CN112979593A - 基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物及其制备方法 - Google Patents

基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物及其制备方法 Download PDF

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杨胜祥
袁媛
陈虞超
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Abstract

本发明公开了基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物及其制备方法，具体涉及种子萌发技术领域，其结构通式如文中式(1)。其中，基团R基团R选自2‑CH3、3‑CH3、4‑CH3、2,3‑CH3、2,4‑CH3、3,5‑CH3、2‑C2H5、3‑C2H5、4‑C2H5、4‑C(CH3)3、2‑OCH3、3‑OCH3、4‑OCH3、3,4‑OCH3、3,5‑OCH3、2‑OC2H5、3‑OC2H5、4‑OC3H7、2‑F、3‑F、4‑F、2‑Cl、3‑Cl、4‑Cl、2‑Br、3‑Br、4‑Br、2‑OCF3‑6‑Br、3‑OH、2,3,4‑OH、2‑F‑3‑OCH3、3‑OCH2Ph、2,5‑F、3‑CN、2‑OCH3‑5‑F、3,4,5‑F、4‑F‑3‑Cl、2‑CH3‑3‑F、2‑F‑3‑Br、2,5‑F、2,4‑F、3,4‑F、4‑OH‑3‑CH3、3‑CH3‑5‑CF3、2,3,4‑OCH3、4‑CF3、4‑F‑3‑Br、3,5‑CF3、3,4‑Cl、3,4‑F、4,5‑OCH3‑2‑Br、4‑OCH3‑3‑Br中的至少一种。本发明提供的化合物具有可促进寄生植物种子萌发的优点。

