新型含苯并噻唑基雙酰胺衍生物的合成及其抗菌活性

薛 偉， 熊 壯， 鄭玉國,2， 何 勇， 魏 學， 祁慧雪， 盧 平

(1． 貴州大學 精細化工研究開發中心 教育部綠色農藥與農業生物工程重點實驗室，貴州 貴陽 550025；2． 興義民族師范學院 化學生物系，貴州 興義 562400)

近年來,為了發現新的具有更高生物活性的化合物,進而創制高效、廣譜、低毒、對環境友好的綠色新農藥,人們將研究重點放在雜環化合物方面。雜環化合物在植物體內具有良好的內吸傳導性能以及結構多樣易于修飾,已經成為當今新農藥研究的重要對象。在繁多的雜環化合物中,苯并噻唑類雜環化合物因具有廣譜的生物活性，在農藥和醫藥研究領域中受到廣泛關注。自從1962年Merck公司成功開發噻菌靈以來，已成功開發了很多噻唑類農藥品種，如噻蟲胺、噻蟲嗪等[1～9]。本課題組對噻唑基進行結構修飾,引入雜環后合成了系列具有高活性的化合物[10]。

自日本農藥公司[11]、拜耳公司[12]和杜邦公司[13]分別發現了作用于魚尼丁受體的雙酰胺類殺蟲劑后，雙酰胺類化合物已成為農用化學品工業中合成的焦點。研究發現,雙酰胺類衍生物具有廣泛的生物活性,如消炎、抗菌、抗腫瘤、除草、殺蟲和抗病毒等[14～17],引起了人們的廣泛研究興趣[18～23]。

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

Scheme1

為了尋找具有新型高效、低毒性、易生物降解和環境相容性好的先導化合物,本文采用活性因子疊加原理，將苯并噻唑基引入雙酰胺結構中，設計并合成了10個未見文獻報道的含苯并噻唑基雙酰胺類衍生物(4a～4j, Scheme 1)，其結構經1H NMR，13C NMR， IR及元素分析表征。并初步測試了4a～4j對黃瓜花葉病毒(CMV)的抑制作用。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

X-5型熔點儀(溫度計未校正)；JEOL-ECX 500 NMR型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為標)；Prestige-21型紅外光譜儀(KBr壓片)；Elementar Vario-Ⅲ型元素分析儀。

所用試劑均為分析純。

1．2 合成

(1) 2-(2-甲基苯甲酰胺)取代苯甲酸(2a,2e)的合成

在單口圓底燒瓶中加入鄰甲基苯甲酸408 mg(3 mmol)和二氯亞砜6 mL,攪拌下回流反應12 h。減壓蒸除過量的二氯亞砜得2-甲基苯甲酰氯(1)。

在三口圓底燒瓶中加入鄰氨基苯甲酸(Ⅰa)3 mmol和二氯甲烷40 mL，攪拌下滴加縛酸劑三乙胺2 mL。冰浴冷卻下緩慢滴加1 的二氯甲烷(15 mL)溶液，滴畢，于室溫反應至終點(TCL檢測)。加入飽和氯化鈉溶液40 mL，分液，水層用乙酸乙酯(2×40 mL)萃取，合并有機層，依次用稀鹽酸、飽和碳酸氫鈉溶液、飽和氯化鈉溶液洗滌，無水Na2SO4干燥。減壓脫溶得2-(2-甲基苯甲酰胺)苯甲酸(2a)粗品(直接用于下一步反應)。

用類似的方法合成2e。

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

在裝有分餾器(200 mm)和蒸餾裝置(裝無水氯化鈣干燥管)的反應瓶中加入2a25.5 g(100 mmol)和醋酐100 mL,攪拌下回流(餾出液速度1滴/10 s)反應至終點(TCL檢測)。冷卻至室溫，抽濾,濾餅干燥得白色晶體2-(2-甲基苯基)-4(3H)-3,1-苯并噁嗪酮(3a)。

用類似的方法合成3e。

(3)4a～4j的合成(以4a為例)

