胡偉男, 朱 梅, 漆亞云, 陳 潔, 唐思雨, 唐震華, 王貞超, 2, 3*, 歐陽貴平, 2, 3*

(1. 貴州大學(xué) 藥學(xué)院，貴州 貴陽 550025； 2. 貴州醫(yī)科大學(xué) 藥用植物功效與利用國家重點實驗室，貴州 貴陽 550014； 3. 貴州大學(xué) 貴州省藥物合成重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

噠嗪是一種含氮的六元雜環(huán)，具有廣譜的生物活性和結(jié)構(gòu)多樣性，并廣泛分布在醫(yī)藥、農(nóng)藥等研究領(lǐng)域[1]，噠嗪結(jié)構(gòu)被引入許多農(nóng)藥分子中，例如殺菌劑、殺蟲劑、除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等，例如廣譜觸殺性殺螨殺蟲劑吡蟲啉(Pyridaben)[2-3]，有機磷殺蟲劑噠嗪硫磷(Pyridaphenthion)[4-5]，以及針對水稻紋枯病菌和花生白霉病菌等立枯絲核菌開發(fā)的殺菌劑二氯甲嗪(Diclomezine)[6]等。同時，1,3,4-噻二唑結(jié)構(gòu)也在農(nóng)藥領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，例如對水稻白葉枯病菌和柑桔潰瘍病菌具有良好殺菌作用的殺菌劑葉枯唑(Bismerthiazol)[7-9]。

以上市藥物Pyridaben為模板化合物，應(yīng)用藥物活性基團拼接原理，將1,3,4-噻二唑雜環(huán)與噠嗪酮結(jié)構(gòu)通過硫醚相連接，構(gòu)建出1,3,4-噻二唑硫醚噠嗪酮衍生物。以糠氯酸(1)為起始原料，與叔丁基肼鹽酸鹽環(huán)合制得2-叔丁基-4,5-二氯-3(2H)噠嗪酮(2)[10-11]；取代苯胺或脂肪胺(3a～3k)，與二硫化碳和氯甲酸乙酯反應(yīng)得到異硫氰酸酯衍生物(4a～4k)[12-13]； 4肼解得硫代氨基脲衍生物(5a～5k)[14-15]；5與二硫化碳在堿性條件下環(huán)合，得到5-胺基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇衍生物(6a～6k)[16-17]；6與2-叔丁基-4,5-二氯-3(2H)-噠嗪酮發(fā)生親核取代反應(yīng)，得2-取代-4-氯-5-[5-取代胺基-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮衍生物(7a～7k， Scheme 1)[18]。所合成的新化合物經(jīng)1HNMR、13CNMR、 IR、 MS(ESI)和元素分析表征。采用生長速率法，在100 mg/L濃度下，測試了化合物對小麥赤霉病菌(G.zeae)、辣椒枯萎病菌(F.oxysporum)、蘋果腐爛病菌(C.mandshurica) 3種植物病原菌的抑菌活性的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

X-4型數(shù)字顯微熔點儀；QY-20型三用紫外分析儀；JEOL-ECX 500 MHz型核磁共振儀(TMS為內(nèi)標(biāo))；Shimadzu IRprestige-21型傅立葉紅外光譜測定儀(KBr壓片)；Bruker maXis 4G UHR-TOF型質(zhì)譜儀；Elementar Vario III型元素分析儀。

所用試劑均為分析純或化學(xué)純。

1.2 合成

(1) 2-叔丁基-4,5-二氯-3(2H)噠嗪酮(2)的合成

稱取叔丁基肼鹽酸鹽3.7 g(29.7 mmol)、醋酸鈉2.2 g(26.8 mmol) 溶解于60 mL水中，10 ℃下分批加入糠氯酸4.5 g(26.6 mmol)，反應(yīng)1 h后瓶內(nèi)產(chǎn)生大量黃色沉淀。向體系內(nèi)加入50 mL甲苯，40 ℃反應(yīng)6 h, 停止加熱，靜置、分液，有機相依次用15% NaOH溶液洗滌一次，飽和NaCl溶液洗滌兩次，無水MgSO4干燥，過濾，脫溶，重結(jié)晶，得淡黃色晶體21.72 g，收率62.7%。

(2)4a～4k的合成(以4a為例)

