Pyrabactin的合成及植物生长调节活性
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Key words: pyrabactin; synthesis; plant growth regulating activity
脱落酸(ABA)是已经发现的五大激素之一，能调控 植物的多种生理活动[1]，比如加速叶片的脱落，诱导休眠， 抑制发芽和关闭气孔，并且在面对干旱和低温等逆境胁 迫时做出响应[2-3]。由于脱落酸成本高，稳定性差，所以人 们一直在研究与脱落酸有类似活性的物质[4]。
2.2 试验结果 Pyrabactin对种子发芽势、发芽率的测定结果见表1、2。
向100 mL圆底烧瓶中加入32.5 g(0.1 mol)化合物1和 50 mL SOCl2，并加入3滴DMF作催化剂。加热回流4 h，蒸 馏多余的SOCl2，得褐色黏稠状物质，加入30 mL石油醚， 有大量白色固体析出，过滤，干燥，收率54%，得16.5 g化 合物2[6]。
Biblioteka Baidu
发现，经过高质量浓度的pyrabactin处理后种子的萌发受 到明显的抑制延缓作用，而低质量浓度的处理在一定程
向50 mL圆底烧瓶中加入15.3 g(0.05 mol)化合物2， 2-氨甲基吡啶5.4 g(0.05 mol)、三乙胺5.1 g(0.05 mol)、二 氯甲烷30 mL，常温搅拌12 h。30×3 mL H2O洗涤，有 机 相 用 无 水 硫 酸 钠 干 燥 ，减 压 脱 掉 溶 剂 ，柱 层 析 ( 乙 酸 乙酯-石油醚体积比1∶4)，得白色固体12.3 g(0.03 mol)， 熔点82~83 ℃，收率65%[7]。1H NMR(300 MHz，CDCl3) δ： 4.22(d，J =3.84 Hz，2H)，6.94~6.97(m，2H)，7.05(s，1H)， 7.36~7.39(m，1H)，7.58~7.62(m，2H)，7.75(d，J =7.92 Hz， 1H)，8.03(d，J=7.92 Hz，1H)，8.16~8.26(m，2H)，8.65~8.68(m， 1H)。MS，m /z ：376.99510，Fprmula：C16H14BrN2O2S。
[3] KIM B T, MIN Y K, ASAMI T, et al . 2-Fluoroabscisic Acid Analogues: Their Synthesis and Biological Activities[J]. Agric Food Chem, 1999, 47: 313-317.
Avance DPX300核磁共振仪，1H NMR(以TMS为内标，
收稿日期：2010-03-31，修返日期：2010-05-26 基金项目：国家高技术研究发展计划(2006AA10A213) 作者简介：周繁(1982—)，女，硕士研究生，研究方向：作物生理学。E-mail：pushu6892@163.com。 通讯作者：段留生(1969—)。Tel：010-62731301，E-mail：duanlsh@cau.edu.cn。
据 文 献 报 道 ：p y r a b a c t i n 可 以 特 异 性 激 活 模 式 植 物 拟南芥的ABA受体，即和start蛋白的PYR/PYL家族中的
PYR1蛋白结合抑制2C型蛋白质磷酸酶活性，从而抑制 种子萌发。因此pyrabactin在拟南芥发芽试验中表现出很 好的抑制活性[5]，至今仍无文献报道pyrabactin的合成路 线。作者以1-溴代萘、氯磺酸和碳酸氢钾为原料制备了 4-溴代萘-1-氯磺酸钾，再与二氯亚砜反应制得4-溴代 萘-1-氯酰氯，最后与2-氨甲基吡啶反应合成了目标产物 pyrabactin，合成路线如下。
589。谱图与6-氯苯并 唑酮纯品相一致。
2.2.2 氯化亚砜的用量
1.2.3 2,6-二氯苯并 唑酮的合成
考察了氯化亚砜的用量对氯化结果的影响。按1.2.3
在上步反应混合液中，滴加氯化亚砜90 g，之后加热 至120 ℃反应6 h，减压回收邻二氯苯，余物经减压蒸馏 得浅黄色油状液体，室温下很快固化，产物重81.2 g，收率
第7期
周 繁，等：Pyrabactin的合成及植物生长调节活性
485
向250 mL三口圆底烧瓶中加入1-溴代萘41.4 g(0.2 mol)， 中，每皿40粒，置于25 ℃恒温培养室中黑暗条件下进行发
