CN102180845A - 含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物、其制备方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物及其制备方法和用途，属药物化学领域。结构如通式Ⅰ所示： 通式IR₁为C1-C5的烷基或氢；R₂为C1-C5的烷基或氢；R₃为氢，不同位置的单取代或多取代甲基、甲氧基、氟、氯或羟基等。其制备方法：将CS₂溶液滴入苄胺或取代苄胺和碱性物质的水溶液中，搅拌，加入3-溴甲基-γ-丁内酯，搅拌反应，重结晶或柱层析分离制得。该类化合物对白色念珠菌，灰紫青霉菌和黑曲霉等真菌具有明显的抑制作用，对进一步研究新型抗菌药物，开发自主知识产权药物具有重要意义。

Description

含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物、其制备方法及其用途

技术领域

本发明涉及一类氨基二硫代甲酸酯类衍生物，具体说是涉及含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物及其制备方法和用途，属药物化学领域。

背景技术

氨基二硫代甲酸酯类化合物作为一类重要的有机反应中间体，可用于合成三氟甲基胺类化合物、杂环化合物及四硫代富瓦烯类超导材料等。另外，由于其广泛的生物活性，如具有抗菌、抗炎、杀虫、抗肿瘤、防辐射以及螯合重金属等作用而引起农业化学和药物化学领域的广泛关注。1995年，Mehta, R. G.等人从十字花科植物中提取了一种具有化学防癌作用的天然氨基二硫代甲酸酯—Brassinin（Mehta, R. G.; Liu, J. etc. Carcinogenesis 1995, 16, 399），引起了药物合成工作者的极大兴趣，对其衍生物的设计合成和活性评价展开了深入研究，并从中筛选得到大量高效低毒的活性化合物。其中Disulfiram（DSF）已经被FDA批准用作治疗酒精中毒，最近研究又发现DSF–Cu络合物对黑色素瘤具有较好的抑制作用，能够有效的诱导黑色素肿瘤细胞凋亡。（D. Chen, Q. Z. C. Cui, H. J. Yang, Q. P. Dou, Cancer Res. 66 (2006) 10425-10433; D. Chen, Q. P. Dou, Expert Opin. Ther. Tar. 12 (2008)739.）

另外，丁烯内酯结构单元也广泛存在于多种天然产物中，其丰富多样的生物活性，多年来一直是药物化学领域研究的重点。其中，地衣枕酸类化合物通过对 Mur酶家族的抑制，有效抑制细菌细胞壁的合成，从而表现出良好的抗菌活性。将丁烯内酯这个活性单元与氨基二硫代甲酸酯拼合，合成新型含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物，目前未见相关文献报道。新型含有丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物的合成将丰富该类化合物的结构类型，拓宽氨基二硫代甲酸酯类化合物的研究领域。同时，对进一步研究新型抗菌药物，开发自主知识产权药物具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有抗菌，特别是抗真菌活性的含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物。

本发明另一个目的是提供一种绿色环保的合成含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物的新方法。

本发明再一个目的是提供上述化合物在抗菌方面应用。

含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物 （2-氧-2,5-二氢呋喃酮3-yl）甲基苄胺二硫代甲酸酯），如通式Ⅰ所示：

通式I

R₁为C1-C5的烷基或氢；R₂为C1-C5的烷基或氢；R₃为氢，不同位置的单取代或多取代甲基、甲氧基、氟、氯或羟基等。

为实现本发明目的，本发明采用如下合成路线:

制备通式I所示化合物的方法：将CS₂溶液滴入苄胺或取代苄胺和碱性物质的水溶液中，搅拌，加入3-溴甲基-γ-丁内酯（化合物6），搅拌反应，跟踪检测。反应结束后，用有机溶剂萃取，合并有机相，干燥，减压浓缩，重结晶或柱层析分离得通式I 所示化合物。

制备通式I所用的碱性物质是碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、十一水磷酸钠、磷酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、三乙胺等中的一种，其用量为化合物6摩尔量的0.2～60%；重结晶所用溶剂为乙醇、甲醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿中的一种或其中两种的混合物；所用的不同取代的苄胺为苄胺、N-甲基苄胺、(S)-苯乙胺、(R)-苯乙胺、o-甲氧基苄胺、m-甲氧基苄胺、p-甲氧基苄胺、o-甲基苄胺、m-甲基苄胺、p-甲基苄胺、o-氟苄胺、m-氟苄胺、p-氟苄胺、m, p-二氟苄胺、p-羟基苄胺中的一种，其投料摩尔比为二硫化碳/取代苄胺/化合物6为1/1/1～ 5/3/1；反应温度为10-60℃反应，反应时间为0.5-5h。

