具有独脚金内酯活性的苯乙酯烯醚内酯类化合物及其制备与应用

摘要

本发明公开了具有独脚金内酯活性的苯乙酯烯醚内酯类化合物及其制备与应用。其结构式如式I所示。本发明提供了一种结构简单、合成便捷、生物活性高的苯乙酯烯醚内酯类化合物，同时对该类化合物进行向日葵列当和瓜列当种子萌发、拟南芥下胚轴伸长、水稻分蘖测试，结果显示该类化合物对列当种子萌发具有较好的促进活性，对拟南芥下胚轴伸长和水稻分蘖具有较好的抑制活性，是具有广阔应用前景的植物生长调节剂。

说明书

技术领域

本发明属于植物生长调节剂领域，具体涉及具有独脚金内酯活性的苯乙酯烯醚内酯类化合物及其制备与应用。

背景技术

植物生长调节剂在农业生产上被广泛使用，能有效调节作物的生育过程，达到稳产增产、改善品质、增强作物抗逆性等目的。独脚金内酯(Strigolactones，SLs)是近年来备受关注的一类新型的内源性植物激素，SLs存在于许多植物中，特别是在根系分泌物中。首个SLs是1966年从棉花的根系分泌物中分离出来的一类类胡萝卜素类萜类内酯小分子。在不同的植物物种中已经发现的独脚金内酯主要分为典型的和非典型的两类化合物，典型的SL

作为一类天然存在的植物信号分子，不同结构的独脚金内酯分子可能表现出不同的生物活性。SL

天然SL

发明内容

本发明的目的是提供一种具有独脚金内酯活性的苯乙酯烯醚内酯类化合物及其制备与应用，本发明的苯乙酯烯醚内酯类似物在植物生长方面具有重要的调节作用，可以作为植物生长调节剂在农业上应用。

本发明所提供的苯乙酯烯醚内酯类化合物，其结构式如式I所示：

式I中，

R

上述式I所示化合物中，R

上述式I所示化合物具体可为如下化合物中的任一种：

上述式I所示化合物通过包括如下步骤的方法制备得到：

使得式II所示化合物与式III所示化合物在碱性条件下进行醚化反应，得到式Ⅰ所示化合物；

式II中R

上述的制备方法中，所述醚化反应可在有机溶剂中进行，

所述有机溶剂可选自二氯甲烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种；

上述的制备方法中，所述碱性条件可由碱提供，

所述碱具体可为碳酸钾、叔丁醇钾中的至少一种；

上述的制备方法中，所述醚化反应的温度可为-10～25℃，优选室温，反应时间可为1-24h；

所述式II所示化合物与所述式III所示化合物的摩尔比可为1:1～10，具体可为1:1.2～10。

本发明中，式Ⅱ所示化合物按如下路线制备：

式(1)中R

其制备方法包括如下步骤：

式(1)所示含取代基R

其中，式(1)所示苯乙酸乙酯与甲酸乙酯的摩尔比可为1:1～3，具体可为1:1，

所述反应的温度可为25℃；

所述反应在有机溶剂中进行，

所述有机溶剂为四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺中的任一种；

本发明中，式ⅡI所示化合物按如下路线制备：

式(3)中R

其制备方法包括如下步骤：

式(3)所示化合物和四溴化碳，在三苯基膦存在下，发生溴代反应，得到式III所示化合物。

所述溴代反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂具体可为二氯甲烷。

所述溴代反应的温度可为20-25℃，时间可为1.5-3.5h。上述式I所示化合物作为植物生长调节剂在下述方面的应用也属于本发明的保护范围：

1)促进寄生杂草种子萌发；

2)抑制植物幼苗下胚轴的伸长；

3)促进植物的根毛生长；

4)抑制植物的侧根生成；

5)抑制植物的分枝发育；

6)促进植物叶片的衰老；

7)促进从枝菌根真菌菌丝的生长。

所述植物具体可为拟南芥、水稻、小麦。

所述寄生杂草具体可为向日葵列当、瓜列当、独脚金。

本发明还提供一种植物生长调节剂。

所述植物生长调节剂，含有上述式I所示苯乙酯烯醚内酯类化合物。

本发明提供了一种结构简单、合成便捷、生物活性高的苯乙酯烯醚内酯类化合物，同时对该类化合物进行向日葵列当和瓜列当种子萌发、拟南芥下胚轴伸长、水稻分蘖测试，结果显示该类化合物对列当种子萌发具有较好的促进活性，对拟南芥下胚轴伸长和水稻分蘖具有较好的抑制活性，是具有广阔应用前景的植物生长调节剂。

