新型含二苯醚的吡唑类化合物的合成及其生物活性
2015-04-23钱存卫黄海军费正皓沈小鹏
钱存卫,黄海军,费正皓,沈小鹏,王 栋
(1.盐城师范学院化学化工学院,江苏盐城 224007;2.盐城利民农化有限公司,江苏盐城 224002)
吡唑类化合物具有较好的生物活性,如杀菌[1-5]、除草[6]、杀虫[7-8]、植物生长调节[9]及抗癌[10]等。近年来的研究结果表明:二苯醚类化合物对植物有较好的生长调节活性[11]。
根据活性基团叠加效应,笔者拟将二苯醚结构引入吡唑类化合物中,设计并合成了6个新型的含二苯醚和三氟甲基的吡咯类化合物——5-(4-取代基氧基苯基)-1-苯基-3-三氟甲基-1H-吡唑(5a~5e)。以溴苯和取代酚(4a~4f)为原料,经Friedel-Crafts、缩合、环化和醚化等反应合成了5a~5e(Scheme 1),其结构经1H NMR,ESI-MS和元素分析表征。并初步测定了5a~5e对小麦和油菜的生长调节活性,以期从中发现高效、低毒的农药先导化合物。
Scheme 1
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
XT-4型双目显微熔点仪(温度未校正);dpx 400 Han-sun NMR型核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS为内标);AB SCIEX Triple 5600型液质联用仪;Yanaco-CHN CORDER MT-3型自动元素分析仪;GXZ型智能光照培养箱。
对溴苯乙酮(1)按文献[12]方法合成;其余所用试剂均为分析纯。
1.2 合成
(1)2的合成
在反应瓶中加入 1 3.1 g(15.57 mmol),三氟乙酸乙酯 2.9 mL(24.3 mmol),甲醇 15 mL和20%甲醇钠甲醇溶液8.1 mL,搅拌下回流反应1 h。反应液滴入含有盐酸的冰水中,抽滤,滤饼用水洗涤,干燥得白色固体2,收率64%,m.p.59.5℃ ~60.5 ℃。
(2)3的合成
在三口瓶中加入 2 4.0 g(13.56 mmol),苯肼1.5 mL(15.3 mmol),浓盐酸1.4 mL,水15 mL 和乙酸乙酯15 mL,搅拌下回流反应2 h。反应液加入冰水中,于0℃搅拌1 h。抽滤,滤饼用水洗涤,干燥后用甲苯重结晶得白色固体3,收率82%,m.p.109.5 ℃ ~ 110.5 ℃;1H NMR δ:6.75(s,1H,a-H),7.08(d,J=8.4 Hz,2H,ArH),7.28~7.31(m,2H,PhH),7.37 ~7.39(m,3H,PhH),7.46(d,J=8.8 Hz,2H,ArH);ESI-MS m/z:369.004 3{[M+H]+}。
(3)5a~5f的合成(以5a为例)
氩气保护下,在反应瓶中加入3 0.75 g(2.0 mmol),六次甲基四胺30 mg(0.2 mmol),氯化亚铜10 mg(0.1 mmol),磷酸钾0.9 g(4.0 mmol),DMF 5 mL 和对氯苯酚(4a)0.50 mL(5.0 mmol),搅拌下于130℃反应24 h。过滤,滤液蒸除溶剂,残余物经硅胶柱层析[洗脱剂:V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1 ∶30]纯化得5a。
用类似的方法合成5b~5f。
5-(4-对氯苯氧基苯基)-1-苯基-3-三氟甲基-1 H-吡唑(5a):淡黄色液体,收率55%;1H NMR δ:6.71(s,1H,a-H),6.88(d,J=8.8 Hz,2H,ArH),6.93(d,J=8.4 Hz,2H,ArH),7.12 ~7.15(m,2H,ArH),7.21~7.24(m,2H,ArH),7.31 ~7.38(m,5H,ArH);ESI-MS m/z:415.084 4{[M+H]+};Anal.calcd for C22H14N2OF3Cl:C 63.70,H 3.40,N 6.75;found C 63.71,H 3.39,N 6.76。
5-(4-邻甲基苯氧基苯基)-1-苯基-3-三氟甲基-1H-吡唑(5b):淡黄色液体,收率 65%;1H NMR δ:2.19(s,3H,CH3),6.71(s,1H,a-H),6.81(d,J=8.4 Hz,2H,ArH),7.14 ~7.17(m,2H,ArH),7.19~7.21(m,2H,ArH),7.25~7.27(m,2H,ArH),7.31~7.38(m,5H,ArH);ESI-MS m/z:395.137 0{[M+H]+};Anal.calcd for C23H17N2OF3:C 70.04,H 4.34,N 7.10;found C 70.01,H 4.33,N 7.11。
