新型松香基?；鶃啺粪邕蛲檠苌锏暮铣?/h1>
2012-11-21 01:13:06饒小平王宗德宋湛謙
合成化學 2012年5期
伍 勇, 饒小平, 王宗德, 宋湛謙
(1. 四川衛生康復職業學院 公共系,四川 自貢 643000; 2. 中國林業科學研究院 林產化學工業研究所 國家林業局林產化工重點開放性實驗室,江蘇 南京 210042; 3. 江西農業大學 園林與藝術學院,江西 南昌 330045)
研究表明含噻唑雜環結構的化合物具有廣譜的生物活性以及低毒性等[1～3]特點，并已經成為當前綠色農藥研究的熱點之一。1,3-噻唑烷類化合物則在農藥領域中被廣泛作為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物抗病毒劑等[4～7]使用，是近年來發展的一個新亮點。由天然產物松香樹脂酸為原料合成的松香基?；鶃啺粪邕蛲槠浣Y構活性基團主要為羰基、亞胺(N=C)雙鍵、及1,3-噻唑雜環，且具有潛在的生物農藥、醫藥等生理活性。
本文以脫氫樅酸(1a)或二氫樅酸(1b, Chart 1)為起始原料,經酰鹵化、硫氰酸根加成、有機胺加成異構、濃鹽酸催化脫水成環合成了兩個新型的松香基?；鶃啺粪邕蛲檠苌?5a和5b, Scheme 1),產率分別為29%和41.8%,其結構經1H NMR,13C NMR和IR表征。
Chart1
Scheme1
1 實驗部分
1．1 儀器與試劑
XT5型數顯雙目顯微熔點儀(溫度未經校正);Bruker AV-500型核磁共振波譜儀(CDCl3為溶劑,TMS為內標);Bruker Vector 22型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片);Shimadau GC-7AG型氣相色譜儀(色譜柱為OV-17毛細管柱)。
1a,浙江萬安塑料有限公司;氫化松香,廣西梧州日成林產化工有限公司，用無水乙醇重結晶制得1b，含量90.56%～96.78%;其余所用試劑均為分析純或化學純。
1.2 合成
(1) 松香基酰氯(2a和2b)的合成
在四口燒瓶中加入1a(或1b) 100 g的CH2Cl2(150 mL)溶液,攪拌下滴加二氯亞砜36.5 mL,滴畢,于40 ℃～45 ℃反應5 h。冷卻后減壓蒸除溶劑得油狀液體2a(或2b)。
(2) 松香基異硫氰酸酯(3a和3b)的合成
在四口燒瓶中加入硫氰酸鉀38.5 g的乙腈(80 mL)溶液，攪拌下滴加2a(或2b)的CH2Cl2(100 mL)溶液,滴畢，回流反應90 min。冷卻至室溫，過濾，濾液用蒸餾水(3×33 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑得紅棕色油狀液體3a(或3b)。
(3) 松香基?；螂迦u甲基氨基甲烷(4a和4b)的合成
在四口燒瓶中加入3a(或3b) 50 mmol的CH2Cl2(30 mL)溶液,攪拌下滴加三羥甲基氨基甲烷55 mmol的CH2Cl2(25 mL)溶液,滴畢，于43 ℃反應6 h。冷卻后減壓蒸除溶劑得黏稠物4a(或4b)。
(4)5a和5b的合成
在反應瓶中依次加入4a(或4b)和濃鹽酸50 mL，攪拌下于95 ℃反應1 h。冷卻后用40%NaOH溶液調至pH 9～10,用水洗滌,過濾,濾餅用水洗滌2次～3次，依次用乙醇、石油醚重結晶得白色晶體5a(或5b)。5a(或5b)不溶于水，能溶于熱乙醇和熱丙酮，易溶于氯仿、甲苯、DMF, DMSO等有機溶劑。
5a: 產率29.0%(以4a計算),m.p.184.4 ℃～186.0 ℃;1H NMRδ: 7.15～6.87(m, 3H, 11,12,14-H), 4.53(s, 3H, 24,25-OH, NH), 3.83～3.64(s, 4H, 24,25-H), 3.34(s, 2H, 23-H), 2.83(m, 1H, 15-H), 1.77(t, 1H, 5-H), 2.88～1.42(m, 10H, 1,2,3,6,7-H), 1.27～0.83(s, 12H, 16,17,19,20-H);13C NMRδ: 178.9(C18), 172.1(C21), 146.3(C9), 126.9(C14), 145.8(C13), 134.3(C8), 123.9(C11,12), 72.1(C22), 62.5(C24,25), 48.5(C5), 44.3(C4), 37.3(C3), 37.0(C1,10), 36.2(C23), 33.4(C15), 29.7(C7), 25.2(C20), 23.9(C17,16), 21.5(C19), 18.4(C6), 16.4(C2); IRν: 3 384(N-H), 3 192, 3 120(O-H), 2 956, 2 931, 2 870(-CH3, -CH2), 1 720(C=O), 1 591(N=C), 1 525(O=C-N), 1 229(C-S), 1 169(C-N), 1 052, 1 037(C-O), 821(Ar) cm-1。