附图说明

图1为本发明实施例1中化合物C-03的合成路线图。

图2为本发明实施例2中化合物D-07的合成路线图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、化合物C-03的制备

按照图1所示的合成路线图制备化合物C-03

具体反应步骤如下：

将5-羟基-3-甲基-2-(5H)-呋喃酮1.14g(10.00mmol)加入到15mL干燥二氯甲烷使其溶解，0℃下依次缓慢加入四溴化碳4.00g(12.08mmol)和三苯基膦3.20g(12.21mmol)，滴加完毕后反应体系恢复至室温。薄层层析[TLC，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝2∶1]监测反应，2h后反应结束，减压浓缩，经柱层析[V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝1∶1]分离纯化，得到5-溴-3-甲基-2-(5H)-呋喃酮)褐色液体1(0.8g,45.19％)。

将4-溴苯乙酸乙酯(1.00g,4.11mmol)和甲酸乙酯(15mL)加入到5mL四氢呋喃溶液中，0℃条件下，将氢化钠(0.15g,6.25mmol)分批加入反应体系中。5min后转至室温，薄层层析[TLC，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝4∶1]监测反应，12h后反应结束。于0℃下加入10％稀盐酸调至PH为6～7，二氯甲烷萃取，有机相依次经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥、过滤、减压浓缩得到黄色液体2(0.96g,86.16％)。

将上述所得的黄色液体2(0.40g，1.48mmol)溶于10mL干燥N,N-二甲基甲酰胺，-10℃条件下加叔丁醇钾(0.19g，1.55mmol),反应15min，滴加5-溴-3-甲基-2-(5H)-呋喃酮(0.4g,2.26mmol),转至室温反应。薄层层析[TLC，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝3∶1]监测反应，2h后反应结束。反应体系用乙酸乙酯萃取，有机相经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥，减压浓缩后经柱层析纯化，经柱层析[V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝3∶1]分离纯化得到黄色油状液体C-03(0.26g，47.87％)

实施例2、化合物D-07的制备

按照图2所示的合成路线图制备化合物D-07

具体反应步骤如下：

将4-甲基-5-羟基呋喃-2-酮11.00g(96.49mmol)加入到150mL干燥二氯甲烷使其溶解，0℃下依次缓慢加入四溴化碳38.33g(115.80mmol)和三苯基膦30.33g(115.78mmol)，滴加完毕后反应体系恢复至室温。薄层层析[TLC，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝4∶1]监测反应，2h后反应结束，减压浓缩，经柱层析[V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝3∶1]分离纯化，得到5-溴-4-甲基-2-(5H)-呋喃酮褐色液体1(7.28g,42.62％)。

将3-溴苯乙酸乙酯(2.00g,8.22mmol)和甲酸乙酯(20mL)加入到10mL四氢呋喃溶液中，0℃条件下，将氢化钠(0.30g，12.50mmol)分批加入反应体系中。5min后转至室温，薄层层析[TLC，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝4∶1]监测反应，12h后反应结束。于0℃下加入10％稀盐酸调至PH为6～7，二氯甲烷萃取，有机相依次经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥、过滤、减压浓缩得到棕色液体2(1.74g,74.22％)。

