CN111646984A - 一种1-叔丁基-5-氨基-4-吡唑联1,3,4-噁二唑硫醚类化合物及其应用 - Google Patents
一种1-叔丁基-5-氨基-4-吡唑联1,3,4-噁二唑硫醚类化合物及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及药物化学领域,特别涉及一种1-叔丁基-5-氨基-4-吡唑联1,3,4-噁二唑硫醚类化合物的制备方法及在病毒感染下保护烟草的应用。
背景技术
烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)是一种典型的烟草花叶病毒属(tobamovirus)病毒,能感染以烟草为代表的一系列茄科植物,TMV在植株间通过叶片间的物理接触及机械损伤传播,不需要媒介。由TMV感染所导致的病征包括萎缩、坏死、叶片卷曲以及叶片组织上深浅绿色混合的特征性的花斑图案等。而受感染植物会出现植株节间缩短,严重矮化,导致生长缓慢,不能正常开花结实,并易脱落;能发育的荫果则小而皱缩,种子量少且小,多不能发芽。贵州省是烤烟生产大省,也是烟草种植大省,由烟草花叶病毒导致的病害使得烟草这类经济作物的生产受到严重的影响,为我省带了巨大的经济损失。当前,使用传统的化学合成药剂已经不能满足农业生产的需求。所以高效、低毒、低残留的化学药剂的生产对防治烟草花叶病毒所引起的病害具有重大的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种具有高保护活性的新型吡唑联1,3,4- 噁二唑硫醚类抗植物病毒化合物,用以防治由烟草花叶病毒所引起的病毒病。
优选的,R1为乙基、苯基或取代苯基,所述的取代苯基为邻、间或对位上的单一取代。
反应式如下:
所述的一种1-叔丁基-5-氨基-4-吡唑联1,3,4-噁二唑硫醚类化合物在抗烟草花叶病毒引起的植物病毒病上的应用。
本发明的有益效果:本发明在1-苯基-5-氨基-4-吡唑联噁二唑硫醚的结构基础上,用“叔丁基”取代了吡唑环1-位上的“苯基”,合成了系列1-叔丁基-5-氨基-4-吡唑联1,3,4-噁二唑噁二唑硫醚类化合物,通过化合物的活体实验发现,该类化合物对烟草花叶病毒(TMV)引起的病毒病具有良好的治疗、保护和钝化活性。与课题组前期工作中报道的高活性化合物相比,该类化合物对保护作用效果显著,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
吡唑联噁二唑硫醚类目标化合物的合成路线
以叔丁基肼盐为起始原料,通过闭环、肼解、闭环、硫醚类化合成目标化合物E。
中间体的制备
1-(叔丁基)-5-氨基-吡唑-4-羧酸乙酯(B)的制备
在100mL圆底烧瓶中,加入叔丁基肼盐(8.8g,70.9mmol)和乙醇(25mL),使用1M氢氧化钠溶液调节pH至8左右,搅拌十分钟,加入乙氧基甲叉乙酸乙酯(10.0g,59.1mmol),加热回流,TLC检测反应,约5小时反应完全。冷却后将瓶中的乙醇减压蒸馏去除,粗产品用乙酸乙酯溶解后用饱和食盐水清洗2-3 次,有机相用无水硫酸钠干燥。抽滤出乙酸乙酯,旋干,柱层析纯化,得到中间体B 7.0g,淡黄色固体,产率56%。
1-(叔丁基)-5-氨基-吡唑-4-酰肼的制备
在100mL圆底烧瓶中,加入1-叔丁基-5-氨基-4-吡唑甲酸乙酯(7.8g,37.1 mmol),再加入水合肼50mL。TLC监测反应,约3小时反应完全。停止反应,用二氯甲烷萃取,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤旋干,得到中间体C 4.8g,黄色固体,产率74%。
1-(叔丁基)-5-氨基-4-吡唑联噁二唑硫醇(D)的制备
在100mL的圆底烧瓶中,加入C(5.5g,27.9mmol)、乙醇25mL和氢氧化钾(2.4g,41.9mmol),搅拌过夜,加入二硫化碳(5.1mL,83.8mmol),TLC 检测反应,约1小时反应完全,旋干溶剂。再次加入氢氧化钾(2.4g,41.9mmol) 和乙醇50mL,加热回流,TLC监测反应,约8小时反应完全,旋干溶剂。加入 50mL的水,用盐酸调pH至5,抽滤。得中间体D 4.0g,淡黄色固体,产率60%。
目标化合物的合成
目标化合物E1
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入2-甲基氯苄(323.2mg,2.3mmol),常温搅拌,TLC监测反应。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E1,产率83%,黄色固体,熔点123-124℃。1H NMR (400MHz,DMSO-d6)δ:7.54(s,1H,pyrazole H),7.34(d,J=7.3Hz,1H,benzene H),7.21–7.10(m,3H,benzene H),6.07(s,2H,NH2),4.50(s,2H,CH2),2.37(s,3H, Ph-CH3),1.56(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ162.3,159.5,146.7,137.2,134.5,134.5,130.9,130.4,89.5,35.1,28.8,19.2.HRMS(ESI):calcd forC17H22ON5S[M+H]+,344.15396;found,344.15302.