5b: 產率41.8%(以4b計算),m.p.182.5 ℃～183.4 ℃;1H NMRδ: 4.44(s, 3H, 24,25-OH, NH), 3.89～3.77(s, 4H, 24,25-H), 3.34(s, 2H, 23-H), 1.45(m, 1H, 15-H), 1.63(t, 1H, 5-H), 1.89～1.86(m, 1H, 15-H), 1.99～1.32(m, 16H, 1,2,3,6,7,11,12,14-H), 1.21～0.82(s, 12H, 16,17,19,20-H);13C NMRδ: 178.6(C18), 173.0(C21), 137.1(C9), 126.1(C8), 71.9(C22), 62.2(C24,25), 48.6(C5), 45.8(C4), 40.3(C1), 37.3(C3), 37.0(C13), 36.2(C23), 35.1(C10), 34.3(C14), 32.5(C15), 31.5(C7), 27.0(C12), 24.5(C11), 21.2(C20), 19.8(C19), 19.5(C16), 19.3(C17), 18.3(C6), 16.3(C2); IRν: 3 395(N-H), 3 193, 3 127(O-H), 2 952, 2 933, 2 870(-CH3, -CH2), 1 724(C=O), 1 593(N=C), 1 521(O=C-N), 1 206(C-S), 1 169(C-N), 1 090, 1 052(C-O) cm-1。
2 結果與討論
由4a(或4b)合成5a(或5b))時選擇濃鹽酸作質子試劑，是因為該反應脫水溫度要求不高，鹽酸揮發較少；濃鹽酸既是催化劑又是溶劑。松香的三環菲結構對成環反應有較大的空間位阻，且噻唑環為五元環，加之環上取代基伸展空間較大，都對反應有較大影響，故產率較低。
本文分別以脫氫樅酸、二氫樅酸為起始原料經四步反應合成了松香基酰基亞胺噻唑烷衍生物(5a和5b)。脫水關環[4a(或4b)→5a(或5b)]反應具有反應條件溫和、反應時間較短、操作簡便、產物易分離等優點。
5a和5b具有潛在的抑菌、抗腫瘤等生物活性，有望得到廣泛應用。
[1] Novak L, Hornyanszky G, Rohaly J,etal. Preparation of novel hexythiazox analogues[J].Pesticide Science,1997,49(1):85-89.
[2] 胡利民,李學恕,陳志遠,等. 含1H-吡啶和噻(二)唑的新型雙雜環化合物的合成及其生物活性[J].有機化學,2003,23(10):1131-1134.
[3] 文麗榮,李明,景淑霞,等. 2-(1-苯基/取代苯基-3-甲基-5-氯-1H-4-吡唑基)-3-芳酰胺-4-噻唑啉酮的合成及生物活性[J].有機化學,2005,25(02):197-200.
[4] Takahiro H, Tadaaki T, Toru K,etal. Organophosphoms compounds and insecticidal，miticidal or nematocidal composition containing them[P].EP l46 748,1985.
[5] Umemura T, Morino H, WataJlabe T,etal. Method for preparing 4-substituted-N-methylbenzothiazolone derivatives[P].DE 2 924 712,1979.
[6] Takallo M, Enomoto M, Saito K,etal. Iminothiazolone derivative and use thereof[P].JP 7 304 759,1995.
[7] 翁建全,沈德隆,陳杰,等.N-烴氧羰基-2-噻唑烷酮衍生物的合成及其殺菌活性[J].農藥學學報,2005,7(1):73-76.
