4-氨基-4,5-二氫-3-取代苯氧甲基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫堿的合成及生物活性研究

4-氨基-4,5-二氫-3-取代苯氧甲基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫堿的合成及生物活性研究

20世紀(jì)60年代末，西德韋勒姆公司和喬治克拉克公司首次報(bào)道了取代磺酰胺類衍生物的殺菌效果。20世紀(jì)70年代初，磺酰胺類化合物的高效、高質(zhì)量的細(xì)菌引起了國際農(nóng)藥行業(yè)的高度關(guān)注。三聚基巴比妥酸具有抗菌、抗菌、抗炎作用等特點(diǎn)?；瘜W(xué)專家們已經(jīng)合成并開發(fā)了大量三氟甲基堿化合物，包括三氟甲基堿、芳環(huán)堿和環(huán)磷酸。其中，1、2、4-三氟甲基堿的物理活性值得特別注意。本文以取代苯酚和氯乙酸為原料合成取代苯氧乙酸,取代苯氧乙酸和1,3-二氨基硫脲通過熔融反應(yīng)合成母體化合物3-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮.再與4-氟苯甲醛合成了5個(gè)席夫堿類化合物.用IR、1HNMR、元素分析確定了化合物結(jié)構(gòu).初步測(cè)定了其對(duì)3種植物病原菌的殺菌活性,結(jié)果表明所合成的大部分化合物對(duì)所測(cè)菌種有良好的殺菌,抑菌作用,并探討了化合物結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系.1實(shí)驗(yàn)部分1.1-氟苯甲醛法SMP3數(shù)字型熔點(diǎn)儀;PE-2400型元素分析儀;IR-400型紅外分光光度計(jì)(KBr),VarianunityINOVA-400超導(dǎo)核磁共振儀(TMS為內(nèi)標(biāo),DMSO為溶劑).4-氟苯甲醛為化學(xué)純;冰乙酸、無水乙醇、氫氧化鈉、氯乙酸、苯酚、4-氯苯酚、4-甲基苯酚、2-甲基苯酚、鄰硝基苯酚、鹽酸均為分析純;1,3-二氨基硫脲(工業(yè)品經(jīng)重結(jié)晶).1.2合成原理合成的化學(xué)反應(yīng)式如圖1.1.3中端制裝1.3.1由化合物1合成化合物1參考文獻(xiàn)方法合成.1.3.22化合物的合成1.4目標(biāo)化合物33e的合成反應(yīng)瓶中加入0.07mol的4-氟苯甲醛和5mL冰醋酸,微熱溶解后,加入0.07mol化合物2(4-氨基-3-取代苯氧甲基-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮),加熱至120℃回流1h后,冷卻至室溫,析出固體后,抽濾,分別用冰醋酸、乙醇洗滌得到目標(biāo)化合物3a~3e.2結(jié)構(gòu)和性能2.14-[4-氟苯基亞甲基]-氨基-3-苯氧甲基-4、5-二羥基-1、2、4-三氟二胺-5-硫醇3a2.24-4-氟甲基亞甲基。氨基-3-4-氯甲基-4，5-二羥基-1，2，4-三氟-5-硫醚3b2.34-4-氟甲基亞甲基。氨基-3-2-硝基苯基氧甲基-4，5-二羥基-1，2，4-三氟-5-硫醚3c2.44-4-氟甲基苯基亞甲基-氨基-3-2-甲基苯基亞甲基-4，5-二羥基-1，2，4-三羥基-5-硫醇3d2.54-4-氟甲基和亞甲基。氨基-3-4-甲基苯基-4，5-二羥基-1，2，4-三氟乙烯-5-硫醚3e3基-1,2,4-三唑-3-硫酮的合成選取對(duì)氟芳香醛與自制的4-氨基-5-取代苯氧甲基-1,2,4-三唑-3-硫酮反應(yīng),以醋酸為反應(yīng)溶劑,合成了5個(gè)席夫堿類化合物.化合物的結(jié)構(gòu)與組成經(jīng)過元素分析IR,1HNMR光譜得到確證.3.1紅外光譜吸收劑席夫堿c所合成的目標(biāo)化合物的元素分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)誤差均低于0.3%,說明所合成化合物與設(shè)計(jì)合成化合物元素組成一致.在紅外光譜中,1400~1600cm-1左右存在醛亞胺結(jié)構(gòu)—C=N—鍵的吸收,說明了席夫堿的生成.可能是由于與芳環(huán)或者雜環(huán)供電子共軛的緣故,該吸收值比一般化合物的—C=N—鍵的紅外光譜吸收(1630cm-1)偏低.在3430;1600,1500;1340cm-1左右的吸收峰分別對(duì)應(yīng)紅外光譜中N—H伸縮振動(dòng),芳環(huán)骨架振動(dòng),C=S的伸縮振動(dòng)吸收.1HNMR中,席夫堿分子中醛亞胺結(jié)構(gòu)(—CH=N—)中的氫和—OCH2—基團(tuán)中的氫,由于受到苯環(huán)和三唑環(huán)的影響而向低場(chǎng)移動(dòng)吸收信號(hào)分別出現(xiàn)在δ10左右和δ5.2~5.5左右.由于取代基和三唑環(huán)的影響,苯環(huán)的質(zhì)子吸收信號(hào)出現(xiàn)在δ6.5~8.