新型含異惡唑環的1,3,5-三嗪類衍生物的合成及其抗真菌活性

馮菊紅， 丁　濤， 榮　霞， 龔　昕， 巨修練

(武漢工程大學 化工與制藥學院 教育部綠色化工過程重點實驗室，湖北 武漢　430074)

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·研究論文·

新型含異惡唑環的1,3,5-三嗪類衍生物的合成及其抗真菌活性

馮菊紅， 丁濤， 榮霞， 龔昕， 巨修練*

(武漢工程大學 化工與制藥學院 教育部綠色化工過程重點實驗室，湖北 武漢430074)

摘要：以三聚氯氰為原料，依次與取代胺和惡霉靈經逐級取代反應合成了17個新型的含異惡唑環的1,3,5-三嗪類衍生物(3a～3q)，其結構經1H NMR和ESI-MS表征。抗真菌活性測試結果表明：在用藥量為300 μg·mL-1時，2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(鄰氯苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3l )對禾谷鐮刀病菌的抑制率為65%。

關鍵詞：三聚氯氰； 異惡唑； 三嗪類衍生物； 合成； 抗真菌活性

雜環類化合物具有廣泛的生物活性，是新型農藥開發的熱點。異惡唑含氮雜環化合物已被開發成除草劑、殺蟲劑和殺菌劑等農用化學品[1-3]。其中惡霉靈(3-羥基-5-甲基異惡唑)是目前開發最成功的內吸型殺菌劑，具有高效、低毒、廣譜和低殘留等特點，惡霉靈衍生物也顯示出不同的生物活性，故異惡唑環常作為良好的藥效團被引入到化合物中[4-6]。

本課題組曾利用活性亞結構拼接原理，將活性基團2-三氟甲基苯胺基-1,3,5-三嗪與惡霉靈的異惡唑環進行拼接，得到4個含有異惡唑環的三嗪類衍生物，生物活性測試結果表明：該類化合物對草坪褐斑病菌(Rhizoctonia solani AG-1-IB)有較好的抑制性，其中有2個化合物的殺菌活性強于陽性對照物惡霉靈[7]。

鑒于此，本文對該類化合物進行結構改造，將2-位的三氟甲基苯胺基改為其他取代的脂肪胺基或芳香胺基，考察不同胺基對抗真菌活性的影響。以三聚氯氰(1)為原料，依次與取代胺和惡霉靈進行逐級取代反應合成了17個含有異惡唑環的三嗪類衍生物(3a～3q, Scheme 1)，其結構經1H NMR和ESI-MS表征。并采用平皿生長速率法對其進行了抗真菌活性測試。

Scheme 1

1實驗部分

1．1儀器與試劑

RY-1G型熔點儀(溫度未校正)；Agilent 400MR型核磁共振儀(400 MHz， CDCl3為溶劑，TMS為內標)；TRACEMS 2000型質譜儀。

油菜核盤病菌(Sclerotiniasclerotiorum)和禾谷鐮刀病菌(FusariumgraminearumSchw),華中農業大學生物科技學院提供;1，武漢格奧化學試劑有限公司；惡霉靈，延邊綠洲化工有限公司；TLC薄層硅膠板和柱層析硅膠，青島海洋硅膠干燥劑廠；其余所用試劑均為分析純。

1．2合成

(1) 2a～2q的合成通法[8]

將1 1.85 g(10 mmol)溶于丙酮15 mL中，溫度控制在-5～0 ℃，攪拌下緩慢滴加取代胺10 mmol的丙酮(15 mL)溶液，滴畢，于-5～0 ℃反應3 h。過濾，濾餅用丙酮洗滌，濾液蒸干得粗品,經硅膠柱層析[梯度洗脫劑：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=12 ∶1～10 ∶1]純化得2a～2q，收率31.5%～63.7%。

(2) 3a～3q的合成 (以3a為例)

在100 mL三口瓶中依次加入惡霉靈0.46 g(5 mmol)，固體碳酸鉀0.49 g(3.55 mmol)和丙酮15 mL，攪拌15 min，緩慢滴加2a 0.9 g(3.5 mmol)的丙酮(15 mL)溶液，于室溫反應6 h。過濾，濾液蒸干后得棕褐色黏稠粗品，經硅膠柱層析(洗脫劑：A=8 ∶1)純化得3a 0.57 g。

