菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐衍生物及其制备和抗植物病毒应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐衍生物及其制备方法和抗植物病毒应 用。
【背景技术】
[0002] 1935年，第一个菲并吲噪里西啶生物碱一娃儿藤碱（tylophorine)被分离鉴定出 来[RatnagiriswaranAN,VenkatachalamK.ThechemicalexaminationofTylophora asthmaticaandisolationofthealkaloidstylophorineandtylophorinine[J]. IndianJ.Med.Res.，1935,22 :433-441.]，由于其独特的化学结构、显著的生物活性，受 到国内外化学家的广泛关注。菲并吲哚里西啶生物碱主要存在于四个科植物：萝摩科 (Asclepiadaceae)、桑科（Moraceae)、爵床科（Acanthaceae)和棒科（Lauraceae)。其中最 主要的是萝摩科植物，在该科中有五个属的植物发现含有菲并吲哚里西啶生物碱，分别为： 娃儿藤属（Tylophora)、鹳绒藤属（Cyanchum)、夜来香属（Pergularia)、Vinceto_xicum属 和Antitoxicum属。菲并吲噪里西啶生物碱被发现具有广泛的生物活性，如：抗肿瘤、治疗 白血病、抗菌、抗阿米巴虫活性，因此引起众多化学家和药物学家的极大兴趣。
[0003] 本课题组首次发现牛心朴子草的浸取物对危害极大的烟草花叶病毒（TMV)具有 极高的抑制活性，进一步生物活性跟踪化学分离研究结果表明：其中抗TMV主要活性物质 为菲并吲哚里西啶类生物碱一 (R)-安托芬（1)，同时还分离到了微量的（R)-6-0-脱甲基安 托芬（2)，它们比已见文献报道的植物病毒抑制剂活性高出很多。随后开展广泛的结构修饰 和改造，优化出高效的植物病毒病防治药剂NK-007。虽然菲并吲哚里西啶生物碱具有很好 的生物活性，但是也存在中枢神经系统毒性较大、水溶性差、对光照和热不稳定的缺点，这 影响它们的实际应用。
[0004]
[0005] 季铵盐与无机盐性质相似，易溶于水。而且自然界中也存在季铵盐，不少具有一定 的生物活性，例如：胆碱是卵磷脂的组成成分，是机体可变甲基的一个来源而作用于合成甲 基的产物，同时又是乙酰胆碱的前体；甜菜碱具有抗肿瘤，降血压，抗消化性溃疡及胃肠功 能障碍，治疗肝脏疾病；毒蕈碱（Muscarine)天然生物碱，主要存在于丝盖伞属和杯伞属的 真菌中，具有重要的药理活性；黄连碱主要存在粟科植物，具有抗微生物、杀虫、抗癌、抗肾 炎等作用。
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[0007] 用化学方法对天然产物进行季铵盐衍生作为一个合理的结构改造的工具已经应 用到药物化学上，可以拓展天然产物的化学结构和生物活性的多样性。对菲并吲哚里西啶 生物碱进行季铵盐衍生可以增加其水溶性，同时还可以增加其分子极性，从而使其不易穿 透血脑屏障，进而可以解决其中枢神经系统的毒性较大的缺点。与无机盐相比，季铵盐还 克服了吸湿性缺点。在娃儿藤碱的分离鉴定中，文献报道了碘甲烷季铵盐衍生物进而通过 降解反应来鉴定其确切结构[(a)GovindachariTR，LakshmikanthamMV，K.Nagarajan K，PaiBR.ChemicalExaminationofTylophoraAsthmatica-IITrtrahedron，1958,4， 311-324 ； (b)GellertE,GovindachariTR，LakshmikanthamMV，RagadIS,RudzatsR， ViswanathN.TheAlkaloidsofTylophoracrebrifloraStructureandSynthesisof Tylocrebrine,aNewPhenanthroindolixidineAlkuloid.TheAlkaloidsofTylophora crebriflora,1962,1008-1014 ； (c)MulchandaniNB,VenkatachalamSR.Alkaloidsof Pergulariapallida.Phytochemistry，1976,15 (10)，1561-1563. (d)娄红祥，李铁，初晓 君，姜志明，赵彦伟.