一种1,2,4-三唑硫醚衍生物及其制备与应用
(一)技术领域
本发明涉及一种新型含三唑的硫醚类化合物即5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚衍生物及其制备与应用。
(二)背景技术
近年来,含氮杂环引起了人们的关注,包括1,2,4-三唑,1,2,3-噻二唑,嘧啶,吡啶等。其中1,2,4-三唑环是经典的芳香系统被视为药物发现的核心。据报道,1,2,4-三唑具有多样性的生物活性,包括除草活性,抗肿瘤活性,抗细菌活性,抗真菌活性,抗氧化活性,抗结核活性,抗微生物活性等。另外,取代的苯氧基酸被广泛用作植物生长调节剂或除草剂。所以改性苯氧基乙酸衍生物的合成也引起了化学家的兴趣。例如,据报道含有2,4-二氯苯氧基部分的酰基酰肼具有杀真菌活性和除草活性。另一方面,连接有硫的1,2,4-三唑在含硫化合物中是一重要类群,有希望发展为先导化合物,尤其硫酮取代的1,2,4-三唑环。在某些情况下,当氧原子被硫原子取代时,它会提高其生物活性。到目前为止,已报道了硫联-1,2,4-三唑化合物的许多生物活性,如抗菌活性,抗肿瘤活性,抗HIV活性,抗TMV活性等等。
本发明提供了一种具有杀菌活性的新型化合物5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚衍生物的制备方法与应用技术。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种具杀菌活性的5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚衍生物及其制备方法与应用,在微波辅助合成下用较简便的方法合成了一系列新化合物,且这些化合物有些具良好杀菌活性,为新农药的合成探索了方法和制备技术。
本发明采用的技术方案是:
本发明提供一种式(I)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚类化合物,
式(I)中:R为C1~C14直链或支链烷基、苯基或取代苯基,所述取代苯基的取代基为卤素、甲氧基、氰基或C1~C9直链或支链烷基。
进一步,优选所述式(I)中R为下列之一:正丙基、苯基、对氯苯基、对溴苯基、2-氯苯基、2-氟苯基、3-氯苯基、对甲氧基苯基、2,4-二氯苯基、对氰基苯基或对叔丁基苯基。
进一步,优选式(I)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚类化合物为下列之一:
本发明还提供一种式(I)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚类化合物的制备方法,所述方法包括如下步骤:(1)将对氯苯酚、2-氯乙酸乙酯和无机碱A混合,在碘化钾催化作用下,于有机溶剂A中,反应结束后,将反应液抽滤,滤饼水洗,干燥,制得式(II)所示2-对氯苯氧基乙酸乙酯;所述有机溶剂A为N,N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、1,4-二氧六环或丙酮中的一种或多种,优选丙酮;所述无机碱A为碳酸钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾或氢化钠中的一种或多种,优选碳酸钾;所述对氯苯酚与2-氯乙酸乙酯、无机碱A和碘化钾的物质的量之比为1:1.0~2.0:1.0~1.5:0.01~1,优选1:1.2:1.2:0.05;有机溶剂A体积用量以对氯苯酚物质的量计为0.3-9ml/mmol,优选0.4ml/mmol;(2)式(II)所示2-对氯苯氧基乙酸乙酯与质量浓度85%水合肼回流反应,反应结束后,将反应液冷却到室温,过滤,用冰乙酸乙酯洗涤,干燥,制得式(III)所示2-对氯苯氧基乙酰肼;所述水合肼水溶液的用量以水合肼物质的量计,式(II)所示2-对氯苯氧基乙酸乙酯与水合肼的物质的量之比为1:2.5~4.0,优选1:3.5;(3)式(III)所示2-对氯苯氧基乙酰肼与苯硫代异氰酸酯在有机溶剂B中回流反应,反应结束后,反应液冷却至室温,抽滤,滤饼用冰乙酸乙酯洗涤,干燥,制得式(IV)所示2-(2-(4-氯苯氧基)乙酰基)N-苯基氨硫脲;所述有机溶剂B同有机溶剂A,优选乙醇;式(III)所示2-对氯苯氧基乙酰肼与苯硫代异氰酸酯的物质的量之比为1:1.0-2.0,优选1:1,有机溶剂B体积用量以式(III)所示2-对氯苯氧基乙酰肼的物质的量计为3-9ml/mmol,优选5ml/mmol;(4)式(IV)所示2-(2-(4-氯苯氧基)乙酰基)N-苯基氨硫脲,在4mol/L无机碱B水溶液中回流反应,反应液冷却至室温后加入浓盐酸(质量浓度36-38%)沉淀,过滤,滤饼