伍 勇, 饒小平, 王宗德, 宋湛謙
(1. 四川衛生康復職業學院 公共系,四川 自貢 643000; 2. 中國林業科學研究院 林產化學工業研究所 國家林業局林產化工重點開放性實驗室,江蘇 南京 210042; 3. 江西農業大學 園林與藝術學院,江西 南昌 330045)
研究表明含噻唑雜環結構的化合物具有廣譜的生物活性以及低毒性等[1～3]特點，并已經成為當前綠色農藥研究的熱點之一。1,3-噻唑烷類化合物則在農藥領域中被廣泛作為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物抗病毒劑等[4～7]使用，是近年來發展的一個新亮點。由天然產物松香樹脂酸為原料合成的松香基?；鶃啺粪邕蛲槠浣Y構活性基團主要為羰基、亞胺(N=C)雙鍵、及1,3-噻唑雜環，且具有潛在的生物農藥、醫藥等生理活性。
本文以脫氫樅酸(1a)或二氫樅酸(1b, Chart 1)為起始原料,經酰鹵化、硫氰酸根加成、有機胺加成異構、濃鹽酸催化脫水成環合成了兩個新型的松香基?；鶃啺粪邕蛲檠苌?5a和5b, Scheme 1),產率分別為29%和41.8%,其結構經1H NMR,13C NMR和IR表征。
Chart1
Scheme1
1 實驗部分
1．1 儀器與試劑
XT5型數顯雙目顯微熔點儀(溫度未經校正);Bruker AV-500型核磁共振波譜儀(CDCl3為溶劑,TMS為內標);Bruker Vector 22型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片);Shimadau GC-7AG型氣相色譜儀(色譜柱為OV-17毛細管柱)。
1a,浙江萬安塑料有限公司;氫化松香,廣西梧州日成林產化工有限公司，用無水乙醇重結晶制得1b，含量90.56%～96.78%;其余所用試劑均為分析純或化學純。
1.2 合成
(1) 松香基酰氯(2a和2b)的合成
在四口燒瓶中加入1a(或1b) 100 g的CH2Cl2(150 mL)溶液,攪拌下滴加二氯亞砜36.5 mL,滴畢,于40 ℃～45 ℃反應5 h。冷卻后減壓蒸除溶劑得油狀液體2a(或2b)。
(2) 松香基異硫氰酸酯(3a和3b)的合成
在四口燒瓶中加入硫氰酸鉀38.5 g的乙腈(80 mL)溶液，攪拌下滴加2a(或2b)的CH2Cl2(100 mL)溶液,滴畢，回流反應90 min。冷卻至室溫，過濾，濾液用蒸餾水(3×33 mL)洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑得紅棕色油狀液體3a(或3b)。
(3) 松香基?；螂迦u甲基氨基甲烷(4a和4b)的合成
在四口燒瓶中加入3a(或3b) 50 mmol的CH2Cl2(30 mL)溶液,攪拌下滴加三羥甲基氨基甲烷55 mmol的CH2Cl2(25 mL)溶液,滴畢，于43 ℃反應6 h。冷卻后減壓蒸除溶劑得黏稠物4a(或4b)。
(4)5a和5b的合成
在反應瓶中依次加入4a(或4b)和濃鹽酸50 mL，攪拌下于95 ℃反應1 h。冷卻后用40%NaOH溶液調至pH 9～10,用水洗滌,過濾,濾餅用水洗滌2次～3次，依次用乙醇、石油醚重結晶得白色晶體5a(或5b)。5a(或5b)不溶于水，能溶于熱乙醇和熱丙酮，易溶于氯仿、甲苯、DMF, DMSO等有機溶劑。
5a: 產率29.0%(以4a計算),m.p.184.4 ℃～186.0 ℃;1H NMRδ: 7.15～6.87(m, 3H, 11,12,14-H), 4.53(s, 3H, 24,25-OH, NH), 3.83～3.64(s, 4H, 24,25-H), 3.34(s, 2H, 23-H), 2.83(m, 1H, 15-H), 1.77(t, 1H, 5-H), 2.88～1.42(m, 10H, 1,2,3,6,7-H), 1.27～0.83(s, 12H, 16,17,19,20-H);13C NMRδ: 178.9(C18), 172.1(C21), 146.3(C9), 126.9(C14), 145.8(C13), 134.3(C8), 123.9(C11,12), 72.1(C22), 62.5(C24,25), 48.5(C5), 44.3(C4), 37.3(C3), 37.0(C1,10), 36.2(C23), 33.4(C15), 29.7(C7), 25.2(C20), 23.9(C17,16), 21.5(C19), 18.4(C6), 16.4(C2); IRν: 3 384(N-H), 3 192, 3 120(O-H), 2 956, 2 931, 2 870(-CH3, -CH2), 1 720(C=O), 1 591(N=C), 1 525(O=C-N), 1 229(C-S), 1 169(C-N), 1 052, 1 037(C-O), 821(Ar) cm-1。