华北白前根中生物碱的分离与衍生物的制备.山东医科大学学报， 1995, 33 (2)，158-162.]，除此以外对于菲并吲哚里西啶生物碱10-位N取代基对活性的影 响还从未进行研究过，对10-位N进行衍生化的方法也缺乏报道。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐衍生物及其制备方法和在防 治植物病毒方面的应用。本专利的菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐衍生物表现出很好的抗植 物病毒活性。
[0009] 本发明的菲并吲哚里西啶生物季铵盐化产物具有如下通式（I)所示结构的化合 物：
[0010]
[0011] 以上通式中，
[0012] R代表一个至四个羟基、一个至四个卜1〇碳烷氧基、一个至两个0CH20、一个至两 个 0CH2CH20 ;
[0013] R1分别代表2-10碳烃基、1-10碳烯丙基、1-10碳炔丙基、氰甲基、1-10碳烷氧羰基 甲基、1-10碳烷羰基甲基、1-10碳芳环羰基甲基、1-10碳烷氨羰基甲基、1-10碳芳环苄基、 1-10碳含氮杂环苄基、1-10碳含氧杂环苄基、1-10碳含硫杂环苄基。
[0014] x分别代表卤素负离子、1-10碳烷基磺酸负离子、1-10碳芳基磺酸负离子、碳酸负 离子、磷酸负离子等。
[0015] 以上通式中包括所有13a位和14位的立体异构体。
[0016] 本发明中的菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐衍生物I可以按如下方法制备：
[0017]
[0018] 不同菲并吲哚里西啶生物碱与RX在三氯甲烷、DMF等溶剂中发生反应，然后通过 分离得到单一构型的季铵盐产物I。
[0019] 本发明优选如下化学结构式的菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐衍生物（I):
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[0022]
[0023] 本发明通式（I)的化合物具有优异的抗植物病毒活性，能很好地抑制烟草花叶病 毒、辣椒病毒、水稻病毒、番前病毒、甘薯病毒、马铃薯病毒和瓜类病毒及玉米矮花叶病毒 等，可有效防治烟草、辣椒、水稻、番茄、瓜菜、粮食、蔬菜、豆类等多种作物的病毒病，尤其适 合于防治烟草花叶病。通式（I)的菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐化产物表现出很高的离 体抗TMV活性，而且还表现出很好的抗烟草花叶病毒（TMV)活体活性，部分季铵盐化产物 的抗烟草花叶病毒活体活性明显优于商品化品种病毒唑，尤其是化合物I-S-la、I-S-lb、 I-R-la、I-R-lb、I-R-2a、I-S-7b、I-S-8a、I-S-8b、I-R-8a、I-S-10a、I-S-10b、I-S-lla、 I-S-llb、I-S-12在500yg/mL浓度下抗烟草花叶病毒活性与商品化品种宁南霉素在 500iig/mL浓度下的活性相当；化合物I-S-lb、I-S-10a、I-S-10b在500yg/mL浓度下抗 烟草花叶病毒活性明显高于母体娃儿藤碱，甚至高于高效的植物病毒病防治药剂NK-007 ; 其中最优化合物I-S-lb在100yg/mL浓度下抗烟草花叶病毒活性与商品化品种病毒唑在 500yg/mL浓度下的活性相当。据我们所知，这也是首次报道菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐 衍生物具有抗植物病毒活性。
[0024] 本发明通式（I)的化合物作为植物病毒抑制剂可以直接使用，也可以加上农业上 接受的载体使用，也可以和其他抗植物病毒剂如苯并噻二唑（BTH)、噻酰菌胺（TDL)、4-甲 基-1，2,3-噻二唑-5-甲酸（TDLA)、DL-P-氨基丁酸（BABA)、病毒唑、宁南霉素、菲并吲哚 里西啶生物碱安托芬、联三唑类化合物XY-13和XY-30、病毒A、水杨酸、多羟基双萘醛、氨基 寡糖素形成互作组合物使用，这些组合物有的表现增效作用，有的表现相加作用。
【具体实施方式】
