CN102702135B - 一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents
一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于精细化工领域，特别涉及一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物及其制备方法和应用。本发明以苯甲酰氯和硫氰酸盐为原材料，在有机溶剂中经微波辅助反应，制备苯甲酰基异硫氰酸酯中间体，在微波辅助下与2-氨基苯并噻唑反应得到含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲化合物。本发明制备的化合物结构新颖，对于番茄黄化曲叶病毒具有良好的生物活性。利用微波辅助反应缩短了反应时间，降低了能耗。
Description
技术领域
本发明属于精细化工合成技术领域，特别涉及一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物及其制备方法和应用。
背景技术
硫脲类化合物具有广泛的生物活性，如抗过敏、消炎、抗菌、杀虫、抗病毒和除草等，人们对这类化合物产生了极大兴趣并进行了深入研究。自上世纪60年代末硫脲类化合物托布津和甲基托布津作为高效、低毒杀菌剂投放市场以来，硫脲类衍生物的杀菌活性研究就成为一个热点。到目前为止，国外的一些药物公司相继成功地开发了数十个硫脲类的杀菌剂、杀虫剂、植物生长调节剂和杀鼠剂等新品种，如作为杀虫剂的螟蛉畏、杀螨剂的杀螨隆、植物生长调节剂的呋苯硫脲、杀鼠剂安妥等。由于该类化合物具有对靶标的生物活性高、药害小、对哺乳动物的急性毒性低等优点，其分子设计、合成与生物活性研究仍然是当今绿色农药创制的一个热点。苯甲酰基硫脲是硫脲类化合物中非常重要的一类化合物，其生物活性尤为突出。从结构上看，酰基硫脲分子中具有羰基和硫羰基，能与大多数过渡金属离子形成配合物，这些配合物在各个领域都得到了广泛的应用。苯甲酰基硫脲类杀虫剂在昆虫体内的作用主要是抑制几丁质合成，干扰昆虫的正常生长和发育，其特点是毒性低、污染小、选择性高、对人畜安全，有利于农林业可持续发展，已成为现代农业的发展方向。此外，氟原子具有模拟效应、电子效应、阻碍效应和渗透效应等特殊性质，使得含氟化合物的生物活性倍增，对环境的影响减小，因此含氟农药亦成为当今农药开发的主体之一。同时，苯并噻唑衍生物在农药化学中也呈现出较强的生理作用。 因此将含氟化合物及苯并噻唑类衍生物的生理作用叠加到苯甲酰基硫脲类化合物中,具有广阔的应用前景及市场空间。
发明内容
本发明提供了一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物及其制备方法和应用。
一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的通式为：
，
式中R1、R2、R3分别代表氢原子或卤素原子。
一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的制备方法的具体步骤如下：
向微波反应器专用的单口烧瓶中依次加入一定量的硫氰酸盐，卤代苯甲酰氯，相转移催化剂和溶剂，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在一定功率条件下，加热冷凝回流一段时间，制备苯甲酰基异硫氰酸酯中间体C；将一定量的2-氨基苯并噻唑溶解于溶剂中并缓慢滴加到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应，反应完毕后，冷却得到黄色或褐色含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类固体化合物E，过滤后用体积分数为75%的乙醇和去离子水分别洗涤三次，并用无水乙醇进行重结晶纯化；
两步反应的反应式为：
式中R1、R2、R3分别代表氢原子或卤素原子。
卤代苯甲酰氯、硫氰酸盐、2-氨基苯并噻唑和相转移催化剂的摩尔比为（1.0~1.5）:（1.0~1.5）:（1.0~1.5）:（0.01~0.1）；微波反应器的功率为30 W~200 W；制备苯甲酰基异硫氰酸酯中间体C和含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物E 的微波辅助时间分别为2 min~10 min和2 min~7 min。
卤代苯甲酰氯、硫氰酸盐、2-氨基苯并噻唑和相转移催化剂的最佳摩尔比为1:1:1:0.05；微波反应器的最佳功率为80 W；制备苯甲酰基异硫氰酸酯中间体C和含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物E 的最佳微波辅助时间分别为7 min和5 min。
溶剂为甲苯、二甲苯、乙苯、二恶烷、2-辛酮、环己酮、甲基萘、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种。
硫氰酸盐为硫氰酸铵、硫氰酸钾和硫氰酸钠中的一种。
相转移催化剂为三丙胺、三辛基甲基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化胺、四丁基硫酸氢铵、四甲基乙二胺、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、聚乙二醇400和聚乙二醇600中的一种。
一定量的2-氨基苯并噻唑为1.0 mmol~1.5 mmol。
一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物可用于抑制番茄黄化曲叶病毒活性。
本发明的有益效果为：
本发明提供的含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物与目前已知的化合物不同，结构完全新颖，具有良好的抗植物病毒生物活性，对于番茄黄化曲叶病毒具有良好的生物活性。利用微波辅助反应缩短了反应时间，降低了能耗。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
向微波反应器专用的50 mL单口烧瓶中依次加入1.5 mmol硫氰酸钾，1.0 mmol 2,6-二氯苯甲酰氯，0.01 mmol聚乙二醇400和20 mL甲苯溶液，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在200 W功率条件下，加热冷凝回流2 min，制备2,6-二氯苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10 mL含1.0 mmol 2-氨基苯并噻唑的甲苯溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应7 min，反应完毕后，冷却得到黄色固体产品，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为83.5%，含量为98.9%。