5b: 產率41.8%(以4b計算),m.p.182.5 ℃～183.4 ℃;1H NMRδ: 4.44(s, 3H, 24,25-OH, NH), 3.89～3.77(s, 4H, 24,25-H), 3.34(s, 2H, 23-H), 1.45(m, 1H, 15-H), 1.63(t, 1H, 5-H), 1.89～1.86(m, 1H, 15-H), 1.99～1.32(m, 16H, 1,2,3,6,7,11,12,14-H), 1.21～0.82(s, 12H, 16,17,19,20-H);13C NMRδ: 178.6(C18), 173.0(C21), 137.1(C9), 126.1(C8), 71.9(C22), 62.2(C24,25), 48.6(C5), 45.8(C4), 40.3(C1), 37.3(C3), 37.0(C13), 36.2(C23), 35.1(C10), 34.3(C14), 32.5(C15), 31.5(C7), 27.0(C12), 24.5(C11), 21.2(C20), 19.8(C19), 19.5(C16), 19.3(C17), 18.3(C6), 16.3(C2); IRν: 3 395(N-H), 3 193, 3 127(O-H), 2 952, 2 933, 2 870(-CH3, -CH2), 1 724(C=O), 1 593(N=C), 1 521(O=C-N), 1 206(C-S), 1 169(C-N), 1 090, 1 052(C-O) cm-1。
2 結果與討論
由4a(或4b)合成5a(或5b))時選擇濃鹽酸作質子試劑，是因為該反應脫水溫度要求不高，鹽酸揮發較少；濃鹽酸既是催化劑又是溶劑。松香的三環菲結構對成環反應有較大的空間位阻，且噻唑環為五元環，加之環上取代基伸展空間較大，都對反應有較大影響，故產率較低。
本文分別以脫氫樅酸、二氫樅酸為起始原料經四步反應合成了松香基酰基亞胺噻唑烷衍生物(5a和5b)。脫水關環[4a(或4b)→5a(或5b)]反應具有反應條件溫和、反應時間較短、操作簡便、產物易分離等優點。
5a和5b具有潛在的抑菌、抗腫瘤等生物活性，有望得到廣泛應用。
[1] Novak L, Hornyanszky G, Rohaly J,etal. Preparation of novel hexythiazox analogues[J].Pesticide Science,1997,49(1):85-89.
[2] 胡利民,李學恕,陳志遠,等. 含1H-吡啶和噻(二)唑的新型雙雜環化合物的合成及其生物活性[J].有機化學,2003,23(10):1131-1134.
[3] 文麗榮,李明,景淑霞,等. 2-(1-苯基/取代苯基-3-甲基-5-氯-1H-4-吡唑基)-3-芳酰胺-4-噻唑啉酮的合成及生物活性[J].有機化學,2005,25(02):197-200.
[4] Takahiro H, Tadaaki T, Toru K,etal. Organophosphoms compounds and insecticidal，miticidal or nematocidal composition containing them[P].EP l46 748,1985.
[5] Umemura T, Morino H, WataJlabe T,etal. Method for preparing 4-substituted-N-methylbenzothiazolone derivatives[P].DE 2 924 712,1979.
[6] Takallo M, Enomoto M, Saito K,etal. Iminothiazolone derivative and use thereof[P].JP 7 304 759,1995.
[7] 翁建全,沈德隆,陳杰,等.N-烴氧羰基-2-噻唑烷酮衍生物的合成及其殺菌活性[J].農藥學學報,2005,7(1):73-76.
