发明内容
本发明的目的是提供一种N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物、其制备方法及其应用。
一种N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物,其分子结构式为:
其中,R为苯基、苄基、对甲基苯基、对氯苯基或对硝基苯基。为了方便、简易、高效地得到上述N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物,其反应方程式为:
其中,R为苯基、苄基、对甲基苯基、对氯苯基或对硝基苯基。上述的N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物的制备方法,包括如下步骤:
A、将脱氢枞酸与硫代氨基脲反应得5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑,所述硫代氨基脲与脱氢枞酸的摩尔比为(1.0-1.5):1.0;
B、将步骤A所得的5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑与芳酰氯反应得N--(5脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物,所述5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑与芳酰氯的摩尔比为1.0:(1.0-2.0)。
为了提高反应效率,上述步骤A为:将脱氢枞酸溶于第一有机溶剂,并加入硫代氨基脲和闭环剂,回流反应1-4h,得5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑;所述有第一机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、甲醇或乙腈,所述闭环剂为POCl3、盐酸、硫酸、磷酸、多聚磷酸或Amberlyst-15,所述硫代氨基脲与脱氢枞酸的摩尔比为(1.0-1.5):1.0,所述闭环剂与脱氢枞酸的摩尔比为(1.5-2.0):1.0。
Amberlyst-15是磺酸树脂中的一种,申请人经研究发现:Amberlyst-15也具有优异的闭环效果。
经上述步骤所得的5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑为一粗产品,既可将步骤A所得产品直接用于步骤B的合成,也可将步骤A所得产品提纯后再用于步骤B。上述步骤A的反应终点优选通过薄层色谱来分析,薄层色谱显示原料脱氢枞酸反应完全时,即可进入到下一步,申请人经研究发现,将反应物在90-105℃下,回流反应1-4h,原料脱氢枞酸反应完全。为了提高反应效率,所述闭环剂为POCl3。POCl3既可作为溶解脱氢枞酸的溶剂,也可作为闭环剂。
为了提高目标产物的纯度及抑菌性等性能,将步骤A所得的5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑按如下步骤提纯:
①将步骤A所得反应物料冷却至40-50℃,除溶剂后溶于乙酸乙酯,并调节pH至7-9;
②将步骤①所得溶液倒入分液漏斗分液,所得上层油相蒸除溶剂后,用第二溶剂重结晶,得纯度不小于95%的5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑,所述第二有机溶剂为乙酸乙酯、乙醚或丙酮。
上述步骤①中,除溶剂优选旋蒸除溶剂;调节pH时,优选用50%的氢氧化钾水溶液调节。
为了提高反应效率,所述步骤B为:
①将步骤A所得的5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑溶于第三有机溶剂中,并加入缚酸剂,所述缚酸剂与5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的摩尔比为(1.5-2.0):1.0;
②在0-5℃下、20-40min内将溶解在第三有机溶剂中的芳酰氯溶液滴加到步骤①所得的物料中,滴加完毕后,20-30℃下,反应5-20h,得N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物;所述第三有机溶剂为二氯甲烷、甲醇、四氢呋喃、二氯甲烷或甲苯,所述5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑与芳酰氯的摩尔比为1.0:(1.0-2.0)。
经上述步骤所得的N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物为一粗产品,申请人经研究发现:上述粗产物有着优异的抑菌等性能,但为了进一步提高目标产物的纯度和抑菌性能性能优选将上述粗产品提纯。上述步骤②的反应终点优选通过薄层色谱来分析,薄层色谱显示5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑反应完全时,即可结束反应,申请人经研究发现,将反应物在20-30℃下,反应5-20h,5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑反应完全。
为了提高产物的抑菌性等性能,所述的芳酰氯为苯甲酰氯、苯乙酰氯、对甲基苯甲酰氯、对氯苯甲酰氯或对硝基苯甲酰氯;所述的缚酸剂为碳酸钠、碳酸氢钠、三乙胺或吡啶。