將芐胺2.28 g(30 mmol) 與15 mL三乙胺置于圓底燒瓶中攪拌，冰浴下加入二硫化碳2.28 g(30 mmol)，滴畢后室溫攪拌12 h，體系中有大量淡黃色固體出現(xiàn)，向體系內(nèi)加入25 mL氯仿后加入少量三乙胺，冰浴下再加入氯甲酸乙酯3.26 g(30 mmol)，室溫攪拌6 h。反應(yīng)結(jié)束后，將混合物倒入燒杯中，用1 mol/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至中性，氯仿萃取分出有機相，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸餾除去溶劑，重結(jié)晶得苯基異硫氰酸酯4a2.28 g，收率56.2%。

(3)5a～5k的合成(以5a為例)

往圓底燒瓶中加入80%水合肼1.13 g(18 mmol)和25 mL異丙醇，室溫下向混合物中緩慢滴加溶于25 mL異丙醇的芐基異硫氰酸酯5a2.03 g(15 mmol)，滴加過程中有大量白色固體析出，充分攪拌。滴加完畢后，室溫攪拌2 h，過濾，干燥，無水乙醇重結(jié)晶得白色片狀固體5a1.32 g，收率52.6%。

(4)6a～6k的合成(以6a為例)

稱取4-芐基-3-硫代氨基脲6a1.25 g(7.5 mmol)，氫氧化鉀0.63 g(11.25 mmol)溶解于50 mL無水乙醇中，再加入二硫化碳0.86 g(11.25 mmol)，加熱回流，4 h后反應(yīng)結(jié)束，減壓除去溶劑，將反應(yīng)混合物倒入30 mL冰水中，1 mol/L的HCl溶液調(diào)節(jié)pH至酸性，有大量類白色固體析出，抽濾，干燥，乙醇重結(jié)晶，得淡黃色針狀固體6a0.82 g，收率52.0%。

(5)7a～7k的合成(以7a為例)

稱取2-叔丁基-4,5-二氯-3(2H)-噠嗪酮(2)0.33 g(1.5 mmol)、無水碳酸鉀0.31 g(2.25 mmol)溶解于40 mL丙酮中，分批向反應(yīng)瓶中加入5-芐胺基-1,3,4-噻二唑-2-硫醇(6a)0.31 g(1.5 mmol)，溫室攪拌8 h，減壓除去溶劑，向混合物中加入10 mL冰水，抽濾，干燥，柱層析分離純化得淡黃色固體7a0.24 g，收率41.3%。

