CN104230914B - 1,2,4-三唑类化合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本本发明公开了一种1,2,4‑三唑类化合物及其制备方法。本发明通过三氟乙酰乙酸乙酯、磺酰氯、硫代乙酰胺、水合肼、异硫氰酸苯酯、碘代芳烃、氯乙酸等为原料，经过氯代反应、环化、交换和Ullmann反应合成了一系列含噻唑环、二苯硫醚的1,2,4‑三氮唑类化合物，本发明的目标化合物具有杀菌活性，本发明的合成方法简单，收率高。

Description

1,2,4-三唑类化合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域，具体的涉及1,2,4-三唑类化合物及其制备方法。
背景技术
由于杂环化合物具有结构变化多样、污染小、高效低毒且具有广泛的生物活性的特点，而备受农药设计者的青睐。在众多的含氮杂环中，1，2，4-三唑类杀菌剂作为麦角甾醇生物合成抑制剂,显示出优良的内吸杀菌活性,具有高效、广谱、低毒等特性,已在植物病害防治中显示出巨大的作用。直到现在,新三唑类杀菌剂的研究与开发仍然十分活跃,不断有新品种问世。噻唑类化合物作为含氮杂环的重要组成部分，因其具有优良的生物活性以及较低的毒性等特点，也已成为当前绿色农药研究的热点之一。二苯硫醚类化合物也是一类用途广泛的有机化合物，其作为农药中间体在农药合成工业中起着重要作用,目前已经商品化二苯硫醚类农药品种中，杀螨剂有氯杀螨、杀螨硫醚、氟杀螨等，除草剂有pyrithiobac。研究还表明，二苯硫醚类化合物对真菌也有很强的抑制作用。双杂环或多杂环类化合物的合成及生物活性研究已经成为杂环农药的一个重要的发展方向。在已商品化的农药品种中很多都具有双杂环结构，如杀虫剂啉，杀菌剂噻菌灵、麦穗宁，除草剂羟草酮等。为了进一步寻找新的活性物质,本发明设计合成了一系列未见文献报道的新型含噻唑环、二苯醚及三氟甲基等结构的1,2,4-三唑类化合物，该类化合物表现出强的杀菌活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种1,2,4-三唑类化合物及其制备，为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案：
本发明一方面涉及一种1,2,4-三唑类化合物，其特征在于所述的化合物选自式VI(1-7)或其盐
其中
R＝C6H5[VI(1)]，p-ClC6H4[VI(2)]，p-CH3C6H4[VI(3)]p-CH3OC6H4[VI(4)]，o-CH3C6H4[VI(5)]o-CH3OC6H4[VI(6)]，CH2COOH[VI(7)]。
本发明另一方面还涉及上述1,2,4-三唑类化合物作为小麦抗菌剂中的应用，优选的，所述的小麦抗菌剂用于抗小麦赤霉病和/或纹枯病。
在本发明的另一方面，还涉及上述1,2,4-三唑类化合物的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括下式所示的步骤：
在本发明的一个优选实施方式中，化合物III的合成包括如下步骤：在容器中加入摩尔比1:3的化合物II和水合肼，静置40-60h，待反应完全后，抽滤，滤饼依次用水、二氯甲烷洗涤，真空干燥得浅黄色固体。
在本发明的一个优选实施方式中，化合物IV的合成包括如下步骤：在容器中加入化合物III和无水乙醇，待固体完全溶解后滴入苯基异硫氰酸酯，回流2-4h，冷却，出现大量白色固体，抽滤，用去离子水洗涤，干燥，得白色固体。
在本发明的一个优选实施方式中，化合物V的合成包括如下步骤：在容器中加入化合物IV和NaOH溶液，回流3-5h，用4mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，产生大量黄色固体，过滤，洗涤，干燥。