干燥,甲醇重结晶,得式(V)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚;所述无机碱B同无机碱A,优选氢氧化钠;所述无机碱B水溶液的用量以无机碱B物质的量计,式(IV)所示2-(2-(4-氯苯氧基)乙酰基)N-苯基氨硫脲与无机碱B的物质的量之比为1:1.5-3.0,优选1:2;(5)式(V)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚与取代氯苄、有机溶剂C和无机碱C混合,微波辅助反应,反应结束后,反应液冷却至室温,冰浴沉淀,过滤,滤液用重结晶溶剂进行重结晶,获得式(I)所示的含三唑的硫醚类化合物;所述重结晶溶剂为石油醚、甲醇、正己烷或乙醇中的一种或多种,优选乙醇;所述取代氯苄的取代基为卤素、甲氧基、氰基或C1~C9烷基;所述有机溶剂C同有机溶剂A,优选DMF;所述无机碱C同无机碱A,优选氢氧化钠;式(V)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚与取代氯苄、无机碱C物质的量之比为1:1.0-1.5:1.0~2.0,优选1:1.1:1.2,有机溶剂C体积用量以式(V)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚物质的量计为3-9ml/mmol,优选5ml/mmol;
进一步,本发明步骤(5)所述微波辅助条件为:150W、90℃、200psi下微波照射15分钟。
本发明还提供一种所述式(I)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚类化合物在制备杀菌剂中的应用,具体所述杀菌剂为防治番茄猝倒病菌(Pythium ultimum Trow)、番茄晚疫病菌(Phytophthora infestans(Mont.)De Bary)、黄瓜褐斑病菌(Corynespora cassiicola)、黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)或黄瓜纹枯病菌(Rhizoctonia solani)的杀菌剂。
进一步,本发明所述式(I)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚类化合物在制备杀菌剂中的浓度为100~500ppm。
进一步,本发明所述式(I)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚类化合物在制备防治番茄猝倒病菌杀菌剂中的应用,所述式(I)所示化合物为(I-1)、(I-2)、(I-8)或(I-9)所示化合物,最优选(I-1)所示化合物。
进一步,本发明所述式(I)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚类化合物在制备防治黄瓜褐斑病菌杀菌剂中的应用,所述式(I)所示化合物为(I-3)、(I-4)、(I-5)或(I-6)所示化合物,最优选(I-5)所示化合物。
本发明所述有机溶剂A、有机溶剂B和有机溶剂C均为有机溶剂,无机碱A、无机碱B和无机碱C均为无机碱,字母本身没有含义。
与现有技术相比,本发明的有益效果主要体现在:本发明提供了一种5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚衍生物及其制备方法与制备杀虫剂中的应用,本发明所述化合物在100μg/mL浓度下对终极腐霉(比如番茄猝倒病菌)表现出了较好的抑制性,抑制率高达66.67%,对棒胞菌(比如黄瓜褐斑病菌)表现出了良好的抑制性,抑制率高达61.31%;本发明所述化合物具有杀菌活性的新化合物,为新农药的研发提供了基础。
(四)附图说明
图1为式(I)化合物的合成流程图。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例1
(1)2-对氯苯氧基乙酸乙酯式(II)的合成:
将对氯苯酚(0.1mol),丙酮(40mL),2-氯乙酸乙酯(0.12mol),K2CO3(16.56g,0.12mol),KI(5mmol)催化下加入100mL三颈烧瓶中回流反应,反应结束后,反应液抽虑,滤饼水洗后,红外灯下烘干,制得式(II)所示2-对氯苯氧基乙酸乙酯。
(2)2-对氯苯氧基乙酰肼式(III)的合成:
步骤(1)方法制备的式(II)(1.44g,10mmol)和质量浓度85%水合肼水溶液(2mL,35mmol)加热回流6h,冷却到室温,过滤,滤饼用冰乙酸乙酯洗涤,干燥得到式(III)所示2-对氯苯氧基乙酰肼,产率(1.0g,73%)。
(3)2-(2-(4-氯苯氧基)乙酰基)N-苯基氨硫脲(IV)的合成:
按步骤(2)方法获得式(III)化合物(1.37g,10mmol)并与PhNCS(1.35g,10mmol)混合,在50ml乙醇中回流5小时。反应结束后,反应液冷却至室温,抽滤,滤饼用冰乙酸乙酯洗涤,干燥,制得式(IV)所示2-(2-(4-氯苯氧基)乙酰基)N-苯基氨硫脲3.18g,产率95%。
(4)5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚式(V)的合成:
式(IV)化合物(10mmol)加入氢氧化钠的水溶液(5mL,20mmol)中回流4小时。反应结束后,反应液冷却至室温后加入浓盐酸(40mmol,质量浓度36-38%)产生大量沉淀。过滤、滤饼干燥,甲醇重结晶,制得式(V)所示5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醚2.78g,产率88%。
(5)目标化合物式(I)的合成:
将DMF(5mL),式(V)(步骤(4)方法合成0.25g,1mmol),CH3(CH2)2CH2Cl(1.1mmol)和NaOH(0.05g,1.2mmol)加入CEM压力罐中,然后微波合成仪在(150W,90℃,200psi,15minutes)条件下工作,完成后微波仪通过压缩空气将其冷却至室温。而后将混合物倒入(40mL)碎冰中形成沉淀后过滤。粗产物(滤液)经乙醇重结晶,制得目标化合物式(I-1)所示3-(正丁硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)4-苯基-4H-1,2,4三唑0.324g,产率87%。
3-(正丁硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.140-141℃;1HNMR(DMSO-d6,400MHz),δ:0.85(t,3H,CH3),1.34(q,2H,CH2),1.62(m,2H,CH2),3.12(m,2H,CH2),3.12(t,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.90(d,J=8.2Hz,2H,Ph),7.27(d,J=8.2Hz,2H,Ph),7.45-7.55(m,5H,Ar-H).ESI-MS:375[M+H]+;Elemental analysis forC19H20ClN3OS:found C 60.98,H 5.56,N 11.43;calcd.C,61.03;H,5.39;N,11.24.
实施例2
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的苄氯,其他操作同实施例1,获得3-(苄硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-2),产率81%。
3-(苄硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.104-105℃;1HNMR(DMSO-d6,400 MHz),δ:4.38(s,2H,SCH2),5.08(s,2H,OCH2),6.87(d,J=8.0Hz,2H,Ph),7.27-7.20(m,8H,Ph),7.51(m,4H,Ph).ESI-MS:409[M+H]+;Elemental analysis forC22H18ClN3OS:found C64.44,H4.53,N 10.98;calcd.C,64.78;H,4.45;N,10.30.
实施例3
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的对氯基苄氯,其他操作同实施例1,获得3-((4-氯苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-3),产率77%。
3-((4-氯苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.108-109℃;1H NMR(DMSO-d6,400 MHz),δ:4.38(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.88(d,J=8.2Hz,2H,Ph),7.05-7.19(m,2H,Ph),7.27-7.37(m,6H,Ph),7.50-7.52(m,3H,Ph).ESI-MS:443[M+Na]+;Elemental analysis forC22H17Cl2N3OS:found C 59.83,H 3.97,N 9.45;calcd.C,59.73;H,3.87;N,9.50.