目标化合物E2
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入3-三氟甲基溴苄(549.4mg,2.3 mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E2,黄色固体,产率75%,熔点93 -94℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:7.83(s,1H,benzene H),7.75(d,J=8Hz, 1H,benzene H),7.62(s,1H,benzene H),7.56(d,J=8.0Hz,1H,benzene H),7.51(s, 1H,pyrazole H),6.05(s,2H,NH2),4.57(s,2H,CH2),1.55(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ164.8,162.3,159.4,146.7,139.2,134.3,133.6,130.1, 129.8,129.5,126.1,126.1,125.9,124.8,124.8,123.2,115.6,89.4,62.4,60.5,59.1, 35.7,28.7.HRMS(ESI):calcd for C17H19ON5F3S[M+H]+,398.12569;found, 398.12500.
目标化合物E3
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水15mL,搅拌1小时后加入4-三氟甲基溴苄(549.4mg,2.3 mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E3,黄色固体,产率81%,熔点 121-122℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:7.68(q,J=8.5Hz,4H,benzene H), 7.52(s,1H,pyrazole H),6.05(s,2H,NH2),4.56(s,2H,CH2),1.55(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ164.8,162.3,159.4,146.7,142.5,134.3,130.3,129.1,128.8,128.7,128.6,128.5,128.3,128.1,125.9,125.9,125.9,125.8,125.8,123.3,115.6,89.4,62.4,59.1,56.5,40.5,40.3,40.1,39.9,39.7,39.5,39.3,35.7,28.7,24.94,18.9,14.3.HRMS(ESI):calcd for C17H19ON5F3S[M+H]+,398.12569;found,398.12476.
目标化合物E4
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入2-三氟甲基溴苄(549.4mg,2.3 mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E4,黄色固体,产率79%,熔点96-97℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:7.80–7.62(m,4H,benzene H),7.53(s,1H, pyrazole H),6.07(s,2H,NH2),4.62(s,2H,CH2),1.56(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ162.5,146.8,135.1,134.3,133.5,132.4,129.1,127.7,127.4,126.8,126.8,126.7,126.1,123.3,89.4,59.2,33.8,28.7.HRMS(ESI):calcd forC17H19ON5F3S[M+H]+,398.12569;found,398.12469.
目标化合物E5
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入2-氯氯苄(549.4mg,2.3mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E5,黄色固体,产率54%,熔点109-110℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ:7.68–7.56(m,2H,benzene H),7.53(s,1H, pyrazole H),7.40–7.17(m,2H,benzene H),6.07(s,2H,NH2),4.54(s,1H,CH2), 1.56(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ162.5,159.1,146.8,134.6, 134.4,133.7,131.9,130.3,130.1,127.9,89.5,59.1,34.9,28.8.HRMS(ESI):calcd for C17H19ON5ClS[M+H]+,364.09934,found,364.09827.
目标化合物E6
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入3-氯氯苄(323.2mg,2.3mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E6,产率52%,熔点110-111℃。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6)δ:7.53(s,1H,pyrazole H),7.44–7.28(m,4H,benzene H),6.05(s, 2H,NH2),4.48(s,2H,CH2),1.55(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6) δ162.3,159.5,146.7,140.1,134.3,133.4,130.8,129.3,128.2,128.1,89.5,59.1,36.2, 35.7,28.7,18.9.HRMS(ESI):m/z calcd for C17H19ON5ClS[M+H]+,364.09934,found,364.09824.
目标化合物E7
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入4-氯氯苄(370.1mg,2.3mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E7,产率53%,熔点109-110℃。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6)δ:7.53(s,1H,pyrazole H),7.45(d,J=8.5Hz,2H,benzene H), 7.39–7.35(m,2H,benzene H),6.05(s,2H,NH2),4.47(s,2H,CH2),1.55(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ162.2,159.5,146.7,136.5,134.4,132.8, 131.3,128.9,89.47,59.1,35.7,28.8.HRMS(ESI):calcd for C17H19ON5ClS[M+H]+, 364.09934,found,364.09818.