Description

基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化 合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及种子萌发技术领域，具体为基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物及其制备方法。
背景技术
独脚金内酯类物质(strigolactones，SLs)是一类新型植物激素，是天然独脚金醇类化合物和人工合成类似物的总称，广泛存在于高等植物中，主要在根中合成。随着研究的不断深入，SLs的很多生物功能被发现，SLs能诱导寄生种子萌发，还能起到信号分子的作用，即可作为共生丛枝菌根真菌的分枝因子，来促进丛枝菌共生真菌的分枝。此外，SLs作为一种新型的植物生长调节剂，能够抑制植物的分枝和侧芽的生长，参与调控植物的分枝数量，这是SLs最重要的生物学功能，如研究表明，独脚金内酯的D环的R-构型的异构体显示出较高的抑制水稻分蘖活性，SLs调控水稻分蘖机制也得到了很好的研究和分析。SLs通过与植物体内的其他生长素、细胞分裂素协同作用，不仅可以控制植物分枝，还可以调控植物根系的生长，促进豆科植物根系根瘤菌的形成等作用。对独脚金内酯的发现及其生物学功能的研究，特别是对其生物学功能机理的研究促进了其在农业方面的应用研究，SLs能够有效诱杀寄生性杂草、改善土壤肥力、提高植物对根结线虫抗性、调控株型提高作物产量，是一种绿色天然的植物生长调节剂，有广阔的应用前景。因此，SLs对植物生物学功能的作用机制、SLs类似物的合成及其功能研究、SLs的应用推广等方面的研究是目前植物学、分子生物学领域的研究热点。
然而，独脚金内酯及其类似物在寄生植物种子休眠与萌发中具有重要的作用，但由于天然来源的SLs类化合物结构不稳定，难以量产，而其类似物GR24市场价格昂贵，导致在寄生植物种子萌发的应用上受到限制。因此，寻找新颖结构，筛选并定性合成稳定、高效，并对寄生植物种子具有广谱活性的新型独脚金内酯类似物具有重要的研究意义，成为国内外科学家关注的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物及其制备方法，该化合物具有可促进寄生植物种子萌发(如独脚金种子)萌发的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物，该化合物结构通式如式(1)：
Figure BDA0002914137080000021
其中，基团R选自2-CH3、3-CH3、4-CH3、2,3-CH3、2,4-CH3、3,5-CH3、2-C2H5、3-C2H5、4-C2H5、4-C(CH3)3、2-OCH3、3-OCH3、4-OCH3、3,4-OCH3、3,5-OCH3、2-OC2H5、3-OC2H5、4-OC3H7、2-F、3-F、4-F、2-Cl、3-Cl、4-Cl、2-Br、3-Br、4-Br、2-OCF3-6-Br、3-OH、2,3,4-OH、2-F-3-OCH3、3-OCH2Ph、2,5-F、3-CN、2-OCH3-5-F、3,4,5-F、4-F-3-Cl、2-CH3-3-F、2-F-3-Br、2,5-F、2,4-F、3,4-F、4-OH-3-CH3、3-CH3-5-CF3、2,3,4-OCH3、4-CF3、4-F-3-Br、3,5-CF3、3,4-Cl、3,4-F、4,5-OCH3-2-Br、4-OCH3-3-Br中的至少一种。
作为优选，基团R选自4-F。其中，4-F表示-F在苯环上的取代位置。
本发明还提供上述化合物的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
S01、甲基丙二酸的合成
取NaOH溶液置于圆底烧瓶中，且在低温条件下冷却至0℃，加入甲基丙二酸二乙酯，滴加完毕后，于常温下反应60h，反应完成后，得到甲基丙二酸粗品。
甲基丙二酸粗品经乙醚萃取，得到有机相A和水相，水相经6mol/L的HCl溶液酸化、乙酸乙酯萃取后，得到有机相B。
有机相A和有机相B合并经无水硫酸钠干燥后，旋蒸至干，即得到甲基丙二酸固体粉末。
S02、3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮的合成
室温下，在圆底烧瓶中加入水和乙二醛水溶液，后依次加入甲基丙二酸和6mol/LHCl溶液，加热至回流，反应16h，得到3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮粗品；
在上述得到的3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮粗品中加入NaCl固体至饱和状态，经乙酸乙酯萃取后得到有机相，有机相经无水硫酸钠干燥后旋蒸至干，得到固体粉末。
固体粉末经质量比为5:2的石油醚和乙酸乙酯混合液复溶后，经柱层析得到黄色固体，即是3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮。
S03、肉桂酸酯类独脚金类似物的合成
在圆底烧瓶中加入肉桂酸类化合物、3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮化合物和DMF溶剂，冰浴条件下磁力搅拌10分钟，搅拌完成后加入二氯亚砜和催化计量的三乙胺，升温至回流，反应8～12h，反应完成后蒸馏除去剩余的二氯亚砜，然后加入适量乙酸乙酯于上述反应瓶中使蒸馏残余物溶解，接着用饱和食盐水洗涤，乙酸乙酯相用无水硫酸钠干燥后用旋转蒸发仪脱除溶剂，且用石油醚：乙酸乙酯＝5:1作为展开剂进行柱层析，即可得到吲哚-3-羧酸酯类独脚金类似物。
作为优选，在步骤S03中，反应时间为10h。
作为优选，在步骤S03中，反应时间为10min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的化合物结构新颖，现有技术中均未记载过，通过使用该化合物可促进寄生植物种子萌发。并且通过本发明提供的合成路线可稳定、高效地合成具有上述功能的目标化合物。
附图说明
图1为本发明所提供的化合物的合成路线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物，该化合物的结构式如式(1)：
Figure BDA0002914137080000051
实施例2
一种可促进独脚金种子萌发的化合物，其特征在于，结构式如式(2)：
Figure BDA0002914137080000052
实施例3
一种可促进独脚金种子萌发的化合物，其特征在于，结构式如式(3)：
Figure BDA0002914137080000053
测试例1(本实施例以独脚金种子为例测试其萌发活性)
1、种子预处理
(1)将筛选后的独脚金种子用1％次氯酸钠消毒15min，再用无菌蒸馏水冲洗干净。
(2)在5cm培养皿中铺一层滤纸，用无菌水润湿后放置一张2cm的玻璃纤维滤纸，用接种针将灭菌处理的独脚金种子30粒转移到玻璃纤维滤纸上，30℃黑暗培养7天
2、独角金内酯类似物种子萌发活性测试
(1)将供试化合物配置为0.01mg/L、0.1mg/L和1mg/L三个浓度梯度(丙酮作为溶剂)。
(2)在5cm培养皿中铺一层滤纸，滤纸上滴加20μL溶液并挥干丙酮。再用700uL无菌水润湿滤纸。
(3)将预处理中放有种子的玻璃纤维滤纸转移到含供试化合物的滤纸上，GR24作为阳性对照，丙酮溶剂作为阴性对照，30℃黑暗培养7天，每个浓度重复5次。
(4)7天后在立体显微镜下观察种子萌发。
2、实验结果
供试化合物对独脚金种子的萌发起到促进作用，并与浓度成正相关，且促萌发活性要优于GR24。供试化合物在1mg/L的时候独脚金种子的萌发率在90％，而使用1mg/L的GR24时，独脚金种子的萌发率为70％-80％
同样地，上述实施例提供的化合物也适用于促进列当、菟丝子、独脚金、天麻、百蕊草种子的萌发。