150 mL CCl4作溶剂，冰盐浴控温0~5 ℃下缓慢滴加氯磺酸 芽试验，每个处理设3次重复。第2天开始每天记录发芽数 23.3 g(0.2 mol)，滴毕，常温搅拌12 h，有大量灰色固体析出，将 (以胚根长度为种子长度的1/2为发芽评价标准)，至第8天
利用1H NMR和MS对目标化合物的结构进行了表征， CDCl3为溶剂)；Bruker APEX IV傅立叶变换高分辨质谱； 并对其进行了室内植物生长调节活性的测定。现将结果 试剂均为市售分析纯或化学纯。
报道于此，供大家研究参考。
1 实验部分
1.2 4-溴代萘-1-氯磺酸钾的合成
1.1 仪器和试剂 Yanagimoto MFG熔点仪(温度计未校正)；Bruker
滤、重结晶，烘干后进行定性。m.p.：194~196 ℃(文献值[3]： 格控制水分含量。采用氯化亚砜氯化可以避免上述缺点。
194~196 ℃)；IR(KBr)，υmax/cm-1：3260，1780，1736，1625， 其选择性相对较差。磺酰氯对苯并 唑酮苯环上6位有着 1480，1442，1391，1298，1259，940，917，855，814，710，677， 特殊的选择性，故选磺酰氯作氯化试剂为最佳。
反应液倾入200 mL冰水中，固体溶解，分液。水相用KHCO3 终止发芽试验，按下述公式计算种子发芽势(第4天)和发
调pH值7.0，有大量白色固体析出，过滤，干燥，收率81%[6]。
芽率(第8天)[8]。
1.3 4-溴代萘-1-磺酰氯的合成
发芽势(%)=(4 d内发芽数/供试种子数)×100 发芽率(%)=(8 d内发芽数/供试种子数)×100
质量浓度/(mg·L-1) 1 000 100
10
1
小麦种子
97.5 96.7 95 100
绿豆种子
100 100 100 100
0(对照) 98.3 100
3 讨论
以1-溴代萘和2-氨甲基吡啶为主要原料，经3步反应
制得目标产物pyrabactin，通过以单子叶植物小麦和双子 叶植物绿豆为对象进行的植物生长调节活性的测试结果
[4] 吴清来, 毛淑芬, 覃兆海. 脱落酸衍生物及其类似物研究进展[J]. 植物学通报, 2004, 21(6): 743-754.
[5] PARK S Y, FUNG P, NISHIMURA N, et al . Abscisic Acid Inhibits Type 2C Protein Phosphatases via the PYR/PYL Family of START Proteins[J]. Science, 2009, 324: 1068-1071.
第49卷第7期 2010年7月
科研与开发
农药 AGROCHEMICALS
Vol. 49, No. 7 Jul. 2010
Pyrabactin的合成及植物生长调节活性
周 繁，段留生
(中国农业大学 农学与生物技术学院，北京 100193)
摘要：以1-溴代萘为起始原料，经过多步反应制得目标产物pyrabactin。目标化合物的结构通过1H NMR和MS确 证后进行了植物生长调节活性测试。结果表明：p y r a b a c t i n对小麦和绿豆种子萌发具有双重性效应，低剂量的 pyrabactin可促进2种种子萌发，而高剂量的pyrabactin则抑制2种种子的萌发，小麦和绿豆对一定剂量pyrabactin 处理的反应效果存在差异。 关键词：pyrabactin；合成；植物生长调节活性 中图分类号：TQ460.3 文献标志码：A 文章编号：1006-0413(2010)07-0484-02
1.4 目标化合物的合成
表1 Pyrabactin对种子发芽势的测定结果 (%)
质量浓度/(mg·L-1) 1 000 100
10
1
0(对照)
小麦种子
50.0 84.2 89.2 95.0
96.7
绿豆种子
92.5 100 100 100
97.5
表2 Pyrabactin对种子发芽率的测定结果 (%)
参考文献：
[1] 陈文瑞, 张武军. 脱落酸浸种对水稻秧苗素质的影响[J]. 四川农 业大学学报, 2000, 18(2): 131-133.
[2] NYANGULU J M, NELSON K M, ROSE P A, et al . Synthesis and Biological Activity of Tetralone Abscisic Acid Analogues[J]. Org Biomol Chem, 2006, 4: 1400-1412.
