CN107325093A - 具抗菌活性的硫脲类化合物合成及应用 - Google Patents
具抗菌活性的硫脲类化合物合成及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明制备了一类硫脲类化合物,通过将底物5‑异硫氰酸甲烷基异喹啉溶于无水二氯甲烷或无水四氢呋喃中,加入1.1倍当量的不同芳环取代基的噻唑类化合物和3至5倍当量的二异丙基乙胺,室温下搅拌3‑5小时。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后,硅胶柱层析分离得到目标产物。该类化合物在抗菌方面具有应用价值,特别是对革兰氏阳性菌,比如金黄色葡萄球菌,比已知的抗菌药物氨苄青霉素抑菌效果更好,说明该类硫脲类化合物可以作为一种新型的抗菌药物而加以研究利用。
Description
技术领域
本发明涉及一类硫脲类化合物及其制备方法以及这类化合物在抗菌方面的应用。
背景技术
近年来,抗生素的研究发展迅速,在抗真菌、抗细菌、抗肿瘤和抗感染等应用中都起到了积极的作用。随着抗生素在临床上的广泛应用,以及抗生素滥用等问题的出现,微生物耐药性逐年加重。同时,一些非致病菌也成为条件致病菌,在临床上造成新的威胁,因此迫切需要筛选新结构和具有新抗菌机制的新类型抗生素。
噻唑类化合物可与生物体内多种酶和受体等靶点结合从而表现出多种生物活性,几乎涵盖了整个药物应用领域。已有大量噻唑类药物如噻菌灵、噻虫嗪、噻唑禾草灵、头孢地尼、头孢唑肟钠等用于农业生产及医药领域。但同时,噻唑类抗菌药物的广泛使用,导致病原体耐药性的频发,迫切需要开发新结构噻唑类化合物。
异硫氰酸酯及其衍生物化学性质活泼,能参与多种有机反应,是一类重要的有机合成中间体,可参与合成含氧、氮的化合物(尤其是杂环化合物),被广泛用于染料、农药、医药等有机化合物的制备。硫脲类化合物是异硫氰酸酯重要的衍生物之一,具有广泛的抗菌活性,比如被广泛使用的硫脲类农药托布津(thiophanate)和甲基托布津(methyl-thiophanate),可有效地防治多种作物病害,而且对哺乳动物安全,是一类优良的杀菌剂。另外,还有一些天然硫脲类化合物(如4-邻硝基苯基-3-硫代脲酸乙酯),具有强烈抑制根癌农杆菌生长及其vir毒性区基因表达的作用。另外,硫脲类化合物还表现出耐高温、稳定性和安全性好的特点,在新型抗菌剂的开发上具有一定的优势。
异喹啉类衍生物同噻唑类化合物一样,一直以来都是药物研究的重要对象,在具有生物活性的天然产物、合成药物中广泛存在,生物体内也存在可与之结合的多样靶点。因此,本发明将噻唑与异喹啉结合,合成新类型具抗菌活性的硫脲类化合物,不仅在有效药物的设计上具有重要指导意义,对于设计合成新类型抗菌药物也具有先导价值。
发明内容
本发明的目的旨在提供一类硫脲类化合物。该类化合物相比传统已知的抗菌药物,其结构简单,合成方法简易,抗菌能力强。
本发明的另一目的旨在提供一类硫脲类化合物的制备方法。
本发明还有一个目的在于提供一类硫脲类化合物在抗菌方面的应用。
本发明的优点为:
(1) 利用优选的合成方案,将5-异硫氰酸甲烷基异喹啉与不同芳环取代基的噻唑类化合物反应得到产物,相比较利用噻唑取代的异硫氰酸酯与5-甲氨基异喹啉反应而言,可以较高收率得到产物。
(2) 本发明将该硫脲类化合物应用于抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长方面的研究,发现这类化合物具有很好的抗菌活性,比氨苄青霉素的抗菌活性高,可作为抗菌药物活性研究领域很好的先导化合物。
]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
(一) 一类硫脲类化合物,其结构式如(Ⅰ) 所示:
(I)式中,R为H,或为Me,或为F,或为Cl,或为Br,或为OMe,或为NO2。
R’为H,或为F,或为Cl,或为Br,或为OMe。
(二)一类硫脲类化合物的制备方法:
将异硫氰酸酯溶于无水二氯甲烷或无水四氢呋喃后,加入不同取代基的等当量噻唑化合物,室温条件下搅拌2-4 h,TLC检测反应完全,加入适量的乙酸乙酯稀释,依次用5%稀盐酸、饱和碳酸钠、水洗2-3次,有机相用无水硫酸钠干燥后,减压蒸馏除去溶剂,所得产品再用硅胶柱层析分离纯化,得到最终产品。
其反应用化学反应式表示如下:
实施例:
