新型苯并噁唑杂芳基硫醚化合物的合成及其对小麦种子发芽率的影响

刘　霞， 马彩莲， 伊　泽

(1. 山西煤炭管理干部学院，山西 晋中　030600； 2. 天津凯英科技发展有限公司，天津　300392)



新型苯并噁唑杂芳基硫醚化合物的合成及其对小麦种子发芽率的影响

刘霞1*， 马彩莲1， 伊泽2

(1. 山西煤炭管理干部学院，山西 晋中030600； 2. 天津凯英科技发展有限公司，天津300392)

摘要：根据活性基团拼接原理，分别以4-甲基-2-氨基苯酚和邻氨基苯酚为原料，SCH2为“桥梁”基团，设计并合成了9个苯并噁唑杂芳基硫醚化合物(6a~6e和10a~10d)，其中6, 10a和10d为新化合物,其结构经1H NMR，13C NMR, IR和元素分析表征。采用培养皿滤纸发芽法考察了6和10对小麦种子发芽率的影响。结果表明：在合适的浓度下，6和10对小麦种子发芽率均有促进作用。

关键词：苯并噁唑； 硫醚； 基团拼接; 合成; 小麦种子发芽率

苯并噁唑类化合物是杂环化合物的重要分支，在医药、农药、生物化学和材料领域均有广泛应用[1-6]。SCH2是一种重要的化学片段，既具有良好的生物相容性，也可使链接片段保持高度的自由旋转[7]。

根据活性基团拼接原理，以SCH2为“桥梁”，分别连接苯并噁唑基团和另一杂环基团，有望合成出具备良好生物活性的双杂环或多杂环化合物，为其构效关系研究提供支持。

基于此，本文分别以4-甲基-2-氨基苯酚(1)和邻氨基苯酚(7)为起始原料，以SCH2“桥梁”基团，将苯并噁唑基团和另一杂环基团进行拼合，以SCH2“桥梁”基团，将苯并噁唑基团和另一杂环基团进行拼合，设计并合成了9个苯并噁唑杂芳基硫醚化合物(6a~6e和10a~10d， Scheme 1)，其中6, 10a和10d为新化合物,其结构经1H NMR， IR和元素分析表征。采用培养皿滤纸发芽法考察了6和10对小麦种子发芽率的影响。结果表明：在合适的浓度下， 6和10对小麦种子发芽率均有促进作用。

Scheme 1

1实验部分

1．1　仪器与试剂

X-4型熔点仪(温度未校正)；Varian Unity Inova 500 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Bio-Rad Excalibur FTS 3000型红外光谱仪(KBr压片)；Perkin-Elmer 2400C型元素分析仪。

2~4[8]和9[9]按文献方法合成；冬小麦，品种为周麦19，河南周口市农科院；其余所用试剂均为分析纯。

1．2　合成

(1) 6a~6e的合成通法

氮气保护下，在三颈瓶中依次加入无水碳酸钾2.76 g， 5a~5e 10 mmol和丙酮20 mL，搅拌下缓慢加入5-溴甲基-2-苯乙烯基苯并噁唑(4) 3.93 g(10.0 mmol)，回流(65 ℃~70 ℃)反应约4 h(TLC监测)。反应液倾入50 mL水中，抽滤，滤饼用混合溶剂A[V(二氯甲烷) ∶V(环己烷)=5 ∶1]重结晶得6a ~ 6e。

6a: 淡黄色粉末,收率83.2%, m.p.125~127 ℃;1H NMRδ: 3.41(t,J=8.1 Hz, 2H), 4.26(t,J=8.3 Hz, 2H), 4.48(s, 2H), 7.07(d,J=16.3 Hz, 1H), 7.34~7.47(m, 5H), 7.61(d,J=8.6 Hz, 2H), 7.73(s, 1H), 7.79(d,J=16.3 Hz, 1H);13C NMRδ: 165.0, 163.4, 149.8, 142.4, 139.6, 135.1, 133.5, 129.9, 129.0, 127.6, 126.3, 120.3, 113.8, 110.3, 64.2, 36.9, 35.7; IRν: 3 056, 3 025, 2 923, 1 641, 1 580, 1 532, 1 478, 1 263, 968, 758, 697, 633 cm-1; Anal.calcd for C19H16N2OS2: C 64.74, H 4.58, N 7.95; found C 64.77, H 4.61, N 7.92。

6b: 淡黄色粉末,收率80.2%, m.p.190~191 ℃;1H NMRδ: 4.63(s, 4H), 7.06(d,J=16.2 Hz, 2H), 7.37~ 7.48(m, 10H), 7.60(d,J=7.4 Hz, 4H), 7.74(s, 2H), 7.79(d,J=16.2 Hz, 2H);13C NMRδ: 164.6, 163.5, 148.8, 142.5, 139.9, 135.0, 132.4, 129.9, 127.6, 126.5, 120.5, 116.7, 113.8, 110.5, 38.4; IRν: 3 058, 3 025, 2 920, 1 642, 1 578, 1 533, 1 478, 1 263, 968, 752, 699, 647 cm-1; Anal.calcd for C34H24N4O2S3: C 66.21, H 3.92, N 9.08; found C 66.19, H 3.89, N 9.10。