Claims (5)

1.基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物，其特征在于，结构通式如式(1)：
Figure FDA0002914137070000011
其中，基团R选自2-CH3、3-CH3、4-CH3、2,3-CH3、2,4-CH3、3,5-CH3、2-C2H5、3-C2H5、4-C2H5、4-C(CH3)3、2-OCH3、3-OCH3、4-OCH3、3,4-OCH3、3,5-OCH3、2-OC2H5、3-OC2H5、4-OC3H7、2-F、3-F、4-F、2-Cl、3-Cl、4-Cl、2-Br、3-Br、4-Br、2-OCF3-6-Br、3-OH、2,3,4-OH、2-F-3-OCH3、3-OCH2Ph、2,5-F、3-CN、2-OCH3-5-F、3,4,5-F、4-F-3-Cl、2-CH3-3-F、2-F-3-Br、2,5-F、2,4-F、3,4-F、4-OH-3-CH3、3-CH3-5-CF3、2,3,4-OCH3、4-CF3、4-F-3-Br、3,5-CF3、3,4-Cl、3,4-F、4,5-OCH3-2-Br、4-OCH3-3-Br中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物，其特征在于，基团R选自4-F。
3.根据权利要求1～2任一所述的基于肉桂酸类化合物制备得到可促进寄生植物种子萌发的化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、甲基丙二酸的合成
取NaOH溶液置于圆底烧瓶中，且在低温条件下冷却至0℃，加入甲基丙二酸二乙酯，滴加完毕后，于常温下反应60h，反应完成后，得到甲基丙二酸粗品；
甲基丙二酸粗品经乙醚萃取，得到有机相A和水相，水相经6mol/L的HCl溶液酸化、乙酸乙酯萃取后，得到有机相B；
有机相A和有机相B合并经无水硫酸钠干燥后，旋蒸至干，即得到甲基丙二酸固体粉末；
S02、3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮的合成
室温下，在圆底烧瓶中加入水和乙二醛水溶液，后依次加入甲基丙二酸和HCl溶液，加热至回流，反应16h，得到3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮粗品；
在上述得到的3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮粗品中加入NaCl固体至饱和状态，经乙酸乙酯萃取后得到有机相，有机相经无水硫酸钠干燥后旋蒸至干，得到固体粉末；
固体粉末经质量比为5:2的石油醚和乙酸乙酯混合液复溶后，经柱层析得到黄色固体，即是3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮；
S03、肉桂酸酯类独脚金类似物的合成
在圆底烧瓶中加入肉桂酸类化合物、3-甲基-5-羟基呋喃-2(5H)-酮化合物和DMF溶剂，冰浴条件下磁力搅拌10-15分钟，搅拌完成后加入二氯亚砜和催化计量的三乙胺，升温至回流，反应8～12h，反应完成后蒸馏除去剩余的二氯亚砜，然后加入适量乙酸乙酯于上述反应瓶中使蒸馏残余物溶解，接着用饱和食盐水洗涤，乙酸乙酯相用无水硫酸钠干燥后用旋转蒸发仪脱除溶剂，且用石油醚：乙酸乙酯＝5:1作为展开剂进行柱层析，即可得到肉桂酸酯类独脚金类似物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S03中，反应时间为10h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S03中，反应时间为10分钟。
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