CN101948447A - 一种4-甲基苯并噻唑衍生物、制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种4-甲基苯并噻唑衍生物、制备方法及其用途,所述4-甲基苯并噻唑衍生物,其结构如式(I)所示:式(I)中,R1、R2各自独立选自烷基、苯基或取代苯基;所述取代苯基苯环上的取代基在一个以上,所述取代基各自独立选自烷基、卤素、硝基或甲氧基。所述4-甲基苯并噻唑衍生物具有良好的杀虫和抑菌活性,可用作杀虫剂和灭菌剂。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种4-甲基苯并噻唑衍生物及其制备方法和应用。
(二)背景技术
由于杂环化合物具有广泛的生物活性,加之其低毒、高效、对环境友好等特点,已经成为当今农药开发的热点。在杂环化合物中,具有极高生物活性的稠杂环化合物品种已受到极大关注。作为稠杂环体系中的重要成员,苯并噻唑具有广泛的生物活性,在新农药创制中起到重要作用。据文献报道,在农用方面,苯并噻唑及其衍生物具有杀虫、杀菌、除草以及抗病毒等活性。例如,WO9406783揭示了一类2-(2-氟乙硫基)-4,5,6,7-四取代苯并噻唑衍生物具有一定的杀虫杀螨活性,对棉红蜘蛛、桃蚜、家蝇、甜菜夜蛾等均有较好活性;2002年,侯仲轲等(精细化工中间体,2002,32(4):18-19)报道了一类N-苯并噻唑-N-叔丁基酰肼类化合物,对油菜菌核病菌、小麦赤霉病菌和黄瓜灰霉病菌均具有较好的抑制活性;US 5424443揭示了一类2,4-二氯-6-氟-7-取代苯并噻唑系列衍生物对猪殃殃、三角草、鸭舌草等杂草具有良好的抑制活性;1999年,李在国等(应用化学,1999,16(2):90-92)报道了一类N-(2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二苯酯类化合物具有较好的抗烟草花叶病毒(TMV)活性。
本专利设计并合成的4-甲基苯并噻唑衍生物,其结构、合成方法以及生物活性研究均未见有文献报道。
(三)发明内容
本发明目的在于提供一种4-甲基苯并噻唑衍生物及其制备方法和用途。
本发明提供一种4-甲基苯并噻唑衍生物,其结构如式(I)所示:
式(I)中,R1、R2各自独立选自烷基、苯基或取代苯基;所述取代苯基苯环上的取代基在一个以上,所述取代基各自独立选自烷基、卤素、硝基或甲氧基。
较为优选的,式(I)中,R1、R2各自独立选自C1~C3的烷基、苯基或取代苯基;所述取代苯基苯环上的取代基为1个或2个,所述的取代基独立选自C1~C3的烷基、F、Cl、Br、硝基或甲氧基。
进一步优选的,式(I)所示的4-甲基苯并噻唑衍生物选自下列之一:R1=甲基,R2=甲基;R1=甲基,R2=乙基;R1=甲基,R2=异丙基;R1=甲基,R2=苯基;R1=甲基,R2=4-甲基苯基;R1=甲基,R2=4-氯苯基;R1=甲基,R2=3-氯苯基;R1=甲基,R2=4-氟苯基;R1=甲基,R2=4-溴苯基;R1=甲基,R2=4-硝基苯基;R1=甲基,R2=2,6-二氟苯基;R1=甲基,R2=2-甲氧基苯基;R1=甲基,R2=4-甲氧基苯基。
更进一步优选的,式(I)所示的4-甲基苯并噻唑衍生物选自下列之一:R1=甲基,R2=甲基;R1=甲基,R2=乙基;R1=甲基,R2=异丙基;R1=甲基,R2=苯基;R1=甲基,R2=4-甲氧基苯基;R1=甲基,R2=4-硝基苯基;R1=甲基,R2=2,6-二氟苯基。
本发明还提供一种制备所述的4-甲基苯并噻唑衍生物的方法,所述的方法为:如式(II)所示的2-肼基-4-甲基苯并噻唑与如式(III)所示的酮在溶剂乙醇中于回流状态下进行加成缩合反应,反应结束后反应液经分离纯化制得所述的4-甲基苯并噻唑衍生物;
式(III)中,R1,R2同上所述。
所述如式(II)所示的2-肼基-4-甲基苯并噻唑、如式(III)所示的酮的投料物质的量之比为1∶1.0~1.5,优选1∶1.0~1.1。
所述的溶剂乙醇,其体积用量以如式(II)所示的2-肼基-4-甲基苯并噻唑的物质的量计为2~5mL/mmol。
本发明所述反应时间通常为1~5小时。具体反应时间与反应物有关,实际反应过程中以薄层色谱(TLC)法监测反应完成情况。
所述反应液后处理方法为:反应结束后,反应液浓缩除去溶剂,残余物用重结晶溶剂重结晶得到如式(I)所示的4-甲基苯并噻唑衍生物,所述重结晶溶剂为石油醚、乙酸乙酯、正己烷、乙醇中的一种或两种以上的混合液。
本发明还提供所述的4-甲基苯并噻唑衍生物作为杀虫剂的应用。发明人采用浸渍法对合成的化合物进行了蚕豆蚜(Aphis fabae)和棉红蜘蛛(Tetranchusurticae)的杀虫活性测定,普筛浓度为500mg/L。结果表明,式(I)化合物对蚕豆蚜虫和棉红蜘蛛具有一定的杀虫活性,其中化合物Ib(R1=甲基,R2=乙基)、化合物Im(R1=甲基,R2=异丙基)、化合物Id(R1=甲基,R2=2,6-二氟苯基)对蚕豆蚜虫的致死率均在60%以上;化合物Ia(R1=R2=甲基)对棉红蜘蛛致死率为100%,化合物Ib(R1=甲基,R2=乙基)对棉红蜘蛛致死率为97.9%,化合物Ic(R1=甲基,R2=苯基)对棉红蜘蛛致死率为71.2%。