6c: 黄色粉末,收率61.8%, m.p.108~110 ℃;1H NMRδ: 4.72(s, 2H), 7.05(d,J=16.3 Hz, 1H), 7.30(t,J=8.8 Hz, 1H), 7.37~7.46(m, 6H), 7.58(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.74(d,J=8.1 Hz, 1H), 7.78(d,J=16.3 Hz, 1H), 7.81(s, 1H), 7.91(d,J=8.5 Hz, 1H);13C NMRδ: 165.2, 163.9, 162.3, 150.1, 142.4, 141.1, 139.5, 135.3, 132.9, 129.9, 129.0, 127.6, 126.7, 126.1, 125.6, 125.4, 123.1, 122.8, 113.8, 110.3, 38.1; IRν: 3 063, 3 031, 2 945, 1 646, 1 579, 1 534, 1 470, 1 262, 961, 759, 694, 627 cm-1; Anal.calcd for C23H16N2OS2: C 53.07, H 4.20, N 12.38; found C 53.04, H 4.18, N 12.36。

6d: 白色粉末,收率88.5%, m.p.135~136 ℃;1H NMRδ: 2.41(s, 6H), 4.52(s, 2H), 6.69(s, 1H), 7.05(d,J=16.2 Hz, 1H), 7.37~7.43(m, 5H), 7.59(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.76(d,J=16.2 Hz, 1H), 7.79(s, 1H);13C NMRδ: 170.5, 167.1, 163.2, 149.6, 142.2, 139.4, 135.2, 129.8, 129.0, 127.6, 126.6, 120.4, 115.9, 113.9, 110.0, 35.1, 23.9; IRν: 3 058, 3 024, 2 926, 1 644, 1 580, 1 531, 1 475, 1 263, 964, 764, 702, 633 cm-1; Anal.calcd for C19H15N3OS: C 70.75, H 5.13, N 11.25; found C 70.78, H 5.16, N 11.29。

6e: 黄色粉末,收率78.6%, m.p.132~134 ℃;1H NMRδ: 2.69(s, 3H), 4.62(s, 2H), 7.05(d,J=16.2 Hz, 1H), 7.33~7.46(m, 5H), 7.58(d,J=7.5 Hz, 2H), 7.72(s, 1H), 7.78(d,J=16.2 Hz, 1H);13C NMRδ: 165.2, 164.7, 163.5, 150.0, 142.6, 138.8, 135.0, 132.7, 129.9, 129.0, 127.6, 126.6, 120.4, 113.8, 110.4, 38.3, 15.7; IRν: 3 058, 2 925, 1 638, 1 578, 1 533, 1 476, 1 264, 965, 752, 701, 650 cm-1; Anal.calcd for C22H19N3OS: C 70.75, H 5.13, N 11.25; found C 70.76, H 5.16, N 11.29。

(2) 10a~10d的合成通法

在三颈瓶中依次加入2-氯甲基苯并噁唑(9) 1.68 g(10.0 mmol)， 5a~5d 10 mmol，无水碳酸钾2.76 g(20.0 mmol)和丙酮10 mL，搅拌下回流反应3 h(TLC监测)。冷却至室温，抽滤，除盐，滤液蒸除部分丙酮，残余物用混合溶剂A重结晶得黄色或淡黄色粉末10a~10d。

10a: 收率78.7%, m.p.51~52 ℃;1H NMRδ: 3.45(t,J=8.3 Hz, 2H), 4.24(t,J=8.3 Hz, 2H), 4.65(s, 2H), 7.34(t,J=7.6 Hz, 2H), 7.52(d,J=7.5 Hz, 1H), 7.72(d,J=7.5 Hz, 1H);13C NMRδ: 163.6, 162.2, 151.1, 141.1, 125.2, 124.5, 120.1, 110.7, 64.0, 36.3, 28.9; IRν: 3 059, 3 010, 2 904, 1 589, 1 548, 1 467, 1 252, 705 cm-1; Anal.calcd for C11H10N2OS2: C 52.78, H 4.03, N 11.19; found C 52.76, H 4.06, N 11.21。

10b: 收率82.4%, m.p.147~148 ℃;1H NMRδ: 4.79(s, 4H), 7.35(t,J=7.2 Hz, 4H), 7.52(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.71(d,J=7.3 Hz, 2H);13C NMRδ: 163.8, 161.1, 151.1, 141.0, 125.6, 124.7, 120.3, 110.8, 30.4; IRν: 3 057, 3 018, 2 906, 1 512, 1 573, 1 456, 1 239, 697 cm-1; Anal.calcd for C18H12N4O2S3: C 52.41, H 2.93, N 13.58; found C 52.44, H 2.96, N 13.57。

