新型噻吩并嘧啶酮類衍生物的合成及其抑菌活性*

周新，孫勇(鄖陽師范高等專科學(xué)校生化系，湖北十堰　442000)

?

新型噻吩并嘧啶酮類衍生物的合成及其抑菌活性*

周新，孫勇
(鄖陽師范高等專科學(xué)校生化系，湖北十堰442000)

摘要:以1，2，4-三氮唑?yàn)槠鹗荚希?jīng)取代、Gewald反應(yīng)、Wittig反應(yīng)和成環(huán)反應(yīng)合成了7個(gè)新型的含氟噻吩并嘧啶酮類衍生物——2-二烷氨基-3-對氟苯基-5-甲基-6-(1H-1，2，4-三唑-1-基)-噻吩并［2，3-d］嘧啶-4(3H)-酮(6a～6g)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，MS和元素分析表征。抑菌活性測試結(jié)果表明:6對棉花枯萎菌、水稻紋枯菌、黃瓜灰霉菌、小麥赤霉菌、蘋果輪紋及棉花炭疽具有較好的抑制作用，其中2-二異丁氨基-3-對氟苯基-5-甲基-6-(1H-1，2，4-三唑-1-基)-噻吩并［2，3-d］嘧啶-4(3H)-酮(6f)的抑菌活性最好，在用藥量為5×10－5g·L－1時(shí)，對棉花枯萎菌的抑制率為85%。

關(guān)鍵詞:對氟苯基; 1，2，4-三氮唑;噻吩并［2，3-d］嘧啶-4(3H)-酮;合成;抑菌活性

噻吩并嘧啶酮類衍生物種類繁多［1－2］，具有較好的抗菌［3］和抗腫瘤［4］等作用［5］。三氮唑衍生物具有除草［7］和抗腫瘤［8］等生物活性［6］。基于生物活性疊加原理，三氮唑取代噻吩并嘧啶酮表現(xiàn)出優(yōu)良的抗菌及生物活性［9－10］。目前，已有一些含氟有機(jī)物具有良好殺菌活性的報(bào)道［11－12］。

本文在文獻(xiàn)［9－10］方法的基礎(chǔ)上，通過引入氟元素合成一類未見文獻(xiàn)報(bào)道的化合物，以期具有更加明顯的生物抑菌活性。1-氯丙酮與三氮唑在K2CO3作用下制得1-(1H-1，2，4-三唑-1-基)丙酮(1); 1與氰乙酸乙酯和升華硫在Et3N作用下經(jīng)Gewald反應(yīng)關(guān)環(huán)生成2-氨基-4-甲基-5-(1H-1，2，

Scheme 1

4-三唑-1-基)-噻吩-3-甲酸乙酯(2); 2與PPh3在Et3N作用下反應(yīng)制得膦亞胺(3);在3中引入對氟苯基異氰酸酯制得碳二亞胺(4); 4與仲胺(5a～5g)經(jīng)成環(huán)反應(yīng)合成了7個(gè)新型的噻吩并嘧啶酮類衍生物——2-二烷氨基-3-對氟苯基-5-甲基-6-(1H-1，2，4-三唑-1-基)-噻吩并［2，3-d］嘧啶-4(3H)-酮(6a～6g，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，MS和元素分析表征。并測試了其抑菌活性。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

X-4型熔點(diǎn)儀(溫度未校正); Varian Mercury 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); Finnigan Trace型質(zhì)譜儀(70 eV); Vario ELⅢ型元素分析儀。

所用試劑均為分析純或化學(xué)純。

1.2合成

(1)1的合成［1－3］

在反應(yīng)瓶中依次加入丙酮50 mL，三氮唑6.90 g(0.1 mol)和無水K2CO315.20 g(0.11 mol)，攪拌下于室溫反應(yīng)0.5 h。冰水浴冷卻至0℃，緩慢加入1-氯丙酮9.25 g(0.1 mol)，于室溫反應(yīng)20 h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑得淡黃色油狀液體1，直接進(jìn)行下步反應(yīng)。

