CN105541822A - 含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物及其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物及其制备方法及应用，该化合物具有如通式（Ⅰ）所示的结构：

Description

含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物及其制备方法及 应用

技术领域

本发明涉及药物化学技术领域，尤其是一种含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，植物致病病原细菌和真菌严重威胁我国的粮食及农作物的生产，为了控制细菌性病害和真菌性病害，迫切需要制备高效的抗致病病原细菌和真菌的活性小分子。但目前使用的商品化抗菌药物的活性不够高效，筛选和寻找高效杀菌的活性化合物，是当前新农药创制研发的重要环节。

而基于吡啶盐的化合物因具有广泛的生物活性（如抗革兰氏阳性（或阴性）菌等）成为研究学者研究的热点之一。同时，含1,3,4-噁（噻）二唑基的硫醚、亚砜和砜类化合物在农药方面表现出广谱的生物活性，商品化的药剂有农用杀菌剂氧化萎锈（Oxycarboxin）、抗微生物剂双三氯甲基砜、杀虫剂氟虫腈（Fipronil）、除草剂唑草胺（Cafenstrole）等。

为了寻找高效杀菌的活性化合物，本发明以1,3,4-噁（噻）二唑氧醚、硫醚、亚砜或砜类化合物为基础，将能够提高目标化合物生物活性的吡啶盐基团引入到此体系中，合成一系列含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物，测试其生物活性，为新农药的研发和创制提供重要的科学基础。

基于吡啶盐的两亲性分子的生物活性研究进展如下：

2008年Sambhy等[Sambhy, V.; Peterson, B. R.; Sen, A. Antibacterial andHemolytic Activities of Pyridinium Polymers as a Function of the SpatialRelationship between the Positive Charge and the Pendant Alkyl Tail. Angew.Chem. Int. Ed.2008, 47, 1250-1254]通过自由基聚合的方法成了一系列的具有杀菌活性的含有吡啶盐的高分子衍生物，此高分子由约50 mol %乙烯基吡啶（vinylpyridine,VP）成分和50 mol%甲基丙烯酸甲酯（methyl methacrylate, MMA）成分聚合而成，总分子量约27000-33000 g mol^-1。其中A₄对Gram-(-) 大肠杆菌（Escherichia coli.）和Gram-(+)枯草杆菌（Bacillus subtilis）的最小抑制浓度（minimum inhibitory concentration,MIC）分别为50和30 μg/mL；B₄对大肠杆菌和枯草杆菌的最小抑制浓度都为15 μg/mL。

2010年Debnath等[Debnath, S.; Shome, A.; Das, D.; Das, P. K.Hydrogelation Through Self-Assembly of Fmoc-Peptide Functionalized CationicAmphiphiles: Potent Antibacterial Agent. J. Phys. Chem. B, 2010, 114, 4407-4415]合成了一系列的末端含有吡啶盐中间连接有氨基酸的芴类衍生物。此类化合物对Gram-(+) 如枯草杆菌（Bacillus subtilis）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）及Gram-(-) 如大肠杆菌（Escherichia coli.）和绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）具有一定的抑制活性。构效关系：当R₁为苄基时，杀菌活性（2 > 1）明显优于异丙基；当R₂ = R₃= CH₂Ph时，化合物4对枯草杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度（Minimum inhibitoryconcentrations, MIC)分别为25和10 μg/mL，优于其它的化合物。

2013年Kahriman等[Kahriman, N.; Yayli, B.; Aktas, A.; Iskefiyeli, Z.;Beris, F. S.; Yayli, N. Synthesis, antibacterial and antioxidant activitiesof new 1-alkyl-4-(1-alkyl-4-oxo-1,4-dihydroquinolin-2-yl)pyridinium bromides.Eur. J. Med. Chem. 2013, 69, 348-355]报道了一系列含有不同取代烷基吡啶盐的1,4-二氢喹啉衍生物(3a-3k)，生物活性测试结果表明，化合物表现出一定的抗革兰氏阳性（或阴性）菌的活性，如抗Gram-(+)：枯草杆菌（Bacillus subtilis），肠球菌（Enterococcusfaecalis）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）；抗Gram-(-)：克雷伯氏菌（Klebsiella pneumonie），假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）和变形杆菌（Proteusvulgaris）。当目标化合物的烷烃链长度增加时，其抑菌活性反而降低，其中化合物3b对Gram-(+)金黄色葡萄球菌和Gram-(-)假单胞菌的最小抑制浓度（minimal inhibitionconcentration, MIC）都为7.8 μg/mL。

