1、第 43 卷第 1 期2023 年 2 月林产化学与工业Chemistry and Industry of Forest ProductsVol 43 No 1Feb 2023收稿日期:2021-11-03基金项目:国家自然科学基金面上项目(31870557)作者简介:王 婧(1983)，女，山西临县人，助理研究员，博士生，主要从事萜类化学利用研究工作*通讯作者:赵振东，研究员，博士，博士生导师，主要从事萜类化学利用研究工作;E-mail:zdzhao189 cn。doi:10 3969/j issn 0253-2417 2023 01 005氨基甲酸酯类化合物的合成及其 AChE 抑制活性研
2、究WANG Jing王 婧1，2，3，陈玉湘1，3，李胜男1，张红梅1，2，蒋建新2，赵振东1*(1中国林业科学研究院 林产化学工业研究所;江苏省生物质能源与材料重点实验室;国家林业和草原局林产化学工程重点实验室;林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心;江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心，江苏 南京 210042;2北京林业大学 材料科学与技术学院，北京 100083;3中国林业科学研究院 林业新技术研究所，北京 100091)摘要:以松节油主要组分 3-蒈烯为原料首先合成了 3-异丙基-5-甲酚(1)和香芹酚(2)，从这 2 个化合物出发通过异氰酸酯法(方法 A)和氨基甲酰氯法(方法 B
3、)进一步制备了 14 个含异丙基甲酚结构的氨基甲酸酯类化合物，并测定了所合成 16 个化合物对乙酰胆碱脂酶(AChE)的抑制活性。研究结果表明:酚类化合物与异氰酸酯反应是制备氨基甲酸酯的高效合成工艺，其中异氰酸酯中 N-取代基结构越大反应越容易发生，芳基取代产物的摩尔得率可达 90%以上。在 AChE 抑制活性方面，3-异丙基-5-甲酚衍生物的抑制活性普遍高于香芹酚衍生物，N-脂基取代产物的抑制活性显著高于 N-芳基取代产物，且短链脂基取代产物的抑制活性高于长链脂基和环脂基。3-异丙基-5-甲酚的 N-甲基取代产物表现出优良的 AChE 抑制活性，抑制效率达到石杉碱甲的 90 5%，超过同为氨
4、基甲酸酯阳性对照利凡斯的明(89 6%)，而其 N，N-二甲基取代产物的抑制活性又明显高于 N-甲基取代产物，抑制效率达到石杉碱甲的 97 9%。浓度与抑制率关系表明:3-异丙基-5-甲基苯基-N，N-二甲基氨基甲酸酯(-2)在浓度大于 1 25 mmol/L 后表现出与石杉碱甲基本等同的 AChE 抑制活性，具有开发为阿尔兹海默症治疗药物或者杀虫剂的潜力。关键词:松节油;3-蒈烯;氨基甲酸酯;乙酰胆碱酯酶抑制剂;3-异丙基-5-甲基苯基-N，N-二甲基氨基甲酸酯中图分类号:TQ35文献标志码:A文章编号:0253-2417(2023)01-0043-08引文格式:王婧，陈玉湘，李胜男，等 氨
5、基甲酸酯类化合物的合成及其 AChE 抑制活性研究 J 林产化学与工业，2023，43(1):4350Synthesis of Carbamates and Their AChE Inhibitory ActivityWANG Jing1，2，3，CHEN Yuxiang1，3，LI Shengnan1，ZHANG Hongmei1，2，JIANG Jianxin2，ZHAO Zhendong1(1Institute of Chemical Industry of Forest Products，CAF;Key Lab of Biomass Energy and Material，Jiangs
6、u Province;KeyLab of Chemical Engineering of Forest Products，National Forestry and Grassland Administration;National Engineeringesearch Center of Low-Carbon Processing and Utilization of Forest Biomass;Jiangsu Co-Innovation Center of EfficientProcessing and Utilization of Forest esources，Nanjing 210
7、042，China;2College of Materials Science andTechnology，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China;3esearch Institute ofForestry New Technology，CAF，Beijing 100091，China)Abstract:Using 3-carene，a major component of turpentine，as the raw material，3-isopropyl-5-cresol(1)and carvacrol(2)werefirst sy
8、nthesized，and then 14 carbamate compounds containing isopropyl cresol structure were further prepared by their reactionswith isocyanates(method A)or carbamoyl chlorides(method B)The acetylcholinesterase(AChE)inhibitory activities for allsynthetic compounds were studied The research results showed th
