450nm之间有强的荧光发射，用275nm的紫外光激发产生的荧光尤其强，甚至肉眼可见，荧光光谱见附图4。

4、杀虫实验。

杀虫实验用小菜蛾幼虫为实验对象，用75％乙醇溶液进行测试，采用浸虫浸液法测定该化合物对小菜蛾幼虫的综合毒力；根据初步实验预测得到的小菜蛾幼虫的最低全致死浓度和最高全存活浓度，在此范围内设5-7个梯度浓度，将小菜蛾3龄幼虫浸入各浓度药液中5秒后放在吸水纸上吸去虫体上多余药液，放入铺有保湿滤纸的柱形瓶(直径3.5cm，高7.5cm)中；并将甘蓝叶片(大小约2cm×2cm)在药液中浸2-3秒，吸去多余药液，放入柱形瓶中供幼虫食用；每次处理10头幼虫，每个浓度梯度三次重复，以清水处理作为对照；将各处理放入气候培养箱中，控制温度为25℃左右，相对湿度75％。光周期14/10(L/D)；24小时后检查幼虫死亡情况，根据统计结果求出毒力回归方程和致死中浓度LC50；测试结果表明，该化合物对小菜蛾幼虫的LC50值约为117mg/L。

5、抑制真菌实验。

采用菌块法对两种植物病原菌(稻瘟病菌和西红柿枯萎病菌)进行了活性测试，培养基为马铃薯琼脂培养基(PDA)：去皮马铃薯200g、蔗糖15g、琼脂17g、蒸馏水1000ml；菌丝长好后用直径为0.8cm的灭菌制块器制成菌块，然后将菌块用灭菌镊子夹取，放入含100mg/L化合物溶液(溶剂为25％乙醇溶液)的培养皿中央，每皿一块，三皿一组，置于27℃培养72h，测量菌斑直径，并与空白实验作对照，用下式求出菌丝生长抑制率：

抑制率＝(对照组平均菌落直径-处理组平均菌落直径)÷对照组平均菌落直径×100％测试结果表明，该化合物对稻瘟病菌和西红柿枯萎病菌的抑制率分别为88％和89％。

6、具体实施方式

为了更好的理解本发明内容，下面通过五个具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1。

称取3.32g不饱和去甲基斑蝥素(0.02mol)溶于50mL甲苯中，剧烈搅拌，加入0.833mL(0.01mol)1,3-丙二胺，溶液变浑浊，常温下搅拌24h，得到微黄色黏稠悬浊液，待溶剂挥发至剩余约10ml，过滤，用二氯甲烷洗涤沉淀，然后用甲醇重结晶，可得淡黄色针状晶体，称之为晶体A，其成分为2,2'-(丙烷-1,3-二基)二(3a,4,7,7a-四氢-4,7-环氧-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮)；称取晶体A0.50g，加入40mL甲醇，超声震荡10min，加入0.05g钯碳催化剂，通入氢气，常温反应10h，反应结束后，过滤，静置挥发，1天后，溶液中洗析出大量透明薄片状物质，用乙腈重结晶，得到透明长条状晶体，即为目标产物。

实施例2。

将0.33g不饱和去甲基斑蝥酰亚胺溶解于30ml丙酮中，以物质的量比例2:1加入1,3-二溴丙烷0.20g，常温搅拌24h，得到微黄色黏稠悬浊液，待溶剂挥发至剩余约10ml，过滤，用二氯甲烷洗涤沉淀，然后用甲醇重结晶，可得淡黄色针状晶体，称之为晶体A，其成分为2,2'-(丙烷-1,3-二基)二(3a,4,7,7a-四氢-4,7-环氧-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮)；称取晶体A0.50g，加入40mL甲醇，超声震荡10min，加入0.05g钯碳催化剂，通入氢气，常温反应10h，反应结束后，过滤，静置挥发，1天后，溶液中洗析出大量透明薄片状物质，用乙腈重结晶，得到透明长条状晶体，即为目标产物。

实施例3。

将0.23g1,1’-(丙烷-1,3-二基)-二(1H-吡咯-2,5-二酮)溶解于50ml甲苯中，以物质的量比例1:2加入0.20g呋喃，加热回流10h后浓缩溶液至20ml，静置两天，得淡黄色针状晶体，称之为晶体A，其成分为2,2'-(丙烷-1,3-二基)二(3a,4,7,7a-四氢-4,7-环氧-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮)；称取晶体A0.50g，加入40mL甲醇，超声震荡10min，加入0.05g钯碳催化剂，通入氢气，常温反应10h，反应结束后，过滤，静置挥发，1天后，溶液中洗析出大量透明薄片状物质，用乙腈重结晶，得到透明长条状晶体，即为目标产物。

实施例4。

称取3.36g去甲基斑蝥素，放入研钵中，加入0.74g丙二胺，常温下研磨4h，得到糊状物，加入120ml甲醇溶解，过滤，静置挥发，三天后，溶液中析出透明薄片状结晶，用乙腈重结晶，即为目标产物。

实施例5。

称取3.34g去甲基斑蝥酰亚胺，放入研钵中，加入2.02g1,3-二溴丙烷，常温下研磨4h，得到糊状物，加入120ml甲醇溶解，过滤，静置挥发，三天后，溶液中析出透明薄片状结晶，用乙腈重结晶，即为目标产物。

7、附图说明

附图1是目标化合物的¹HNMR谱图。

附图2是目标化合物的¹³CNMR谱图。

附图3是目标化合物的紫外-可见光谱图。

附图4是目标化合物的荧光光谱图。

Claims (1)

1.一种丙基连接的去甲基斑蝥酰亚胺二聚体及其在农药学上可接受的盐在制备农药中的应用，其特征在于，所述农药用于防治小菜蛾幼虫或稻瘟病菌或西红柿枯萎病菌；该化合物外观呈无色透明长条状晶体，熔点176.1-177.5℃，分子式C₁₉H₂₂N₂O₆，分子量为374.39，其结构如下：

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