本發明涉及一類新的手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物及其作為農用殺菌劑的用途；特別是指該類化合物在植物真菌病害防治中的應用，屬于農藥技術領域。
背景技術：
2016年中央一號文件強調加強農業供給側改革、提高糧食等農產品的有效供給，農藥作為農業生產不可缺少的重要物資，對控制病蟲草害、調節植物生長以及農作物穩產、豐產起著十分重要的作用。據聯合國糧農組織統計，全球每年因病害造成的損失在11％以上，如馬鈴薯晚疫病每年在全球造成的損失約67億美元；另一方面農藥殘留殘毒、對環境的負面影響及有害生物的抗藥性等問題日趨嚴重(Thornton，J.Pure Appl.Chem.2001，73，1231～1236.)。從分子水平角度講，農藥分子在生物體內發揮藥效是一個手性識別過程，配體和受體的匹配性將關系到活性大小和安全性，手性的重要性在現代農藥開發中也越來越得到凸顯，目前商品化手性農藥在農藥市場中已超過三分之一(Lamberth，C.，et al.，Science，2013，341，742-746.)。手性農藥創制使化學品的精準高效使用成為可能，符合綠色新農藥創制的要求。由于天然產物具有化學結構新穎，作用方式多樣，環境相容性好等諸多優點，在新農藥創制以及醫藥開發中占有重要的地位(吳文君.從天然產物到新農藥創制-原理.方法.，2006，北京：化學工業出版社。Newman，D.J.et al.J.Med.Chem.2008，51，2589-2599.)。
Drimane類倍半萜是一類重要的天然產物，在自然界中廣泛分布，具有廣泛的生物活性，如抗腫瘤、拒食活性、植物生長調節性、神經毒性、抗瘧活性、強心活性、抗菌活性、抗過敏、抗炎和鎮痛、細胞毒性、植物性毒性、殺魚和滅螺活性等(B.J.M.Jansen and Ae.de Groot，.Nat.Prod.Rep.，2004，21，449-477)。近年來，關于Drimane類倍半萜及其類似物的構效關系研究成為醫藥研究的熱點之一，如MacKenzie，等人對此類化合物及其類似物的SHIP1調節活性進行了廣泛的專利保護(MacKenzie，L.F.，WO 2014110036A1，2014)。Hayakawa最近進行Drimane生物堿的合成并發現其有較好的細胞毒活性。天然產物drimenal對番茄灰霉病菌和馬鈴薯晚疫病菌都表現出很好的抑制作用(Jochen M.Scher et al..Phytochemistry，2004，65，2583-2588)，但文獻調研發現此類化合物在農藥領域的研究較少，未見手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物在農藥研究領域的報道。本發明發現手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物具有較好的抑菌活性，這對開發綠色環境友好的新型殺菌劑具有重要意義。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物的制備方法及其在防治植物真菌病害中的應用。本發明的手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物表現出很好的抑制真菌病害的作用，并且8-羥基的手性(立體構型)對抑菌活性有顯著的影響。
本發明提供的手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物具有如下通式(I)所示結構。
通式(I)中8位的立體構型為R或者S。
通式(I)中R代表：
(1)簡單脂肪取代基：含有C1～C19的骨架的脂肪胺，具體是指如下所示的取代基：
(2)芐基類取代基：主要是指芐胺類化合物對應的酰胺，具體是指如下所示的取代基：
(3)苯乙基類取代基：主要是指苯乙胺類化合物對應的酰胺，具體是指如下式所示的取代基：
(4)苯基類取代基：主要是指苯胺類化合物對應的酰胺，具體是指如下式所示的取代基：
(5)吡啶取代基：主要是指氨基吡啶類化合物對應的酰胺，具體是指如下式所示的取代基：
2-吡啶取代基：
3-吡啶取代基：
4-吡啶取代基：
本發明還包括如通式(I)所示的手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物在農藥化學上可以接受的鹽。
本發明涉及的化合物可以根據如下合成路線來進行化學完成。
合成方法一：
當手性8-羥基升補身烷倍半萜酰胺類化合物8位的立體構型為R構型時，對應的胺試劑為廉價易得的液體脂肪胺時，可按照如下的合成路線來進行8-R-羥基-升補身烷倍半萜酰胺類化合物的制備。
該合成路線以廉價易得的天然產物香紫蘇醇為起始原料，首先在高錳酸鉀氧化條件下對其進行氧化降解，然后堿性條件下處理獲得升補身烷羧酸鹽，然后酸性條件下處理環化，制備香紫蘇內酯。獲得的香紫蘇內酯在過量的胺溶液中進行胺解，獲得酰胺化合物，即為目標化合物。
合成方法二：
當手性8-羥基-升補身烷倍半萜酰胺類化合物8位的立體構型為R構型時，對應的胺試劑為脂肪胺、苯乙胺、芐基胺類化合物、苯胺或取代苯胺以及氨基吡啶類化合物時，可按照如下的合成路線來進行8-R-