Abstract: Pyrabactin was prepared from 1-bromonaphthalene via several steps. The chemical structure of pyrabactin was determined by 1H NMR and MS, and its bioactivity as plant growth regulator was also tested. The results indicated that there were dual effects of pyrabactin on seed germination of wheat and mung bean, low concentration of pyrabactin promoted seed germination and high concentration of pyrabactin showed inhibited effects on seed germination. There were different results of pyrabactin in wheat and mung bean at the same condition.
2 生物活性测定
对所合成的目标化合物pyrabactin进行了室内生物活 性试验，采用单子叶植物小麦种子(京411)和双子叶植物绿 豆种子(绿宝石)做发芽试验，测定种子发芽调节活性。
2.1 试验方法 种子处理：将小麦种子(京411)和绿豆种子(绿宝石)用
2%次氯酸钠消毒15 min，用灭菌水冲洗干净。 发芽试验：使用0(对照)、1、10、100、1 000 mg/L的
pyrabactin水溶液浸种处理24 h。选取颗粒饱满、大小一致 的种子，嵌入灭菌处理含30 mL琼脂的培养皿(直径约9 cm)
度上能促进种子的萌发，但pyrabactin并不影响植物最终 的发芽率，该作用与ABA类似。同时发现小麦和绿豆对 一定质量浓度pyrabactin处理的反应效果存在植物种类间 的差异。Pyrabactin比黄益洪等[9]报道的ABA对白粒小麦 种子的发芽抑制活性有较大差距，作者分析可能是由于 PYR1蛋白在不同植物种类甚至不同小麦类型中存在结构 上的差异，使得与pyrabactin的结合能力下降引起的。关于 不同植物中PYR1蛋白的结构与活性差异以及更特异性结 合的种子萌发抑制剂还有待进一步的研究。
(下转第496页)
496
农 药 AGROCHEMICALS
第49卷
氯苯，在室温下缓慢滴加磺酰氯，滴加完毕后加热升温至 氯化亚砜等。使用氯气氯化工艺，暴露出很多缺点，如
90 ℃反应约4 h，尾气用碱液吸收。反应结束后，不分离 通氯时间、保温反应、蒸馏及溶剂后处理等操作时间长，生
纯化直接用于下一步反应。取少量反应液，冷却结晶、抽 产效率低；选用五氯化磷，很容易进行氯取代反应，但需严
Synthesis and Plant Growth Regulation Activity of Pyrabactin
ZHOU Fan, DUAN Liu-sheng
(College of Agriculture and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China)
脱落酸(ABA)是已经发现的五大激素之一，能调控 植物的多种生理活动[1]，比如加速叶片的脱落，诱导休眠， 抑制发芽和关闭气孔，并且在面对干旱和低温等逆境胁 迫时做出响应[2-3]。由于脱落酸成本高，稳定性差，所以人 们一直在研究与脱落酸有类似活性的物质[4]。
2.2 试验结果 Pyrabactin对种子发芽势、发芽率的测定结果见表1、2。
向100 mL圆底烧瓶中加入32.5 g(0.1 mol)化合物1和 50 mL SOCl2，并加入3滴DMF作催化剂。加热回流4 h，蒸 馏多余的SOCl2，得褐色黏稠状物质，加入30 mL石油醚， 有大量白色固体析出，过滤，干燥，收率54%，得16.5 g化 合物2[6]。
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发现，经过高质量浓度的pyrabactin处理后种子的萌发受 到明显的抑制延缓作用，而低质量浓度的处理在一定程
向50 mL圆底烧瓶中加入15.3 g(0.05 mol)化合物2， 2-氨甲基吡啶5.4 g(0.05 mol)、三乙胺5.1 g(0.05 mol)、二 氯甲烷30 mL，常温搅拌12 h。30×3 mL H2O洗涤，有 机 相 用 无 水 硫 酸 钠 干 燥 ，减 压 脱 掉 溶 剂 ，柱 层 析 ( 乙 酸 乙酯-石油醚体积比1∶4)，得白色固体12.3 g(0.03 mol)， 熔点82~83 ℃，收率65%[7]。1H NMR(300 MHz，CDCl3) δ： 4.22(d，J =3.84 Hz，2H)，6.94~6.97(m，2H)，7.05(s，1H)， 7.36~7.39(m，1H)，7.58~7.62(m，2H)，7.75(d，J =7.92 Hz， 1H)，8.03(d，J=7.92 Hz，1H)，8.16~8.26(m，2H)，8.65~8.68(m， 1H)。MS，m /z ：376.99510，Fprmula：C16H14BrN2O2S。
[3] KIM B T, MIN Y K, ASAMI T, et al . 2-Fluoroabscisic Acid Analogues: Their Synthesis and Biological Activities[J]. Agric Food Chem, 1999, 47: 313-317.