在低場(chǎng)中觀察到的δ14.1左右的信號(hào)應(yīng)該為—SH的吸收.3.2以合成三-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫堿為原料合成三-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫堿合成中間體三唑硫酮的傳統(tǒng)方法一般是先將羧酸與水合肼反應(yīng)生成酰肼,酰肼再在KOH作用下,在無水乙醇溶劑中與二硫化碳經(jīng)過16h反應(yīng),再用乙醚處理得到固體二硫代甲酸鹽,最后二硫代甲酸鹽與水合肼回流反應(yīng)2~4h得到目標(biāo)產(chǎn)品三唑硫酮.其操作步驟多處理麻煩,且產(chǎn)率較低.本文以熔融反應(yīng)合成中間體三唑硫酮,操作簡便易行,大大地縮短了反應(yīng)時(shí)間.在合成3-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫堿時(shí)傳統(tǒng)方法多以乙醇為反應(yīng)介質(zhì),以酸或堿為催化劑.但在本研究中,3-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮微溶于乙醇,若使之與取代芳香醛混合后,以乙醇為溶劑,以硫酸為催化劑,反應(yīng)3h以上仍未反應(yīng)完全.如果改用DMF為溶劑,反應(yīng)雖可進(jìn)行,但后處理麻煩.而參考文獻(xiàn)方法,用冰醋酸為溶劑兼作催化劑,并對(duì)其作適當(dāng)改進(jìn),即對(duì)溶劑量和反應(yīng)時(shí)間加以適當(dāng)控制,合成得到目標(biāo)產(chǎn)物席夫堿純度高,產(chǎn)率高.4生物活性測(cè)試4.1可濕性城市試劑化合物3a~3e(自制);三唑酮(15%可濕性粉劑,江蘇灶星農(nóng)化有限公司);吐溫-40(C.P.上海化學(xué)試劑站分裝);DMSO(C.P.西安化學(xué)試劑廠).4.2試驗(yàn)中的細(xì)菌4.3實(shí)驗(yàn)方法4.3.1準(zhǔn)備消毒菌待測(cè)菌種在PDA培養(yǎng)基上連續(xù)培養(yǎng)幾代.實(shí)驗(yàn)前3d轉(zhuǎn)移一次,28℃下培養(yǎng),備用.4.3.2培養(yǎng)基及菌餅、藥培養(yǎng)基的制備準(zhǔn)確稱量50mg樣品,加入DMSO,微熱使之溶解,滴加2滴吐溫-40,搖勻,定容于5mL容量瓶中.每個(gè)處理藥劑設(shè)4個(gè)濃度級(jí),分別為1000,500,250,100mg/L.另設(shè)一個(gè)無藥的不加任何藥液的空白對(duì)照培養(yǎng)基.菌餅、藥培養(yǎng)基的制備和接菌步驟均參照文獻(xiàn)操作方法.4.3.3藥劑濃度的確定上述接菌培養(yǎng)基培養(yǎng)72h以后,用游標(biāo)卡尺測(cè)量菌落直徑(十字交叉測(cè)量兩次,取平均值).計(jì)算抑制率.對(duì)藥劑濃度的對(duì)數(shù)值x與抑制率的幾率值y進(jìn)行相關(guān)分析,得出毒力回歸方程、相關(guān)系數(shù)r、抑制中濃度EC50和95%抑制濃度EC95.4.4-2-硝基苯氧甲基-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮2d的合成從表1可以看出,所合成的5個(gè)化合物對(duì)三種病原菌有很好的抑菌、殺菌效果,其對(duì)三種植物病原菌的EC50和EC95值均小于對(duì)照藥.從化合物結(jié)構(gòu)上看,席夫堿中三唑環(huán)上3位不同的取代苯氧甲基對(duì)殺菌效果有一定的影響,對(duì)三種病原菌抑殺活性效果順序?yàn)?-[(4-氟苯基)亞甲基]-氨基-3-(2-硝基苯氧甲基)-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮>取代基為對(duì)氯苯氧甲基>取代基為對(duì)甲基苯氧甲基>取代基為鄰甲基苯氧甲基>無取代苯氧甲基.初步結(jié)果表明,對(duì)于席夫堿3的5位苯氧甲基,其苯環(huán)上具有吸電子取代基似有利于提高其殺菌活性.化合物4-氨基-3-苯氧甲基-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮(2a)的合成:稱取30g(0.2mol)苯氧乙酸,21.2g(0.2mol)1,3-二氨基硫脲混合均勻后置于反應(yīng)瓶中,油浴加熱至95℃熔融后反應(yīng)15~20min.冷卻后用甲醇重結(jié)晶得到白色針狀晶體,熔點(diǎn)186~187℃.元素分析數(shù)據(jù)(%質(zhì)量分?jǐn)?shù))實(shí)測(cè)值(理論值):C48.69(48.63),H3.47(4.53),N25.14(25.21).化合物4-氨基-3-(4-氯苯氧甲基)-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮(2b)的合成:稱取37.4g(0.2mol)4-氯苯氧乙酸,21.2g(0.2mol)1,3-二氨基硫脲混合均勻后置于反應(yīng)瓶中,油浴加熱至130℃,熔融后反應(yīng)15~20min.冷卻后用甲醇重結(jié)晶得到白色針狀晶體,熔點(diǎn)184~185℃.元素分析數(shù)據(jù)(%質(zhì)量分?jǐn)?shù))實(shí)測(cè)值(理論值):C42.22(42.11),H3.45(3.53),N21.74(21.82).