(2)2的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入DMF 50 mL，1 12.5 g(0.1 mol)，氰乙酸乙酯11.30 g(0.1 mol)和升華硫3.20 g(0.1 mol)，攪拌下緩慢滴加Et3N 9 mL，于室溫反應(yīng)12 h。振蕩下倒入100 mL冰水中，過濾，濾餅用混合溶劑［A=V(乙醇)∶V(石油醚)=1∶1］重結(jié)晶得黃色片狀晶體2 14.4 g，m.p.122℃～124℃;1H NMR δ:8.24(s，1H，3-H)，8.08(s，1H，5-H)，6.60(br，2H，NH2)，4.31(q，J=7.2 Hz，2H，OCH2)，2.13(s，3H，CH3)，1.36(t，J=7.2 Hz，3H，CH3); MS m/z(%):252(M+，100)，224(11)，206(81)，178(51)，124(17); Anal.calcd for C10H12N4O2S:C 47.61，H 4.79，N 22.21; found C 47.85，H 4.71，N 22.05。

(3)3的合成

在反應(yīng)瓶中依次加入PPh33.15 g(12 mmol)，C2Cl62.85 g(12 mmol)和2 2.02 g(8 mmol)，攪拌下于室溫緩慢滴加Et3N 2.42 g(24 mmol)，反應(yīng)4 h。過濾，濾餅用乙醇洗滌，用混合溶劑(A=20∶1)重結(jié)晶得淡黃色晶體3 3.32 g，m.p.179℃～181℃;1H NMR δ:8.10～7.48(m，17H，ArH)，4.35(q，J=7.2 Hz，2H，OCH2)，2.13(s，3H，CH3)，1.38(t，J=7.2 Hz，3H，CH3); MS m/z(%):512(M+，100)，467(6)，320(9)，261(86)，182(54)，107(24); Anal.calcd for C28H25N4O2PS:C 65.61，H 4.92，N 10.93; found C 65.87，H 4.68，N 10.97。

(4)4的合成［9－10］

氮?dú)獗Ｗo(hù)下在反應(yīng)瓶中依次加入3 1.02 g(2 mmol)，CH2Cl210 mL和對氟苯基異氰酸酯0.27 g(2 mmol)，攪拌下于0℃～5℃反應(yīng)10 h。減壓蒸除CH2Cl2，用混合溶劑［V(乙醚)∶V(石油醚)=1∶2］洗滌除去Ph3P=O，旋蒸脫溶得黃色油狀液體4，直接進(jìn)行下步反應(yīng)。

(5)6a～6g的合成(以6a為例)

在反應(yīng)瓶中依次加入4 0.74 g(2 mmol)和二甲胺(5a)0.09 g(2 mmol)，攪拌下于室溫反應(yīng)6 h。減壓蒸除溶劑，加入乙醇鈉0.14 g(2 mmol)的無水乙醇(10 mL)溶液，反應(yīng)6 h。減壓蒸除溶劑，用無水乙醇重結(jié)晶得淡黃色固體6a。

用類似方法合成淡黃色固體6b～6g(6c為白色固體)。

1.3抑菌活性測試

采用含毒介質(zhì)法，測試6a～6g對棉花枯萎菌、水稻紋枯菌、黃瓜灰霉菌、小麥赤霉菌、蘋果輪紋及棉花炭疽的抑菌活性。

培養(yǎng)基制作:將馬鈴薯200 g去皮切成小薄片，加入蒸餾水50 mL，煮爛，用細(xì)紗布過濾，濾液加入葡萄糖20 g和瓊脂20 g，加熱使其溶解，用蒸餾水配制成1 L溶液，轉(zhuǎn)入刻度試管，于128℃滅菌30 min。

稱取待測樣品5 mg，用DMF(1 mL)溶解，滴加吐溫-80 1滴作乳化劑，加蒸餾水配制為500 mg· L－1溶液。取該液體1.5 mL，于45℃加入培養(yǎng)基13.5 mL，配制為50 mg·L－1溶液，冷卻備用。

用直徑5 mm的打孔器取相應(yīng)菌種的瓊脂片，菌絲向下放入培養(yǎng)皿，置于霉菌培養(yǎng)箱內(nèi)，于25℃培養(yǎng)48 h。測定菌斑直徑，計(jì)算抑制率/%=［(菌斑直徑對照－菌斑直徑樣品)/(菌斑直徑對照］× 100%。

2　結(jié)果與討論

2.1表征

6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和元素分析數(shù)據(jù)見表1，1H NMR和MS數(shù)據(jù)見表2。