在本发明的一个优选实施方式中，化合物VI的合成包括如下步骤：在干净且干燥的容器中加入烘干的搅拌子，在氩气保护下加入化合物V、磷酸钾、氯化亚铜、1,1,1-三羟甲基乙烷、DMF以及碘代芳烃，混合均匀，在氩气的保护下于100℃的油浴中反应20-28h，待反应结束后，将安倍瓶从油浴中取出，于室温中冷却。滤除固体，旋干溶剂，过柱分离后得目标产物VI。
本发明通过三氟乙酰乙酸乙酯、磺酰氯、水合肼、异硫氰酸苯酯、碘代芳烃、氯乙酸等为原料，经过磺化反应、羟醛缩合和加成-消除，Ullmann反应合成了一系列新型含噻唑环、二苯硫醚的1,2,4-三氮唑类化合物VI(1)～VI(7)，本发明的目标化合物具有杀菌活性，本发明的合成方法简单，收率高。
具体实施方式
若未特别说明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1：
1实验部分
1.1仪器与试剂
北京泰克仪器有限公司X-5精密显微熔点测定仪(温度计未校正)；美国Mercury Plus-400型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；美国ABSCIEX Triple5600型液质连用仪；昆山市超声仪器有限公司KQ-250DB型数控超声波清洗器；宁波江南仪器厂GXZ型智能光照培养箱。所有试剂均为市售分析纯或化学纯。
1.2实验方法
化合物的合成如下式所示，其中化合物I和II的合成参照文献合成。
化合物III的合成
在50mL圆底烧瓶中加入5g化合物II和3mL85％水合肼(摩尔比1:3)，静置48h。待反应完全后，抽滤，滤饼依次用水、二氯甲烷洗涤，真空干燥得浅黄色固体，收率91％，熔程151.4-152.5℃；1HNMR(400MHz，CDCl3)δ:2.71(s,3H,CH3)；ESI-MSm/z:226.0313[M+H]+。
化合物IV的合成
在100mL的三口烧瓶中加入10mmol化合物III和40mL无水乙醇，待固体完全溶解后滴入10mmol苯基异硫氰酸酯，回流3h，冷却，出现大量白色固体(IV)，抽滤，用少量去离子水洗涤，干燥，得白色固体，熔程为139.7-142.3℃。1HNMR(DMSO-d6，400MHz)δ:7.46-7.44(m,2H,Ph-H)，7.37-7.33(m,2H,Ph-H)；7.18(m,1H,Ph-H)；2.75(s,3H,CH3)；ESI-MSm/z:361.0427[M+H]+。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-4H-1,2,4-三氮唑-3-硫醇(化合物V)的合成
50mL圆底烧瓶中加入10mmol化合物IV和15mL2mol/L NaOH溶液，回流4h，用4mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，产生大量黄色固体(V)，过滤，洗涤，干燥，收率64％，熔程188.9-191.2℃。1HNMR(DMSO-d6，400MHz)δ:7.41-7.45(m,3H,Ph-H)，7.23(m,2H,Ph-H)；7.18(m,1H,Ph-H)；2.65(s,3H,CH3)；13CNMR(DMSO-d6,100MHz)δ：19.2、119.0、121.7、125.8、128.5、129.4、130.2、134.7、141.1、158.7、171.2；ESI-MSm/z:343.0305[M+H]+。
化合物VI(1-6)的合成
在干净且干燥的安倍瓶，加入烘干的搅拌子，在氩气保护下加入0.5g化合物V(1.46mmol)、0.62g磷酸钾(2.93mmol)、0.0077g氯化亚铜(0.073mmol)、0.0088g1,1,1-三羟甲基乙烷(0.073mmol)、2mLDMF以及3mmol碘代芳烃，混合均匀，在氩气的保护下于100℃的油浴中反应24h。待反应结束后，将安倍瓶从油浴中取出，于室温中冷却。滤除固体，旋干溶剂，过柱分离后得目标产物VI(1-6)。称重，计算收率。