体外抗菌活性评价结果表明，本发明所提供的含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯类化合物对白色念珠菌，灰紫青霉菌和黑曲霉等真菌具有明显的抑制作用，其中通式I中R₁= -H; R₂= -H; R₃= p-F的化合物和R₁= -H; R₂= -H; R₃= m，p-2F的化合物可作为进一步开发的候选或者先导化合物，应用于制备抗真菌药物。另外该类化合物对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌也具有中等的抑制活性。

与现有的技术相比，本发明优点及创新点在于：本发明首次将丁烯内酯活性单元与氨基二硫代甲酸酯结合，并改进实验方法，摒弃传统的以丙酮或N, N-二甲基甲酰胺为溶剂制备氨基二硫代甲酸酯的方法，采用低温条件下的水相反应，绿色环保且大大降低了成本。另外，体外抗菌活性评价和构效关系分析表明，在苄胺的苯环上引入氟原子，能够明显增加其抗真菌活性。

具体实施方式：

为了对本发明进行更好的说明，特举实施例如下：

化合物6的制备参考以下文献制得：

(a) B. Morgan, D. Dolphin, R. H. Jones, T. Jones, F. W. B. Einstein, J. Org. Chem. 52 (1987)4628-4631. (b) H. S Yang, X. X. Qiao, Q. Cui, X. H. Xu, Chin. Chem. Lett. 20 (2009) 1023-1023.

实施例 1、α-溴-γ-丁内酯（化合物2）的合成

在冰浴条件下，将6.4mL（125mmol）液溴缓慢滴加到10g（116mol）γ-丁内酯和13.4 g（432mol）红磷的混合物中；然后升温至70℃，继续缓慢滴加6.4mL（125mmol）液溴。滴加完毕后，保持80℃反应3 h。冷却，持续吹入空气1 h，将过量的液溴和生成的溴化氢吹走。然后再升温至80℃，缓慢滴加1.5mL蒸馏水，等反应缓和后再加入20mL水，回流4h。冷却后分层，水层用乙醚萃取3次；合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤，减压蒸除溶剂，得化合物2粗品19.6g。

实施例 2、α-苯硫醚-γ-丁内酯（化合物3）的合成

在冰盐浴、氮气保护条件下，将5.1g（94 mmol） 的甲醇钠加到350mL干燥甲醇中，然后滴加12.6mL（122mmol）苯硫酚。15 min后，加入15.57 g（94mmol）化合物2的100mL THF（四氢呋喃）溶液，缓慢滴加1 h。撤掉冰浴，室温搅拌2 h。减压蒸去溶剂，加入200mL乙酸乙酯，加硅藻土抽滤，合并洗涤后的乙酸乙酯，然后依次用饱和NaHCO₃水溶液，NaOH水溶液和蒸馏水萃取。收集乙酸乙酯相，无水硫酸镁干燥。过滤，减压蒸去溶剂后得化合物3粗产物18.67g。

实施例 3、3-羟甲基-3-苯硫醚基-γ-丁内酯（化合物4）的合成

在冰浴、氮气保护条件下，将4.7 g（87mmol）甲醇钠加入到150mL甲醇中。然后滴加15.23 g（78mmol）化合物3的甲醇（100mL）溶液。滴加完毕后，撤掉冰浴，室温搅拌30 min。加入3.3 g（110mmol）多聚甲醛，1mL四甲基乙二胺（TMEDA），搅拌过夜。滴加浓盐酸，调节pH=3。减压蒸去甲醇，抽滤。滤液用乙醚萃取，合并乙醚层后用饱和NaCl溶液洗涤，无水硫酸镁干燥。直接减压蒸去溶剂后得粗产物15.99g，硅胶柱层析分离（石油醚/乙酸乙酯=3:1）, 得黄色油状物13.22g，转化率72.45%，收率77.67%。

实施例 4、3-羟甲基-γ-丁内酯（化合物5）的合成

在冰盐浴下，向5g（22mmol）化合物4的140mL二氯甲烷溶液中分6次加入4.53g（22mmol）间氯过氧苯甲酸（mCPBA），薄层跟踪检测，原料点消失后加入60mL饱和碳酸氢钠溶液和25mL饱和亚硫酸钠溶液，搅拌至固体消失静置分层。水层用二氯甲烷萃取3次，合并有机层，无水硫酸镁干燥。减压蒸去溶剂后得粗产物6.47g，直接向粗产物中加入60ml甲苯加热回流2 h。硅胶柱层析分离（洗脱剂比例为石油醚/乙酸乙酯=1:2），得淡黄色油状液体2.227g, 收率87.54%。