本发明还提供所述的4-甲基苯并噻唑衍生物作为灭菌剂的应用。发明人采用含药马铃薯琼脂培养基(PDA)法对合成的化合物进行了烟草赤星病菌(Alternaria alternata)、黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)和油菜菌核病菌(Sclerotonia sclerotiorum)的杀菌活性测定,普筛浓度为25mg/L;采用蚕豆叶片法对合成的化合物进行了稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)的杀菌活性测定,普筛浓度为500mg/L。结果表明,对所有供试菌种均有部分式(I)化合物表现出一定的抑制活性;部分化合物对油菜菌核病菌、黄瓜灰霉病菌和稻纹枯病菌具有较好的抑制活性,如化合物Im(R1=甲基,R2=异丙基)对菌核病菌抑制率为90.6%,化合物Ib(R1=甲基,R2=乙基)对菌核病菌抑制率为87.5%;化合物Ia(R1=甲基,R2=甲基)、Ib(R1=甲基,R2=乙基)、Im(R1=甲基,R2=异丙基)对灰霉病菌的抑制率均在70%以上;化合物Ib(R1=甲基,R2=乙基)、Id(R1=甲基,R2=2,6-二氟苯基)、Ig(R1=甲基,R2=4-硝基苯基)、Ik(R1=甲基,R2=4-甲氧基苯基)对稻纹枯病菌的抑制率均在90%以上。
本发明的有益效果在于:本发明提供了一类新型的4-甲基苯并噻唑衍生物,该衍生物制备简单,表现出良好的杀虫和抑菌活性。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1衍生物Ia(R1=甲基,R2=甲基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和丙酮(10mmol)溶于20mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应1小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用10mL乙酸乙酯重结晶,得到白色晶体,即衍生物Ia。熔点179~180℃,收率为85.0%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:1.92(s,3H,=CCH3 CH 3 ),2.08(s,3H,=CCH 3 CH3),2.55(s,3H,-PhCH 3 ),7.02~7.51(m,3H,-Ph);
IR v(cm-1):3420,3060,2916,2848,1597,1559,1434,1248,1117,875,759。
实施例2衍生物Ib(R1=甲基,R2=乙基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和丁酮(15mmol)溶于30mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应1.5小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用15mL石油醚重结晶,得到白色晶体,即衍生物Ib。熔点148~150℃,收率为83.0%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:1.16(t,3H,J=7.5Hz,-CH2 CH 3 ),1.90(s,3H,=CCH 3 C2H5),2.35(q,2H,-CH2-),2.56(s,3H,-PhCH 3 ),7.03~7.51(m,3H,-Ph);
IR v(cm-1):3453,3057,2971,2928,1593,1556,1411,1312,1208,1118,1055,874,763。
实施例3衍生物Ic(R1=甲基,R2=苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和苯乙酮(11mmol)溶于40mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应2.5小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用20mL正己烷重结晶,得到灰色晶体,即衍生物Ic。熔点60~62℃,收率为82.5%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.30(s,3H,=CPhCH 3 ),2.57(s,3H,-PhCH 3 ),7.05~7.82(m,8H,-Ph);
IR v(cm-1):3417,3227,2967,2911,1590,1554,1442,1409,1306,1125,871,789,753。
实施例4衍生物Id(R1=甲基,R2=2,6-二氟苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和2,6-二氟苯乙酮(10mmol)溶于50mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应3小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用20mL无水乙醇重结晶,得到淡黄色晶体,即衍生物Id。熔点189~191℃,收率为87.0%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.58(s,3H,=CPhCH 3 ),2.65(s,3H,-PhCH 3 ),6.70~7.52(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3423,2921,1607,1499,1458,1278,1231,1108,1000,862,792,770,728。