1H NMR分析表明:1H-1，2，4-三唑-l-基的3-位和5-位氫質(zhì)子的吸收峰分別位于δ 8.37～8.32 和δ 8.16～8.12，且分別呈一單峰;芳環(huán)氫質(zhì)子吸收峰位置接近，而分裂方式卻不同，故譜圖表現(xiàn)為三級(jí)譜圖，范圍較大，在δ 7.55～6.23之間，表現(xiàn)為較復(fù)雜的多重峰;芳環(huán)上甲基氫質(zhì)子吸收峰均位于δ 2.40～2.44，呈一單峰;側(cè)鏈烷基R上氫質(zhì)子吸收峰位置與其化學(xué)結(jié)構(gòu)吻合。

MS分析表明:6a～6g均顯示較強(qiáng)的分子離子峰，且大部分化合物離子豐度較高;芳香環(huán)的特征碎片峰明顯;［M+－X］，［M+－CH3］，［M+－R］，［M+－2R］及［M+－NR2］和失去三唑基特征碎片峰也很明顯;其它主要的噻吩環(huán)和嘧啶環(huán)破裂碎片離子峰均可以合理解釋。

6a～6g的元素分析數(shù)據(jù)與理論值相近。

綜上所述，可判斷6a～6g與Scheme 1預(yù)期結(jié)構(gòu)相吻合。

2.2合成

在1的合成中，三氮唑和無水K2CO3需先反應(yīng)0.5 h以上生成三氮唑鉀鹽，以減少副產(chǎn)物，防止1-氯丙酮揮發(fā)。

在2和3的合成中，反應(yīng)溫度不宜太高。

在4的合成中，反應(yīng)溫度需控制在0℃～5℃，否則產(chǎn)物易變質(zhì)。4無需分離純化，直接用于下步反應(yīng)。

在6的合成中，需先加入仲胺，反應(yīng)5 h～6 h，脫去溶劑，再加入乙醇鈉的無水乙醇溶液，于室溫反應(yīng)4 h～6 h，收率65%～90%。

2.3抑菌活性

6a～6g對棉花枯萎菌、水稻紋枯菌、黃瓜灰霉菌、小麥赤霉菌、蘋果輪紋及棉花炭疽的抑菌活性見表3。由表3可見，6a～6g對受試菌種均有較好的抑制作用。其中6f的抑茵活性最好，在用藥量為5×10－5g·L－1時(shí)，對棉花枯萎菌的抑制率為85%，對其它病菌抑制率也達(dá)55%以上。對比孫勇等［9］的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，三氮唑取代噻吩并嘧啶酮類衍生物通過引入含氟取代基，其合成路線與反應(yīng)過程未發(fā)生大的改變，但其抑菌活

表1　6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和元素分析數(shù)據(jù)Table 1　Experimental results and elemental analysis data of 6

表2　6的1H NMR和MS數(shù)據(jù)Table 2　1H NMR and MS data of 6

表3　6的抑菌活性*Table 3　Antibacterial activities of 6

性比相應(yīng)不含氟元素的化合物大多有一定程度提高，可見，引入氟元素作為取代基有助于某些殺菌劑生物活性的增強(qiáng)。

3　結(jié)論

以1，2，4-三氮唑?yàn)槠鹗荚希铣闪诵滦偷暮绶圆⑧奏ね愌苌?6a～6g)。6對棉花枯萎菌、水稻紋枯菌、黃瓜灰霉菌、小麥赤霉菌、蘋果輪紋及棉花炭疽具有較好的抑制作用，其中2-二異丁氨基-3-對氟苯基-5-甲基-6-(1H-1，2，4-三唑-1-基)-噻吩并［2，3-d］嘧啶-4(3H)-酮(6f)的抑菌活性最好，在用藥量為5×10－5g·L－1時(shí)，對棉花枯萎菌的抑制率為85%。

參考文獻(xiàn)

［1］Min Hui Cao，Sheng Zhen Xu，Chang Shui Chen.An efficient route for synthesis of 2-alkylamino benzo［b］thieno［3，2-d］pyrimidin-4(3H)-one［J］.Chinese Chemical Letters，2011，22(4):443－446.