实施例 5、3-溴甲基-γ-丁内酯（化合物6）的合成

在冰盐浴、氮气保护条件下，1.5g（13mmol）化合物5溶于10mL 乙醚和10mL二氯甲烷的混合溶液中，滴加1.5mL PBr₃。滴加完毕后，撤去冰浴，室温搅拌，薄层检测反应。反应结束，加冰淬灭，分层，水层用乙醚萃取3次，合并乙醚层，无水硫酸镁干燥。减压蒸去溶剂得粗产品2.40g，硅胶柱层析分离，（石油醚/乙酸乙酯=2:1），得红色油状液体2.21g, 收率95.6%。

实施例 6、制备通式I所示R₁=H, R₂=H, R₃=H的衍生物 （I-1）

将CS₂溶液（1.9g，25mmol）逐滴加入到苄胺（1.07g 10mmol）和Na₃PO₄·11H₂O （3.15g，3mmol）的水溶液（15mL）中，室温搅拌30分钟后，加入本发明所述化合物6（1.76g，10mmol）, 然后20℃条件下搅拌0.5小时，跟踪检测。反应结束后，抽滤，减压浓缩滤液用氯仿（3×15mL）和饱和食盐水萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，氯仿/甲醇 1:1重结晶得化合物I-1。收率77%，黄色固体，熔点84.8- 85.3°C. IR （KBr, cm^-1） ν: 3231, 2918, 1736, 1427, 1367, 1088, 929；¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.65-7.31 (m, 6H), 4.92 (d, J = 5.1 Hz, 2H), 4.84 (d, J = 1.4 Hz, 2H), 4.18 (s, 2H), 1.62 (s, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 196.09, 173.33, 148.07, 135.71, 130.08, 128.95, 128.29, 128.02, 70.22, 51.26, 29.01. HRMS (ESI) calcd for C₁₃H₁₃NO₂S₂Na [M+Na]⁺: 302.0388, found: 302.0387.

实施例 7、制备通式I所示R₁=-H, R₂=-H, R₃= o-OCH₃的衍生物（I-2）

将CS₂溶液（1.9g, 25mmol）逐滴加入到邻甲氧基苄胺（1.37g, 10mmol）和Na₃PO₄（489mg, 3mmol）的水溶液（15mL）中，室温搅拌30分钟后，加入本发明所述化合物6（1.76g, 10mmol）, 然后30℃条件下搅拌1小时，薄层跟踪检测。反应结束后，用氯仿萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯 3:1柱层析分离得化合物I-2，收率 83%, 黄色油状物. IR (KBr, cm^-1) ν: 3272, 2923, 1750, 1493, 1246, 1042, 937; ¹H NMR(400 MHz, CDCl₃) δ 3.86 (s, 3H), 4.14 (s, 2H), 4.78 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 4.90 (d, J = 5.4 Hz, 2H), 6.91 (m, 2H), 7.28 (m, 2H), 7.49 (s, 1H), 7.63 (s, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 28.87, 47.13, 55.48, 70.40, 110.43, 120.50, 123.78, 129.68, 130.03, 130.59, 147.97, 157.64, 173.30, 195.37; HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₅NO₃S₂Na[M+ Na]⁺: 332.0391, Found 332.0385.

实施例 8、制备通式I所示R₁=-H, R₂=-H, R₃= m-OCH₃的衍生物（I-3）

将CS₂溶液（1.9g, 25mmol）逐滴加入到间甲氧基苄胺（1.37g, 10mmol）和K₃PO₄ （698mg, 2mmol）的水溶液（15mL）中，室温搅拌30分钟后，加入本发明所述化合物6（1.76g, 10mmol）, 然后50℃条件下搅拌0.5小时，薄层跟踪检测。反应结束后，用氯仿萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，氯仿/甲醇 1:3重结晶得化合物I-3，收率76%, 白色固体, 熔点 73.6-74.8℃. IR (KBr, cm^-1) ν: 3301, 2952, 1764, 1505, 1243, 1068, 937; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 3.83 (s, 3H), 4.20 (s, 2H), 4.85 (d, J = 1.5 Hz, 2H), 4.88 (d, J = 5.1 Hz, 2H), 6.91 (m, 3H), 7.33 (m, 1H), 7.55 (s, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 31.89, 51.32, 55.31, 70.35, 113.62, 113.99, 120.48, 137.33, 147.94; HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₅NO₃S₂Na [M+ Na]⁺: 332.0391, Found 332.0387.