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-5-苯硫基-4H-1,2,4-三氮唑VI(1):灰白色固体，产率为72％，熔点为130.4-131.5℃；1HNMR(DMSO-d6，400MHz)(δ，ppm)：7.46-7.41(m,3H,Ph-H)，7.29-7.26(m,2H,Ph-H)，7.20(d,2H,J＝7.6Hz,Ph-H)，7.05-7.01(m,3H,Ph-H)，2.72(m,3H,CH3)；13CNMR(DMSO-d6,100MHz)(δ，ppm)：172.2、169.6、145.1、137.8、133.4、131.5、130.9、129.8、128.5、127.6、124.8、124.0、121.8、119.1、19.3；ESI-MSm/z:410.0617[M+H]+。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-5-(对氯苯硫基)-4H-1,2,4-三氮唑VI(2):棕色固体，产率为75％，熔点为146.6-148.9℃；1HNMR(DMSO-d6，400MHz)(δ，ppm)：7.48-7.43(m,3H,Ph-H)，7.30-7.24(m,4H,Ph-H)，7.15-7.11(d,2H,J＝7.2Hz,Ph-H)，2.70(s,3H,CH3)；13CNMR(DMSO-d6,100MHz)(δ，ppm)：173.8、170.1、144.9、133.5、132.9、131.7、131.0、130.7、129.5、127.4、124.3、123.8、121.6、119.0、19.3；ESI-MSm/z:453.0221[M+H]+。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-5-(对甲基苯硫基)-4H-1,2,4-三氮唑VI(3):棕褐色液体，产率为51％；1HNMR(DMSO-d6，400MHz)(δ，ppm)：7.47-7.43(m,3H,Ph-H)，7.26-7.22(m,2H,Ph-H)，7.11(d,2H,J＝7.6Hz,Ph-H)，6.91(d,2H,J＝7.2Hz,Ph-H)，2.71(s,3H,CH3),2.34(s,3H,CH3)；13CNMR(DMSO-d6,100MHz)(δ，ppm)：172.2、169.5、146.1、135.6、132.8、132.3、131.1、130.4、128.7、127.5、126.6、124.0、121.5、119.0、21.1、19.3；ESI-MSm/z:453.0767[M+H]+。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-5-(对甲氧基苯硫基)-4H-1,2,4-三氮唑VI(4):黄色固体，产率为56％，熔程为85.4-87.8℃；1HNMR(DMSO-d6，400MHz)(δ，ppm)：7.47-7.43(m,3H,Ph-H)，7.29-7.27(m,2H,Ph-H)，7.06(d,2H,J＝8.4Hz,Ph-H)，6.82(d,2H,J＝8Hz,Ph-H)，3.73(s,3H,CH3)，2.71(m,3H,CH3)；13CNMR(DMSO-d6,100MHz)(δ，ppm)：172.1、169.5、153.8、146.2、132.9、131.0、130.7、128.3、127.6、125.8、124.1、121.7、119.1、110.1、55.6、19.3；ESI-MSm/z:449.0619[M+H]+。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-5-(邻甲基苯硫基)-4H-1,2,4-三氮唑VI(5)：黄色固体，产率为33％，熔点为75.8-77.1℃；1HNMR(DMSO-d6，400MHz)(δ，ppm)：7.53-7.48(m,3H,Ph-H)，7.29-7.25(m,3H,Ph-H)，7.05(d,1H,J＝8.0Hz,Ph-H)，6.99(d,1H,J＝8.0Hz,Ph-H)，6.91(t,1H,J＝7.2Hz,Ph-H)，2.71(s,3H,CH3),2.34(s,3H,CH3)；13CNMR(DMSO-d6,100MHz)(δ，ppm)：173.4、169.9、146.2、139.7、133.4、132.8、131.0、130.7、127.6、126.1、124.1、123.2、121.7、121.3、120.5、119.0、16.3、19.3；ESI-MSm/z:453.0767[M+H]+。