在反應瓶中加入3a1.41 g(5 mmol),乙腈40 mL和碳酸鉀0.7 g(5 mmol)，攪拌下回流反應5 min。慢慢加入6- 乙基苯并噻唑胺(Ⅱa) 5 mmol的乙腈(15 mL)溶液,回流反應至終點(TCL檢測)。傾入冷水中，靜置析晶，抽濾，濾餅經兩次硅膠柱層析[洗脫劑：V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=2 ∶1]純化得4a。用類似的方法合成4b～4j。

1．3 抗CMV活性實驗

以長勢一致的莧色藜做枯斑寄主，用毛筆將病毒人工摩擦接種于撒有金剛砂的適齡葉片上，0.5 h后用清水將葉片清洗干凈，光照培養1.5 h。準確稱取適量4于稱量瓶中，加入30 μL～50 μL DMF使其充分溶解，用含1%Tween 20的二次蒸餾水稀釋成500 mg·L-1溶液。另取125 μL 2%寧南霉素水劑，加入30 μL DMF，用含1% Tween 20的二次蒸餾水5 mL稀釋成500 mg·L-1的寧南霉素溶液做對照,將兩者分別涂施葉片的左右半葉。以溶媒為對照，每藥劑處理3株，每株6片葉，將其在(28±1) ℃， 10 000 Lux光照培養箱中保濕培養6 d～7 d，記錄產生枯斑的數目，按下公式計算枯斑相對抑制率(X/%)。

式中： CK為對照組(右半葉)枯斑數(個)；T為化合物處理組(左半葉)枯斑數(個)

2 結果與討論

2．1 實驗結果與表征

4的實驗結果和元素分析數據見表1，表征數據見表2和表3。以4a為例，其IR分析表明，兩組酰胺鍵由于所處的化學環境不同，受外部基團的影響也不同，因此N-H和C=O峰都出現兩組伸縮振動峰(表3)。由于酰胺基氮原子的孤對電子垂直于芳環的兀軌道，使得氮原子不能與芳環有效共軛，進而酰胺氮原子可能會與羰基形成有效的共軛，降低羰基中C=O的能量，引起羰基吸收波數降低(1 681 cm-1)。與噻唑環相鄰的酰胺鍵中的C=O受噻唑環及氨基的共同影響，伸縮振動波數也較低(1 647 cm-1)。與噻唑環相鄰的N-H(3 263 cm-1)受噻唑共軛吸電子效應的影響，伸縮振動波數較低，而另一個N-H(3 165 cm-1)伸縮振動波數則相對較高。其它化合物的IR譜圖也體現了類似規律。

1H NMR分析表明，對苯環來講，在7.03～8.07均出現苯環質子的多重峰。當兩個苯環分別受到多個不同取代基的影響時，其質子裂分比較復雜，并且化學位移有一定程度的重疊。12.78和10.87處的峰為NH的質子峰。

表 1 4的實驗結果和元素分析數據Table 1 Experimental results and elemental analysis data of 4

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

續表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數據Table 3 IR data of 4

表4 4對黃瓜花葉病毒的抑制活性Table 4 Antibacterial activities for CMV of 4

2．2 抗菌活性

4對CMV的抑制活性見表4。從表4可見，4對CMV表現了一定抑制能力。當R2為6-CH3時，活性好于R2為H。這表明，R2取代基的電子效應對化合物的活性有較大的影響，甲基等具有較強的推電子效應的基團對活性提高有利。其中4f和4h對CMV抑制率可達45.3%和47.3%,略低于對照藥劑寧南霉素對CMV的抑制率,有進一步優化的潛力。

3 結論

以鄰甲基苯甲酸和取代鄰氨基苯甲酸為起始原料，設計并合成了10個未見文獻報道的含苯并噻唑基雙酰胺類衍生物。初步的抗菌活性測試結果表明，在500 mg·L-1濃度下，4f和4h對黃瓜花葉病毒有一定抑制作用。

[1] Huang W, Zhao P L, Liu C L,etal. Design,synthesis,and fungicidal activities of new strobilusrin derivatives[J].J Agric Food Chem,2007,55(8):3004-3010.

[2] Koci J， Klimesova V， Waisser K，etal. Heterocyclic benzazole derivatives with antimycobacterial in vitro activity[J].Bioorg Med Chem Lett,2002,12(22):3275-3278.