10c: 收率88.5%, m.p.97~98 ℃;1H NMRδ: 4.91(s, 2H), 7.33~7.42(m, 4H), 7.51~7.91(m, 4H);13C NMRδ: 164.8, 163.6, 162.6, 151.2, 141.1, 136.3, 127.2, 126.0, 125.8, 124.6, 123.6, 122.4, 120.3, 110.7, 32.7; IRν: 3 057, 2 925, 1 589, 1 535, 1 455, 1 268, 696 cm-1; Anal.calcd for C15H10N2OS2: C 60.38, H 3.38, N 9.39; found C 60.41, H 3.41, N 9.37。

10d: 收率84.2%, m.p.110~112 ℃;1H NMRδ: 2.39(s, 6H), 4.73(s, 2H), 6.72(s, 1H), 7.31(t,J=7,4 Hz, 2H), 7.49~7.70(m, 2H);13C NMRδ: 165.8, 165.2, 162.5, 151.0, 141.3, 125.4, 124.8, 116.1, 113.2, 111.6, 36.1, 23.9; IRν: 3 056, 2 973, 2 915, 1 612, 1 568, 1 454, 1 244, 697 cm-1; Anal.calcd for C14H13N3OS: C 61.97, H 4.83, N 15.49; found C 61.95, H 4.81, N 15.51。

1．3　生物活性

采用培养皿滤纸发芽法测定小麦种子发芽率[10]。挑选粒大饱满的小麦种子，用0.1%HgCl2溶液消毒15 min后，依次用自来水和去离子水冲洗数次；用去离子水(30 ℃)浸种36 h，于28 ℃催芽36 h。选取发芽一致的种子(100粒)均匀放置在垫有几层滤纸的培养皿中(分别装有c=5 mg·L-1, 15 mg·L-1, 25 mg·L-1和35 mg·L-1的6或10的水溶液)，每组重复3次，以去离子水作空白对照。按国家种子质量检测标准计算发芽率。

2结果与讨论

2．1　表征

(1)1H NMR

由1H NMR分析可知，5中SCH2的质子峰位于δ4.48~4.91附近； 6和10中苯并噁唑环和芳环的质子峰位于δ7.30~7.91附近； 6d和10d中嘧啶环的质子峰位于δ6.69和δ6.72处； 6a~6e在δ7.05和δ7.78处各有一组J=16.2 Hz的吸收峰，其归属为烯键中反式烯氢的信号峰，表明6中苯并噁唑环与苯环处于反式位置。

(2) IR

由IR分析可知， 6和10中亚甲基的C-H伸缩振动吸收峰和面外弯曲振动吸收峰分别位于2 920 cm-1和1 470 cm-1附近；苯环骨架振动和苯环C-H伸缩振动吸收峰分别位于1 580 cm-1和1 530 cm-1附近； 6中C=C伸缩振动吸收峰位于1 640 cm-1处； 965 cm-1处的特征吸收峰则进一步表明6中双键上的氢处于反式位置。

表 1　6和10对小麦种子发芽率的影响

*c/mg·L-1

2．2　6和10对小麦种子发芽率的影响

6和10对小麦种子发芽率的影响见表1。由表1可见，随着6和10的c增大，小麦种子发芽率呈先提高后降低的趋势；当c=35 mg·L-1时， 6和10的促进作用最强，发芽率最高，分别为88%， 81%， 90%， 83%， 84%和72%;当c(6d)=15 mg·L-1和c(6e, 10d)=25 mg·L-1时，发芽率也较高(87%, 82%和84%)。与文献[11-12]报道相比，6和10对发芽率的促进作用稍弱。因此，我们考虑在今后的实验中将SCH2更换为甲酰胺基，继续考察其生活活性。

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·研究论文·

Synthesis of Novel Benzoxazole Heteroaryl Thioether Compounds

and Their Effects on Wheat Seed Germination Rate

LIU Xia1*，MA Cai-lian1,YI Ze2

(1. Shanxi Coal Mining Administrators College, Jinzhong 030600, China;

2. Tianjin Caring Technology Development Co., Ltd, Tianjin 300392, China)

Abstract：Nine benzoxazole heteroaryl thioether compounds(6, 10a and 10d were novel compounds) were designed and syntheiszed by active group combination principle with SCH2as “bridge group”, using 2-amino-4-methylphenol and 2-amino-phenol as materials. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR, IR and elemental analysis. Effects of 6 and 10 on wheat seed germination rate were investigated by petri dish-filter paper germination method. The results indicated that 6 and 10 could promote wheat seed germination rate at proper concentration.

Keywords：benzoxazole; sulfur ether; group combination; synthesis; wheat seed germination rate

中图分类号:O623.82； O626.24

文献标志码:A

DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.01.14406

作者简介:刘霞(1982-)，女，汉族，山西夏县人，博士研究生，主要从事有机合成的研究。E-mail: 741239179@qq.com

基金项目:天津市功能分子结构与性能重点实验室开放项目

收稿日期:2014-11-19；

修订日期:2015-07-14