新型含苯并噻唑基双酰胺衍生物的合成及其抗菌活性

薛 伟， 熊 壮， 郑玉国,2， 何 勇， 魏 学， 祁慧雪， 卢 平

(1． 贵州大学 精细化工研究开发中心 教育部绿色农药与农业生物工程重点实验室，贵州 贵阳 550025；2． 兴义民族师范学院 化学生物系，贵州 兴义 562400)

近年来,为了发现新的具有更高生物活性的化合物,进而创制高效、广谱、低毒、对环境友好的绿色新农药,人们将研究重点放在杂环化合物方面。杂环化合物在植物体内具有良好的内吸传导性能以及结构多样易于修饰,已经成为当今新农药研究的重要对象。在繁多的杂环化合物中,苯并噻唑类杂环化合物因具有广谱的生物活性，在农药和医药研究领域中受到广泛关注。自从1962年Merck公司成功开发噻菌灵以来，已成功开发了很多噻唑类农药品种，如噻虫胺、噻虫嗪等[1～9]。本课题组对噻唑基进行结构修饰,引入杂环后合成了系列具有高活性的化合物[10]。

自日本农药公司[11]、拜耳公司[12]和杜邦公司[13]分别发现了作用于鱼尼丁受体的双酰胺类杀虫剂后，双酰胺类化合物已成为农用化学品工业中合成的焦点。研究发现,双酰胺类衍生物具有广泛的生物活性,如消炎、抗菌、抗肿瘤、除草、杀虫和抗病毒等[14～17],引起了人们的广泛研究兴趣[18～23]。

CompabcdefghijRHHHH3-Me3-Me3-Me3-Me3-Me3-MeR16-OEt6-Me4-MeH6-OMe6-Me4-MeH6-Cl6-F

Scheme1

为了寻找具有新型高效、低毒性、易生物降解和环境相容性好的先导化合物,本文采用活性因子叠加原理，将苯并噻唑基引入双酰胺结构中，设计并合成了10个未见文献报道的含苯并噻唑基双酰胺类衍生物(4a～4j, Scheme 1)，其结构经1H NMR，13C NMR， IR及元素分析表征。并初步测试了4a～4j对黄瓜花叶病毒(CMV)的抑制作用。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

X-5型熔点仪(温度计未校正)；JEOL-ECX 500 NMR型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为标)；Prestige-21型红外光谱仪(KBr压片)；Elementar Vario-Ⅲ型元素分析仪。

所用试剂均为分析纯。

1．2 合成

(1) 2-(2-甲基苯甲酰胺)取代苯甲酸(2a,2e)的合成

在单口圆底烧瓶中加入邻甲基苯甲酸408 mg(3 mmol)和二氯亚砜6 mL,搅拌下回流反应12 h。减压蒸除过量的二氯亚砜得2-甲基苯甲酰氯(1)。

在三口圆底烧瓶中加入邻氨基苯甲酸(Ⅰa)3 mmol和二氯甲烷40 mL，搅拌下滴加缚酸剂三乙胺2 mL。冰浴冷却下缓慢滴加1 的二氯甲烷(15 mL)溶液，滴毕，于室温反应至终点(TCL检测)。加入饱和氯化钠溶液40 mL，分液，水层用乙酸乙酯(2×40 mL)萃取，合并有机层，依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液洗涤，无水Na2SO4干燥。减压脱溶得2-(2-甲基苯甲酰胺)苯甲酸(2a)粗品(直接用于下一步反应)。

用类似的方法合成2e。

(2) 2-(2-甲基苯基)-4(3H)-3,1-取代苯并噁嗪酮(3a,3e)的合成

在装有分馏器(200 mm)和蒸馏装置(装无水氯化钙干燥管)的反应瓶中加入2a25.5 g(100 mmol)和醋酐100 mL,搅拌下回流(馏出液速度1滴/10 s)反应至终点(TCL检测)。冷却至室温，抽滤,滤饼干燥得白色晶体2-(2-甲基苯基)-4(3H)-3,1-苯并噁嗪酮(3a)。

用类似的方法合成3e。

(3)4a～4j的合成(以4a为例)

在反应瓶中加入3a1.41 g(5 mmol),乙腈40 mL和碳酸钾0.7 g(5 mmol)，搅拌下回流反应5 min。慢慢加入6- 乙基苯并噻唑胺(Ⅱa) 5 mmol的乙腈(15 mL)溶液,回流反应至终点(TCL检测)。倾入冷水中，静置析晶，抽滤，滤饼经两次硅胶柱层析[洗脱剂：V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=2 ∶1]纯化得4a。用类似的方法合成4b～4j。

