4-氨基-4,5-二氢-3-取代苯氧甲基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫碱的合成及生物活性研究

4-氨基-4,5-二氢-3-取代苯氧甲基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫碱的合成及生物活性研究

20世纪60年代末，西德韦勒姆公司和乔治克拉克公司首次报道了取代磺酰胺类衍生物的杀菌效果。20世纪70年代初，磺酰胺类化合物的高效、高质量的细菌引起了国际农药行业的高度关注。三聚基巴比妥酸具有抗菌、抗菌、抗炎作用等特点。化学专家们已经合成并开发了大量三氟甲基碱化合物，包括三氟甲基碱、芳环碱和环磷酸。其中，1、2、4-三氟甲基碱的物理活性值得特别注意。本文以取代苯酚和氯乙酸为原料合成取代苯氧乙酸,取代苯氧乙酸和1,3-二氨基硫脲通过熔融反应合成母体化合物3-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮.再与4-氟苯甲醛合成了5个席夫碱类化合物.用IR、1HNMR、元素分析确定了化合物结构.初步测定了其对3种植物病原菌的杀菌活性,结果表明所合成的大部分化合物对所测菌种有良好的杀菌,抑菌作用,并探讨了化合物结构与生物活性的关系.1实验部分1.1-氟苯甲醛法SMP3数字型熔点仪;PE-2400型元素分析仪;IR-400型红外分光光度计(KBr),VarianunityINOVA-400超导核磁共振仪(TMS为内标,DMSO为溶剂).4-氟苯甲醛为化学纯;冰乙酸、无水乙醇、氢氧化钠、氯乙酸、苯酚、4-氯苯酚、4-甲基苯酚、2-甲基苯酚、邻硝基苯酚、盐酸均为分析纯;1,3-二氨基硫脲(工业品经重结晶).1.2合成原理合成的化学反应式如图1.1.3中端制装1.3.1由化合物1合成化合物1参考文献方法合成.1.3.22化合物的合成1.4目标化合物33e的合成反应瓶中加入0.07mol的4-氟苯甲醛和5mL冰醋酸,微热溶解后,加入0.07mol化合物2(4-氨基-3-取代苯氧甲基-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮),加热至120℃回流1h后,冷却至室温,析出固体后,抽滤,分别用冰醋酸、乙醇洗涤得到目标化合物3a~3e.2结构和性能2.14-[4-氟苯基亚甲基]-氨基-3-苯氧甲基-4、5-二羟基-1、2、4-三氟二胺-5-硫醇3a2.24-4-氟甲基亚甲基。氨基-3-4-氯甲基-4，5-二羟基-1，2，4-三氟-5-硫醚3b2.34-4-氟甲基亚甲基。氨基-3-2-硝基苯基氧甲基-4，5-二羟基-1，2，4-三氟-5-硫醚3c2.44-4-氟甲基苯基亚甲基-氨基-3-2-甲基苯基亚甲基-4，5-二羟基-1，2，4-三羟基-5-硫醇3d2.54-4-氟甲基和亚甲基。氨基-3-4-甲基苯基-4，5-二羟基-1，2，4-三氟乙烯-5-硫醚3e3基-1,2,4-三唑-3-硫酮的合成选取对氟芳香醛与自制的4-氨基-5-取代苯氧甲基-1,2,4-三唑-3-硫酮反应,以醋酸为反应溶剂,合成了5个席夫碱类化合物.化合物的结构与组成经过元素分析IR,1HNMR光谱得到确证.3.1红外光谱吸收剂席夫碱c所合成的目标化合物的元素分析实测数据与理论数据误差均低于0.3%,说明所合成化合物与设计合成化合物元素组成一致.在红外光谱中,1400~1600cm-1左右存在醛亚胺结构—C=N—键的吸收,说明了席夫碱的生成.可能是由于与芳环或者杂环供电子共轭的缘故,该吸收值比一般化合物的—C=N—键的红外光谱吸收(1630cm-1)偏低.在3430;1600,1500;1340cm-1左右的吸收峰分别对应红外光谱中N—H伸缩振动,芳环骨架振动,C=S的伸缩振动吸收.1HNMR中,席夫碱分子中醛亚胺结构(—CH=N—)中的氢和—OCH2—基团中的氢,由于受到苯环和三唑环的影响而向低场移动吸收信号分别出现在δ10左右和δ5.2~5.5左右.由于取代基和三唑环的影响,苯环的质子吸收信号出现在δ6.5~8.在低场中观察到的δ14.1左右的信号应该为—SH的吸收.3.2以合成三-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫碱为原料合成三-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫碱合成中间体三唑硫酮的传统方法一般是先将羧酸与水合肼反应生成酰肼,酰肼再在KOH作用下,在无水乙醇溶剂中与二硫化碳经过16h反应,再用乙醚处理得到固体二硫代甲酸盐,最后二硫代甲酸盐与水合肼回流反应2~4h得到目标产品三唑硫酮.其操作步骤多处理麻烦,且产率较低.本文以熔融反应合成中间体三唑硫酮,操作简便易行,大大地缩短了反应时间.在合成3-取代-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫碱时传统方法多以乙醇为反应介质,以酸或碱为催化剂.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,若使之与取代芳香醛混合后,以乙醇为溶剂,以硫酸为催化剂,反应3h以上仍未反应完全.如果改用DMF为溶剂,反应虽可进行,但后处理麻烦.而参考文献方法,用冰醋酸为溶剂兼作催化剂,并对其作适当改进,即对溶剂量和反应时间加以适当控制,合成得到目标产物席夫碱纯度高,产率高.4生物活性测试4.1可湿性城市试剂化合物3a~3e(自制);三唑酮(15%可湿性粉剂,江苏灶星农化有限公司);吐温-40(C.P.