1、1-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(异喹啉-5-基甲基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入苯并噻唑-2-胺(0.83 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6 mL),室温下搅拌3h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.4 g,产率81%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.24 (d, J = 1.4 Hz, 1H), 8.59 (d, J =7.5 Hz, 1H), 7.88 – 7.81 (m, 2H), 7.72 (dd, J = 7.5, 1.5 Hz, 1H), 7.66 (dd, J= 7.5, 1.6 Hz, 1H), 7.59 – 7.50 (m, 2H), 7.19 (td, J = 7.5, 1.5 Hz, 1H), 7.08(s, 1H), 6.99 (td, J = 7.5, 1.6 Hz, 1H), 4.55 (s, 2H). 13C NMR (125 MHz,CDCl3):δ 182.5, 158.9, 153.0, 151.0, 145.9, 131.5, 131.1, 130.9, 129.5,128.8, 127.3, 125.8, 124.1, 122.2, 121.0, 119.8, 119.24 45.9. HRMS (FAB+):calcd. for C18H14N4S2Na373.0558,found 373.0539.
2、1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-甲基苯并[d]噻唑-2-基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入6-甲基苯并[d]噻唑-2-胺(0.95 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6 mL),室温下搅拌3 h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.58 g,产率87%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.25 (d, J = 1.4 Hz, 1H), 8.59(d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.85 (ddd, J = 7.5, 4.7, 3.0 Hz, 2H), 7.81 – 7.75 (m,2H), 7.59 – 7.49 (m, 2H), 7.31 (dd, J = 7.5, 1.4 Hz, 1H), 7.08 (s, 1H), 4.55(s, 2H), 2.45 (s, 3H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 182.4, 158.9, 153.0, 149.4,145.9, 133.8, 131.5, 131.1, 130.3, 129.5, 128.8, 127.4, 127.31, 124.1, 120.9,119.2, 118.9, 45.9, 21.7. HRMS (FAB+):calcd. for C19H16N4S2Na387.0714,found387.0709.
3、1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-胺(0.99 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6 mL),室温下搅拌3 h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.85 g,产率85%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.24 (d, J = 1.4 Hz, 1H),8.59 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.88 – 7.79 (m, 2H), 7.68 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.61(d, J = 1.6 Hz, 1H), 7.59 – 7.50 (m, 2H), 7.09 (s, 1H), 7.00 (dd, J = 7.5,1.5 Hz, 1H), 4.55 (s, 2H), 3.81 (s, 3H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 182.5,158.9, 154.7, 153.2, 149.2, 145.9, 132.9, 131.7, 131.1, 129.5, 128.8, 127.3,124.1, 119.2, 118.6, 113.3, 106.5, 55.6, 45.9. HRMS (FAB+):calcd. forC19H16N4S2ONa403.0663,found 403.0660.
