專利名稱：一種光穩定的順式2,3-環丙烷化脫落酸類似物及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一類具有較好光穩定性的順式2，3-環丙烷化脫落酸類似物的合成方法與應用。
背景技術：
脫落酸⑴是一種廣泛存在于植物體內的植物激素，由Ohkuma于1963年首次從棉鈴中分離得到，與植物離層形成、誘導休眠、抑制發芽、促進器官衰老和脫落以及增強抗逆性等密切相關，被譽為“植物抗逆因子”。但是脫落酸在實際使用中的一個重大缺陷是在光照條件下，ABA的2位順式雙烯結構非常容易異構化為基本沒有活性的反式脫落酸(II)。
脫落酸反式脫落酸2，3-Cb環丙烷化脫落酸
(I)(II)(III)為了克服這一缺陷，人們設計合成了一系列具有較好光穩定性的脫落酸類似物，但遺憾的是因它們的生物活性太差而失去意義，致使這一難題至今未得到解決。本發明提供了一類結構新穎、光穩定性較好、生物活性好的脫落酸類似物(III)。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構新穎、光穩定性較好、生物活性好的脫落酸類似物。本發明所提供的脫落酸類似物為(E)-2-(2-(l,-羥基-2'，6'，6'-三甲基-4'-氧代環己-2'-烯基)乙烯基)-cis-環丙烷甲酸(III)。其合成路線如下
H
-COOEtTMS.COOEtTMS.CH2OHJL^I u
z — Y — η
HH
(IV)(V)(VI)
η--O^Ih20h -
V-O(IX)
(VII)(VIII)v }
0^β^ΟΟΟΗ3— ο ^ θΟΗ
O(XI)(III)
(X)Κ }化合物(III)表現出比天然脫落酸好的光穩定性。
在擬南芥種子萌發和幼苗生長兩種模式的生物活性測試，在較高濃度下，兩者對超表達擬南芥種子萌發的抑制效果均好于脫落酸。本發明可以用下述的實例來作進一步說明，但不僅僅限于這些實例。實施例I :化合物(III)的合成第一步(Z)-5_三甲硅基戊-2-烯-4-炔酸乙酯(IV)的合成在250mL干燥的三口瓶中依次加入丙炔酸乙酯7. 84g、無水溴化鋰10. 06g、乙酸5. 28g和無水乙腈80mL，攪拌，加熱回流反應22h。然后冷卻至室溫，通入氮氣保護，攪拌下先加入溶劑無水三乙胺120mL，再依次加入三甲基硅基乙炔10. 43g、雙三苯基磷氯化鈀
0.99g和碘化亞銅O. 54g。冰浴下反應6h，反應完畢，將反應液過小段硅膠減壓柱，并用乙酸乙酯洗柱。所得濾液濃縮，得到褐色的液體，直接柱層析(石油醚乙酸乙酯=8 1)，得 到黃色油狀液體 12. 7g,收率 80. 9%o 1H NMR (300MHz, CDCl3, 25。。)，δ O. 23 (s,9H)，I. 31 (t，3Jb-H = 7. 1Ηζ,3Η),4· 24(q,3JH_H = 7. 1Hz, 2H), 6. 07 (d, 3JH_H = 11. 6Hz, 1H), 6. 14(d,3JH_H =
11.6Hz, 1H) ppm13C NMR(75MHz，CDCl3, 25 °C ) δ 164. 6,129. 5,122. 3,108. 0,100. 7,60. 5,14. 2, -0. 36ppm. GC-MS ( % ) :196(2) (M+-I), 181 (40. 2), 167 (43. 8), 152 (54. 8), 137 (100),122(1. 8) ,99(66. I) ,75(22).第二步(Z)-5-三甲硅基戊-2-烯-4-炔-醇(V)的制備在250mL干燥的三口瓶中先加入4. 90g(Z)_5_三甲硅基戊_2_烯_4_炔酸乙酯，抽真空，通入氮氣，置換三次。再加入無水二氯甲烷120mL，然后在液氮浴下，冷卻至-78°C，緩慢滴加DIBAH40mL(l. 2mol/L)。滴加完后，保持_78°C下反應lh，然后室溫下反應2h。停止反應，在反應液中緩慢加入少量的乙酸乙酯和飽和硫酸鈉溶液，攪拌lh。然后加入固體硫酸鈉，抽濾，并用乙酸乙酯洗滌上層固體，合并所有濾液，濃縮，得到黃色油狀液體。柱層析(石油醚:乙酸乙酯=2 1)，得到目標化合物3.56g，收率92.5%。