上海化学试剂站分装);DMSO(C.P.西安化学试剂厂).4.2试验中的细菌4.3实验方法4.3.1准备消毒菌待测菌种在PDA培养基上连续培养几代.实验前3d转移一次,28℃下培养,备用.4.3.2培养基及菌饼、药培养基的制备准确称量50mg样品,加入DMSO,微热使之溶解,滴加2滴吐温-40,摇匀,定容于5mL容量瓶中.每个处理药剂设4个浓度级,分别为1000,500,250,100mg/L.另设一个无药的不加任何药液的空白对照培养基.菌饼、药培养基的制备和接菌步骤均参照文献操作方法.4.3.3药剂浓度的确定上述接菌培养基培养72h以后,用游标卡尺测量菌落直径(十字交叉测量两次,取平均值).计算抑制率.对药剂浓度的对数值x与抑制率的几率值y进行相关分析,得出毒力回归方程、相关系数r、抑制中浓度EC50和95%抑制浓度EC95.4.4-2-硝基苯氧甲基-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮2d的合成从表1可以看出,所合成的5个化合物对三种病原菌有很好的抑菌、杀菌效果,其对三种植物病原菌的EC50和EC95值均小于对照药.从化合物结构上看,席夫碱中三唑环上3位不同的取代苯氧甲基对杀菌效果有一定的影响,对三种病原菌抑杀活性效果顺序为4-[(4-氟苯基)亚甲基]-氨基-3-(2-硝基苯氧甲基)-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮>取代基为对氯苯氧甲基>取代基为对甲基苯氧甲基>取代基为邻甲基苯氧甲基>无取代苯氧甲基.初步结果表明,对于席夫碱3的5位苯氧甲基,其苯环上具有吸电子取代基似有利于提高其杀菌活性.化合物4-氨基-3-苯氧甲基-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮(2a)的合成:称取30g(0.2mol)苯氧乙酸,21.2g(0.2mol)1,3-二氨基硫脲混合均匀后置于反应瓶中,油浴加热至95℃熔融后反应15~20min.冷却后用甲醇重结晶得到白色针状晶体,熔点186~187℃.元素分析数据(%质量分数)实测值(理论值):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)-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮(2b)的合成:称取37.4g(0.2mol)4-氯苯氧乙酸,21.2g(0.2mol)1,3-二氨基硫脲混合均匀后置于反应瓶中,油浴加热至130℃,熔融后反应15~20min.冷却后用甲醇重结晶得到白色针状晶体,熔点184~185℃.元素分析数据(%质量分数)实测值(理论值):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)-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮(2c)的合成:称取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匀后置于反应瓶中,油浴加热至160℃熔融后反应25~30min.冷却后用甲醇重结晶得到白色针状晶体,熔点182~183℃,元素分析数据(%质量分数)实测值(理论值):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)-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮(2d)的合成:称取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匀后置于反应瓶中,油浴加热至140℃熔融后反应25~28min.冷却后用甲醇重结晶得到白色针状晶体,熔点144~145℃.元素分析数据(%质量分数)实测值(理论值):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)-4,5-二氢-1,2,4-三唑-5-硫酮(2e)的合成:称取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匀后置于反应瓶中,油浴加热至135℃熔融后反应15~20min.冷却后用甲醇重结晶得到白色针状晶体,熔点188~189℃.元素分析数据(%质量分数)实测值(理论值):C50.86(50.83),H5.03(5.12),N23.63(23.71).乳白色针状晶体,产率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.乳白色针状晶体,产率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.乳白色针状晶体,产率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.乳白色针状晶体,产率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.乳白色针状晶体,产率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,