1．3 抗CMV活性实验

以长势一致的苋色藜做枯斑寄主，用毛笔将病毒人工摩擦接种于撒有金刚砂的适龄叶片上，0.5 h后用清水将叶片清洗干净，光照培养1.5 h。准确称取适量4于称量瓶中，加入30 μL～50 μL DMF使其充分溶解，用含1%Tween 20的二次蒸馏水稀释成500 mg·L-1溶液。另取125 μL 2%宁南霉素水剂，加入30 μL DMF，用含1% Tween 20的二次蒸馏水5 mL稀释成500 mg·L-1的宁南霉素溶液做对照,将两者分别涂施叶片的左右半叶。以溶媒为对照，每药剂处理3株，每株6片叶，将其在(28±1) ℃， 10 000 Lux光照培养箱中保湿培养6 d～7 d，记录产生枯斑的数目，按下公式计算枯斑相对抑制率(X/%)。

式中： CK为对照组(右半叶)枯斑数(个)；T为化合物处理组(左半叶)枯斑数(个)

2 结果与讨论

2．1 实验结果与表征

4的实验结果和元素分析数据见表1，表征数据见表2和表3。以4a为例，其IR分析表明，两组酰胺键由于所处的化学环境不同，受外部基团的影响也不同，因此N-H和C=O峰都出现两组伸缩振动峰(表3)。由于酰胺基氮原子的孤对电子垂直于芳环的兀轨道，使得氮原子不能与芳环有效共轭，进而酰胺氮原子可能会与羰基形成有效的共轭，降低羰基中C=O的能量，引起羰基吸收波数降低(1 681 cm-1)。与噻唑环相邻的酰胺键中的C=O受噻唑环及氨基的共同影响，伸缩振动波数也较低(1 647 cm-1)。与噻唑环相邻的N-H(3 263 cm-1)受噻唑共轭吸电子效应的影响，伸缩振动波数较低，而另一个N-H(3 165 cm-1)伸缩振动波数则相对较高。其它化合物的IR谱图也体现了类似规律。

1H NMR分析表明，对苯环来讲，在7.03～8.07均出现苯环质子的多重峰。当两个苯环分别受到多个不同取代基的影响时，其质子裂分比较复杂，并且化学位移有一定程度的重叠。12.78和10.87处的峰为NH的质子峰。