为了提高产物的纯度及抑菌性等性能,将步骤B所得N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物按如下方法提纯:将步骤B所得物料酸洗、水洗、用第四溶剂重结晶后,真空干燥,得纯度不小于95%的N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物;所述真空干燥时真空度为0.1Mpa、温度为40-60℃,真空干燥时间为10-24h;所述第四有机溶剂为乙醇、乙酸乙酯、乙醇与乙酸乙酯的混合溶剂或乙醇与环己烷的混合溶剂。
上述制备方法中,第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂和第四溶剂的用量均为将被溶物溶解即可。
上述N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物作为抑菌剂的应用。
本发明以生物质资源松香衍生物—脱氢枞酸为原料,将松香的稠合多脂环结构引入到噻二唑酰胺中,得N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物,不仅增加了此类化合物的脂溶性,而且提高了松香的附加值,且本发明制备方法具有脱氢枞酸转化率高,制备方法简单等优点;N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-芳酰胺衍生物有抑菌效果,且对绿脓假单胞菌都的抑菌效果更佳,最低抑菌浓度为4μg/mL,优于市售杀菌剂新洁尔灭和氨苄青霉素钠。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1:
化合物a的制备:
用40ml无水二氯甲烷溶解20mmol干燥的脱氢枞酸,滴加30mmol无水POCl3,然后加入20mmol的硫代氨基脲,并在搅拌下回流反应1h(用薄层色谱(TLC)检测反应进程,当脱氢枞酸反应完全后,反应结束);将上述反应物冷却至50℃,旋转蒸除溶剂后溶于乙酸乙酯,加入50%氢氧化钾水溶液中和至pH为7,将溶液倒入分液漏斗中分液,所得上层油相旋转蒸除溶剂,得5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑粗品,所得粗品用乙酸乙酯重结晶的到4.86g5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑纯品。
取10mmol5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑溶解于四氢呋喃中,加入15mmol缚酸剂三乙胺,在0-5℃内,滴加溶解在四氢呋喃的15mmol苯甲酰氯溶液,在30min内滴加完,滴加完后,在温度为20℃下反应10h,得到含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯甲酰胺的混合物料。并对含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯甲酰胺的混合物料进行经酸洗、水洗,旋转蒸除溶剂,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯甲酰胺粗产物。用乙醇对N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯甲酰胺粗产物进行重结晶后,在真空度为0.1Mpa、温度为55℃下进行真空干燥,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯甲酰胺。收率:85%。IR:=3149,2955,2866,1667,1601,1581,1494,1451,676cm-1.MS(ESI(+))m/s460(M+H+),482(M+Na+).HNMR(DMSO,300MHz):δ=12.91(s,H,-CONH-),7.49-8.08(m,5H,Ar-H),6.80-7.18(m,3H,Ar-H),2.71~2.80(m,2H,-CH-),2.02~2.69(m,10H,-CH2-),1.41-1.98(m,12H,-CH3).元素分析(计值)/%:C73.30(73.16),H7.58(7.24),N9.37(9.14)。
实施例2:
化合物b的制备:
用40ml四氢呋喃溶解20mmol的脱氢枞酸,滴加32mmol盐酸,然后加入22mmol的硫代氨基脲,并在搅拌下回流反应2h(用薄层色谱(TLC)检测反应进程,当脱氢枞酸反应完全后,反应结束);将反应物料冷却至50℃,旋转蒸除溶剂后溶于乙酸乙酯,加入50%氢氧化钾水溶液中和至pH为8,将溶液倒入分液漏斗中分液,所得上层油相旋转蒸除溶剂,得5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑粗品,所得粗品用乙醚重结晶的到4.54g5脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑纯品。