Scheme 1

2-叔丁基-4-氯-5-[5-芐胺基-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7a)： 類白色晶體, 收率41.3%, m.p.142～144 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 8.85(t,J=5.7 Hz, 1H, NH), 7.40(s, 1H, NCH), 7.36～7.34(m, 4H, Ph-H), 7.30(m, 1H, Ph-H), 4.57(d,J=5.7 Hz, 2H, CH2), 1.56(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 173.6, 155.3, 140.2, 139.4, 138.4, 130.7, 130.1, 129.0, 128.2, 127.9, 66.4, 48.6, 27.8; IR(KBr)ν: 3271, 3076, 2974, 2855, 1636, 1544, 1495, 1454, 1395, 1358, 1271, 1207, 1105, 937, 785, 698 cm-1; MS(ESI)m/z: 430.1{[M+Na]+}; Anal.calcd for C17H18N5OS2Cl: C 50.05, H 4.45, N 17.17, found C 50.44, H 4.41, N 16.80。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-(3,4-二甲苯胺基)-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7b)： 淡黃色固體,收率39.5%, m.p.218～220 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 10.67(s, 1H, NH), 7.49(s, 1H, NCH), 7.36(s, 1H, Ph-H), 7.33(d,J=8.1 Hz, 1H, Ph-H), 7.13(d,J=8.6 Hz, 1H, Ph-H), 2.23(s, 3H, CH3), 2.19(s, 3H, CH3), 1.56(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 169.9, 155.4, 142.1, 139.1, 137.6, 131.5, 131.1, 130.6, 128.4, 126.1, 119.9, 116.2, 66.4, 27.8, 20.2, 19.3; IR(KBr)ν: 3262, 3073, 2963, 2922, 1663, 1618, 1557, 1506, 1483, 1456, 1395, 1211, 1138, 932, 810, 783 cm-1; MS(ESI)m/z: 444.1{[M+Na]+}; Anal.calcd for C18H20N5OS2Cl: C 51.23, H 4.78, N 16.60, found C 51.47, H 4.86, N 16.33。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-(2-乙氧苯胺基)-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7c)： 淡黃色固體,收率40.5%, m.p.160～162 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 10.08(s, 1H, NH), 8.22(d,J=7.5 Hz, 1H, Ph-H), 7.47(s, 1H, NCH), 7.08～7.04(m, 2H, Ph-H), 6.99～6.96(br, m, 1H, Ph-H), 4.17～4.13(q, 2H,J=6.6 Hz, OCH2), 1.56(s, 9H, 3CH3) ,1.39(t,J=6.6 Hz, 3H, CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 170.1, 155.4, 148.5, 143.4, 139.2, 131.1, 130.6, 129.5, 124.5, 121.1, 120.7, 112.8, 66.4, 64.5, 27.7, 15.1; IR(KBr)ν: 3265, 3132, 2982, 2933, 1639, 1599, 1537, 1472, 1454, 1395, 1369, 1250, 1207, 939, 742 cm-1; MS(ESI)m/z: 460.1{[M+Na]+}; Anal.calcd for C18H20N5O2S2Cl: C 49.36, H 4.60, N 15.99, found C 49.88, H 4.39, N 15.76。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-(4-氯苯胺基)-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7d)： 白色固體,收率38.5%, m.p.231～233 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 10.95(s, 1H, NH), 7.68(d,J=8.0 Hz, 2H, Ph-H), 7.51(s, 1H, NCH), 7.44(d,J=8.0 Hz, 2H, Ph-H), 1.56(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 169.2, 155.4, 143.6, 139.3, 139.0, 131.2, 130.6, 129.6, 126.7, 120.1, 66.4, 27.8; IR(KBr)ν: 3383, 3047, 2986, 1662, 1601, 1552, 1451, 1431, 1359, 1305, 1226, 1181, 1084, 1043, 925, 813 cm-1; MS(ESI)m/z: 450.0{[M+Na]+}; Anal.calcd for C16H15N5OS2Cl2: C 44.86, H 3.53, N 16.35, found C 44.74, H 3.58, N 16.43。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-(3-氯-2-甲苯胺基)-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7e)： 淡黃色固體, 收率39.5%, m.p.199～201 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 10.20(s, 1H, NH), 7.85(d,J=7.5 Hz 1H, Ph-H), 7.51(s, 1H, NCH), 7.29～7.24(m, 2H, Ph-H), 2.34(s, 3H, CH3), 1.56(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 171.7, 155.3, 143.0, 140.4, 139.2, 134.7, 131.1, 130.4, 128.7, 128.1, 126.1, 121.9, 66.4, 27.8, 15.5; IR(KBr)ν: 3300, 3098, 2978, 2926, 1641, 1601, 1580, 1545, 1479, 1367, 1267, 1209, 1105, 937, 779 cm-1; MS(ESI)m/z: 464.0{[M+Na]+}; Anal.calcd for C17H17N5OS2Cl2: C 46.15, H 3.87, N 15.83, found C 46.14, H 3.89, N 15.77。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-(3-氯-4-甲苯胺基)-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7f)： 淡黃色固體, 收率37.0%, m.p.212～214 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 10.89(s, 1H, NH), 7.87(s, 1H, Ph-H), 7.52(s, 1H, NCH), 7.36～7.35(m, 2H, Ph-H), 2.30(s, 3H, CH3), 1.56(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 169.1, 155.3, 143.5, 140.1, 139.4, 139.0, 134.0, 132.1, 131.2, 129.9, 118.5, 117.2, 66.4, 27.8, 19.4; IR(KBr)ν: 3281, 3076, 2982, 2873, 1638, 1605, 1543, 1485, 1452, 1396, 1366, 1206, 1086, 935, 974, 806 cm-1; MS(ESI)m/z: 464.0{[M+Na]+}; Anal.calcd for C17H17N5OS2Cl2: C 46.15, H 3.87, N 15.83, found C 46.14, H 4.00, N 15.99。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-(2-甲氧苯胺基)-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7g)： 淡黃色固體, 收率40.0%, m.p.170～172 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 10.24(s, 1H, NH), 8.29(d,J=7.5 Hz, 1H, Ph-H), 7.46(s, 1H, NCH), 7.10～7.06(m, 2H, Ph-H), 7.00(m, 1H, Ph-H), 3.90(s, 3H, OCH3), 1.56(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 169.8, 155.3, 149.1, 143.5, 139.2, 131.1, 130.5, 129.3, 124.2, 121.2, 120.2, 111.7, 66.4, 56.3, 27.7; IR(KBr)ν: 3240, 3049, 2960, 2878, 1659, 1604, 1568, 1497, 1450, 1368, 1265, 1126, 867, 752 cm-1; MS(ESI)m/z: 446.1{[M+Na]+}; Anal.calcd for C17H18N5O2S2Cl: C 48.16, H 4.28, N 16.52, found C 48.25, H 4.16, N 16.66。