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-5-(邻甲氧基苯硫基)-4H-1,2,4-三氮唑VI(6)：黄色固体，产率为64％，熔点为75.3-76.6℃；1HNMR(CDCl3,400MHz)(δ，ppm)：7.46-7.43(m,3H,Ph-H)，7.31-7.27(m,3H,Ph-H)，7.10(d,1H,J＝7.6Hz,Ph-H)，7.01(d,1H,J＝8.0Hz,Ph-H)，6.92(t,1H,J＝7.2Hz,Ph-H)，3.72(m,3H,CH3)，2.68(m,3H,CH3)；13CNMR(CDCl3,100MHz)(δ，ppm)：172.1、169.5、156.8、142.3、132.9、131.0、130.7、129.9、127.6、119.5、112.2、150.2、146.2、124.1、121.7、119.0、56.4、19.3；ESI-MSm/z:449.0621[M+H]+。
3-(2'-甲基-4'-三氟甲基噻唑-5'-基)-4-苯基-4H-1,2,4-三氮唑-3-巯基乙酸(化合物VI(7))的合成
在50mL的三口烧瓶中加入0.2146g氯乙酸，加2mL水使其溶解，缓慢滴加饱和碳酸钠溶液至pH弱碱性，加入0.5g产物Ⅵ，向三口烧瓶中缓慢滴加35％的氢氧化钠溶液至pH为12，沸水浴加热，反应途中滴加氢氧化钠溶液使其保持pH为12，反应结束后，用浓盐酸调节pH至3-4，冰水中冷却，有固体析出，抽滤，用冷水洗涤至中性，得白色固体0.5349g,收率92％，熔程85.6-87.9℃；1HNMR(CDCl3,400MHz)(δ，ppm)：7.56-7.54(m,3H,Ph-H)，7.39-7.37(m,2H,Ph-H)，4.09(s,2H,CH2)，2.68(s,3H,CH3)；13CNMR(CDCl3,100MHz)(δ，ppm)：171.9、169.5、132.5、131.0、130.4、127.5、152.9、145.2、124.1、121.7、119.0、34.8、19.2；ESI-MSm/z:399.0191[M-H]-。
1.3生物活性测试
采用离体平皿法对所合成的目标化合物进行了杀菌活性试验.试验菌体为小麦赤霉(Gibberellazeae)和纹枯病(Pelliculariasasakii)五种菌体,测试浓度为50μg/mL.采用菌体生长速率测定法，将供试药剂在无菌条件下稀释成一定倍数，然后各吸取1mL(500μg/mL)药液注入培养皿内，再分别加入9mL培养基，摇匀后制成50μg/mL含药平板，以添加1mL灭菌水的平板做空白对照。用直径4mm的打孔器沿菌丝外缘切取菌盘，移至含药平板上，每处理重复三次。将培养皿放在(25±1)℃恒温培养箱内培养。72h后调查各处理菌盘扩展直径，求平均值，与空白对照比较计算相对抑菌率。相对抑制率(％)＝(对照组菌盘扩展平均直径－处理组菌盘扩展平均直径)/对照组菌盘扩展平均直径。
2结果与讨论
2.1化合物的合成
在目标化合物的合成中，我们首先探讨了不同的反应条件对III收率的影响。最初选用乙醇为溶剂，加热回流6h,III的收率几乎为0％；接着以乙醇作溶剂，常温静置反应48h，III的收率为68％；后来在无溶剂的条件下，常温静置反应48h，III的收率为91％，较前面两种方法有了较大的提高。由此可以看出，在无溶剂条件下，常温静置，反应48h,是合成III化合物的较佳方法。此外，我们还探讨了不同的反应条件对VI(1)收率的影响。我们是利用Ullmann反应来由化合物V合成化合物VI类化合物。我们首先在以5％CuCl为催化剂、DMF为溶剂、在氩气条件下，比较了不同配体对反应的影响，实验结果显示在以1,1,1-三羟甲基乙烷为配体的时候，反应进行24小时后，获得了44％的收率，其催化效果高于8-羟基喹啉和六次甲基四胺；接着我们比较了不同铜盐对反应产率的影响，以CuI为催化剂的时候，获得了68％的收率，CuI的催化效能高于CuCl、Cu2O。最后，采用该法成功地合成了其它的目标化合物。