［2］Liu M G，Hu Y G，Ding M W.New iminophosphoranemediated synthesis of thieno［3'，2'∶4，5］thieno［3，2-d］pyrimidin-4(3H)-ones and 5H-2，3-dithia-5，7-diaza-cyclopenta［c，d］indenes［J］.Tetrahedron，2008，64(38):9052－9059.

［3］胡海軍，嚴(yán)凱，陳鴻，等.噻吩并嘧啶酮衍生物的合成及其抑菌活性［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2012，24(1):31－36.

［4］陳玉，柏舜，賀紅武，等.新型四氫苯并［4，5］噻吩并［2，3-d］嘧啶酮衍生物的合成及其抗腫瘤活性［J］.有機(jī)化學(xué)，2014，34(11):2362－2369.

［5］曾國平，鄭平.哌啶并噻吩并嘧啶酮衍生物的合成、表征及生物活性［J］.化學(xué)學(xué)報(bào)，2012，70(6):759－764.

［6］邵冬萍.新型三氮唑類化合物的分子設(shè)計(jì)及其生物活性的探索［D］.上海:上海交通大學(xué)，2013.

［7］史伯安，曹宇，楊小洪，等.脫氫松香基1，2，4-三氮唑衍生物的合成及除草活性［J］.天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2014，26(12):1912－1915.

［8］張磊，王京，朱心玲，等.含1，2，4-三氮唑吡唑類席夫堿的合成及其抗腫瘤活性研究［J］.化學(xué)試劑，2015，37(1):25－28，48.

［9］孫勇，丁明武.2-二烷氨基-3-苯基-5-甲基-6-(1H-1，2，4-三唑-1-基)-噻吩并［2，3-d］嘧啶-4(3H)-酮衍生物的合成及其殺菌活性［J］.合成化學(xué)，2009，17(5):548－552.

［10］孫勇，潘坤，曾潔瓊.新型的2-烷氨基-3-苯基-5-甲基-6-(1H-1，2，4-三唑-1-基)-噻吩并［2，3-d］嘧啶-4(3H)-酮衍生物的合成及其抑菌活性［J］.合成化學(xué)，2010，18(6):721－724.

［11］殷帥，楊曉云，張敏，等.新型含氟嘧啶胺類衍生物的合成及其抑菌活性［J］.合成化學(xué)，2013，21(3):317－321.

［12］楊吉春，吳嶠，劉允萍，等.含氟農(nóng)藥開發(fā)的新進(jìn)展［J］.農(nóng)藥，2011，50(4):289－295.

·研究簡報(bào)·

·快遞論文·

Synthesis and Antibacterial Activities of Novel Thieno Pyrimidine Ketone Derivatives

ZHOU Xin，SUN Yong
(Department of Biochemical and Environmental Engineering，Yunyang Teachers’College，Shiyan 442000，China)

Abstract:Seven novel thieno［2，3-d］pyrimidin-4(3H)-ones(6a～6g)were synthesized by substitution，Gewald reaction，Wittig reaction and cyclization from 1，2，4-triazole.The structures were characterized by1H NMR，MS and elemental analysis.The biological activity tests showed that 6 exhibited certain inhibitory activity against Fusarium oxysporum，Rhizoctonia solani，Botrytis cinereapers，Gibberella zeae，Dothiorella gregaria and Colletotrichum gossypii，and 2-diisobutylamino-3-(4-fluorophenyl)-5-methyl-6-(1H-1，2，4-triazol-1-yl)-thieno［2，3-d］pyrimidin-4(3H)-one(6f)inhibited 85% growth of Fusarium oxysporum at 5×10－5g·L－1.

Keywords:4-fluorophenyl; 1，2，4-triazole; thieno［2，3-d］pyrimidin-4(3H)-one; synthesis; antibacteral activity

作者簡介:周新(1977－)，男，漢族，湖北十堰人，實(shí)驗(yàn)師，主要從事有機(jī)合成及計(jì)算機(jī)化學(xué)的研究。E-mail:zxx8229@ sohu.com

基金項(xiàng)目:湖北省教育廳科研項(xiàng)目(Q20135003)

收稿日期:2014-10-24;

修訂日期:2015-03-12

DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005－1511.2015.05.0411 *

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

中圖分類號(hào):O626; O621.3

通信聯(lián)系人:孫勇，博士，E-mail:sunyong376111@ yahoo.com.cn