新型马鞭草烯酮基杂环类生物活性化合物的合成及构效关系研究

Verbenone butyral was prepared by the Mukaiyama aldol condensation reaction of butanal with verbenone which was produced via oxidation of allyl methylene in α-pinene. Then, six types of novel verbenone-based heterocyclic bioactive compounds, i.e. verbenone-based pyrimidine-amides, verbenone-based pyrimidine-thioureas, verbenone-based 1,3,4-thiadiazole-amides, verbenone-based 1,3,4-thiadiazole-thioureas, verbenone-based 1,2,4-triazole-3-thiol esters, and verbenone-based 2-substituted-1,3,4-oxadiazoles, will be designed and synthesized by using the substructure connection method and chemical modification reactions of the aldehyde group in verbenone butyral, for realizing optimization and superposition of the active constituents. The synthetic conditions will be investigated, the structures of the products will be characterized, the bioactive activities including antimicrobial, herbicidal, antitumor, plant growth regulating, and interaction with DNA activities will be tested, and the substituent group-bioactivity relationship will be studied. This research project aims at finding novel leading compounds with bioactive activities, providing fundamental data for the preparation of new medicine or pesticide, and opening a new pathway for the modification and high-value utilization of turpentine which is a natural and preponderant resource of China.

以α-蒎烯烯丙位亚甲基氧化得到的马鞭草烯酮为原料，通过Mukaiyama羟醛缩合反应，将马鞭草烯酮转化为马鞭草烯酮缩丁醛，然后采用亚结构连接法，通过对马鞭草烯酮缩丁醛中醛基的改性反应，设计和合成马鞭草烯酮基嘧啶-酰胺化合物、马鞭草烯酮基嘧啶-硫脲化合物、马鞭草烯酮基噻二唑-酰胺化合物、马鞭草烯酮基噻二唑-硫脲化合物、马鞭草烯酮基三唑-硫醇酯化合物、马鞭草烯酮基2-取代噁二唑化合物等六类未见文献报道的马鞭草烯酮基杂环类生物活性化合物，实现活性成分的优化叠加。探索合成条件，表征产物结构，测试生物活性（如抗菌、除草、抗肿瘤、植物生长调节、与DNA相互作用等），研究取代基结构与生物活性的关系，以期寻求具有生物活性的新的先导物质，为创制新的医药或农药打下基础，为我国天然优势资源松节油的改性和高值化利用提供新的途径。

松节油是我国来自松树的天然优势生物质资源。松节油的高值化利用是值得深入研究的课题。作为松节油主要成分的α-蒎烯本身具有一定的生物活性，通过α-蒎烯分子的结构改造可以合成多种生物活性物质。本项目采用不同氧化剂将松节油的主成分α-蒎烯的烯丙位进行选择性氧化分别制备马鞭草烯酮和桃金娘烯醛、对松节油的重要组分3-蒈烯选择性氧化制备3-蒈烯-5-酮，然后对这些环状单萜烯酮（或醛）的羰基进行化学改性，设计并合成得到马鞭草烯酮基噻唑-腙化合物、马鞭草烯酮肟酯化合物、3-蒈烯-5-酮肟酯化合物、马鞭草烯酮基磺酸肟酯化合物、桃金娘烯醛肟酯化合物、马鞭草烯酮肟醚化合物等6类共140个新型生物活性化合物。探讨了合成条件，用FT-IR、1H NMR、13C NMR、ESI-MS、UV-vis和元素分析等多种分析测试手段表征了化合物的结构。生物活性测试结果表明，部分化合物具有优良的抑菌和除草活性，并显示一定的构效关系。项目的研究结果为天然产物基农药的合成和筛选提供了实验依据，为我国天然优势生物质资源松节油的深度开发利用提供了新的途经。