5-(4-对甲基苯氧基苯基)-1-苯基-3-三氟甲基-1 H-吡唑(5c):无色油状液体,收率60%;1H NMR δ:2.34(s,3H,CH3),6.71(s,1H,a-H),6.88(d,J=8.8 Hz,2H,ArH),6.93(d,J=8.4 Hz,2H,ArH),7.12 ~7.17(m,4H,ArH),7.31 ~7.38(m,5H,ArH);ESI-MS m/z:395.137 6{[M+H]+};Anal.calcd for C23H17N2OF3:C 70.04,H 4.34,N 7.10;found C 70.03,H 4.31,N 7.09。
5-(4-邻甲氧基苯氧基苯基)-1-苯基-3-三氟甲基-1H-吡唑(5d):无色油状液体,收率66%;1H NMR δ:3.81(s,3H,OCH3),6.70(s,1H,a-H),6.85(d,2H,J=8.8 Hz,ArH),6.91 ~6.97(m,1H,ArH),7.00~7.05(m,2H,ArH),7.12(d,2H,J=8.8 Hz,ArH),7.15 ~7.19(m,1H,ArH),7.31 ~7.37(m,5H,ArH);ESI-MS m/z:411.133 1{[M+H]+};Anal.calcd for C23H17N2O2F3:C 67.31,H 4.18,N 6.83;found C 67.30,H 4.17,N 6.84。
5-(4-对甲氧基苯氧基苯基)-1-苯基-3-三氟甲基-1H-吡唑(5e):无色油状液体,收率55%;1H NMR δ:3.81(s,3H,CH3),6.70(s,1H,a-H),6.85(d,J=8.8 Hz,2H,ArH),6.90(d,J=9.2 Hz,2H,ArH),6.99(d,J=9.2 Hz,2H,ArH),7.13(d,J=8.8 Hz,2H,ArH),7.31 ~7.38(m,5H,ArH);ESI-MS m/z:411.132 5{[M+H]+};Anal.calcd for C23H17N2O2F3:C 67.31,H 4.18,N 6.83;found C 67.32,H 4.19,N 6.82。
5-(4-萘基-β-氧基苯基)-1-苯基-3-三氟甲基-1H-吡唑(5f):淡黄色液体,收率51%;1H NMR δ:6.74(s,1H,a-H),6.97(d,J=8.8 Hz,2H,ArH),7.19(d,J=8.8 Hz,2H,ArH),7.23 ~7.26(m,1H,ArH),7.33~7.39(m,6H,ArH),7.44 ~7.50(m,2H,ArH),7.72 ~7.74(d,J=8.0 Hz,1H,ArH),7.83~7.87(m,2H,ArH);ESI-MS m/z:431.137 8{[M+H]+};Anal.calcd for C23H17N2O2F3:C 72.55,H 3.98,N 6.51;found C 72.58,H 4.00,N 6.51。
1.3 植物生长调节活性
参照文献[13]方法测试5a~5e分别在100 mg·L-1和10 mg·L-1下对单子叶植物(小麦)和双子叶植物(油菜)的发芽率、根长及径长的影响。先用含有0.1%吐温-80的DMF溶液将5a~5e配制成质量分数为5%的制剂,再用蒸馏水稀释成测试所需质量浓度的药液。用所得药液浸种,测试其植物生长调节活性,以多效唑为对照药。平行测定3次,分别于施药后30 h测定发芽率,60 h测量根长和茎长,取平均值。
2 结果与讨论
2.1 表征
在5a~5f的1H NMR谱图(略)中,三个芳环氢的化学位移发生了重叠,难以一一归属。但一些特征氢的化学位移易于辨认,如吡唑环上的a-H位于δ 6.70~6.75;苯环上甲基或甲氧基上甲基的氢的数目、吸收峰的位置和峰形均与预期结构相吻合。
2.2 植物生长调节活性
5a~5e的植物生长调节活性见表1。由表1可知,5a~5e在用药量为100 mg·L-1时对小麦的发芽率、根系和茎的生长均有一定的抑制作用;但在用药量为10 mg·L-1时则有较强的促进作用。由表1还可知,5a~5e在用药量为10 mg·L-1时,对油菜的发芽率、根系和茎的生长均有促进作用;在用药量为 100 mg·L-1时均对油菜茎发芽率有抑制作用,大部分5在此用药量下对油菜的根系和茎的生长有抑制作用;而5d对油菜根的生长有促进作用;5e对油菜茎的生长有促进作用。
表1 5a~5e对小麦和油菜的生长调节活性*Table 1 Plant growth regulatory activities of 5a~5e to wheat and rape
综上所述,5a~5e均对小麦和油菜的发芽率、根系和茎的生长有一定的调节作用。
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