用類似方法合成3b～3q。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(芐胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3a)： 白色粉末，收率49.0%， m.p.140～142 ℃;1H NMRδ: 8.14～7.76(m, 5H, ArH), 6.07(s, 1H, a-H), 4.35(s, 2H, NCH2), 2.54(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 318.0{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(對氯苯基異丙基胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3b)： 白色固體，收率61.4%， m.p.185～187 ℃;1H NMRδ: 7.55～7.37(m, 4H, ArH), 5.98(s, 1H, a-H), 4.67(m, 1H, CH ini-Pr), 2.48(s, 3H, CH3), 1.27 (m, 6H, CH3ini-Pr); ESI-MSm/z: 380.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(甲胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3c)： 白色固體，收率37.7%， m.p.184～186 ℃;1H NMRδ: 6.09(s, 1H, a-H), 3.24(s, 3H, NCH3), 2.48(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 242.0{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(乙胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3d)： 白色晶體，收率38.5%， m.p.109～111 ℃;1H NMRδ: 6.07(s, 1H, a-H), 3.50(q,J=8.0 Hz, 2H, CH2CH3), 2.46(s, 3H, CH3), 1.24(t,J=8.0 Hz, 3H, CH2CH3); ESI-MSm/z: 256.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(正丙胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3e)： 白色固體，收率23.2%， m.p.137～139 ℃;1H NMRδ: 6.05(s, 1H, a-H), 3.13(m, 2H, NCH2), 2.42(s, 3H, CH3), 1.63(m, 2H, CH2CH3), 1.03(t,J=8.0 Hz, 3H, CH2CH3); ESI-MSm/z: 270.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(二甲胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3f)： 白色晶體，收率32.5%， m.p.119～121 ℃;1H NMRδ: 6.07(s, 1H, a-H), 3.24(s, 3H, NCH3), 3.14(s, 3H, NCH3), 2.46(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 256.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(二正丙胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3g)： 白色固體，收率51.9%， m.p.77～79 ℃;1H NMRδ: 6.02(s, 1H, a-H), 3.16(m, 2H, NCH2), 3.09(m, 2H, NCH2), 2.42(s, 3H, CH3), 1.70～1.63(m, 4H, CH2CH3), 1.05～1.02(m, 6H, CH2CH3); ESI-MSm/z: 312.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(二異丙基胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3h)： 白色晶體，收率48.6%， m.p.95～97 ℃;1H NMRδ: 6.02(s, 1H, a-H), 4.64(m, 1H, CH ini-Pr), 4.12(m, 1H, CH ini-Pr), 2.45(s, 3H, CH3), 1.31～1.25(m, 12H, CH ini-Pr); ESI-MSm/z: 312.0{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3i)： 白色固體，收率75.8%， m.p.135～137 ℃;1H NMRδ: 7.77～7.45(m, 5H, ArH), 6.08(s, 1H, a-H), 2.45(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 304.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(對氯苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3j)： 白色固體，收率75.9%， m.p.188～190 ℃;1H NMRδ: 7.60(d,J=8.0 Hz, 2H, ArH), 7.30(d,J=8.0 Hz, 2H, ArH), 6.06(s, 1H, a-H), 2.48(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 338.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(間氯苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3k)： 白色固體，收率71.4%， m.p.151～153 ℃;1H NMRδ: 7.25～7.00(m, 2H, ArH), 6.96(s, 1H, ArH), 6.64(d,J=7.0 Hz, 1H, ArH), 5.86(s, 1H, a-H), 2.03(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 338.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(鄰氯苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3l)： 淡黃色粉末，收率65.8%， m.p.137～139 ℃;1H NMRδ: 7.32～7.10(m, 2H, ArH), 6.82(dd,J=7.2 Hz, 8.0 Hz, 1H, ArH), 6.71(dd,J=7.2 Hz, 7.6 Hz, 1H, ArH), 5.95(s, 1H, a-H), 2.45(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 338.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(對甲基苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3m)： 白色片狀固體，收率75.0%， m.p.144～146 ℃;1H NMRδ: 7.81～7.69(m, 2H, ArH), 7.46(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.34(d,J=8.0 Hz, 2H, ArH), 6.06(s, 1H, a-H), 2.42(s, 3H, CH3), 2.39(s, 3H, ArCH3); ESI-MSm/z: 317.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(間甲基苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3n)： 淡黃色粉末固體，收率81.3%， m.p.128～130 ℃;1H NMRδ: 7.59～7.26(m, 4H, ArH), 6.05(s, 1H, a-H), 2.48(s, 3H, CH3), 2.40(s, 3H, ArCH3); ESI-MSm/z: 317.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(鄰甲基苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3o)： 白色顆粒狀固體，收率68.8%， m.p.144～146 ℃;1H NMRδ: 7.27～7.14(m, 4H, ArH), 6.06(s, 1H, a-H), 2.48(s, 3H, CH3), 2.39(s, 3H, ArCH3); ESI-MSm/z: 317.0{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(對甲氧基苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3p)： 淡黃色固體，收率65.0%， m.p.138～140 ℃;1H NMRδ: 7.62(d,J=7.6 Hz, 2H, ArH), 6.91(d,J=8.6 Hz, 2H, ArH), 6.02(s, 1H, a-H), 3.93(s, 3H, OCH3), 2.45(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 333.1{[M+H]+}。

2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(鄰甲氧基苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3q)： 白色固體，收率57.7%， m.p.148～150 ℃;1H NMRδ: 7.57～7.35(m, 4H, ArH), 6.05(s, 1H, a-H), 3.91(s, 3H, OCH3), 2.42(s, 3H, CH3); ESI-MSm/z: 333.1{[M+H]+}。