(R)-2-叔丁基-4-氯-5-[5-(1-對氟苯乙胺基)-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7h)： 淡黃色固體, 收率36.2%, m.p.108～110 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 8.96(d,J=6.9 Hz, 1H, NH), 7.46～7.43(m, 2H, Ph-H), 7.30(s, 1H, NCH), 7.46～7.43(t,J=8.9 Hz, 2H, Ph-H), 4.92～4.89(m, 1H, CH), 1.55(s, 9H, 3CH3), 1.50(d,J=6.9 Hz, 3H, CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 172.8, 160.9, 155.3, 140.1, 140.0, 139.4, 130.7, 130.1, 128.6, 115.8, 66.4, 54.5, 27.7, 23.5; IR(KBr)ν: 3308, 3063, 2976, 2930, 1641, 1549, 1497, 1456, 1368, 1260, 1209, 1146, 935, 785 cm-1; MS(ESI)m/z: 462.1{[M+Na]+}; Anal.calcd for C18H19N5OS2FCl: C 49.14, H 4.35, N 15.92, found C 49.14, H 4.40, N 15.90。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-(N-乙?；?-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7i)： 白色固體,收率44.5%, m.p.233～235 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 13.00(s, 1H, NH), 7.44(s, 1H, NCH), 2.23(s, 3H, CH3), 1.55(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 169.8, 163.3, 155.4, 149.3, 138.6, 131.6, 131.4, 66.4, 27.8, 22.9; IR(KBr)ν: 3420, 3152, 2984, 2772, 1714, 1655, 1568, 1541, 1497, 1454, 1422, 1395, 1103, 934, 785 cm-1; MS(ESI)m/z: 382.0{[M+Na]+}; Anal.calcd for C12H14N5O2S2Cl: C 40.05, H 3.92, N 19.46, found C 40.21, H 4.01, N 19.32。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-叔丁胺基-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7j)： 淡黃色固體, 收率40.6%, m.p.194～196 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 8.19(s, 1H, NH), 7.33(s, 1H, NCH), 1.56(s, 9H, 3CH3), 1.41(s, 9H, 3CH3);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 171.4, 155.3, 139.7, 139.5, 130.7, 130.1, 66.4, 54.1, 28.6, 27.8; IR(KBr)ν: 3308, 3063, 2976, 2930, 1641, 1549, 1497, 1456, 1368, 1260, 1209, 1146, 935, 785 cm-1; MS(ESI)m/z: 396.1{[M+Na]+}; Anal.calcd for C14H20N5OS2Cl: C 44.97, H 5.39, N 18.73, found C 45.01, H 5.40, N 18.90。

2-叔丁基-4-氯-5-[5-環(huán)己胺基-2-(1,3,4-噻二唑基)-巰基]-3(2H)-噠嗪酮(7k)： 白色固體,收率42.1%, m.p.191～193 ℃;1H NMR(500 MHz, DMSO-d6)δ: 8.36(d,J=7.5 Hz, 1H, NH), 7.33(s, 1H, NCH), 3.62～3.58(m, 1H, CH), 1.99～1.97(m, 2H, CH2), 1.71～1.70(m, 2H, CH2), 1.55(s, 9H, 3CH3), 1.34～1.27(m, 6H, 3CH2);13C NMR(125 MHz, DMSO-d6)δ: 172.8, 155.3, 139.6, 139.0, 130.6, 129.9, 66.4, 54.4, 32.4, 27.7, 25.6, 24.7; IR(KBr)ν: 3177, 3059, 2932, 2857, 1651, 1570, 1454, 1366, 1265, 1211, 1140, 934, 845 cm-1; MS(ESI)m/z: 422.1{[M+Na]+}; Anal.calcd for C16H22N5OS2Cl: C 48.05, H 5.54, N 17.51, found C 48.14, H 5.40, N 17.57。