9、at the reaction of phenolic compounds with isocyanates was anefficient synthesis process for the preparation of carbamates The larger N-substituent structure in the isocyanate，the easierreaction occurs，and the molar yield of aryl substitution products could reach more than 90%In terms of AChE inhibi
10、tion，theactivities of 3-isopropyl-5-cresol derivatives were generally higher than those of carvacrol derivatives The activities of N-aliphaticsubstituted products were significantly higher than those of N-aryl substituted products，and the activities of short-chain aliphatic44林产化学与工业第 43 卷substituted
11、 products were higher than those of long-chain aliphatic and cycloaliphatic groups substituted products The N-methylsubstituted product of 3-isopropyl-5-cresol showed the excellent AChE inhibitory activity of 90 5%against Huperzine A andsurpassed the positive control Listigmine(89 6%)，which was a co
12、mmercial AChE inhibitor with carbamate The activity ofN，N-dimethyl substituted product of 3-isopropyl-5-cresol was evidently higher than its N-methyl substituted product，whoseinhibition efficiency reached 97 9%of Huperzine A The relationship between the concentration and the inhibition rate showedth
13、at 3-isopropyl-5-methylphenyl-N，N-dimethylcarbamate(-2)had a substantially equivalent AChE inhibitory activity toHuperzine A when the concentration was greater than 1 25 mmol/L，indicating that it had the potential to be developed as atherapeutic drug for Alzheimer s disease or insecticideKey word:tu
14、rpentine;3-carene;carbamate;acetylcholinesterase inhibitor;3-isopropyl-5-methylphenyl-N，N-dimethylcarbamate氨基甲酸酯是一类氨基或胺基直接与甲酸酯的羰基相连的化合物，通式为 12NCOO，其中“OCON”官能团是鉴定一个化合物是否属于氨基甲酸酯的特征结构。氨基甲酸酯是一类具有多元生物活性的化合物，广泛应用于日化、医药和农药等领域，而且大量研究表明:其在农药和医药方面的优异表现与此类化合物普遍具有较高的乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制活性显著相关1 3。在农药领域，氨基甲酸酯类化合物主要作为杀虫
15、剂使用，通过抑制昆虫乙酰胆碱酯酶活性，造成乙酰胆碱累积，从而影响昆虫正常的神经传导，并进一步致死。不同结构的代表性产品有西维因(Carbaryl)、叶蝉散(Isoprocarb)、涕灭威(Aldicarb)和克百威(Carbofuran)等4;在医药方面，氨基甲酸酯在开发用于治疗与AChE 相关的疾病药物方面越来越受到关注，其中最典型的即为阿尔兹海默症(AD)，该疾病已是威胁老年人生命和健康的最可怕杀手之一。有研究表明5，大脑中胆碱能神经元退化，AChE 活性升高，使得作为神经递质的乙酰胆碱含量下降，可能是导致 AD 的重要原因之一，通过抑制 AChE 的活性可以增加中枢乙酰胆碱的含量，从而起
16、到改善症状的作用。据报道，已有多种氨基甲酸酯化合物被允许作为AD 治疗剂使用，如利凡斯的明(ivastigmine)、他克林(Tacrine)和多奈哌齐(Donepezil)等6 7。随着化工合成产品的长期大量使用，一系列生态环境问题对于人类的不利影响日益显现，无论是在医药还是农药领域，低毒性、高活性产品的开发应用逐渐成为研究热点，其中，天然来源产物和衍生物受到越来越多的关注5，8。本研究以我国重要的林特产品松节油的主要组分 3-蒈烯为原料，合成了一系列不同结构的氨基甲酸酯类化合物，并对它们的 AChE 抑制活性进行了测定。研究成果既有助于丰富具有天然植物来源属性的氨基甲酸酯类化合物的种类，又可以扩展松节油衍生物在农药和医药领域的应用途径，对于促进松节油资源的高值化利用具有积极意义。1实 验1 1原料、试剂与仪器3-蒈烯(纯度 97 22%)，广西梧松林化集团有限公司;甲胺基甲酰氯、二甲胺基甲酰氯、乙基异氰酸酯、环己基异氰酸酯、对甲苯基异氰酸酯、4-氯苯基异氰酸酯和 4-氟苯基异氰酸酯，分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司;石杉碱甲(纯度 98%)、利凡斯的明(纯度 99%)、乙酰胆