陸 陽,陶京朝,周志蓮,張志榮
(1.信陽農(nóng)林學(xué)院有機化學(xué)教研室,河南 信陽 464000;2.鄭州大學(xué)化學(xué)系,河南 鄭州 450001;3.河南科易集團家藥研究開發(fā)中心,河南 信陽 464000;4.河南富邦農(nóng)藥化工公司,河南 信陽 464000)
苯甲酰胺1,3,4-噻二唑衍生物是一種高效、廣譜的內(nèi)吸性苯胺基甲酰類殺菌劑,能有效地防治禾谷類作物的多種由擔(dān)子菌引起的病害,如麥散黑穗病、棉花立枯病等[1-2],其合成方法成為國內(nèi)外研究的熱點。傳統(tǒng)方法各步反應(yīng)均采用有機溶劑,副產(chǎn)物多,總的收率不高 (總收率約40%~67%),廢水難以處理,環(huán)境污染大。這些合成研究的主要缺點是每一步反應(yīng)后均需經(jīng)過復(fù)雜的分離過程才能進行下一步反應(yīng),這就導(dǎo)致產(chǎn)品的最終收率僅有40%~67%。這也是目前這類農(nóng)藥市場價格過高的一個重要因素,本文報道了家的一鍋法合成2-[5-(4-甲氧基苯基)-(1,3.4)-噻二唑基-6-異丙基]胺基甲基苯酚。此方法通過選擇合適的溶劑,使合成反應(yīng)不需經(jīng)過任何中間體分離過程,直接得到最終產(chǎn)品,反應(yīng)副產(chǎn)物少,產(chǎn)品精制容易,收率很高,總收率達到75.8%,較文獻報道的分步法收率提高30%以上。該方法工藝操作簡單、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時間短、收率高,解決反應(yīng)過程中出現(xiàn)的烘料難、過濾難問題,優(yōu)化了合成路線,使其適合工業(yè)化生產(chǎn)。該合成技術(shù)工藝過程簡單、生產(chǎn)安全、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)成本降低、環(huán)境友好、產(chǎn)品收率高。
合成路線圖:
本課題組研究了1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法。隨著對噻唑類化合物在抗菌方面研究的不斷深入,對于設(shè)計、合成出家穎的噻唑類殺菌劑具有十分重要的意義。1,3,4-噻二唑衍生物以其高效、低毒和對環(huán)境友好的特性而成為農(nóng)藥界追捧的熱門品種,而苯甲酰胺1,3,4-噻二唑衍生物取代基的多樣性變化使市場化的苯甲酰胺1,3,4-噻二唑衍生物化合物日益豐富[3-5]。1,3,4-噻二唑衍生物有良好的生物活性,其中以2-[5-(4-甲氧基苯基)-(1,3.4)-噻二唑基-6-異丙基]胺基甲基苯酚殺菌活性最為顯著[6-10],該合成技術(shù)工藝過程簡單、生產(chǎn)安全、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)成本降低、環(huán)境友好、產(chǎn)品收率高。所有中間體及產(chǎn)物經(jīng)過核磁共振氫譜和紅外光譜進行表征。
1.1 試劑與儀器 鄰異丙基水楊醛,乙醇,2-氨基-5-(4-甲氧基)-苯基-(1,3.4)噻二唑 (自制),NaBH4,乙酸乙酯,鹽酸,石油醚,硫酸鎂所有試劑均為分析純。
儀器:HP 5989A質(zhì)譜儀 E150-400 (EI),Brukor AVANCE400 核磁共振儀 (以TMS 為內(nèi)標物),SGW X-4 顯微熔點測定儀 (溫度計已校正),Agilent 1200 Series型液相色譜儀 (HPLC)。
IKA RV 10 Digital數(shù)顯型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 ;IKA RCT基本型磁力攪拌器。
1.2 實驗方法 氮氣保護下,在裝有溫度計、滴液漏斗、回流冷凝管和攪拌器的四口燒瓶中加入鄰異丙基水楊醛 11.86g(0.072mol),72.9mL無水乙醇,2-氨基-5-(4-甲氧基)-苯基-(1,3.4) 噻二唑15.73g(0.076mol),加入甲苯磺酸 (10%),高速攪拌30 min,控制溫度為80℃ ,TLC檢測反應(yīng)終點。將用冰浴冷卻至0℃緩慢滴加 NaBH43.13g(0.0828mol),滴畢 ( 1h) ,保溫反應(yīng) 2h。冷卻至室溫,減壓蒸餾除去溶劑[11-17],剩余物中加入乙酯乙酸288mL,滴加3mol/L鹽酸116mL,分液,有機相依次用水 ( 2 ×142mL) 和飽和食鹽水 (2 ×128 mL) 洗滌,無水硫酸鎂干燥,通過重結(jié)晶 (石油醚:乙酯乙酸=5:1),得到目標化合物19.4g(0.055mo),總收率為75.8%,純度為99.1%。