化合物4-氨基-3-(2-硝基苯氧甲基)-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮(2c)的合成:稱取39.4g(0.2mol)2-硝基苯氧乙酸,21.2g(0.2mol)1,3-二氨基硫脲混合均勻后置于反應(yīng)瓶中,油浴加熱至160℃熔融后反應(yīng)25~30min.冷卻后用甲醇重結(jié)晶得到白色針狀晶體,熔點(diǎn)182~183℃,元素分析數(shù)據(jù)(%質(zhì)量分?jǐn)?shù))實(shí)測(cè)值(理論值):C40.34(40.45),H3.45(3.39),N26.14(26.20).化合物4-氨基-3-(2-甲基苯氧甲基)-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮(2d)的合成:稱取33.2g(0.2mol)2-甲基苯氧乙酸,21.2g(0.2mol)1,3-二氨基硫脲混合均勻后置于反應(yīng)瓶中,油浴加熱至140℃熔融后反應(yīng)25~28min.冷卻后用甲醇重結(jié)晶得到白色針狀晶體,熔點(diǎn)144~145℃.元素分析數(shù)據(jù)(%質(zhì)量分?jǐn)?shù))實(shí)測(cè)值(理論值):C50.88(50.83),H5.05(5.12),N23.64(23.71).化合物4-氨基-3-(4-甲基苯氧甲基)-4,5-二氫-1,2,4-三唑-5-硫酮(2e)的合成:稱取33.2g(0.2mol)4-甲基苯氧乙酸,21.2g(0.2mol)1,3-二氨基硫脲混合均勻后置于反應(yīng)瓶中,油浴加熱至135℃熔融后反應(yīng)15~20min.冷卻后用甲醇重結(jié)晶得到白色針狀晶體,熔點(diǎn)188~189℃.元素分析數(shù)據(jù)(%質(zhì)量分?jǐn)?shù))實(shí)測(cè)值(理論值):C50.86(50.83),H5.03(5.12),N23.63(23.71).乳白色針狀晶體,產(chǎn)率98%,m.p.178~179℃;1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ:14.10(s,1H,SH),10.09(s,1H,CH=N),6.90~7.91(m,9H,Ph),5.21(s,2H,OCH2);IR(KBr)ν:3434(N—H),3050(=C–H),2929,2739(—CH2—),1645,1600,1542(C=C和C=N),1360(C=S),1264,1043(C—O—C)cm-1.Anal.calcdforC16H13FN4OS:C58.52,H3.99,N17.06;foundC58.62,H3.80,N17.07.乳白色針狀晶體,產(chǎn)率98%,m.p.202~203℃;1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ:14.14(s,1H,SH),9.97(s,1H,CH=N),7.05~7.94(m,8H,Ph),5.28(s,2H,OCH2);IR(KBr)ν:3451(N—H),3105,3057(=C—H),2922,2754(—CH2—),1598,1490,1444(C=C和C=N),1348(C=S),1230,1029(C—O—C)cm-1.Anal.calcdforC16H12ClFN4OS:C52.97,H3.33,N15.44;foundC52.99,H3.28,N15.40.乳白色針狀晶體,產(chǎn)率89%,m.p.160~161℃;1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ:14.20(s,1H,SH),11.09(s,1H,CH=N),6.96~7.98(m,8H,Ph),5.41(s,2H,OCH2);IR(KBr)ν:3436(N—H),3051(=C—H),2931,2743(—CH2—),1646,1601,1544(C=C和C=N),1364(C=S),1265,1044(C—O—C)cm-1.Anal.calcdforC16H12FN5O3S:C51.47,H3.24,N18.76;foundC51.42,H3.40,N18.81.乳白色針狀晶體,產(chǎn)率98%,m.p.138~139℃;1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ:14.14(s,1H,SH),9.97(s,1H,CH=N),7.03~7.94(m,8H,Ph),5.27(s,2H,OCH2),2.22(s,3H,CH3-Ph);IR(KBr)ν:3451(N—H),3104,3051(=C—H),2922,2754(—CH2—),1598,1490,1444(C=C和C=N),1348(C=S),1230,1029(C—O—C)cm-1.Anal.calcdforC17H15FN4OS:C59.63,H4.42,N16.36;foundC59.77,H4.29,N16.31.乳白色針狀晶體,產(chǎn)率98%,m.p.180~181℃;1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ:14.14(s,1H,SH),9.96(s,1H,CH=N),7.04~7.94(m,8H,Ph),5.27(s,2H,OCH2),2.20(s,