实施例5衍生物Ie(R1=甲基,R2=4-氯苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和4-氯苯乙酮(14mmol)溶于30mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应4小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用20mL乙酸乙酯重结晶,得到黄色晶体,即衍生物Ie。熔点84~86℃,收率为87.7%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.30(s,3H,=CPhCH 3 ),2.57(s,3H,-PhCH 3 ),7.07~7.76(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3480,3228,2877,1595,1552,1489,1407,1370,1261,1131,1092,871,796。
实施例6衍生物If(R1=甲基,R2=4-甲基苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和4-甲基苯乙酮(12mmol)溶于25mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应5小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用15mL正己烷重结晶,得到淡黄色晶体,即衍生物If。熔点69~72℃,收率为82.5%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.28(s,3H,=CCH 3 PhCH3),2.39(s,3H,=CCH3PhCH 3 ),2.57(s,3H,-PhCH 3 ),7.05~7.72(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3450,3031,2870,1592,1555,1444,1406,1281,1259,1124,1071,872,810,757。
实施例7衍生物Ig(R1=甲基,R2=4-硝基苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和4-硝基苯乙酮(13mmol)溶于30mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应2.5小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用15mL石油醚重结晶,得到棕黄色晶体,即衍生物Ig。熔点224~226℃,收率为88.0%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.35(s,3H,=CPhCH 3 ),2.56(s,3H,-PhCH 3 ),7.10~8.27(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3390,3063,2920,2810,1588,1513,1405,1338,1113,1045,858,821,759。
实施例8衍生物Ih(R1=甲基,R2=4-氟苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和4-氟苯乙酮(11mmol)溶于20mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应1.0小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用20mL乙酸乙酯重结晶,得到淡黄色晶体,即衍生物Ih。熔点147~149℃,收率为89.0%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.28(s,3H,=CPhCH 3 ),2.56(s,3H,-PhCH 3 ),7.06~7.81(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3357,3061,2922,1598,1551,1455,1407,1369,1287,1233,1129,892,870,805,827,767。