1HNMR(DMSO-d6,500MHz):9.78 (S,1H,OH),8.23 (t,J=5.5Hz,1H),7.66-7.69 (m,1H),7.25 (d,J=7.0Hz,1H),7.12 ( t,J=7.5Hz,1H,7.02-7.04 ( m,2H),6.82-6.86 (m,1H),6.79 (t,J=7.5HZ,1H),4.46 ( d,J=5.5Hz,2H,CH2),3.81 (s,3H,OCH3);
13CNMR (DMSO-d6),125MHz):168.42,161.76,157.36,156.68,129.51,127.97,128.35 >124.89,123.94,118.91,116.73,115.82,114.98,55.77,43.89;IR ( KBr):3447,3328,3081,3038,2963,2838,1609,1576,1465,1476,1345,1256,1249,1175,1108,1036,839,805,769,752。
2.1 “一鍋法” 合成影響因素
2.1.1 反應(yīng)時間對收率的影響 時間短,反應(yīng)不完全,時間過長,原料的自身縮合反應(yīng)增加,反應(yīng)液變黑,后處理困難,考慮收率和原子經(jīng)濟性,當反應(yīng)時間4.5h 收率最佳 (表1)。
表1 反應(yīng)時間對收率的影響
2.1.2 物料比對合成收率的影響 n1(鄰異丙基水楊醛),n2(2-氨基-5-(4-甲氧基)-苯基-(1,3.4) 噻二唑),n3(NaBH4) 考察物料比對收率的影響,結(jié)果 (表2)。隨著2-氨基-5-(4-甲氧基)-苯基-(1,3.4)噻二唑用量的增加,反應(yīng)收率逐步提高。當n1:n2:n3=1:1.056:1.15 時,收 率 最 高 (75.8% ) (表 2) 。
表2 物料比對合成收率的影響
2.1.3 不同溶劑對合成收率的影響 反應(yīng)溶劑的選擇對反應(yīng)有很大的影響。選用不同溶劑條件下產(chǎn)品收率和純度的數(shù)據(jù) (表3)。在乙醇作為溶劑時反應(yīng)收率最高,可達75.8%,并且副反應(yīng)少,雜質(zhì)含量少,目標產(chǎn)物的含量達99.1% (表3)。因此,使用乙醇作溶劑,收率最高 (表3)。
表3 不同溶劑對合成收率的影響
2.1.4 還原反應(yīng)溫度對收率的影響 反應(yīng)溫度是影響還原反應(yīng)造擇性的重要影響因素。從-5℃上升到0℃,收率隨著溫度的升高而增加,但是從0℃到30℃,收率反而隨著溫度的不斷上升而減少,反應(yīng)溫度高于時,收率明顯下降,隨著溫度升高,副反應(yīng)加劇,造成收率下降,因此選擇還原反應(yīng)溫度為0℃(表4)。
表4 溫度對收率的影響
2.2 目標化合物波譜分析 1 450、1 500、1 560、1 600 cm-1左右的尖峰為苯環(huán)的骨架振動的吸收峰,以1 500 cm-1左右的吸收峰強度最大;1 250 cm-1左右的尖峰為C-O-C不對稱伸縮振動的吸收峰。以上分析結(jié)果表明所合成的化合物與預(yù)期的結(jié)構(gòu)相符。合成的2-[5-(4-甲氧基苯基)-(1,3.4)-噻二唑基-6-異丙基]胺基甲基苯酚,未見文獻報道。產(chǎn)品經(jīng)元素分析、IR、MS 和1H NMR表征,證明合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與預(yù)期結(jié)構(gòu)相符,經(jīng)紅外光譜、核磁共振氫譜1H NMR表征證明。
用傅里葉紅外光譜儀測定產(chǎn)物的IR光譜。3 430、3 281 cm-1處 為 N-H的伸縮振動峰,1 624 cm-1處為羰基的伸縮振動峰,1 592cm-1處中強而尖的吸收峰為噻唑環(huán)的S—C=.的伸縮振動峰,1 507 cm-1處為仲酰胺N-H的彎曲振動峰,1 552 ~1 403 cm-1為苯環(huán)骨架振動特征峰,1 354 ~1 203 cm-1處為仲胺的C-N的伸縮振動峰。1H NMR表征證明合成產(chǎn)物為目標化合物。
3.1 該合成技術(shù)工藝過程簡單、生產(chǎn)安全、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)成本降低、環(huán)境友好、產(chǎn)品收率高。
3.2 “一鍋法” 合成工藝減少了溶劑的用量和廢物排放量,收率較高。