实施例 9、制备通式I所示R₁=-H, R₂=-H, R₃= p-F的衍生物（I-4）

将CS₂溶液（1.9g, 25mmol）逐滴加入到对氟苄胺（0.625g, 5mmol）和K₃PO₄ （1.047g, 3mmol）的水溶液（10mL）中，室温搅拌30分钟后，加入本发明所述化合物6（0.88g, 5mmol）, 然后10℃条件条件下搅拌5小时，薄层跟踪检测。反应结束后，用氯仿萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，甲醇重结晶得化合物I-4，收率 80%, 白色固体, 熔点 96.2-97.6℃. IR (KBr, cm^-1) ν:3303, 2943, 1754, 1510, 1236, 1084, 922; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 4.17 (s, 2H), 4.85 (d, J = 1.5 Hz, 2H), 4.89 (d, J = 5.2 Hz, 2H), 7.07 (t, J = 8.6 Hz, 2H), 7.33 (dd, J = 8.4, 5.4 Hz, 2H), 7.54 (s, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 28.93, 50.34, 70.46, 115.72, 130.01, 131.73, 196.18; HRMS (ESI) calcd for C₁₃H₁₂FNO₂S₂Na [M+Na]⁺: 320.0191, Found 320.0187.

实施例 10、制备通式I所示R₁=-H, R₂=-H, R₃= p-CH₃的衍生物 （I-5）

将CS₂溶液（1.52g, 20mmol）逐滴加入到对甲基苄胺（0.726g, 6mmol）和Na₂CO₃ （0.530g, 5mmol）的水溶液（10mL）中，室温搅拌30分钟后，加入本发明所述化合物6 （0.88g, 5mmol）, 然后15℃条件条件下搅拌2小时，薄层跟踪检测。反应结束后，抽滤，减压浓缩滤液后用氯仿（3×15mL）和饱和食盐水萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，二氯甲烷/甲醇 1:5重结晶得化合物I-5，收率 82%, 白色固体, 熔点 109.0-110.1℃. IR (KBr, cm^-1) ν: 3205, 2999, 1730, 1526, 1326, 1077, 934; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 2.24 (s, 3H), 4.23 (s, 2H), 4.84 (d, J =1.5 Hz, 2H), 4.86 (d, J =5.1 Hz, 2H), 7.21 (q, J=8.2, 4H), 7.54 (s, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 21.19, 28.92, 51.36, 65.81, 128.36, 129.62, 130.08, 132.76, 138.11, 147.99, 195.81; HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₅NO₂S₂Na [M+ Na]⁺: 316.0442, Found 316.0436.

实施例 11、制备通式I所示R₁=-H, R₂=-H, R₃= p-OCH₃的衍生物 （I-6）

将CS₂溶液（1.14g, 15mmol）逐滴加入到对甲氧基苄胺（0.959g, 7mmol）和三乙胺（0.202g, 2mmol）的水溶液（10mL）中，室温搅拌30分钟后，加入本发明所述化合物6（0.88g, 5mmol）, 然后50℃条件条件下搅拌1.5小时，薄层跟踪检测。反应结束后，用氯仿（3×15mL）萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，乙醇重结晶得化合物I-6，收率 81%, 白色固体, 熔点 108.5-109.8℃. IR (KBr, cm^-1) ν: 3301, 2952, 1764, 1505, 1243, 1068, 945; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 3.81 (s, 3H), 4.16 (s, 2H), 4.80 (s, 1H), 4.82 (d, J = 1.6 Hz, 3H), 6.89(d, J = 8.6 Hz, 2H）, 7.25 (d, J = 6.5 Hz, 2H),7.32 (s, 1H), 7.52 (s, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 28.88, 51.14, 55.36, 70.48, 114.29, 127.78, 129.97, 148.04, 159.54, 195.62; HRMS (ESI) calcd for C₁₄H₁₅NO₃S₂Na [M+Na]⁺: 332.0391, Found 332.0388.