实施例4
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的对溴基苄氯,其他操作同实施例1,获得3-((4-溴苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-4),产率68%。
3-((4-溴苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.99-100℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:4.35(s,2H,SCH2),5.08(s,2H,OCH2),6.88(d,J=8.2Hz,2H,Ph),7.27-7.33(m,6H,Ph),7.45-7.52(m,6H,Ph).ESI-MS:488[M+H]+;Elementalanalysis for C22H17BrClN3OS:found C 53.97,H 3.31,N 8.99;calcd.C,54.28;H,3.52;N,8.63.
实施例5
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的邻氯基苄氯,其他操作同实施例1,获得3-((2-氯苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-5),产率77%。
3-((2-氯苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.108-109℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:4.44(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.88(d,J=8.2Hz,2H,Ph),7.08-7.19(m,2H,Ph),7.27-7.39(m,6H,Ph),7.50-7.52(m,3H,Ph).ESI-MS:443[M+H]+;Elemental analysis for C22H17Cl2N3OS:found C 59.63,H 3.97,N 9.45;calcd.C,59.73;H,3.87;N,9.50.
实施例6
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的对甲氧基苄氯,其他操作同实施例1,获得3-((4-氯苯氧基)甲基)-5-((4-甲氧基苄基)硫基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-6),产率82%。
3-((4-氯苯氧基)甲基)-5-((4-甲氧基苄基)硫基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.122-123℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:3.72(s,3H,OCH3),4.33(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.82(d,J=6.8Hz,2H,Ph),6.88(d,J=6.8Hz,2H,Ph),7.21-7.33(m,6H,Ph),7.50-7.52(m,3H,Ph).ESI-MS:439[M+H]+;Elemental analysis for C23H20ClN3O2S:foundC 63.12,H 4.75,N 9.86;calcd.C,63.08;H,4.60;N,9.59.
实施例7
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的2,4-二氯基苄基氯,其他操作同实施例1,获得3-((4-氯苯氧基)甲基)-5-((2,4-二氯苄基)硫基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-7),产率81%。
3-((4-氯苯氧基)甲基)-5-((2,4-二氯苄基)硫基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.120-121℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:4.41(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.88(d,J=8.0Hz,2H,Ph),7.27(d,J=8.0Hz,2H,Ph),7.28-7.33(m,3H,Ph),7.46-7.58(m,5H,Ph).ESI-MS:478[M+H]+;Elemental analysis for C22H16Cl3N3OS:found C 55.22,H 3.07,N8.51;calcd.C,55.42;H,3.38;N,8.81.
实施例8
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的对氰基苄基氯,其他操作同实施例1,获得4-(((5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-基)硫基)甲基)苯氰(I-8),产率79%。
4-(((5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑-3-基)硫基)甲基)苯氰m.p.123-124℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:4.46(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.88(d,J=6.8Hz,2H,Ph),7.27(d,J=6.8Hz,2H,Ph),7.34-7.74(m,9H,Ph).ESI-MS:434[M+H]+;Elemental analysis for C23H17ClN4OS:found C 63.88,H 3.90,N 13.04;calcd.C,63.81;H,3.96;N,12.94.
实施例9
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的间氯基苄基氯,其他操作同实施例1,获得3-((3-氯苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-9),产率77%。
3-((3-氯苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.108-109℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:4.37(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.88(d,J=8.7Hz,2H,Ph),7.27(d,J=8.7Hz,2H,Ph),7.33-7.35(m,3H,Ph),7.51-7.62(m,5H,Ph).ESI-MS:443[M+Na]+;Elemental analysis for C22H17Cl2N3OS:found C 59.54,H 3.97,N9.45;calcd.C,59.73;H,3.87;N,9.50.
实施例10
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的邻氟基苄基氯,其他操作同实施例1,获得3-((4-氯苯氧基)甲基)-5-((2-氟苄基)硫基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑(I-10),产率83%。
3-((4-氯苯氧基)甲基)-5-((2-氟苄基)硫基)-4-苯基-4H-1,2,4三唑m.p.110-111℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:4.37(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.88(d,J=7.8Hz,2H,Ph),7.10-7.52(m,11H,Ph).ESI-MS:427[M+H]+;Elemental analysis forC22H17ClFN3OS:found C 62.89,H 3.88,N 9.86;calcd.C,62.04;H,4.02;N,9.87.