Avance DPX300核磁共振仪，1H NMR(以TMS为内标，
收稿日期：2010-03-31，修返日期：2010-05-26 基金项目：国家高技术研究发展计划(2006AA10A213) 作者简介：周繁(1982—)，女，硕士研究生，研究方向：作物生理学。E-mail：pushu6892@163.com。 通讯作者：段留生(1969—)。Tel：010-62731301，E-mail：duanlsh@cau.edu.cn。
据 文 献 报 道 ：p y r a b a c t i n 可 以 特 异 性 激 活 模 式 植 物 拟南芥的ABA受体，即和start蛋白的PYR/PYL家族中的
PYR1蛋白结合抑制2C型蛋白质磷酸酶活性，从而抑制 种子萌发。因此pyrabactin在拟南芥发芽试验中表现出很 好的抑制活性[5]，至今仍无文献报道pyrabactin的合成路 线。作者以1-溴代萘、氯磺酸和碳酸氢钾为原料制备了 4-溴代萘-1-氯磺酸钾，再与二氯亚砜反应制得4-溴代 萘-1-氯酰氯，最后与2-氨甲基吡啶反应合成了目标产物 pyrabactin，合成路线如下。
589。谱图与6-氯苯并 唑酮纯品相一致。
2.2.2 氯化亚砜的用量
1.2.3 2,6-二氯苯并 唑酮的合成
考察了氯化亚砜的用量对氯化结果的影响。按1.2.3
在上步反应混合液中，滴加氯化亚砜90 g，之后加热 至120 ℃反应6 h，减压回收邻二氯苯，余物经减压蒸馏 得浅黄色油状液体，室温下很快固化，产物重81.2 g，收率
第7期
周 繁，等：Pyrabactin的合成及植物生长调节活性
485
向250 mL三口圆底烧瓶中加入1-溴代萘41.4 g(0.2 mol)， 中，每皿40粒，置于25 ℃恒温培养室中黑暗条件下进行发
150 mL CCl4作溶剂，冰盐浴控温0~5 ℃下缓慢滴加氯磺酸 芽试验，每个处理设3次重复。第2天开始每天记录发芽数 23.3 g(0.2 mol)，滴毕，常温搅拌12 h，有大量灰色固体析出，将 (以胚根长度为种子长度的1/2为发芽评价标准)，至第8天
利用1H NMR和MS对目标化合物的结构进行了表征， CDCl3为溶剂)；Bruker APEX IV傅立叶变换高分辨质谱； 并对其进行了室内植物生长调节活性的测定。现将结果 试剂均为市售分析纯或化学纯。
报道于此，供大家研究参考。
1 实验部分
1.2 4-溴代萘-1-氯磺酸钾的合成
1.1 仪器和试剂 Yanagimoto MFG熔点仪(温度计未校正)；Bruker
滤、重结晶，烘干后进行定性。m.p.：194~196 ℃(文献值[3]： 格控制水分含量。采用氯化亚砜氯化可以避免上述缺点。
194~196 ℃)；IR(KBr)，υmax/cm-1：3260，1780，1736，1625， 其选择性相对较差。磺酰氯对苯并 唑酮苯环上6位有着 1480，1442，1391，1298，1259，940，917，855，814，710，677， 特殊的选择性，故选磺酰氯作氯化试剂为最佳。
反应液倾入200 mL冰水中，固体溶解，分液。水相用KHCO3 终止发芽试验，按下述公式计算种子发芽势(第4天)和发
调pH值7.0，有大量白色固体析出，过滤，干燥，收率81%[6]。
芽率(第8天)[8]。
1.3 4-溴代萘-1-磺酰氯的合成
发芽势(%)=(4 d内发芽数/供试种子数)×100 发芽率(%)=(8 d内发芽数/供试种子数)×100
质量浓度/(mg·L-1) 1 000 100
10
1
小麦种子
97.5 96.7 95 100
绿豆种子
100 100 100 100
0(对照) 98.3 100
3 讨论
以1-溴代萘和2-氨甲基吡啶为主要原料，经3步反应
制得目标产物pyrabactin，通过以单子叶植物小麦和双子 叶植物绿豆为对象进行的植物生长调节活性的测试结果
[4] 吴清来, 毛淑芬, 覃兆海. 脱落酸衍生物及其类似物研究进展[J]. 植物学通报, 2004, 21(6): 743-754.