表 1 4的实验结果和元素分析数据Table 1 Experimental results and elemental analysis data of 4

表 2 4的1H NMR和13C NMR数据Table 2 1H NMR and 13C NMR data of 4

续表2

Comp1H NMR δ(J/Hz)13C NMR δ4b12.89(s, 1H, NH), 10.94(s, 1H, NH), 8.11(s, 1H, ArH), 7.95(s, 1H, ArH), 7.75(s, 1H, ArH), 7.62(m, 3H, ArH), 7.41(t, J=17.8, 1H, ArH), 7.35^7.30(m, 3H, ArH), 7.26(d, J=8.0, 1H, ArH), 2.42(s, 3H, CH3), 2.41(s, 3H, CH3)168.0, 136.4, 133.6, 133.0, 131.4, 130.6, 128.1, 127.7, 126.4, 124.4, 121.9, 31.2, 21.5, 20.04c12.91(s, 1H, NH), 10.73(s, 1H, NH), 8.00(s, 1H, ArH), 7.92(s, 1H, ArH), 7.79(d, J=7.5, 1H, ArH), 7.62(q, 2H, ArH), 7.40(t, J=17.8, 1H, ArH), 7.32(q, 3H, ArH), 7.27(d, J=6.9, 1H, ArH), 7.22^7.21(m, 1H, ArH), 2.61(s, 3H, CH3), 2.42(s, 3H, CH3)168.0, 137.0, 136.4, 133.0, 131.4, 130.6, 127.7, 126.3, 124.1, 119.6, 20.0, 18.64d12.97(s, 1H, NH), 10.95(s, 1H, NH), 8.08(s, 1H, ArH), 7.98(t, J=6.3, 2H, ArH), 7.76(d, J=8.1, 1H, ArH), 7.65^7.61(q, 2H, ArH), 7.46(t, J=17.8, 1H, ArH), 7.41(t, J=17.8, 1H, ArH), 7.34^7.30(m, 4H, ArH), 2.43(s, 3H, CH3)168.0, 162.8, 137.0, 136.4, 133.0, 131.4, 130.6, 127.7, 126.3, 124.2, 122.4, 20.04e12.60(s, 1H, NH), 9.94(s, 1H, NH), 7.66(d, J=8.6, 1H, ArH), 7.60(s, 1H, ArH), 7.54^7.50(m, 3H, ArH), 7.34(t, J=17.8, 2H, ArH), 7.25(q, J=7.5, 2H, ArH), 7.04(d, J=9.2, 1H, ArH), 3.82(s, 3H, OCH3), 2.37(s, 3H, CH3), 2.34(s, 3H, CH3)168.5, 167.1, 156.9, 156.6, 137.4, 136.3, 136.0, 133.5, 131.0, 130.0, 127.7, 126.9, 126.7, 126.0, 115.4, 105.2, 56.1, 19.8, 18.64f12.65(s, 1H, NH), 10.02(s, 1H, NH), 7.78(s, 1H, ArH), 7.65^7.50(m, 4H, ArH), 7.35^7.25(m, 5H, ArH), 2.42(s, 3H, CH3), 2.36(s, 3H, CH3), 2.34(s, 3H, CH3)168.5, 167.4, 158.4, 147.1, 130.0, 130.0, 127.9, 127.8, 127.0, 126.0, 121.8, 21.5, 19.84g12.74(s, 1H, NH), 9.96(s, 1H, NH), 7.79(s, 1H, ArH), 7.65(d, J=8.0, 1H, ArH), 7.54^7.50(m, 3H, ArH), 7.34^7.32(m, 2H, ArH), 7.28^7.23(m, 3H, ArH), 2.42(s, 3H, CH3), 2.37(s, 3H, CH3), 2.33(s, 3H, CH3)168.5, 167.2, 158.1, 147.2, 136.1, 130.9, 130.0, 127.7, 126.0, 121.8, 21.6, 19.8, 18.64h12.74(s, 1H, NH), 9.96(s, 1H, NH), 8.01(d, J=8.0, 1H, ArH), 7.77(d, J=8.0, 1H, ArH), 7.50^7.48(m, 3H, ArH), 7.45(t, J=17.8, 1H, ArH), 7.30^7.29(m, 3H, ArH), 7.28^7.23(m, 2H, ArH), 2.37(s, 3H, CH3), 2.34(s, 3H, CH3)168.5, 167.4, 159.0, 149.2, 130.9, 130.0, 127.8, 126.7, 126.0, 124.0, 122.2, 19.8, 18.64i12.85(s, 1H, NH), 9.97(s, 1H, NH), 8.16(s, 1H, ArH), 7.76(d, J=8.6, 1H, ArH), 7.50^7.44(m, 4H, ArH), 7.30^7.28(m, 2H, ArH), 7.20^7.18(m, 2H, ArH), 2.37(s, 3H, CH3), 2.34(s, 3H, CH3)168.5, 167.6, 160.0, 137.3, 136.0, 133.7, 130.9, 127.8, 127.0, 126.6, 122.2, 19.8, 18.64j12.78(s, 1H, NH), 9.97(s, 1H, NH), 7.93^7.87(m, 1H, ArH), 7.77^7.76(m, 1H, ArH), 7.53^7.52(m, 3H, ArH), 7.35^7.25(m, 5H, ArH), 2.37(s, 3H, CH3), 2.34(s, 3H, CH3)168.5, 167.5, 160.1, 159.0, 158.2, 145.9, 137.3, 136.1, 136.0, 134.6, 133.6, 130.9, 130.0, 127.7, 127.0, 126.6, 19.8, 18.6

表 3 4的IR数据Table 3 IR data of 4

表4 4对黄瓜花叶病毒的抑制活性Table 4 Antibacterial activities for CMV of 4

2．2 抗菌活性

4对CMV的抑制活性见表4。从表4可见，4对CMV表现了一定抑制能力。当R2为6-CH3时，活性好于R2为H。这表明，R2取代基的电子效应对化合物的活性有较大的影响，甲基等具有较强的推电子效应的基团对活性提高有利。其中4f和4h对CMV抑制率可达45.3%和47.3%,略低于对照药剂宁南霉素对CMV的抑制率,有进一步优化的潜力。

3 结论

以邻甲基苯甲酸和取代邻氨基苯甲酸为起始原料，设计并合成了10个未见文献报道的含苯并噻唑基双酰胺类衍生物。初步的抗菌活性测试结果表明，在500 mg·L-1浓度下，4f和4h对黄瓜花叶病毒有一定抑制作用。

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