2.2目标化合物波谱解析
分别以目标化合物VI(6)和VI(7)的1HNMR,13CNMR和HRMS数据为例进行说明。对于化合物VI(6),化学位移δ在7.48-7.41处的多重峰是苯环上的3个H，化学位移δ在7.31-7.27处的多重峰是苯环上3个H，化学位移δ在7.10处的二重峰是苯环上的1个H，化学位移δ在7.01处的二重峰是苯环上的1个H，化学位移δ在6.92处的三重峰是苯环上的1个H，化学位移δ在3.72处的单峰是甲氧基上的3个H，化学位移δ在2.68处的单峰是噻唑环上甲基上的3个H；化学位移δ在56.4处的峰是甲氧基中的碳原子，化学位移δ在19.3处的峰是噻唑环上甲基上的碳；MS(ESI)m/z:449.0621(M+1)+。对于化合物VI(7),化学位移δ在7.56-7.54处的多重峰是苯环上3个H，化学位移δ在7.39-7.37处的多重峰是苯环上2个H，化学位移δ在4.09处的单峰是-CH2-上的氢，化学位移δ在2.68处的单峰是噻唑环上甲基的氢；化学位移δ在34.8处的峰是亚甲基中的碳原子，化学位移δ在19.2处的峰是噻唑环上甲基的碳；MS(ESI)m/z:399.0191[M-H]-。
2.3生物活性
目标化合物的杀菌活性见表1.初步的试验结果表明,目标化合物具有一定的杀菌活性.由表1可以看出，目标化合物整体对纹枯病菌的抑菌活性要强于对小麦赤霉病的抑菌活性，当化合物苯环的4-位被Cl原子取代(化合物VI(2))时，对小麦赤霉和纹枯病的抑制率分别为43.2％和75.2％；当化合物中的S原子上的取代基是羧甲基时，化合物VI(7)对纹枯病有强的抑制作用(抑制率为77.8％)。
表1 目标化合物VI(1)～VI(7)的抑菌活性
以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.式VI所述的1,2,4-三唑类化合物的制备方法，包括下式所示的步骤：
其中：R为C6H5，p-ClC6H4，p-CH3C6H4，p-CH3OC6H4，o-CH3C6H4，o-CH3OC6H4或CH2COOH。
2.根据权利要求1所述的式VI所述的1,2,4-三唑类化合物的制备方法，化合物III的合成包括如下步骤：在容器中加入摩尔比1:3的化合物II和水合肼，静置40-60h，待反应完全后，抽滤，滤饼依次用水、二氯甲烷洗涤，真空干燥得浅黄色固体。
3.根据权利要求1所述的式VI所述的1,2,4-三唑类化合物的制备方法，化合物IV的合成包括如下步骤：在容器中加入化合物III和无水乙醇，待固体完全溶解后滴入苯基异硫氰酸酯，回流2-4h，冷却，出现大量白色固体，抽滤，用去离子水洗涤，干燥，得白色固体。
4.根据权利要求1所述的式VI所述的1,2,4-三唑类化合物的制备方法，化合物V的合成包括如下步骤：在容器中加入化合物IV和NaOH溶液，回流3-5h，用4mol/L的盐酸溶液调节pH至中性，产生大量黄色固体，过滤，洗涤，干燥。
5.根据权利要求1所述的式VI所述的1,2,4-三唑类化合物的制备方法，化合物VI的合成包括如下步骤：在干净且干燥的容器中加入烘干的搅拌子，在氩气保护下加入化合物V、磷酸钾、氯化亚铜、1,1,1-三羟甲基乙烷、DMF以及I-R,其中R为C6H5，p-ClC6H4，p-CH3C6H4，p-CH3OC6H4，o-CH3C6H4，o-CH3OC6H4或CH2COOH，混合均匀，在氩气的保护下于100℃的油浴中反应20-28h，待反应结束后，于室温中冷却，滤除固体，旋干溶剂，经柱分离后得目标产物VI。
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