$ NMR (300MHz，CDCl3,25 °C ) δ O. 19(s，9H)，4· 42(dd，3JH_H = 1.5Hz，3Jh_h = 6. 3Hz，2H)，5· 60 (d，3JH_H = 12. IHz,1H) ,6. 07 6· 15 (m, 1H)ppm. 13C NMR(75MHz, CDCl3, 25 °C ) δ 142. 6,110. 5,100. 9,100. 5，61. 0，-0. 18ppm. GC-MS ( % ) :153(11. 8)，139(100), 111 (42. 9) ,99(30. I) ,73(66. 2)，61(57. 5).第三步Cis-2-(2-三甲硅基)-乙炔基環丙烷甲醇(VI)的制備在250mL干燥的三口瓶中加入新磨的Sm粉9. 25g，抽真空，通入氮氣，置換三次。然后加入IOOmL無水THF和氯化汞I. 60g的THF溶液(15mL)，攪拌IOmin后，再加入
2.25g (Z) -5-三甲硅基戊-2-烯-4-炔-醇的THF溶液(IOmL)。降溫至-78 V，緩慢滴加二碘甲烷16. 5g的THF溶液(5mL)。保持_78°C下反應lh，然后讓其自然升溫到室溫下反應24h。停止反應,在反應液中加入飽和碳酸鉀溶液,攪拌15min后，抽濾，固體用無水乙醚洗滌，合并有機相，飽和氯化鈉溶液洗滌三次，無水硫酸鈉干燥。濃縮，得到紅色液體，柱層析(石油醚乙酸乙酯=4 1)，得到黃色油狀的目標化合物1.59g，收率65. 1%。1HNMR(300MHz，CDCl3, 25°C ) δ O. 14(s，9H)，0· 67 0· 72 (m, 1H)，0· 97 I. 04 (m, 1Η)，I. 39
1.54(m，2H)，I. 85(s，1H)，3. 62(dd，3JH_H = 8. 5Hz，3Jh_h = 12. 0Hz，1H)，3. 92 (dd，3JH_H =5. 0Hz，3Jh_h = 12. OHz, 1H) ppm. 13CNMR(75MHz，CDCl3, 25°C ) δ 106. 7,82. 7,63. 8,20. 9，13. 2，
5.3,0. 03ppm. GC-MS ( % ) :135(8. 8), 116(28. I), 153(35. I) (M+-I), 109(96. 5) ,75(100),73(68. 4),61(15. 8) ,43(14. 0) ·
第四步cis-2-乙炔基環丙基甲醇(VII)的制備在IOOmL反應瓶中加入I. 15g(6. 85mmol)化合物VI、無水碳酸鉀2. llg(15. 3mmol)和無水甲醇50mL，室溫下攪拌反應12h。停止反應，濃縮。然后在濃縮液中加入飽和碳酸氫鈉溶液6mL，二氯甲烷萃取(3 X IOmL)，合并有機層，飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥。過濾，濃縮，柱層析(石油醚乙酸乙酯=2 I)得到黃色油狀的目標物O. 46g，收率70. 1% 1H NMR (CDCl3)，δ ppm :0. 62 O. 68 (m, 1H)，O. 98 I. 05 (m，1H)，I. 35 I. 53 (m,2H)，I. 85 (s，1H)，I. 88(d, J = 2. 1Hz, 1H)，3. 60(dd, J2 = 8. 7Hz，J1 = 11. 8Hz, 1H)，3· 92 (dd,J2 = 5. OHz, J1 = 11. 8Hz, 1H).第五步2'-[I'-羥基-2'，6'，6'-三甲基-4'，4'-(乙二氧基)_2'-環己烯基]-乙炔基環丙基甲醇(VIII)的制備在50mL反應瓶中加入O. 56g(5. 83mmol)化合物100，抽真空，通入氮氣，置換三次。降溫至_78°C，緩慢滴加丁基鋰5mL(12. 5mmol,2. 5mol/L).滴加完畢，保持_78°C下反 應lh，然后緩慢滴加I. 15g(5. 87mmol)氧化異佛爾酮縮酮化合物的無水THF溶液(8mL).滴加完畢后保持_78 C下反應Ih,然后讓其在室溫下反應12h.反應結束后，在反應液中加入飽和氯化銨溶液6mL，攪拌，分出有機層，水層用無水乙醚萃取(3X IOmL)，合并有機層，飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥。過濾，濃縮，柱層析(石油醚乙酸乙酯=2 : I)得到白色油狀液體I. 61g，低溫放置后有白色固體析出，收率94.6%。1H NMR(⑶Cl3)，Sppm:
