新型2-甲氧羰基-5-芳甲亚胺基苯磺酰胺的合成及其生物活性*

王美怡, 李正名

(1. 北方民族大学 化学与化学工程学院 国家民委化工技术重点实验室,宁夏 银川 750021;2. 南开大学 元素有机化学研究所 元素有机化学国家重点实验室,天津 300071)

磺酰胺类化合物在医药领域广泛用于抗菌、消炎、抗癌等临床病症[1～4]；在农药领域，含有磺胺结构片段的化合物大多具有良好的杀菌和除草活性[5～7]。Schiff碱作为螯合剂、稳定剂、生物活性剂、植物生长调节剂、分析试剂和催化剂等被广泛应用[8～10]。

考虑到Schiff碱类化合物通常具有较高的生物活性，利用活性片段拼接原理，以2-甲氧羰基-5-氨基苯磺酰胺(1)为起始原料，将其苯环5-位取代基设计改造为Schiff碱基:利用微波或超声波等辅助，合成了8个新型2-甲氧羰基-5-芳甲亚胺基苯磺酰胺(3a～3h, Scheme 1),其结构经1H NMR, MS及元素分析表征。生物活性测试结果表明，大部分3具有一定的杀菌活性,其中3b和3f在用量为500 mg·L-1时，对黄瓜菌核病的防治效果高于90%。

1

Scheme1

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

X-4型数字显示显微熔点仪(温度未校正);Bruker Avance-300 MHz型和Varian Mercury-Plus 400 MHz型核磁共振仪(DMSO-d6为溶剂，TMS为内标);Thermo Finigan LCQ Advantage型液-质联用仪;Yanaco CHN CORDER MT-3型元素分析仪;KH-100SP型超声波清洗仪(40 kHz/25 kHz /100W); LWMC-205型可调功率微波化学反应器。

1按文献[11,12]方法合成;黄瓜菌核病菌,黄瓜枯萎病菌和水稻纹枯病菌,中国农业科学院蔬菜花卉研究所;其余所用试剂均为市售分析纯。

1.2 3的合成

在圆底烧瓶中加入1 5 mmol,无水乙醇30 mL和取代苯甲醛(2a～2h) 5 mmol，搅拌使其完全溶解;置微波反应器(150 W)(或超声波反应器30 ℃)中反应至终点。过滤，滤液旋干，用乙酸乙酯和丙酮重结晶，合并滤饼和重结晶固体得3a～3h,其实验结果见表1。

表 1 合成3的实验结果Table 1 Experimental result of synthesizing 3

2 结果与讨论

2.1 3的合成

Schiff碱的合成传统上采用在溶剂中加热回流的方法，反应能耗高，操作时间长。作为绿色化学合成的手段，超声波及微波反应在有机化学反应中得到广泛应用[13～15]。微波和超声波辐射技术既能够用来辅助亲核反应、芳环上的取代反应、环加成反应等，又能在有机合成反应中替代加热反应的加热过程。反应条件同1.2,考察了微波或超声波辅助对合成3的影响，结果见表2。

表 2 合成3的方法比较Table 2 Method comparison of synthesizing 3

表 3 3的1H NMR数据Table 3 1H NMR data of 3

从表2可以看出，利用微波或超声辅助，相对于传统的加热回流来说，不仅能够极大地缩短反应时间，而且可以提高收率。在合成3时，尽管使用了微波或超声波的方法，但只能使具有吸电子基团的苯甲醛(2a～2h)与1反应；具有供电子取代基的苯甲醛与1反应，即使采取延长反应时间或提高反应温度的方法，产率仍然极低，甚至不反应。这可能是由于1苯环上氨基的间位和对位连有强吸电子的磺酰基和甲氧酯基，削弱了氨基孤对电子的亲核性。因而，只有那些连有吸电子基团的2a～2h易于与1反应，得到5-位取代的3a～3h,其1H NMR数据见表3。