[0025] 下述的实施例和生测试验结果可用来进一步说明本发明，但不意味着限制本发 明。
[0026] 实施例1 :菲并吲哚里西啶生物碱季铵盐化产物的合成
[0027]
[0028] 将R-娃儿藤碱或S-娃儿藤碱（590mg，1. 5mmol)溶于01(：13中，然后加入碘甲烷或 溴化物（3-丙烯溴，3-溴丙炔，1-溴-2- 丁炔，溴乙腈，溴代乙酰胺，2-溴-N-甲基乙酰胺， 2-溴-N，N-二甲基乙酰胺，苄溴，对三氟甲基苄溴，对三氟甲基苄溴，2-溴苯乙酮）（3mmo1)。 反应加热回流24-48h，反应减压脱溶，得到粗产物，然后常压柱层析分离（CH2C12 :MeOH= 20 : 1)得到目标产物。
[0029]化合物I-S-la
[0030]浅黄色固体，Mp:216-217°C?收率：20% ? 4NMR(400MHz，DMS0-d6)S8. 12(s，1H)， 8. 10(s，1H)，7. 47(s，1H)，7. 39(s，1H)，5. 20(d，J= 16. 0Hz，1H)，4. 97(d，J= 16. 0Hz，1H)， 4. 52-4. 39 (m，2H)，4. 30 (br，1H)，4. 07 (s，6H)，4. 00 (s，3H)，3. 99 (s，3H)，3. 88-3. 86 (m，2H)， 3. 70-3. 55 (m，2H)，3. 12-3. 11 (m，1H)，2. 44-2. 42 (m，1H)，2. 29-2. 19 (m，2H)，1. 94-1. 78 (m， 1H) ;13C(100MHz，DMS0-d6)S149. 5,149. 1，149. 0,149. 0,124. 2,123. 7, 123. 5,123. 3， 122. 6,118. 1，104. 5,104. 3,103. 6,82. 5,72. 8,67. 5,63. 1，56. 0,55. 8,55. 6,50. 5,45. 6， 28. 4,25. 2,19. 7；HRMS(ESI)calcdforC27H30N04+[M-Br]432. 2169,found432. 2178.
[0031]化合物I-R-la:浅黄色固体，Mp212-214°C?收率：22% ? 4NMR，13CNMR，and HRMS(ESI)与化合物I-S-la相同。
[0032]化合物I-S-lb
[0033]浅黄色固体.Mp:237-239°C?收率：43% ? 4NMR(400MHz，DMS0-d6)S8. 12(s， 1H)，8. 10 (s，1H)，7. 39 (s，1H)，7. 30 (s，1H)，5. 51 (d，J= 16. 0Hz，1H)，4. 97 (d，J= 16. 0Hz， 1H)，4. 34-4. 32 (m，3H)，4. 19 (br，1H)，4. 06 (s，6H)，3. 98 (s，6H)，3. 88-3. 64 (m，2H)， 3. 35-3. 26(m，2H)，2. 50(br，1H)，2. 35-2. 24(m，2H)，2. 20-2. 10(m，1H);13C匪R(100MHz， DMS0-d6)S149. 4,149. 2,149. 1，148. 9,123. 9,123. 9,123. 8,123. 6,122. 5,118. 4,104. 5， 104. 5, 104. 1，103. 2,83. 1，72. 3,68. 9,61. 8,58. 7,56. 0, 55. 6,41. 7,26. 2,25. 3, 18. 6 ; HRMS(ESI)calcdforC28H32N04+[M-Br] 446. 2326,found446.2333.
[0034]化合物I-R-lb:浅黄色固体，Mp:235-238°C?收率：40% ? 4NMR，13CNMR，and HRMS(ESI)与化合物I-S-lb相同.
[0035]化合物I-S_2a
[0036] 白色固体?Mp:220-224°C?Yield:24 %NMR(400MHz，DMS0-d6)S8. 16(s， 1H)，8. 14 (s，1H)，7.51 (s，1H)，7.45 (s，1H)，5. 26 (d，J= 16. 0Hz，1H)，5. 03 (d，J= 16. 0Hz， 1H)，4. 53-4. 29 (m，3H)，4. 11 (s，6H)，4. 05 (s，3H)，4. 03 (s，3H)，3. 96-3. 78 (m，2H)