具體實施方式
通過下述實施例和生測實驗結果，可進一步說明和理解本發明，但并不意味著限制本發明。
實施例一：N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
香紫蘇內酯的((+)-sclareolide)的合成
將天然產物香紫蘇醇(-)-sclareol(10.0g，32.4mmol，1.0equiv)溶于200mL無水丙酮中，將體系置于冰浴中，向其中加入乙酸酐60mL；隨后分批加入高錳酸鉀粉末(30.7g，194.5mol，6equiv)。體系逐漸回復至室溫，磁力攪拌，薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應進程。原料消耗完畢后，向其中緩慢加入碳酸鈉水溶液(20.0g/150mL)淬滅反應，繼續攪拌0.5小時，過濾，減壓下蒸除丙酮，獲得香紫蘇內酯和升補身烷羧酸的混合物。向此混合物中加入2N氫氧化鈉水溶液(50mL)，回流反應2小時，恢復至室溫，用2N鹽酸酸化反應體系至pH＝3。有沉淀析出，用冷水洗濾餅，將濾餅在真空下干燥獲得淺黃色固體，硅膠柱層析(200-300m，PE/EtOAc＝8∶1)分離后獲得白色固體香紫蘇內酯4.95g，產率61％。
N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
將香紫蘇內酯(+)-sclareolide(100mg，0.4mmol，1.0equiv.)溶于正丁胺中(2.0mL)，室溫下攪拌。薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應進程。反應完畢后，減壓蒸除多余的正丁胺，殘余物分散于水和乙酸乙酯中(20mL，20mL)，水相用乙酸乙酯萃取2次(2×10mL)。合并有機相，無水硫酸鈉干燥后，在減壓下蒸除溶劑，硅膠柱層析分離(200-300m，PE/EtOAc＝4∶1)，獲得N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺，白色固體90mg，產率70％)。熔點：180.6-181.1℃.1H NMR(400MHz，CDCl3)δ5.86(s，br，1H，NH)，3.22(dd，J1＝13.3Hz，J2＝6.68Hz，2H，CH2-CO)，2.92(s，br，1H，OH)，2.37(dd，J1＝15.4Hz，J2＝5.36Hz，1H)，2.11(dd，J1＝15.4Hz，J2＝3.96Hz，1H)，1.93(dt，J1＝12.48Hz，J2＝3.16Hz，1H)，1.77(t，J＝4.64Hz，2H)，1.67(m，1H)，1.56～1.62(m，2H)，1.44～1.50(m，4H)，1.31～1.38(m，3H)，1.27(m，1H)，1.13(s，3H，CH3)，1.13(m，1H)，0.98(m，1H)，0.92(t，J＝7.32Hz，3H，CH3)，0.87(s，3H，CH3)，0.78(s，6H，2 X CH3).LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+Na：C20H37NNaO2]：346.27，Found：346.41；Calcd.for[M-H2O+H：C20H36NO]：306.28，Found：306.42。
實施例二：2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺的合成
具體實施方式
通過下述實施例和生測實驗結果，可進一步說明和理解本發明，但并不意味著限制本發明。
實施例一：N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
香紫蘇內酯的((+)-sclareolide)的合成
將天然產物香紫蘇醇(-)-sclareol(10.0g，32.4mmol，1.0equiv)溶于200mL無水丙酮中，將體系置于冰浴中，向其中加入乙酸酐60mL；隨后分批加入高錳酸鉀粉末(30.7g，194.5mol，6equiv)。體系逐漸回復至室溫，磁力攪拌，薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應進程。原料消耗完畢后，向其中緩慢加入碳酸鈉水溶液(20.0g/150mL)淬滅反應，繼續攪拌0.5小時，過濾，減壓下蒸除丙酮，獲得香紫蘇內酯和升補身烷羧酸的混合物。向此混合物中加入2N氫氧化鈉水溶液(50mL)，回流反應2小時，恢復至室溫，用2N鹽酸酸化反應體系至pH＝3。有沉淀析出，用冷水洗濾餅，將濾餅在真空下干燥獲得淺黃色固體，硅膠柱層析(200-300m，PE/EtOAc＝8∶1)分離后獲得白色固體香紫蘇內酯4.95g，產率61％。
N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺的合成