2.2 3的生物活性

采用防治蔬菜病害活体微量筛选试验法[16]测试了3对黄瓜菌核病(A),黄瓜枯萎病(B)和水稻纹枯病(C)的防治效果，结果见表4。由表4可见，有4个化合物对黄瓜菌核病的防效超过60%，其中3b和3f的防效高于90%，是所有供试化合物中活性最高的，且防治效果与40%菌核净WP(防效97%)相当；3b对水稻纹枯病的防效也较明显；3e和3h对黄瓜枯萎病的防效高于60%，但防效不及对照药剂70%甲基托布津WP(防效97%)。生物活性测定结果表明，将Schiff碱这一活性亚结构引入苯磺酰胺所合成的系列化合物对于防治部分蔬菜病害有一定的效果，尤其是对黄瓜菌核病表现出了较高的生物活性，值得进一步研究。

表 4 3的生物活性测试结果*Table 4 Bioactivity testing result of 3

[1] 李兴海,祁之秋,钟昌继,等. 苯甲酰基甲磺酰胺的合成与杀菌活性[J].农药学学报,2008,10(2):136-140.

[2] Kamil I, Fadmie O K. Antimicrobial activity screening of some sulfonamide derivatives on some nocardia species and isolates[J].Microbiological Research,2009,164(1):49-58.

[3] Oliv E, Chiara R, Emilia C,etal. Design synthesis crystal structures and atimicrobial activity of sulfonamide boronic acids asβ-lactamase inhibitors[J].J Med Chem,2010,53(21):7852-7863.

[4] 宋浩斌,曹胜利,郑晓霖. 磺酰胺类抗肿瘤药物研究进展[J].2009,18(2):108-115.

[5] Marie L, Laurent F B, Alessio I,etal. Sulfonamide linked neoglycoconjugates-a new class of inhibitors for cancer-associated carbonic anhydrases[J].J Med Chem,2010,53(7):2913-2926.

[6] Timothy C J, Timothy P M, Richard K M,etal. Penoxsulam-structure-activity relationships of triazolopyrimidine sulfonamides[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry,2009,17(12):4230-4240.

[7] Mahantesha B, Shivashankra K, Manohar V K,etal. Synthesis and antimicrobial studies on novel sulfonamides containing 4-azidomethyl coumarin[J].European Journal of Medicinal Chemistry,2010,45(3):1151-1157.

[8] 王诚,江润生,冯锋,等. 4-羟基香豆素Schiff碱的合成及其抑菌活性[J].化学试剂,2008,30(12):935-936.

[9] Shreelekha A, Vivek B, Chen D,etal. Novel Schiff base copper complexes of quinoline-2 carboxaldehyde as proteasome inhibitors in human prostate cancer cells[J].J Med Chem,2006,49(24):7242-7246.

[10] Zhu D J, Mei F M, Chen L J,etal. Synthesis of dimethyl carbonate by oxidative carbonylation using an efficient and recyclable catalyst co-Schiff base/zeolite[J].Energy Fuels,2009,23(5):2359-2363.

[11] Wang M Y, Mu X L, Guo W C,etal. Synthesis and herbicidal activity of novel 5-substituted benzenesulfonylureas[J].Chemical Research in Chinese Universities,2007,23(6):674-678.

[12] 王美怡. 新型苯环5-位取代苯磺酰脲类除草剂的设计、合成及性能研究[D].天津:南开大学,2008.

[13] Zhang Wei. Review of microwave heating as a tool for sustainable chemistry[J].J Am Chem Soc,2011,133(9):3218.

[14] Mostafa B, Christian P, Oliver C K. Rapid nickel-catalyzed Suzuki-Miyaura cross-couplings of aryl carbamates and sulfamates utilizing microwave heating[J].J Org Chem,2011,76(5):1507-1510.

[15] Wang C L, Zhang H, Zhang J H,etal. Application of ultrasonic irradiation in aqueous synthesis of highly fluorescent CdTe/CdS core-shell nanocrystals[J].J Phys Chem C,2007,111(6):2465-2469.

[16] 李映,李宝聚,杨新玲,等. 取代苯甲酰胺基硫代甲酰-(5-取代苯基-2-呋喃)甲酯的合成及杀菌活性[J].2011,31(9):1411-1418.