取10mmol5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑溶解于二氯甲烷中,加入16mmol缚酸剂碳酸钠,在0-5℃内,滴加溶解在二氯甲烷的16mmol苯乙酰氯溶液,在30min内滴加完,滴加完后,在温度为30℃下反应5h,得到含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2基)苯乙酰胺的混合物料。并对含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯乙酰胺的混合物料进行经酸洗、水洗,旋转蒸除溶剂,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯乙酰胺粗产物。用乙酸乙酯对N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯乙酰胺粗产物进行重结晶后,在真空度为0.1Mpa、温度为60℃下进行真空干燥,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-苯乙酰胺。收率:80.5%。IR:=3152,2922,2859,1694,1603,1495,1453,653cm-1.MS(ESI(+))m/s474(M+H+),496(M+Na+).HNMR(DMSO,300MHz):δ=12.63(s,H,-CONH-),7.14-7.30(m,5H,Ar-H),6.78-6.96(m,3H,Ar-H),3.76(s,2H,-NHCO-CH 2-),2.69~2.77(m,2H,-CH-),2.30~2.63(m,10H,-CH2-),1.37-1.95(m,12H,-CH3).元素分析(计值)/%:C73.93(73.53),H7.83(7.45),N9.04(8.87)。
实施例3:
化合物c的制备:
用40ml乙腈溶解20mmol干燥的脱氢枞酸,滴加35mmol硫酸,然后加入22mmol的硫代氨基脲,并在搅拌下回流反应3h(用薄层色谱(TLC)检测反应进程,当脱氢枞酸反应完全后,反应结束);将反应物料冷却至50℃,旋转蒸除溶剂后溶于乙酸乙酯,加入50%氢氧化钾水溶液中和至pH为9,将溶液倒入分液漏斗中分液后,上层油相旋转蒸除溶剂,得5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑粗品,所得粗品用丙酮重结晶得到4.97g5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑纯品。
取10mmol5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑溶解于甲醇中,加入18mmol缚酸剂碳酸氢钠,在0-5℃内,滴加溶解在甲醇的18mmol对甲基苯甲酰氯溶液,在30min内滴加完,滴加完后,在温度为25℃下反应15h,得到含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2基)-对甲基苯甲酰胺的混合物料。并对含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对甲基苯甲酰胺的混合物料进行经酸洗、水洗,旋转蒸除溶剂,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对甲基苯甲酰胺粗产物。用乙醇与乙酸乙酯的混合溶剂对N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对甲基苯甲酰胺粗产物进行重结晶后,在真空度为0.1Mpa、温度为45℃下进行真空干燥,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对甲基苯甲酰胺。收率:83.2%。IR:=3150,2928,2869,1660,1609,1508,1463,681cm-1.MS(ESI(+))m/s474(M+H+),496(M+Na+).HNMR(DMSO,300MHz):δ=12.79(s,H,-CONH-),7.16~7.99(m,4H,Ar-H),6.81-6.98(m,3H,Ar-H),2.70-2.81(m,3H,Ar-CH3),2.36~2.67(m,2H,-CH-),1.71~2.02(m,10H,-CH2-),1.30-1.52(m,12H,-CH3).元素分析(计值)/%:C73.76(73.53),H7.80(7.45),N8.89(8.87)。
实施例4:
化合物d的制备:
用40ml甲醇溶解20mmol干燥的脱氢枞酸,滴加38mmol多聚磷酸(常州市戚墅堰精细化工有限公司),然后加入22mmol的硫代氨基脲,并在搅拌下回流反应4h(用薄层色谱(TLC)检测反应进程,当脱氢枞酸反应完全后,反应结束);将反应物料冷却至50℃,旋转蒸除溶剂后溶于乙酸乙酯,加入50%氢氧化钾水溶液中和至pH为7,将溶液倒入分液漏斗中分液后,上层油相旋转蒸除溶剂,得5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑粗品,所得粗品用乙醚重结晶得到4.68g5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑纯品。
取10mmol5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑溶解于甲苯中,加入19mmol缚酸剂吡啶。在0-5℃内,滴加溶解在甲苯的14mmol对氯苯甲酰氯溶液,在30min内滴加完,滴加完后,在温度为26℃下反应20h,得到含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对氯苯甲酰胺的混合物料。并对含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对氯苯甲酰胺的混合物料进行经酸洗、水洗,旋转蒸除溶剂,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对氯苯甲酰胺粗产物。用乙醇与环己烷的混合溶剂对N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2基)-对氯苯甲酰胺粗产物进行重结晶后,在真空度为0.1Mpa、温度为58℃下进行真空干燥,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对氯苯甲酰胺产品。收率:85%。IR:=3119,2945,2862,1658,1594,1492,1434,678cm-1.MS(ESI(+))m/s494(M+H+),516(M+Na+).HNMR(DMSO,300MHz):δ=13.02(s,H,-CONH-),7.55~8.09(m,4H,Ar-H),6.81-7.19(m,3H,Ar-H),2.33~2.81(m,2H,-CH-),1.71~2.01(m,10H,-CH2),1.42-1.52(m,12H,-CH3).元素分析(计值)/%:C67.95(68.06),H6.72(6.53),N8.58(8.50)。