1,3,4-噁（噻）二唑氧醚、硫醚、亚砜或砜类化合物的生物活性研究进展如下：

2000年，Chen等[Chen, H. S.; Li, Z. M.; Han, Y. F．Synthesis and fungicidalactivity against rhizoctonia solani of 2-alkyl (alkylthio)-5-pyrazolyl-1,3,4-oxadiazoles (thiadiazoles). J Agric Food Chem., 2000, 48, 5312-5315]报道了化合物 3 和 4。生物活性测试表明，在质量分数为 0.05% 下，化合物 3a、3b、4a 和 4b 对水稻纹枯病菌（Rhizoctonia solani）的抑制率在90-99%之间，化合物 3c 和 4c 对水稻纹枯病菌（Rhizoctonia solani）的抑制率在70-89%之间。初步构效关系表明，随着 R 基团碳链的增长，化合物的抑菌活性逐渐降低。

2003年，袁等[袁德凯, 李正名, 赵伟光, 陈寒松. 2-取代氨基-5-吡唑基-1,3,4-噁二唑的合成及生物活性. 应用化学, 2003, 20, 624-628]报道了化合物 6a 和化合物 6b 的抑菌活性。抑菌活性测试表明，在质量分数为 0.05 % 的浓度下，化合物 6a 及6b 对芦笋茎枯病菌（Phoma asparagi）的抑制率分别为40%和60%。

2005年，陈等[陈悟, 陈琼, 吴琼友, 杨光富．含噁二唑杂环取代的新型三唑并嘧啶衍生物的合成及其生物活性．有机化学, 2005, 25, 1477-1481]设计合成了含1,3,4-噁二唑环和三唑并嘧啶环的双杂环化合物。初步的生物活性测试表明，在500 μg/mL的浓度下，此类化合物对苹果轮纹病（Physalospora piricola）和水稻纹枯病菌（Pelliculariasasakii）表现出较好的活性，其中 10a 对水稻纹枯病菌（Pellicularia sasakii）的抑制活性达到了90%。

发明内容

本发明的目的是：提供一种含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物及其制备方法及应用，它对致病病原细菌和真菌具有良好的抑制效果，且其合成方法非常经济简便。

本发明是这样实现的：一种含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物，其特征在于：该化合物具有如通式（Ⅰ）所示的结构：

式中，R1为不同取代苯基或苄基，其取代基为一个以上，所述的取代基为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；阳离子部分为取代吡啶盐基；R₂为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；M为氧原子、硫原子、亚砜基或砜基；n为自然数。

2、一种如权利要求1所述的含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物的制备方法，其特征在于：其合成路线如下；

式中，R1为不同取代苯基或苄基，其取代基为一个以上，所述的取代基为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；阳离子部分为取代吡啶盐基；R₂为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；M为氧原子、硫原子、亚砜基或砜基；n为自然数；X为硫原子或氧原子。

含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物在制备抗致病病原细菌和真菌的药物中的应用。

通过采用上述技术方案，本发明以1,3,4-噁（噻）二唑硫醚（亚砜或砜）类化合物为基础，将能够提高目标化合物生物活性的吡啶盐基引入到此体系中，合成一系列含吡啶盐的1,3,4-噁（噻）二唑氧醚、硫醚、亚砜或砜类两亲性分子，且发现该化合物对致病病原细菌和真菌具有良好的抑制作用，针对病原细菌[如水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae, Xoo)、烟草青枯病菌(Ralstonia solanacearum, R. solanacearum)、柑橘溃疡病菌(Xanthomonas axonopodis pv.citri, Xac)等]和病原真菌[如小麦赤霉病菌(G.zeae)、马铃薯晚疫病菌(P. infestans)、水稻纹枯病菌(T. cucumeris)、黄瓜灰霉病菌(B.cinerea)、辣椒枯萎病原菌 (F. oxysporum)、苹果腐烂病原菌(C. mandshurica) 等]均具有良好的抑制效果，为新农药的研发和创制提供重要的科学基础。

具体实施方式

本发明的实施例1：目标化合物10-[5-(2,4-二氯苯基)-2-巯基-1,3,4-噁二唑]癸醚基-1-溴化吡啶盐的制备

将0.53 g (1.1 mmol) 2-(10-溴癸基)巯基-5-(2,4-二氯苯基)-1,3,4-噁二唑溶于5mL吡啶溶剂中，50℃反应6 h后停止反应，脱溶，用乙醚洗涤，得白色固体0.54 g，收率87.1%，熔点：96-98 ℃。

氧醚和硫醚类目标化合物的合成参照实施例1。

本发明的实施例2：目标化合物10-[2-亚砜基-5-(2,4-二氯苯基)-1,3,4-噁二唑]癸基-1-溴化吡啶盐的制备

将0.45 g 2-(10-溴癸基)亚砜基-5-(2,4-二氯苯基)-1,3,4-噁二唑溶于5 mL吡啶，50℃反应6 h，脱溶，柱层析法纯化得浅黄色固体0.42 g，收率80.2%，熔点：84-86℃。

亚砜和砜类目标化合物的合成参照实施例2。

合成的部分含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物的结构及核磁共振氢谱和碳谱数据如表1所示，物化性质如表2所示。