0.49 O. 58 (m, 1H)，O. 95 I. 03 (m, 1H)，I. 06 (s，3H)，I. 12 (s，3H)，I. 33 I. 45 (m, 1H)，
1.46 I. 54 (m, 1H)，I. 89(s，3H)，I. 80 I. 85 (m, 1H)，2. 05 (dd, J = 10. 5Hz, 1H)，2. 53 (s,1H)，2. 77 (s，1H)，3. 35 3. 53 (m, 1H)，3. 89 3. 98 (m, 5H) ,5. 31(s,lH).第六步2' -[I'-輕基-2' , 6' , 6' - 二甲基-2' _環己稀基]-乙稀基環丙基甲醇的制備在IOOmL單口瓶中加入1.74g(5. 96mmol)化合物101和磁子，抽真空，置換氮氣三次。然后加入40mL無水THF，冰浴冷卻下，緩慢滴加Red-Al試劑。滴加完后，保持冰浴下反應15min，然后在室溫下反應6h。停止反應，在反應液中緩慢滴加5mL水，并用飽和食鹽水洗滌反應液，得到水層用無水乙醚萃取(3X15mL)。合并有機層，無水硫酸鈉干燥。過濾，濃縮，得到無色油狀液體2. 54g。在50mL單口瓶中加入上述反應液、無水丙酮30mL和對甲基苯磺酸60mg,室溫下反應lh。停止反應，將反應液濃縮，得到的殘留液中加入飽和5mL NaHCO3溶液，無水乙醚萃取(3X15mL)，合并有機層，無水硫酸鈉干燥。過濾，濃縮，將濃縮液柱層析提純(石油醚乙酸乙酯=2 I)，得到黃色油狀液體O. 67g，兩步反應總收率45. 2%。1H NMR(⑶Cl3),δ ppm 0. 44 O. 88 (m, 1H)，O. 93 O. 99 (m, 1H)，I. 01 I. 03 (s，3H)，I. 01 (s，3H)，I. 35
I.40 (m, 1H)，I. 64 I. 69 (m, 1H)，I. 91 (s，3H)，2. 21 2. 26 (m, 1H) ,2. 43 2. 50 (m, 1H)，3. 33 3. 40 (m, 1H)，3. 79 3. 88 (m, 1H)，5. 55 5. 74 (m, 2H)，5. 87 5. 88 (m, 1H).第七步2' -[I'-輕基-2' , 6' , 6' - 二甲基-2' _環己稀基]-乙稀基環丙基甲醛的制備在50mL單口瓶中依次加入O. 75g(3mmol)化合物102、無水丙酮30mL和活性二氧化錳I. 74g(20mmol)，室溫下攪拌反應，然后分別在反應4h和8h補加I. 74g(20mmol)的活性二氧化錳。反應12h后，停止反應，將反應液抽濾，并用丙酮洗滌固體。合并濾液，濃縮，柱層析(石油醚乙酸乙酯=2 I)，得到黃色油狀液體O. 34g，收率45. 2%。1H NMR(⑶Cl3),δ ppm 0. 9 I. 02 (m, 4H)，I. 06 (s, 3H)，I. 42 I. 58 (m, 2H)，I. 84 I. 88 (m, 3H)，I. 89 I. 92 (m, 1H)，2. 18 2. 27 (m, 2H)，2. 41 2. 46 (d, J = 17. 1Hz, 1H)，5. 81 5. 73 (m, 2H)，5. 90 5. 84 (m, 1H)，9. 41 9. 44 (s，1H)，第八步2' -[I'-羥基-2'，6'，6'-三甲基-2'-環己烯基]-乙烯基環丙基甲酸甲酯的制備在50mL單口瓶中依次加入O. 69g(2. 78mmol)化合物103、無水甲醇40mL、活性Mn024. 84g (55. Bmmol)、NaCNO. 52g (10. I mmol)、冰乙酸 O. 19g (3. 06mmol),室溫下攬祥反應6h。停止反應，抽濾，并用無水甲醇洗滌上層固體。合并濾液，濃縮，得到褐色的固體殘留物。于該固體中加入5mL水，乙酸乙酯萃取(3X10mL)。合并乙酸乙酯層，水洗漆(3X 15mL),得到有機層無水Na2SO4干燥。過濾，濃縮，柱層析(石油醚乙酸乙酯=3 1)，得到黃色油狀液體 O. 27g,收率 34. 9% ο 1H NMR(CDCl3)， δ ppm :0. 99 (d, 3H)，I. 06 (d, 3H)，I. 24