4、1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-氟苯并[d]噻唑-2-基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入6-氟苯并[d]噻唑-2-胺(0.92 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6 mL),室温下搅拌3 h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.47 g,产率80%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.25 (d, J = 1.4 Hz, 1H), 8.59(d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.91 (dd, J = 7.9, 1.5 Hz, 1H), 7.90 – 7.82 (m, 2H),7.65 (dd, J = 7.5, 4.9 Hz, 1H), 7.61 – 7.52 (m, 2H), 7.29 (td, J = 7.7, 1.5Hz, 1H), 7.04 (s, 1H), 4.55 (s, 2H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 182.4, 160.0,158.9, 158.3, 153.0, 149.7, 149.6, 145.9, 133.4, 133.0, 131.5, 131.1, 129.5,128.8, 127.3, 124.6, 121.7, 121.7, 119.4, 114.4, 114.2, 107.9, 107.7, 45.8.HRMS (FAB+):calcd. for C18H13N4S2FNa391.0463,found 391.0457.
5、1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-氟苯并[d]噻唑-2-基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入6-氯苯并[d]噻唑-2-胺(1.01 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6 mL),室温下搅拌3 h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.57 g,产率82%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.25 (d, J = 1.3 Hz, 1H), 8.59(d, J = 7.5 Hz, 1H), 8.08 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 7.90 – 7.82 (m, 2H), 7.62 –7.51 (m, 4H), 7.03 (s, 1H), 4.55 (s, 2H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 182.5,158.9, 153.0, 151.6, 145.9, 132.6, 131.5, 131.1, 129.5, 128.8, 127.3, 125.3,124.6, 124.1, 120.2, 119.2, 118.4, 45.9. HRMS (FAB+):calcd. forC18H13N4S2ClNa407.0168,found 407.0161.
6、1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-溴苯并[d]噻唑-2-基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入6-溴苯并[d]噻唑-2-胺(1.28 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6 mL),室温下搅拌3 h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.92 g,产率90%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.24 (d, J = 1.4 Hz, 1H), 8.59(d, J = 7.5 Hz, 1H), 8.03 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 7.88 – 7.78 (m, 2H), 7.59 –7.49 (m, 2H), 7.49 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.32 (dd, J = 7.4, 1.6 Hz, 1H), 7.10(s, 1H), 4.55 (s, 2H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 182.5, 158.9, 153.0, 152.8,145.9, 132.2, 131.5, 131.1, 129.5, 128.8, 128.1, 127.1, 124.6, 123.0, 119.2,118.8, 112.0, 45.9. HRMS (FAB+):calcd. for C18H13N4S2BrNa450.9663,found450.9661.
7、1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-硝基苯并[d]噻唑-2-基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入6-硝基苯并[d]噻唑-2-胺(1.07 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6 mL),室温下搅拌3 h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.81 g,产率92%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.24 (d, J = 1.3 Hz, 1H), 8.80(d, J = 1.5 Hz, 1H), 8.59 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 8.30 (dd, J = 7.4, 1.6 Hz,1H), 7.93 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.89 – 7.78 (m, 2H), 7.59 – 7.50 (m, 2H), 7.11(s, 1H), 4.55 (s, 2H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3):δ 182.4, 158.9, 154.5, 153.2,145.9, 142.5, 131.7, 131.3, 131.7, 129.0, 128.0, 127.1, 124.6, 120.9, 119.4,119.8, 115.5, 45.3. HRMS (FAB+):calcd. for C18H13N5O2S2Na418.0408,found418.0401.
8、1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(5-氟-6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-基)硫脲,其结构式为:
制备方法:将5-甲基异硫氰酸酯取代的异喹啉(1 g,4.99 mmol)溶于无水二氯甲烷(20mL)中,加入5-氟-6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-胺(0.99 g,5.49 mmol)和二异丙基乙胺(0.6mL),室温下搅拌3 h。TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次。有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后硅胶柱层析分离得到目标产物1.63 g,产率82%。1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 9.25 (d, J = 1.7 Hz,1H), 8.59 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.89 – 7.81 (m, 2H), 7.59 – 7.48 (m, 3H), 7.08(s, 1H), 6.96 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 4.55 (s, 2H), 3.95 (s, 3H). 13C NMR (125MHz, CDCl3):δ 182.5, 159.0, 153.0, 151.1, 149.1, 146.7, 146.6, 145.9, 142.9,142.7, 131.5, 131.1, 129.5, 128.8, 127.8, 127.7, 127.3, 124.1, 119.2, 108.5,108.5, 104.8, 104.7, 56.7, 56.7, 45.9. HRMS (FAB+):calcd. forC19H15FN4OS2Na421.0569,found 421.0562.