药理实施例1：EC₅₀ (median effective concentration)是评价植物病原菌对化合物敏感性的重要指标，同时也是对目标化合物作用机制研究时，化合物浓度设置的重要参数。在浓度梯度实验中，采用二倍稀释法设定合适的5个浓度，最后将药剂对植物病原菌的抑制率、药剂浓度换算成对数值，通过SPSS软件回归分析得到毒力曲线，计算出EC₅₀。

采用浊度法测试目标化合物对植物病原菌的有效中浓度EC₅₀，试验对象为水稻白叶枯病菌(Xoo)、烟草青枯病菌(R. solanacearum)和柑橘溃疡病菌(Xac)。DMSO溶解在培养基中作为空白对照。将水稻白叶枯病菌(水稻白叶枯病原菌在M210固体培养基)放到NB培养基中，在28 ℃、180 rpm恒温摇床中振荡培养到对数生长期备用；烟草青枯病原菌在NA固体培养基上进行划线培养，放置在30℃恒温培养箱中，直到长出单菌落，挑取单菌落，将烟草青枯病菌放到NB液体培养基，在30 ℃、180 rpm恒温摇床中振荡培养到对数生长期备用；将柑橘溃疡病菌(在M210固体培养基上)放到NB培养基中，在28 ℃、180 rpm恒温摇床中振荡培养到对数生长期备用。将药剂(化合物)配置成不同浓度(例：80, 40, 20, 10, 5 μg/mL)的含毒NB液体培养基5 mL加入到试管中，分别加入40 µL含有植病细菌的NB液体培养基，在28-30℃、180 rpm恒温摇床中振荡，其水稻白叶枯病原菌培养36 h，烟草青枯病菌培养48h，柑橘溃疡病菌培养48 h。将各个浓度的菌液在分光光度计上测定OD₅₉₅值，并且另外测定对应浓度的含毒无菌NB液体培养基的OD₅₉₅值。

校正OD值＝含菌培养基OD值－无菌培养基OD值

抑制率%＝[(校正后对照培养基菌液OD值－校正含毒培养基OD值)/

校正后对照培养基菌液OD值]×100

本发明实施例辅以说明本发明的技术方案，但实施例的内容并不局限于此，部分目标化合物实验结果如表3所示。

“NT”表示未测试

从表3中可以看出，在离体试验中，目标化合物对植物致病病原菌(如水稻白叶枯病菌、烟草青枯菌和柑橘溃疡病菌)表现出了良好的抑制活性。化合物3-22、24、25、29和30对水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)表现出了极好的抑制活性，其EC₅₀为0.13-13.03 µg/mL；化合物2-5、7-8、10-25和29-30对烟草青枯病菌(Ralstoniasolanacearum, R. solanacearum)表现出了良好的抑制活性，其EC₅₀为0.50-19.90 µg/mL；化合物l-30对柑橘溃疡病菌(Xanthomonas axonopodis pv.citri, Xac)表现出了极好的抑制活性，其EC₅₀为0.40-43.75 µg/mL；可用于制备抗植物致病病原细菌农药。

药理实施例2：含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物的抗致病病原真菌应用，用于抗小麦赤霉病菌(G. zeae)、马铃薯晚疫病菌(P. infestans)、水稻纹枯病菌(T.cucumeris)、黄瓜灰霉病菌(B. cinerea)、辣椒枯萎病原菌 (F. oxysporum) 和苹果腐烂病原菌（C. mandshurica）试验方法。

在50 µg/mL的浓度下，以多菌灵为对照药剂，选用6种致病病原真菌为供试对象，采用生长速率法对部分化合物进行了生物活性测试，其结果见表4-5。

从表4-5可以看出，测试结果表明，该系列化合物有一定的抗真菌活性，其中化合物4和5在浓度为50 μg/mL下，对水稻纹枯病菌的抑制率分别为85.3 %和86.6%；化合物2、5、23-25和30对黄瓜灰霉病菌的抑制率分别为82.6%、93.4%、94.4%、95.8%、96.9%、92.4 %和88.9%。可见本发明的化合物完全可用于制备抗植物致病病原真菌农药。

Claims (3)

1.一种含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物，其特征在于：该化合物具有如通式（Ⅰ）所示的结构：

式中，R1为不同取代苯基或苄基，其取代基为一个以上，所述的取代基为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；阳离子部分为取代吡啶盐基；R₂为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；M为氧原子、硫原子、亚砜基或砜基；n为自然数。

2.一种如权利要求1所述的含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物的制备方法，其特征在于：其合成路线如下；

式中，R1为不同取代苯基或苄基，其取代基为一个以上，所述的取代基为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；阳离子部分为取代吡啶盐基；R₂为氢、C_1-4烷基、三氟甲基、羟基、C_1-3烷氧基、三氟甲氧基、丙烯基、丙烯酰胺基、氨基、C_1-3烷氨基、硝基或卤素原子；M为氧原子、硫原子、亚砜基或砜基；n为自然数；X为硫原子或氧原子。

3.如权利要求1所述的含1,3,4-噁（噻）二唑基的吡啶盐类化合物在制备抗致病病原细菌和真菌的药物的应用。