1．3抗真菌活性測試

采用平皿生長速率法測定3a～3q的抗真菌活性[9]。在150 mL三角瓶中加入PDA培養基60 mL，滅菌備用。用滅菌水配成濃度為300 μg·mL-1的待測樣品，加入培養基中，充分搖勻后倒入直徑為9 cm的滅過菌的培養皿中，每組三個重復，以等量的溶劑為空白對照。以打孔器(內徑5 mm)將生長正常的草坪褐斑菌打孔制成若干菌餅。用接種針將菌餅放于各培養皿中，置于28 ℃無菌恒溫箱內培養。待空白對照接近長滿培養皿時，根據十字交叉法用游標卡尺測量培養皿內菌落直徑，每個處理重復三次，取其平均值作為處理菌落直徑，計算抑菌率。

2結果與討論

2.1 合成與表征

惡霉靈的化學結構存在互變異構現象[10]，即烯醇式和酮式(Scheme 2)，醇羥基和仲胺基都可以作為官能團進行反應，當惡霉靈作為反應物與中間體2進行取代反應時，可能會出現兩種產物：O-取代和N-取代產物。

Scheme 2

本文根據惡霉靈區域性選擇反應結果[11-13]，以丙酮為溶劑，以無水碳酸鉀為縛酸劑，在室溫條件下進行反應，最終產物的異惡唑雜環的質子吸收峰在δ6.1±0.1，表明產物為O-取代。如果是酮式結構與中間體2進行反應，得到的產物異惡唑雜環的質子峰在δ5.4～5.6。可能是因為烯醇式的異惡唑環為一個芳香雜環體系，故其質子的化學位移在較低場[13]。

2.2 抗真菌活性

3a～3q的抗真菌活性結果見表1。由表1可見，3a～3q對禾谷鐮刀病菌有一定的抑制活性，其中3e, 3i, 3l, 3m的抑菌活性較高；3l的抑菌活性達65%，與陽性對照物惡霉靈的活性相當。

表 1　　3a～3q的抗真菌活性*

*A：油菜核盤病菌，B：禾谷鐮刀病菌。

3c, 3d, 3e的抑制活性依次增強，表明胺基取代基的碳鏈增長可以增加其殺菌活性。3f, 3g的活性低于3d和3e，當胺基有兩個取代碳鏈時，可能會降低其活性。胺基為苯基或為脂肪烴基取代，對抑菌活性無影響。

3a～3q對油菜核盤病菌的抑制活性較弱，3a, 3j, 3m, 3n, 3p, 3q沒有顯示活性。3m, 3n, 3p, 3q卻對禾谷鐮刀菌的抑制活性較好，顯示出對這兩種病菌的抑制選擇性。

以三聚氯氰為原料，丙酮為溶劑，依次與取代胺和惡霉靈發生逐級取代反應合成了17個新型的含有異惡唑環的三嗪類衍生物(3a～3q)。初步抗真菌活性測試結果表明：(3a～3q)對禾谷鐮刀病菌的抑制率普遍高于對油菜核盤病菌的抑制率；用藥量為300 μg·mL-1時，2-(5-甲基異惡唑基-3-)氧基-4-(鄰氯苯胺基)-6-氯-1,3,5-三嗪(3l)對禾谷鐮刀病菌的抑制率為65%。該研究結果對該類化合物的構效關系研究奠定了基礎。

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收稿日期：2016-01-05

基金項目：湖北省教育廳科學技術研究計劃優秀中青年人才項目(Q20091505)

作者簡介：馮菊紅(1977-)，女，漢族，湖北襄陽人，博士，主要從事藥物化學研究。 E-mail: jhfeng@wit.edu.cn 通信聯系人： 巨修練，教授， Tel. 027-87194980, E-mail: xiulianju2008@yahoo.com.cn

中圖分類號：O626； O621.3

文獻標志碼：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.07.15323

Synthesis and Antifungal Activities of Novel 1,3,5-Triazine Derivatives Containing Isoxazole Ring

FENG Ju-hong,DING Tao,RONG Xia,GONG Xin,JU Xiu-lian*

(Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education,School of Chemical Engineering and Pharmacy, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China)

Abstract：Seventeen novel 1,3,5-triazine derivatives(3a～3q) containing isoxazole ring were synthesized by the substitution reaction of cyanuric chloride with substituted amines and hymexazol, respectively. The structures were characterized by1H NMR and ESI-MS. Antifungal activities tests showed that inhibition rate of 2-[(5-methylisoxazol-3-yl)oxy]-4-(2-chlorophenyl)-6-chloro-1,3,5-triazine(3l) against Sclerotinia sclerotiorum was 65% at 300 μg·mL-1。

Keywords：cyanuric chloride; isoxazole; triazine derivative; synthesis; antifungicidal activity