产品结构式为：。
实施例2
向微波反应器专用的50 mL单口烧瓶中依次加入1.0 mmol硫氰酸钠，1.0 mmol 2,6-二氟苯甲酰氯，0.01 mmol聚乙二醇600和20 mL二甲苯溶液，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在80 W功率条件下，加热冷凝回流7 min，制备2,6-二氟苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10 mL含1.0 mmol 2-氨基苯并噻唑的二甲苯溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应5 min，反应完毕后，冷却得到黄色固体产品，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10 mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品的收率为94.2%，含量为97.1%。
产品结构式为：
。
实施例3
向微波反应器专用的50 mL单口烧瓶中依次加入1.0 mmol硫氰酸钠，1.0 mmol 2-氟苯甲酰氯，0.1 mmol十二烷基三甲基氯化铵和20mL乙苯溶液，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在200 W功率条件下，加热冷凝回流10 min，制备2-氟苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10 mL含1.0 mmol 2-氨基苯并噻唑的乙苯溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应5 min，反应完毕后，冷却得到褐色固体产品，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为94.6%，含量为97.7%。
产品结构式为：
。
实施例4
向微波反应器专用的50 mL单口烧瓶中依次加入1.0 mmol硫氰酸钾，1.0 mmol 2,6-二氯苯甲酰氯，0.01 mmol四丁基溴化铵和20 mL二恶烷，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在30 W功率条件下，加热冷凝回流2 min，制备2,6-二氯苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10 mL含1.0 mmol 2-氨基苯并噻唑的二恶烷溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应5 min，反应完毕后，冷却得到黄色固体产品，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10 mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为63.5%，含量为98.7%。
产品结构式为：
。
实施例5
向微波反应器专用的50 mL单口烧瓶中依次加入1.0 mmol硫氰酸胺，1.0 mmol 2,6-二氟苯甲酰氯，0.01 mmol四丁基硫酸氢铵和20 mL 2-辛酮溶液，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在30W功率条件下，加热冷凝回流10 min，制备2,6-二氟苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10 mL含1.2 mmol 2-氨基苯并噻唑的2-辛酮溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应2 min，反应完毕后，冷却得到黄色固体产品析出，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10 mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为73.5%，含量为92.8%。
产品结构式为
。
实施例6
向微波反应器专用的50 mL单口烧瓶中依次加入1.0mmol硫氰酸钾，1.0mmol 2-氟苯甲酰氯，0.01mmol十四烷基三甲基氯化铵和20 mL甲基萘溶液，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在80W功率条件下，加热冷凝回流10min，制备2-氟苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10mL含1.5mmol 2-氨基苯并噻唑的甲基萘溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应2min，反应完毕后，冷却得到褐色固体产品，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为83.2%，含量为97.5%。
产品结构式为：
。
实施例7
向微波反应器专用的50 mL单口烧瓶中依次加入1.2mmol硫氰酸钠，1.0mmol 2,6-二氯苯甲酰氯，0.01mmol四丁基溴化铵和20 mL环己酮，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在200W功率条件下，加热冷凝回流7min，制备2,6-二氯苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10mL含1.0mmol 2-氨基苯并噻唑的环己酮溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应2min，反应完毕后，冷却得到黄色固体产品，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为86.4%，含量为98.4%。
产品结构式为：
。
实施例8