[5] PARK S Y, FUNG P, NISHIMURA N, et al . Abscisic Acid Inhibits Type 2C Protein Phosphatases via the PYR/PYL Family of START Proteins[J]. Science, 2009, 324: 1068-1071.
第49卷第7期 2010年7月
科研与开发
农药 AGROCHEMICALS
Vol. 49, No. 7 Jul. 2010
Pyrabactin的合成及植物生长调节活性
周 繁，段留生
(中国农业大学 农学与生物技术学院，北京 100193)
摘要：以1-溴代萘为起始原料，经过多步反应制得目标产物pyrabactin。目标化合物的结构通过1H NMR和MS确 证后进行了植物生长调节活性测试。结果表明：p y r a b a c t i n对小麦和绿豆种子萌发具有双重性效应，低剂量的 pyrabactin可促进2种种子萌发，而高剂量的pyrabactin则抑制2种种子的萌发，小麦和绿豆对一定剂量pyrabactin 处理的反应效果存在差异。 关键词：pyrabactin；合成；植物生长调节活性 中图分类号：TQ460.3 文献标志码：A 文章编号：1006-0413(2010)07-0484-02
1.4 目标化合物的合成
表1 Pyrabactin对种子发芽势的测定结果 (%)
质量浓度/(mg·L-1) 1 000 100
10
1
0(对照)
小麦种子
50.0 84.2 89.2 95.0
96.7
绿豆种子
92.5 100 100 100
97.5
表2 Pyrabactin对种子发芽率的测定结果 (%)
参考文献：
[1] 陈文瑞, 张武军. 脱落酸浸种对水稻秧苗素质的影响[J]. 四川农 业大学学报, 2000, 18(2): 131-133.
[2] NYANGULU J M, NELSON K M, ROSE P A, et al . Synthesis and Biological Activity of Tetralone Abscisic Acid Analogues[J]. Org Biomol Chem, 2006, 4: 1400-1412.
Abstract: Pyrabactin was prepared from 1-bromonaphthalene via several steps. The chemical structure of pyrabactin was determined by 1H NMR and MS, and its bioactivity as plant growth regulator was also tested. The results indicated that there were dual effects of pyrabactin on seed germination of wheat and mung bean, low concentration of pyrabactin promoted seed germination and high concentration of pyrabactin showed inhibited effects on seed germination. There were different results of pyrabactin in wheat and mung bean at the same condition.
2 生物活性测定
对所合成的目标化合物pyrabactin进行了室内生物活 性试验，采用单子叶植物小麦种子(京411)和双子叶植物绿 豆种子(绿宝石)做发芽试验，测定种子发芽调节活性。
2.1 试验方法 种子处理：将小麦种子(京411)和绿豆种子(绿宝石)用
2%次氯酸钠消毒15 min，用灭菌水冲洗干净。 发芽试验：使用0(对照)、1、10、100、1 000 mg/L的
pyrabactin水溶液浸种处理24 h。选取颗粒饱满、大小一致 的种子，嵌入灭菌处理含30 mL琼脂的培养皿(直径约9 cm)
度上能促进种子的萌发，但pyrabactin并不影响植物最终 的发芽率，该作用与ABA类似。同时发现小麦和绿豆对 一定质量浓度pyrabactin处理的反应效果存在植物种类间 的差异。Pyrabactin比黄益洪等[9]报道的ABA对白粒小麦 种子的发芽抑制活性有较大差距，作者分析可能是由于 PYR1蛋白在不同植物种类甚至不同小麦类型中存在结构 上的差异，使得与pyrabactin的结合能力下降引起的。关于 不同植物中PYR1蛋白的结构与活性差异以及更特异性结 合的种子萌发抑制剂还有待进一步的研究。
(下转第496页)
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农 药 AGROCHEMICALS
第49卷
氯苯，在室温下缓慢滴加磺酰氯，滴加完毕后加热升温至 氯化亚砜等。使用氯气氯化工艺，暴露出很多缺点，如
90 ℃反应约4 h，尾气用碱液吸收。反应结束后，不分离 通氯时间、保温反应、蒸馏及溶剂后处理等操作时间长，生
纯化直接用于下一步反应。取少量反应液，冷却结晶、抽 产效率低；选用五氯化磷，很容易进行氯取代反应，但需严
Synthesis and Plant Growth Regulation Activity of Pyrabactin
ZHOU Fan, DUAN Liu-sheng
(College of Agriculture and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China)