将上述所得的棕色液体2(1.00g，3.69mmol)溶于15mL干燥N,N-二甲基甲酰胺，-10℃条件下加叔丁醇钾(0.49g，4.38mmol),反应15min，滴加5-溴-4-甲基-2-(5H)-呋喃酮(0.70g,4.07mmol),转至室温反应。薄层层析[TLC，V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝3∶1]监测反应，2.5h后反应结束。反应体系用乙酸乙酯萃取，有机相经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥，减压浓缩后经柱层析纯化，经柱层析[V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)＝3∶1]分离纯化得到黄色油状液体D-07(0.56g，41.34％)。

化合物C-01～C-07和D-01～D-08按照上述两条路线合成，化合物理化数据如表1所示，典型化合物的NMR数据如表2。

表1式I部分化合物的外观和收率

表2式I部分化合物核磁共振数据

实施例3、式I化合物进行向日葵列当和瓜列当种子萌发活性测试，测试方法如下：

向日葵列当种子浸泡于75％的酒精2min进行表面消毒，之后用无菌蒸馏水冲洗干净。取一直径9cm的塑料培养皿，底层铺两张滤纸并用无菌蒸馏水润湿，而后铺满直径10mm的玻璃纤维滤纸片。将种子均匀洒在湿的玻璃纤维滤纸片上，种子数约30-80粒。用封口胶密封培养皿并于暗处25℃预培养种子3-7天。将预培养种子的玻璃纤维滤纸片置于塑料培养皿，并加入50μL待测化合物溶液，封口胶密封培养皿。将种子放至25℃恒温培养箱内培养7天，采用双目显微镜观察并统计列当种子的萌发率，当胚根出现时视为列当种子发芽，以商品化GR24为阳性对照，无菌蒸馏水为阴性对照。每个浓度化合物平行测试三次，各浓度化合物每次五组实验并计算均值及标准偏差，使用GraphPad Prism 8.0软件进行剂量-反应分析，结果以EC

表3式I化合物10

表4式I部分化合物10

从表3可知C系列化合物对向日葵列当的促萌发活性明显高于D系列化合物，其中C系列化合物与对照GR24相比均对向日葵列当种子萌发有显著促进活性。其中化合物C-02的EC

实施例4、哥伦比亚野生型拟南芥下胚轴伸长活性试验

野生型拟南芥种子(Columbia-0,Col-0)用1％次氯酸钠15min，无菌水洗净播种于1/2MS(0.8％琼脂,1％蔗糖和指定浓度的化合物)；4℃冰箱春化3天，随后转移至人工气候箱黑暗条件下，22℃培养7天，整株拍照后，ImageJ软件测量其下胚轴长度。由公式：下胚轴伸长抑制率＝(空白组下胚轴长度一药物组下胚轴长度)/空白组下胚轴长度×100％，计算出各化合物及对照药物GR24在25μM浓度下对拟南芥下胚轴的伸长抑制率，所有化合物测试结果如表5所示。

表5式I化合物25μM浓度下对培养7天拟南芥下胚轴伸长的抑制率

从表5可以看出，本发明的苯乙酯烯醚内酯化合物具有与独脚金内酯类似的功能，且活性较高。在25μM时多个化合物对拟南芥下胚轴的抑制效果超过GR24，尤其化合物C-03对拟南芥下胚轴的抑制率为72.2％明显高于GR24(48.8％)。此外，通过计算其IC

实施例5、化合物对水稻分蘖的抑制作用

水稻种子(日本晴)通过用1.5％次氯酸钠洗涤30分钟进行表面灭菌，然后用无菌的去离子水彻底冲洗种子，并在黑暗中于30℃水中培养2天。将预发芽的种子转移到90mm培养皿中的滤纸上，并在荧光白光(130–180μm

表6式I部分化合物对水稻分蘖的抑制活性

从表6可以看出，C系列化合物对水稻分蘖均具有不同程度的抑制效果。在2μM测试下，其中化合物C-01、C-02、C-03、C-04对水稻分蘖的抑制活性优于GR24，尤其是化合物C-02对水稻分蘖芽的生长有强烈的抑制作用，抑制效果比GR24表现更为突出，化合物C-05、C-06、C-07抑制水稻分蘖活性与GR24相当，在农业生产上具有潜在应用价值。

以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。