实施例9衍生物Ii(R1=甲基,R2=3-氯苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和3-氯苯乙酮(10mmol)溶于45mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应2.0小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用15mL无水乙醇重结晶,得到棕黄色晶体,即衍生物Ii。熔点179~181℃,收率为86.8%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.28(s,3H,=CPhCH 3 ),2.56(s,3H,-PhCH 3 ),7.06~7.80(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3446,3063,2916,2843,1598,1558,1421,1157,1126,887,873,782。
实施例10衍生物Ij(R1=甲基,R2=2-甲氧基苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和2-甲氧基苯乙酮(12mmol)溶于40mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应3.5小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用20mL乙酸乙酯重结晶,得到淡黄色晶体,即衍生物Ij。熔点197~199℃,收率为83.4%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.58(s,3H,=CPhCH 3 ),2.64(s,3H,-PhCH 3 ),3.88(s,3H,-OCH3),6.96~7.50(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3423,2938,1618,1488,1266,1182,1161,1103,1066,1021,863,761。
实施例11衍生物Ik(R1=甲基,R2=4-甲氧基苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和4-甲氧基苯乙酮(11mmol)溶于50mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应5.0小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用20mL正己烷重结晶,得到淡黄色晶体,即衍生物Ik。熔点213~215℃,收率为85.0%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.58(s,3H,=CPhCH 3 ),2.63(s,3H,-PhCH 3 ),3.87(s,3H,-OCH3),6.96~7.801(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3443,2984,2834,1624,1511,1455,1382,1298,1255,1176,1074,964,863,770。
实施例12衍生物Il(R1=甲基,R2=4-溴苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和4-溴苯乙酮(10.5mmol)溶于25mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应3.0小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用15mL乙酸乙酯重结晶,得到淡黄色晶体,即衍生物Il。熔点69~71℃,收率为87.0%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:2.27(s,3H,=CPhCH 3 ),2.56(s,3H,-PhCH 3 ),7.06~7.69(m,7H,-Ph);
IR v(cm-1):3489,3175,2920,2855,1597,1486,1407,1395,1261,1130,1078,820,760。
实施例13衍生物Im(R1=甲基,R2=异丙基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和3-甲基-2-丁酮(10.5mmol)溶于45mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应5.0小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用10mL乙酸乙酯与10mL石油醚的混合液重结晶,得到棕黄色晶体,即衍生物Im。熔点140~142℃,收率为84.6%。
该化合物的1H NMR和IR如下所述,
1H NMR(CDCl3)δ:1.51(d,6H,J=7.0Hz,-CH(CH 3 )2),1.86(s,3H,=CCH3),2.55(s,3H,-PhCH 3 ),2.57~2.60(m,1H,-CH-),7.02~7.51(m,3H,-Ph);
IR v(cm-1):3453,3070,2966,2929,1598,1557,1444,1408,1383,1316,1261,1135,1065,891,765.