將香紫蘇內酯(+)-sclareolide(100mg，0.4mmol，1.0equiv.)溶于正丁胺中(2.0mL)，室溫下攪拌。薄層層析(TLC)跟蹤檢測反應進程。反應完畢后，減壓蒸除多余的正丁胺，殘余物分散于水和乙酸乙酯中(20mL，20mL)，水相用乙酸乙酯萃取2次(2×10mL)。合并有機相，無水硫酸鈉干燥后，在減壓下蒸除溶劑，硅膠柱層析分離(200-300m，PE/EtOAc＝4∶1)，獲得N-丁基-2((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基--2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)乙酰胺，白色固體90mg，產率70％)。熔點：180.6-181.1℃.1H NMR(400MHz，CDCl3)δ5.86(s，br，1H，NH)，3.22(dd，J1＝13.3Hz，J2＝6.68Hz，2H，CH2-CO)，2.92(s，br，1H，OH)，2.37(dd，J1＝15.4Hz，J2＝5.36Hz，1H)，2.11(dd，J1＝15.4Hz，J2＝3.96Hz，1H)，1.93(dt，J1＝12.48Hz，J2＝3.16Hz，1H)，1.77(t，J＝4.64Hz，2H)，1.67(m，1H)，1.56～1.62(m，2H)，1.44～1.50(m，4H)，1.31～1.38(m，3H)，1.27(m，1H)，1.13(s，3H，CH3)，1.13(m，1H)，0.98(m，1H)，0.92(t，J＝7.32Hz，3H，CH3)，0.87(s，3H，CH3)，0.78(s，6H，2 X CH3).LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+Na：C20H37NNaO2]：346.27，Found：346.41；Calcd.for[M-H2O+H：C20H36NO]：306.28，Found：306.42。
實施例二：2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺的合成
所用的香紫蘇內酯(+)-Sclareolide按照實施例二所描述的方法制備。
氮氣保護下，稱取鄰甲基苯胺(0.430g，2.5mmol，2.5equiv)溶于無水四氫呋喃(1.7mL)中，將混合體系置于冰浴中，向其中加入二異丁基氫化鋁的甲苯溶液(1.5M，2.0mL，3.0equiv)。體系自然恢復至室溫，繼續攪拌反應2小時，獲得二異丁基氫化鋁-鄰甲基苯胺的復合物的甲苯溶液(濃度約為0.88M)，將其直接用于下一步的胺解。
氮氣保護下，向香紫蘇內酯(+)-Sclareolide(0.250g，1.0mmol，1.0equiv)的無水四氫呋喃溶液中加入上述制備的二異丁基氫化鋁-鄰甲基苯胺的復合物的甲苯溶液。室溫下攪拌反應至香紫蘇內酯消耗完畢。冰浴條件下，向其中緩慢加入1.5mL水和4mL硫酸氫鉀水溶液淬滅反應。反應體系用二氯甲烷萃取(3×10mL)。合并的有機相用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑，硅膠柱層析分離(200-300m，PE/EtOAc＝6∶1)，2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺。白色固體，熔點182.2-182.9℃.1H NMR(500MHz，CDCl3)δ8.30(s，br，1H，NH)，7.85(d，J＝8.0Hz，1H，aromatic H)，7.13～7.18(m，2H，aromatic H)，7.02(t，J＝7.3Hz，1H，aromatic H)，2.78(s，br，1H，OH)，2.61(dd，J1＝15.0，J2＝4.2Hz，1H，CH2-CO)，2.32(dd，J1＝15.0，J2＝3.8Hz，1H，CH2-CO)，2.23(s，3H，Ph-CH3)，1.93(dt，J1＝12.5，J2＝3.2Hz，1H)，1.77～1.82(m，2H)，1.68～1.70(m，1H)，1.49～1.57(m，2H)，1.43～1.45(m，1H)，1.24～1.38(m，2H)，1.21(s，3H，CH3)，1.13(td，J1＝13.5，J2＝4.1Hz，1H)，0.97(dd，J1＝12.3，J2＝2.1Hz，2H)，0.87(s，3H，CH3)，0.81(s，3H，CH3)，0.80(s，3H，CH3).13C-NMR(125MHz，CDCl3)δ174.12，136.49，130.55，128.84，126.81，124.79，122.76，74.17，58.66，56.30，44.40，42.01，39.64，39.10，34.37，33.49，24.52，21.60，20.69，18.48，18.24，15.56.Elemental anal.calcd for C32H35NO2：C，77.27；H，9.87；N，3.92；found C，77.31；H，9.79；N，3.98；LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+Na：C23H35NO2Na]：380.26，Found：380.39；Calcd.for[M-H2O+H：C23H34NO]：340.26，Found：340.40.