实施例11
将实施例1步骤(5)中CH3(CH2)2CH2Cl换成1.1mol的对叔丁基苄基氯,其他操作同实施例1,获得3-((4-(叔丁基)苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑(I-11),产率81%。
3-((4-(叔丁基)苄基)硫基)-5-((4-氯苯氧基)甲基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑m.p.62-63℃;1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:1.25(s,9H,Bu),4.33(s,2H,SCH2),5.09(s,2H,OCH2),6.88(d,J=8.6Hz,2H,Ph),7.17(d,J=8.0Hz,2H,Ph),7.24-7.29(m,5H,Ph),7.48-7.52(m,4H,Ph).ESI-MS:465[M+H]+;Elemental analysis for C26H26ClN3OS:found C67.13,H 5.75,N 9.23;calcd.C,67.30;H,5.65;N,9.06.
实施例12杀菌活性测试
试验对象:番茄猝倒病菌(Pythium ultimum Trow)、番茄晚疫病菌(Phytophthorainfestans(Mont.)De Bary)、黄瓜褐斑病菌(Corynespora cassiicola)、黄瓜灰霉病菌(Botrytis cinerea)和黄瓜纹枯病菌(Rhizoctonia solani)。
试验方法:采用盆栽试验法。将黄瓜或番茄种子经过50℃浸泡,催芽后播种于育苗钵中,待生长至2片真叶的幼苗,供试验。实验重复4次。接种病菌后,植物被维持在18-30℃[平均温度24℃,80%以上的相对湿度(RH)]。
药剂准备:取实施例1-11制备的(I-1)-(I-11)化合物各5mg,加0.5ml丙酮溶解后再加0.05ml 10%土温80,最后加50ml水充分溶解,获得100ppm样品药剂。因100ppm为100mg/L所以加水量=5mg*1000/100mg=50ml,因有机溶剂最终含量≤1%所以加丙酮的量=50ml*1%=0.5ml(溶解),因吐温最终含量为0.1%所以50ml水里应有吐温0.05ml,即:应加10%吐温0.05ml。
对照药剂:中生菌素(zhongshengmycin),烯酰吗啉(dimethomorph),腐霉利(chlorothalonil),百菌清(Validamycin)和井冈霉素(procymidone)。
接种方法:
采用菌悬液喷雾法接种:将试验对象的病菌经种子培养后,取种子液用蒸馏水稀释成3×107cfu/ml菌悬液,采用用喷壶喷雾接种至相应的植株(番茄猝倒病菌、番茄晚疫病菌接种至番茄幼苗,黄瓜褐斑病菌、黄瓜灰霉病菌和黄瓜纹枯病菌接种至黄瓜幼苗)。接种后18-30℃保湿培养。
施药方法:待黄瓜和番茄接种病菌的幼苗长出两片复叶时,用喷壶将样品药剂与对照药剂均匀喷施在供试植株的茎叶上,以清水代替样品药剂作为空白对照。
待清水(空白实验)喷施植株充分发病后进行杀菌情况调查,并计算杀菌指数和防治效果。
公式(1)
公式(1)中:EF:相对防治效果;CK:对照区终期平均病情指数;PT:处理区终期平均病情指数。
杀菌活性测试结果如表1所示。
一些化合物100μg/mL下对终极腐霉(番茄猝倒病菌)表现出了较好的抑制性,如化合物(I-1)66.67%,化合物(I-2)55.56%,化合物(I-8)55.56%和化合物(I-9)55.56%均对其表现出较好抑制性,其他化合物对其没有表现出或表现出较差的对真菌的抑制性。化合物(I-3)、(I-4)、(I-5)和(I-6)对棒胞菌(黄瓜褐斑病菌)表现出了良好的抑制性抑制率分别为46.17%,46.17%,61.31%和50.93%。
表1 100ppm下各化合物的杀菌活性(%防效)