实施例14衍生物Ib(R1=甲基,R2=乙基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和丁酮(10mmol)溶于25mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应1.5小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用10mL无水乙醇与5mL正己烷的混合液重结晶,得到白色晶体,即衍生物Ib。熔点148~150℃,收率为83.7%。
实施例15衍生物If(R1=甲基,R2=4-甲基苯基)的合成
2-肼基-4-甲基苯并噻唑(1.80g,10mmol)和4-甲基苯乙酮(15mmol)溶于50mL无水乙醇中,搅拌溶解,加热至回流,反应5小时。反应结束,将反应液浓缩,残余物用5mL乙酸乙酯、5mL石油醚以及5mL正己烷的混合液重结晶,得到淡黄色晶体,即衍生物If。熔点69~72℃,收率为82.0%。
实施例16杀虫及杀菌活性测试
采用浸渍法对实施例1~13合成的化合物进行了蚕豆蚜(Aphis fabae)和棉红蜘蛛(Tetranchus urticae)的杀虫活性测定,普筛浓度为500mg/L。
具体的,测试方法参照《农药生物活性评价SOP》。
蚕豆蚜采用浸渍法。将带有3日龄蚕豆若蚜的蚕豆苗剪下,在配制好的药液中浸渍10秒后取出,插到吸足水的海绵上,罩上马灯罩,每处理2次重复。处理完毕,放到恢复室内培养,定时进行观察,72h后检查并记载死亡情况,计算死亡率。
棉红蜘蛛采用浸渍法。将带有红蜘蛛的蚕豆苗剪下,在配制好的药液中浸10秒后取出,用滤纸吸去植株及螨体周围多余的药液,插到装水并用帕拉膜封口的烧杯上,每处理2次重复。处理完毕,放到恢复室内培养,定时进行观察,72h后检查并记载死亡情况,计算死亡率。
测试结果见表1。
采用含药马铃薯琼脂培养基(PDA)法对实施例1~13合成的化合物进行了烟草赤星病菌(Alternaria alternata)、黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)和油菜菌核病菌(Sclerotonia sclerotiorum)的杀菌活性测定,普筛浓度为25mg/L;采用蚕豆叶片法对实施例1~13合成的化合物进行了稻纹枯病菌(Rhizoctoniasolani)的杀菌活性测定,普筛浓度为500mg/L。
具体的,测试方法参照《农药生物活性评价SOP》。
烟草赤星病菌、黄瓜灰霉病菌和油菜菌核病菌:参照生测标准方法NY/T1156.2-2006,采用含药培养基法:取各500mg/L化合物药液2mL,加入冷却至45℃的38mL的PDA中,制成终浓度为25mg/L的含药培养基平板。然后从培养好的试验病菌菌落边缘取6.5mm直径菌丝块,移至含药培养基上,每处理4次重复。处理完毕,置于28℃的恒温生化培养箱中培养,4天后测量菌落直径,计算生长抑制率。
稻纹枯病菌:参照生测标准方法NY/T1156.5-2006,采用蚕豆叶片法,普筛浓度为500mg/L。
测试结果见表1。
表14-甲基苯并噻唑衍生物的杀虫和杀菌活性
Claims (10)
2.如权利要求1所述的4-甲基苯并噻唑衍生物,其特征在于:式(I)中,R1、R2各自独立选自C1~C3的烷基、苯基或取代苯基;所述取代苯基苯环上的取代基为1个或2个,所述的取代基独立选自C1~C3的烷基、F、Cl、Br、硝基或甲氧基。
3.如权利要求1所述的4-甲基苯并噻唑衍生物,其特征在于式(I)所示的4-甲基苯并噻唑衍生物选自下列之一:R1=甲基,R2=甲基;R1=甲基,R2=乙基;R1=甲基,R2=异丙基;R1=甲基,R2=苯基;R1=甲基,R2=4-甲基苯基;R1=甲基,R2=4-氯苯基;R1=甲基,R2=3-氯苯基;R1=甲基,R2=4-氟苯基;R1=甲基,R2=4-溴苯基;R1=甲基,R2=4-硝基苯基;R1=甲基,R2=2,6-二氟苯基;R1=甲基,R2=2-甲氧基苯基;R1=甲基,R2=4-甲氧基苯基。
4.如权利要求1所述的4-甲基苯并噻唑衍生物,其特征在于式(I)所示的4-甲基苯并噻唑衍生物选自下列之一:R1=甲基,R2=甲基;R1=甲基,R2=乙基;R1=甲基,R2=异丙基;R1=甲基,R2=苯基;R1=甲基,R2=4-甲氧基苯基;R1=甲基,R2=4-硝基苯基;R1=甲基,R2=2,6-二氟苯基。
6.如权利要求5所述的4-甲基苯并噻唑衍生物的制备方法,其特征在于所述2-肼基-4-甲基苯并噻唑、如式(III)所示的酮的投料物质的量比为1∶1.0~1.5。
7.如权利要求5所述的4-甲基苯并噻唑衍生物的制备方法,其特征在于所述的溶剂乙醇的体积用量以2-肼基-4-甲基苯并噻唑的物质的量计为2~5mL/mmol。
8.如权利要求5所述的4-甲基苯并噻唑衍生物的制备方法,其特征在于所述加成缩合反应的反应时间为1~5小时。
9.如权利要求1所述的4-甲基苯并噻唑衍生物作为杀虫剂的应用。
10.如权利要求1所述的4-甲基苯并噻唑衍生物作为灭菌剂的应用。
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《武汉食品工业学院学报》 19961231 周春梅 4-甲基-2-肼基苯骈噻唑的气相色谱测定法 46-48 1-8 第1996卷, 第4期 2 * |
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