將2-((1R，2R，4aS，8aS)-2-羥基-2，5，5，8a-四甲基十氫化萘-1-基)-N-(o-甲苯基)乙酰胺溶于二氯甲烷中，緩慢揮發掉溶劑，獲得化合物的單晶，結構經X-單晶衍射證實。
實施例三：手性8-羥基-升補身烷倍半萜酰胺類化合物的抑菌活性測定
采用平板抑制菌絲生長速率法進行離體抑菌活性評價，選取測試菌株于PDA平板進行活化，包括水稻紋枯病菌(Rhizoctonia solani)，小麥紋枯病菌(Rhizoctonia cerealis)，油菜菌核病菌(Sclerotinia scleotiorum)，小麥赤霉病菌(Fusarium graminearum)，小麥全蝕病菌(Gaeumanomyce graminis)，番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)，馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)，辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)，番茄早疫病菌(Alternaria solani)，水稻惡苗病菌(Fusarium fujikuroi)，馬鈴薯干腐病菌(Fusarium sulphureum)，黃瓜炭疽病菌(Colletotrichum lagenarium)，水稻稻瘟病菌(Phyricularia cerealis)。將化合物配置成系列梯度濃度的PDA含藥平板，將測試菌株制成5mm直徑菌餅置于含藥培養皿中央，25℃恒溫培養至空白對照皿的測試菌株長至接近培養皿邊緣時，用十字交叉法測量各含藥平板的菌落直徑，計算化合物對菌絲生長的抑制率，對病害的抑制率按照如下公式計算：
使用統計軟件SPSS20.0計算抑制率為50％時化合物的濃度，即EC50值。重復3次取平均值。以多菌靈(carbendazim)為陽性對照，各化合物對植物病原菌的EC50值(mg/L)。
表1 手性8-羥基-升補身烷倍半萜酰胺類化合物的抑菌活性
表2 手性8-羥基-升補身烷倍半萜酰胺8-位羥基的立體構型對抑菌活性的影響
從表1和表2中可以看出，手性8-羥基-升補身烷倍半萜酰胺類化合物(8位為R構型)對植物病害有較好的抑制作用。4-氟取代酰胺化合物對油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)、和番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)均表現出了強烈的抑制作用，抑制中濃度分別為3.33mg/L和2.45mg/L；其對番茄灰霉病菌的活性明顯高于陽性對照多菌靈。
結合表1數據，從表2中可以看出，8位羥基的手性對活性有顯著的影響，4-氟取代酰胺化合物中8位由原來的R構型變為S構型后，對小麥赤霉病菌的抑制活性有顯著的提高(提高接近9倍)，抑制中濃度為4.10mg/L。
本發明所涉及的手性8-羥基-升補身烷酰胺類化合物作為農用殺菌劑的用途已經通過具體的實例進行了描述，本領域技術人員可借鑒本發明內容，適當改變原料、工藝條件等環節來實現相應的其它目的，其相關改變都沒有脫離本發明的內容，所有類似的替換和改動對于本領域技術人員來說是顯而易見的，都被視為包括在本發明的范圍之內。