(三)在抗菌方面的应用
本发明采用国际上通用的美国临床实验室标准化委员会(NCCLS)推荐的抗微生物药物敏感性试验操作方法和判断标准测定该类硫脲类化合物抗菌活性。
1. 抑菌圈的鉴定
根据抑菌圈的有无及大小判断该硫脲类化合物是否具有抗菌活性。每次实验设4组平行培养皿,实验至少重复3次。该类硫脲类化合物的抗菌方面的应用结果如表1所示:
表1:
从表1可以看出,该类硫脲类化合物具有抑制细菌生长的活性,尤其对革兰氏阳性菌,比如金黄色葡萄球菌,表现出优异的抗菌活性。在浓度为8.25 μg/mL时,6-溴、6-硝基及二取代的该系列硫脲化合物对金黄色葡萄球菌的抑菌圈均大于2 mm,比已知的抗菌药物氨苄青霉素抑菌效果好,说明该类硫脲类化合物可以作为一种新型的抗菌药物而加以研究。
2. 最小抑菌浓度的鉴定
根据细菌浑浊度判断化合物是否具有抗菌活性,以阳性对照药物作为参照,选取培养液完全清澈的孔浓度作为最小抑菌浓度,即MIC。每次实验设4组平行孔,实验至少重复3次。该类硫脲类化合物最低抑菌浓度结果如表2所示:表2:
从表2中可以看出,当选择金黄色葡萄球菌(CMCC26003)作为本发明的研究对象时,卡那霉素对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度MIC = 15.5μg/mL,氨苄青霉素对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度MIC = 16.25μg/mL,而本发明的1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-溴苯并[d]噻唑-2-基)硫脲和1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(5-氟-6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-基)硫脲的最小抑菌浓度均达到了MIC = 8.25 μg/mL,这比卡那霉素及和氨苄青霉素的抗菌效果要高出两倍左右,说明这类硫脲化合物具有较好的抗菌效果,为新型的抗菌效果优异的抗生素的开发合成提供可行的先导设计。该硫脲类化合物对革兰氏阴性细菌抑菌效果较差,但1-(异喹啉-5-基甲基)-3-(6-硝基苯并[d]噻唑-2-基)硫脲对大肠埃希氏菌(CMCC44108)达到中等程度的抑菌效果,为下一步该类硫脲化合物的设计提供了方向。
Claims (3)
1.具有抗菌活性的通式如(I)的硫脲类化合物,
(I)式中,R为H,或为Me,或为NHMe,或为F,或为Cl,或为Br,或为OMe,或为NO2。
R’为H,或为F,或为Cl,或为Br,或为OMe。
2.如权利要求1所述的通式为(I)的硫脲类化合物,其特征在于该类化合物的制备方法为:将底物5-异硫氰酸甲烷基异喹啉溶于无水二氯甲烷或无水四氢呋喃中,加入1.1倍当量的不同芳环取代基的噻唑类化合物和3至5倍当量的二异丙基乙胺,室温下搅拌,TLC检测反应结束后,加入乙酸乙酯稀释,用5%稀盐酸洗2次,饱和碳酸钠洗2次,水洗2次,饱和食盐水洗1次,有机相用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后,硅胶柱层析分离得到目标产物。
3.如权利要求1所述的通式为(I)的硫脲类化合物,其特征在于该类化合物在抗菌活性方面的应用。
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