向微波反应器专用的50mL单口烧瓶中依次加入1.0mmol硫氰酸胺，1.0mmol 2,6-二氟苯甲酰氯，0.01mmol三丙胺和20mL二甲基亚砜溶液，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在30W功率条件下，加热冷凝回流7min，制备2,6-二氟苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10mL含1.0mmol 2-氨基苯并噻唑的二甲基亚砜溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应7min，反应完毕后，冷却得到黄色固体产品，过滤后用体积分数为75%的乙醇和10mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为78.3%，含量为97.3%。
产品结构式为：
。
实施例9
向微波反应器专用的50mL单口烧瓶中依次加入1.0mmol硫氰酸胺，1.0mmol 2-氟苯甲酰氯，0.05mmol四甲基乙二胺和20mL N-甲基吡咯烷酮，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在80W功率条件下，加热冷凝回流2min，制备2-氟苯甲酰基异硫氰酸酯中间体；然后滴加10mL含1.0mmol2-氨基苯并噻唑的N-甲基吡咯烷酮溶液到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应7min，反应完毕后，冷却得到褐色固体产品，过滤后用质量分数为75%的乙醇和10mL去离子水分别洗涤三次。用无水乙醇进行重结晶纯化。产品收率为81.2%，含量为96.8%。
产品结构式为：
。
实施例10
采用生长到四叶期的健康番茄幼苗，将表1所示的三种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物E溶液分别喷施到整个叶片上，在温室中液体挥发，叶片变干。12h后，利用注射接种法将摇培的浓度为2.25×108CFU/mL的侵染性克隆SH-2溶液接种在番茄茎杆部位，不接种的植株为空白对照。叶片接种后每两周记录发病情况，连续记录三次，每一个化合物，设三次重复试验。一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物浓度分别在10μg/mL~1500μg/mL之间。每次调查不同处理番茄的总植株数和病株率，用相对防效表示一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物对该病毒病的控制率，三次重复试验的平均结果见表2。
表1 化合物E及其外观，纯化方法和收率
表2化合物E对番茄黄化曲叶病毒的抑制活性
-- 无效果；+ 10-20%；++ 30-40%；+++ 50-60%；++++ 60-80%
Claims (8)
1.一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物，其特征在于：所述含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的结构式为：
2.如权利要求1所述的一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
向微波反应器专用的单口烧瓶中依次加入一定量的硫氰酸盐，卤代苯甲酰氯，相转移催化剂和溶剂，然后放置于微波反应器中，启动微波反应器，在一定功率条件下，加热冷凝回流一段时间，制备苯甲酰基异硫氰酸酯中间体C；将一定量的2-氨基苯并噻唑溶解于溶剂中并缓慢滴加到反应混合物中，在相同功率条件下，继续微波辅助反应，反应完毕后，冷却得到黄色或褐色含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类固体化合物E，过滤后用体积分数为75%的乙醇和去离子水分别洗涤三次，并用无水乙醇进行重结晶纯化；
两步反应的反应式分别为：
所述卤代苯甲酰氯、硫氰酸盐、2-氨基苯并噻唑和相转移催化剂的摩尔比为（1.0～1.5）:（1.0～1.5）:（1.0～1.5）:（0.01～0.1）；所述微波反应器的功率为30W～200W；所述制备苯甲酰基异硫氰酸酯中间体C和含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物E的微波辅助时间分别为2min～10min和2min～7min。
3.根据权利要求2所述的一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于：所述卤代苯甲酰氯、硫氰酸盐、2-氨基苯并噻唑和相转移催化剂的最佳摩尔比为1:1:1:0.05；所述微波反应器的最佳功率为80W；所述制备苯甲酰基异硫氰酸酯中间体C和含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物E的最佳微波辅助时间分别为7min和5min。
4.根据权利要求2所述的一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于：所述溶剂为甲苯、二甲苯、乙苯、二恶烷、2-辛酮、环己酮、甲基萘、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种。
5.根据权利要求2所述的一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于：所述硫氰酸盐为硫氰酸铵、硫氰酸钾和硫氰酸钠中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于：所述相转移催化剂为三丙胺、三辛基甲基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化胺、四丁基硫酸氢铵、四甲基乙二胺、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、聚乙二醇400和聚乙二醇600中的一种。
7.根据权利要求2所述的一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于：所述2-氨基苯并噻唑的用量为1.0mmol～1.5mmol。
8.如权利要求1所述的一种含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物的应用，其特征在于：所述含苯并噻唑结构的苯甲酰基硫脲类化合物可用于抑制番茄黄化曲叶病毒活性。
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