1.3 生物活性測試

采用生長速率法[19]測試目標(biāo)產(chǎn)物對小麥赤霉病菌(G.zeae)、辣椒枯萎病菌(F.oxysporum)、蘋果腐爛病菌(C.mandshurica)的抑菌活性。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

目標(biāo)化合物7a～7k的合成路線如Scheme 1所示。在以中間體6a～6k合成目標(biāo)化合物7a～7k的過程中探索了不同縛酸劑、溶劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間對于產(chǎn)率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以丙酮、DMF為溶劑，無水碳酸或三乙胺為催化劑時，目標(biāo)化合物收率相當(dāng)。另外，在DMF中進行反應(yīng)時間相對較短；但與丙酮相比較，DMF后處理相對比較麻煩，且耗時較多。綜合考慮后，選擇丙酮/K2CO3作反應(yīng)體系為宜。

表1 部分目標(biāo)化合物在100 mg/L藥劑濃度下對3種植物病原菌的抑制活性

隨著反應(yīng)溫度的不斷升高，目標(biāo)化合物的產(chǎn)率在降低。因為隨著反應(yīng)溫度的升高，4,5-二氯噠嗪酮環(huán)位上的兩個氯原子均參與了反應(yīng)，生成了4,5-二取代的副產(chǎn)物。通過實驗數(shù)據(jù)比較可知，當(dāng)反應(yīng)溫度控制在35 ℃以下，化合物的收率較高。

2.2 抑菌活性

表1的活性數(shù)據(jù)顯示，在100 mg/L濃度下，部分化合物表現(xiàn)出一定的抑制小麥赤霉病菌、辣椒枯萎病菌和蘋果腐爛病菌的生物活性。其中化合物7a小麥赤霉病菌的抑制率為38.6%；7f對辣椒枯萎病菌的抑制率為54.9%。

2.3 化合物構(gòu)效關(guān)系討論

目標(biāo)化合物活性評價的結(jié)果顯示，部分化合物表現(xiàn)出了一定的的抗植物病原菌活性，其中取代基含有芳環(huán)的衍生物的抗菌活性，普遍強于脂肪族取代基的衍生物，在含有芳環(huán)取代的化合物中7a和7f分別對G.zeae和F.oxysporum表現(xiàn)出最好的抗菌活性，在不同取代的芳香性的芐基取代系列化合物中，4-甲基-3-氯苯基取代的化合物7f表現(xiàn)出了一定抗F.oxysporum活性，并且隨著取代基的位置和取代基團發(fā)生變化時活性降低，含有供電子基取代的化合物活性普遍優(yōu)于吸電子基團，在含供電子基團-CH3和-OEt的化合物7b和7c對G.zeae和F.oxysporum的抗菌活性高于含有吸電子原子Cl的7d和7e。

以糠氯酸、取代肼、芳香(脂肪)胺為起始原料，設(shè)計合成了11個新型1,3,4-噻二唑硫醚噠嗪酮衍生物，所有化合物的結(jié)構(gòu)均通過1H NMR、13C NMR、 IR、 ESI-MS和元素分析的確證。對目標(biāo)化合物合成條件進行了優(yōu)化，確定了較優(yōu)的合成條件：在室溫條件下，以丙酮為溶劑，無水碳酸鉀作縛酸劑，反應(yīng)6～8 h，可以得到較好的收率。采用離體生長速率法，對目標(biāo)化合物進行了抑菌活性的測試。結(jié)果表明：在100 mg/L濃度下，部分化合物表現(xiàn)出一定的抑制小麥赤霉病菌、辣椒枯萎病菌和蘋果腐爛病菌的生物活性。其中化合物7a對小麥赤霉病菌的抑制率為38.6%；7f對辣椒枯萎病菌的抑制率為54.9%。構(gòu)效關(guān)系分析表明，增強取代基芳環(huán)的電子云密度可加強對植物病原菌的抑制活性。