[3] Kashiyama E, Huchinson I, Chua M S,etal. Synthesis,metabolic formation,and biological properties of theC- andN-oxidation products of antitumor 2-(4-aminophenyl)benzothiazoles[J].J Med Chem,1999,42(20):4172-4184.

[4] Hutchinson I, Chua M S, Browne H L,etal. Synthesis and in vitro biological properties of fluorinated 2-(4-aminophenyl)benzothiazoles[J].J Med Chem,2001,44(9):1446-1455.

[5] Bradshaw T D, Westwell A D. The development of the antitumor benzothiazole prodrug,phortress,as a clinical candidate[J].Curr Med Chem,2004,11(13):1009-1021.

[6] Fitzjohn S， Robinson M P. Bezoxazole and benzothiazole derivatives[P].WO 9 406 783,1994.

[7] Naka I P， Matsuno H， Inami S，etal. Preparation of epalrestat[P].JP 08 291 155,1997.

[8] Rathod A， Beread B N， Doshi A G. Synthesis of schiff base from 2-amino-4-phenylthiazole and substituted 2-minobenzo-thiazolamines and their antimicrobial activity[J].Orient J Chem,2000,16(3):549-552.

[9] Chen C P， Chen Y J. Liquid-phase synthesis of 2-substituted benzimidazoles,benzoxazoles and benzothiazoles[J].Tetrahedron Lett，2004,45:113-115.

[10] 宋寶安,洪艷平,金林紅，等.α-取代氨基氟代苯基膦酸酯衍生物的合成、晶體結構與抗癌活性[J].有機化學,2005,25(8):1001-1006.

[11] Tohnishi M, Nakao H, Kohno E,etal. Preparation of phthalic acid diamides as agricultural and horticultural insecticides[P].EP 9l9 542,1999.

[12] Konze J, Andersch W, Stabler D,etal. Synergistic insecticidal and acaricidal compositions[P].WO 2 004 034 786,2004.

[13] Lahm G P, Myers B J, Selby T P,etal. Preparation of insecticidal anthranilamides[P].WO 2 001 070 671,2001.

[14] Ralf N. Insecticide mode of action:Return of the ryanodine receptor[J].Pest Manag Sci,2006,62:690-692.

[15] Lahm G P， Selby T P， Freudenber J H，etal. Insecticidal anthranilic diamides:A new class of potent ryanodine receptor activators[J].Bioorg Med Chem Lett,2005,15(22):4898-4906.

[16] Kuhnt T D， Haug M， Jelich K，etal. Preparation of 4-trifluormethylbenzamides as pesticides for plant and material protection[P].DE4 428 380,1996.

[17] Theissen R J. Herbicidal1-{5-[2-chloro-4(trifluoromethy1)phenoxy]-2-nitrobenzoyl}-3-isopropyl-2,1,3-benzothiadiazin-4-one-2,2-dioxide[P].US 4 340 417,1982.

[18] Joycharat N， Greger H， Hofer O，etal. Flavaglines and triterpenoids from the leaves of aglaia forbesii[J].Phytochemistry,2008,69:206-211.

[19] 董衛莉,徐俊英,劉幸海，等. 含1,2,3-噻二唑的鄰甲酰胺基苯甲酰胺類化合物的合成、晶體結構與生物活性[J].高等學校化學學報,2008,29(10):1990-1994.

[20] 李斌,楊輝斌. 1-取代吡啶基-吡唑酰胺類化合物及其應用[P].CN 101 333 213,2008.

[21] David C A， Lahm G P， Smith B K，etal. Synthesis of insecticidal fluorinated anthranilic diamides[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry,2008,16(6):3163-3170.

[22] Scott D A， Aquila B M， Bebernitz G A，etal. Pyridyl and thiazolyl bisamide CSF-1R inhibitors for the treatment of cancer[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters,2008,18(17):4794-4797.

[23] Kranz M， Wall M， Evans B，etal. Identification of PDE4B over 4D subtype-selective inhibitors revealing an unprecedented binding mode[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry，2009,17(14):5336-5341.