实施例 12、制备通式I所示R₁=-H, R₂=-H, R₃= m, p-2F的衍生物 （I-7）

将CS₂溶液（1.52g, 20mmol）逐滴加入到3,4-二氟苄胺（0.786g, 5.5mmol）和Na₃PO₄·11H₂O（0.772g, 2mmol）的水溶液（10mL）中，室温搅拌30分钟后，加入本发明所述化合物6（0.88g, 5mmol）, 然后30℃条件条件下搅拌0.5小时，薄层跟踪检测。反应结束后，抽滤，减压浓缩滤液后用氯仿（3×15mL）和饱和食盐水萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，乙酸乙酯重结晶得化合物I-7，收率 78%, 白色固体, 熔点 82.8-83.7℃. IR (KBr, cm^-1) ν: 3311, 2933, 1761, 1516, 1286, 1080, 952; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 4.16 (s, 2H), 4.86 (d, J = 1.5 Hz, 2H), 4.90 (d, J = 5.4 Hz, 2H), 7.08 (d, J = 7.7 Hz, 1H), 7.17 (dt, J = 16.4, 7.9 Hz, 2H), 7.54 (s, 1H), 7.74 (s, 1H); ¹³C NMR (101 MHz, CDCl₃) δ 196.69, 173.77, 148.33, 132.78, 129.90, 124.15, 117.29, 117.63, 70.64, 49.86, 28.92; HRMS (ESI) calcd for C₁₃H₁₁F₂NO₂S₂ Na [M+ Na]⁺: 338.0097, Found 338.0092.

实施例13、通式I所示化合物体外抗菌活性筛选实验

1、实验菌株和药物  金黄色葡萄球菌（CMCC（B）26003），大肠杆菌（CMCC (B) 44102），白色念珠菌（CMCC (F) 98001），黑曲霉菌（CMCC (F) 98003）和灰紫青霉菌（ATCC1117），均由河南省食品药品检验所提供。将待测样品（通式I所示化合物）溶于DMSO，配制成10mg/mL的溶液，4℃冰箱中保存供实验使用。

2、培养基

MHB培养基：按常规方法配制，用于抗细菌活性测试。

RPMI 1640培养基：直接购买，用于抗真菌活性测试。

3、实验方法

采用微量肉汤稀释法测定药物的最小抑菌浓度（MIC）。氯霉素和氟康唑分别为抗细菌和抗真菌实验的阳性对照。最小抑菌浓度（MIC）是抑制细菌或真菌生长的化合物最低浓度，每个实验平行三次。

4、实验结果

表 1 上述化合物抗细菌和真菌活性数据如下：

^a MIC > 128 μg/mL 被视为无活性; ^b NT:未测.

实验结果表明：大部分化合物表现出明显的抗真菌活性，特别是通式I中R₁= -H; R₂= -H; R₃= p-F的化合物I-4和R₁= -H; R₂= -H; R₃= m，p-2的化合物I-7；另外，大部分化合物对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌也表现出较好的抑制活性，特别是R₁=-H, R₂=-H, R₃= m-OCH₃的化合物I-3和R₁= -H; R₂= -H; R₃= p-F的化合物I-4。

Claims (7)

1.含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯衍生物，其特征在于，具有如下结构：

其中，R₁为C1-C5的烷基或氢；R₂为C1-C5的烷基或氢；R₃为氢或不同位置的单取代或多取代的甲基、甲氧基、氟、氯或羟基。

2.权利要求1 所述的苄氨基二硫代甲酸酯衍生物的制备方法，其特征在于，将CS₂溶液滴入苄胺或取代苄胺和碱性物质的水溶液中，搅拌，加入3-溴甲基-γ-丁内酯，搅拌反应，重结晶或柱层析分离制得。

3.根据权利要求2所述的苄氨基二硫代甲酸酯衍生物的制备方法，其特征在于，所说的取代苄胺选自苄胺、N-甲基苄胺、(S)-苯乙胺、(R)-苯乙胺、o-甲氧基苄胺、m-甲氧基苄胺、p-甲氧基苄胺、o-甲基苄胺、m-甲基苄胺、p-甲基苄胺、o-氟苄胺、m-氟苄胺、p-氟苄胺、m, p-二氟苄胺中的一种。

4.根据权利要求2所述的苄氨基二硫代甲酸酯衍生物的制备方法，其特征在于，所说的碱性物质选自碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、十一水磷酸钠、磷酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢钠、三乙胺中的一种，其用量为3-溴甲基-γ-丁内酯摩尔量的0.2%～60%。

5.根据权利要求2所述的苄氨基二硫代甲酸酯衍生物的制备方法，其特征在于，投料摩尔比为二硫化碳/取代苄胺/3-溴甲基-γ-丁内酯为1/1/1～ 5/3/1。

6.根据权利要求2-5任何一种所述的的苄氨基二硫代甲酸酯衍生物的制备方法，其特征在于，10-60℃反应，反应时间0.5-5h。

7.权利要求1 所述的含丁烯内酯结构的苄氨基二硫代甲酸酯衍生物的应用，其特征在于，将其用于制备抗革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌或抗真菌药物。