I.33(m，2H)，I. 80 (s, 1H)，I. 87 (dd, J=L 4Hz，3H)，I. 94 I. 99 (m，2H)，2· 17 2· ·24 (m,1Η)，2· 39 2· 45 (m, 1Η)，3. 65 (s, 3Η)，5· 72 5· 76 (m, 2Η)，5· 87 5· 91 (m, 1Η).第九步化合物(III)的制備在25mL單口瓶中加入O. 16g(0. 576mmol)化合物104、無水甲醇5mL和2MK0H溶液2mL(4mmol)，室溫攪拌反應2h。停止攪拌，將反應液濃縮，得到的殘留液用乙酸乙酯萃取(2X5mL)。水相用10% HCl調節pH值至3，并用乙酸乙酯萃取(3 X IOmL)。合并有機層，無水硫酸鈉干燥。過濾，濃縮，得到黃色粘稠狀液體O. lg，收率69. 5%。1H NMR(OT3OD), δ ppm
1.00 (m, 6H)，I. 02 I. 10 (m, 2H)，I. 81 (m, 2H)，I. 89 (d, 3H) ,2. 05 2. 12 (m, 1H) ,2. 47
2.54 (m, 1H)，5. 68 5. 78 (m, 2H)，5. 81 (s，1H).實施例2 Cis-2, 3-環丙烷化脫落酸類似物(III)的光穩定性以254nm紫外燈為光源(光源來自于ZF-I三用紫外分析儀)，光照時保持樣品瓶與紫外燈的相對位置(5cm) —直固定不變。采用HPLC-MS確認異構化產物結構，采用HPLC對不同條件和化合物的光異構化進行了評價，并建立了各個化合物的分析方法。對每個化合物光異構化含量的確定，采用的是面積歸一化法。藥劑配制精確稱量2.6mg(1.0X10_5mol)化合物(III)，溶于ImL甲醇中，得到每個化合物的lOmmol/L儲備液，于-20°C下避光保存。移取100 μ L儲備液，用水稀釋至IOmL以進行光照實驗。光照時保持樣品瓶與紫外燈的相對位置(5cm) —直固定不變。在進行光照實驗前，先吸取20 μ L的試液作為對照樣品進行HPLC測定。在光照實驗中，選擇不同時間點每次吸取20 μ L的試液，立即進行HPLC以測定其中化合物的濃度，并對整個色譜圖進行峰面積歸一化，得到化合物色譜峰面積的權重。標準工作曲線的建立制取HPLC標準工作曲線的化合物的系列濃度如下50，75，100，125，150 μ Μ，各濃度溶液均由儲備液以水稀釋至需要濃度。將各濃度的標準品依照HPLC條件制作標準曲線，每個點重復測定三次，取平均值。結果與分析在254nm紫外燈(光源來自于ZF-I三用紫外分析儀)相同光照條件下，以(±)-ABA為對照，對化合物(III)進行了光異構化的動力學過程研究，采用面積歸一化法確認每個化合物的光異構化含量。表I列出了化合物(III)及(±)-ABA在紫外光照下順、反異構體含量隨時間變化的結果。 表1化合物(III)和(±)-ABA的光異構化含量變化
權利要求
1.一種順式2，3-環丙烷化脫落酸類似物(III)，其光穩定性約為脫落酸的4倍。其結構式為
2.權利要求I中所示化合物的合成方法，其合成路線為
3.權利要求I中所示化合物以及以其為活性成分制成的制劑或混劑作為植物生長調節劑的應用。
全文摘要
脫落酸(I)是一種廣泛存在于植物體內的植物激素，具有重要的生理功能，但其快速的光異構化特性限制了其應用范圍。本發明通過2，3-位的環丙烷化，合成了一種脫落酸的生物電子等排體2，3-環丙烷化脫落酸類似物，其光穩定性約為脫落酸的4倍。
文檔編號A01N37/42GK102911041SQ20121039156
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者覃兆海, 肖玉梅, 劉文劍, 范錦龍, 韓小強 申請人:中國農業大學