实施例5:
化合物e的制备:
用40ml二氯甲烷溶解20mmol干燥的脱氢枞酸,加入40mmolAmbelyst-15,然后加入22mmol的硫代氨基脲,并在搅拌下回流反应3h(用波层色谱(TLC)检测反应进程,当脱氢枞酸反应完全后,反应结束);将反应物料冷却至40℃,过滤,滤液旋转蒸除溶剂后溶于乙酸乙酯,加入50%氢氧化钾水溶液中和至pH为8,将溶液倒入分液漏斗中分液后,上层油相旋转蒸除溶剂,得5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑粗品,所得粗品用丙酮重结晶得到5.00g5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑纯品。
取10mmol5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑溶解于四氢呋喃中,加入20mmol缚酸剂三乙胺。在0-5℃内,滴加溶解在四氢呋喃的20mmol对硝基苯甲酰氯溶液,在30min内滴加完,滴加完后,在温度为28℃下反应15h,得到含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对硝基苯甲酰胺的混合物料。并对含有N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对硝基苯甲酰胺的混合物料进行经酸洗、水洗,旋转蒸除溶剂,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对硝基苯甲酰胺粗产物。用乙醇对N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对硝基苯甲酰胺粗产物进行重结晶后,在真空度为0.1Mpa、温度为52℃下进行真空干燥,得到N-(5-脱氢枞基-[1,3,4]噻二唑-2-基)-对硝基苯甲酰胺。收率:81.4%。IR:=3138,2930,2859,1668,1604,1494,1436,665cm-1.MS(ESI(+))m/s505(M+H+),527(M+Na+).HNMR(DMSO,300MHz):δ=13.41(s,H,-CONH-),8.25~8.35(m,4H,Ar-H),6.81-7.19(m,3H,Ar-H),2.70-2.81(m,3H,Ar-CH3),2.33~2.79(m,2H,-CH-),1.71~2.01(m,10H,-CH2-),1.26-1.51(m,12H,-CH3).元素分析(计值)/%:C66.58(66.64),H6.66(6.39),N11.21(11.10)。
实施例6:
采用平板二倍稀释法,测定化合物的最低抑菌浓度(MIC)。MH培养基,杭州天和微生物试剂有限公司,按配方配制高压灭菌后,56℃水浴恒温。对照药物选择新洁尔灭和氨苄青霉素钠。
试验菌株选取致病菌6株,菌株如下:大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、产气杆菌、肺炎克雷伯杆菌。
分别称取样品适量,置于无菌试管,加入二甲亚砜溶解,得2560μg/mL溶液,取2mL加入2mL无菌水,得1280μg/mL溶液;同法依次取2mL样品加入2mL无菌水系列倍比稀释,得浓度分别为2560、1280、640、320、160、80、40、20μg/mL的系列样品溶液。分别取上述样品溶液1mL、MH琼脂培养基9mL加入到9cm无菌平板上,立即混匀,置于水平台待凝后得到浓度依次为256、128、64、32、16、8、4、2μg/mL的含药平板。样品指上述实施例得到的a、b、c、d、e及洁尔灭和氨苄青霉素钠。
将培养好的6种菌种用无菌水配制成菌悬液,与0.5号麦氏比浊管比浊,适当稀释至浓度约108CFU/mL。用移液管向每个含药平板中各加入2μL菌悬液,倒置放人培养箱内,在30℃下培养30h后,观察细菌生长情况。
表1:化合物a-e的抑菌活性(μg/mL)
A:大肠杆菌(CMCC-44102),B:金黄色葡萄球菌(CMCC-26003),C:肺炎克雷伯细菌(GIM-1.279),D:绿脓假单胞菌(CMCC-10104),E:产气肠杆菌(GIM-1.234),F:表皮葡萄球菌(CMCC-26069),
实验结果表明化合物a、b、c、d和e对绿脓假单胞菌都有抑菌效果,而且对绿脓假单胞菌的抑菌效果高于市售杀菌剂新洁尔灭和氨苄青霉素钠,它们的最低抑菌浓度分别为4μg/mL,8μg/mL,8μg/mL,8μg/mL,8μg/mL。化合物b对于产气肠杆菌的抑菌效果高于市售杀菌剂新洁尔灭和氨苄青霉素钠,它的最低抑菌浓度为64μg/mL。
说明:实施例1-5所得的5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的各种谱图无差异,因此只提供了5-脱氢枞基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的一套图谱。