目标化合物E8
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8 mg,3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入4-甲氧基氯苄(360.0mg,2.30 mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗次,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析(PE:EA=20:1),得E-8,产率62%,熔点150-151℃。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δ:7.55(s,1H,pyrazoleH),7.34(d, J=6.8,2H,benzene H),6.90–6.86(m,2H,benzene H),6.06(s,2H,NH2),4.44(s, 2H,CH2),3.72(s,3H,OCH3),1.56(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6) δ162.1,159.8,159.3,146.7,134.4,130.8,128.9,114.4,89.5,59.1,55.5,36.2,28.8. HRMS(ESI):calcd for C17H22O2N5S[M+H]+,360.14887;found,360.14746.
目标化合物E-9
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500.0mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8mg, 3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入3-甲氧基氯苄(360.0mg,2.3mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E9,产率67%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6) δ:7.55(s,1H,pyrazole H),7.24(t,J=7.9Hz,1H,benzeneH),6.99(d,J=7.2Hz, 2H,benzene H),6.86–6.81(m,1H,benzene H),6.05(s,2H,NH2),4.45(s,2H,CH2), 3.71(s,3H,OCH3),1.56(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ162.1, 159.7,146.7,137.5,134.3,134.0,129.6,129.4,89.5,59.1,36.4,28.8,21.2.HRMS (ESI):calcd for C17H22ON5S[M+H]+,344.15396;found,344.15311.
目标化合物E10
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500mg,2.09mmol),氢氧化钾(175.8mg, 3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入溴苄(393.1mg,2.3mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E10,产率69%,熔点88-89℃。1H NMR(400MHz, DMSO-d6)δ:7.54(s,1H,pyrazole H),7.45–7.40(m,2H,benzeneH),7.36–7.24 (m,3H,benzene H),6.05(s,2H,NH2),4.48(s,2H,CH2),1.56(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ162.2,159.7,146.7,137.2,134.4,129.4,129.0,128.2, 89.5,59.1,56.636.5,28.7.HRMS(ESI):calcd for C16H20ON5S[M+H]+,330.13831;found,330.13742.
目标化合物E11
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(600.0mg,2.5mmol),氢氧化钾(211.0 mg,3.8mmol)和水50mL,搅拌搅拌1小时后加入碘乙烷(430.2mg,2.8mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E11,产率74%,熔点117-118℃。1HNMR(400 MHz,DMSO-d6)δ7.58(s,1H,pyrazole H),6.05(s,2H,NH2),4.45(q,J=5.8Hz, 2H,CH2),2,34(t,J=5.8Hz,3H,CH3),1.58(s,9H,(CH3)3);13C NMR(100MHz, DMSO-d6)δ162.3,159.5,146.7,133.3,119.6,89.5,59.1,35.4,28.8.HRMS(ESI): calcd for C11H18ON5S[M+H]+,268.12266,found,268.12210.
目标化合物E12
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(500mg,2.1mmol),氢氧化钾(175.8mg, 3.1mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入4-甲基氯苄(323.2mg,2.3mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E12,产率78%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6) δ:7.54(s,1H,pyrazole H),7.29(d,J=8.0Hz,2H,benzene H),7.11(d,J=7.9Hz, 2H,benzene H),6.04(s,2H,NH2),4.42(s,2H,CH2),2.24(s,3H,CH3),1.55(s,9H, C(CH3)3);13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ162.1,159.7,146.7,137.5,134.3,134.0, 129.6,129.4,89.5,59.1,36.4,28.8,21.2.HRMS(ESI):calcd for C17H22ON5S [M+H]+,344.15396;found,344.15311.
目标化合物E13
在100mL的圆底烧瓶中,加入D(435.8mg,1.8mmol),氢氧化钾(153.3 mg,2.7mmol)和水50mL,搅拌1小时后加入2-甲氧基氯苄(313.7mg,2.0 mmol),常温搅拌,TLC监测反应完全。用乙酸乙酯萃取,水洗,有机相用无水硫酸钠干燥,抽滤,旋干拌样,柱层析得E13,产率77%。1H NMR(400MHz, DMSO-d6)δ:7.54(s,1H,pyrazole H),7.37–6.81(m,4H,benzene H),4.39(s,2H, CH2),3.77(s,3H,CH3),1.56(s,9H,C(CH3)3);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ162.1,159.7,146.7,137.5,134.3,134.0,129.6,129.4,89.5,59.1,36.4,28.8,21.2.HRMS(ESI):calcd for C17H22ON5S[M+H]+,344.15396;found,344.15311.
目标化合物的生物活性测试方法
抗病毒活性测试
以烟草花叶病毒的模式植物心叶烟,采用半叶枯斑法对目标化合物进行了活体活性测定,测试了在浓度为500μg/mL下的所有化合物的抗病毒活性。
试验材料和缓冲液
供试病毒:烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV),购于中国科学院武汉病毒研究所,并保存于普通烟K326(Nicotiana tabacum K326)上。
供试烟草:心叶烟(Nicotiana glutinosa),为烟草花叶病毒枯斑寄主。
供试药剂:所合成的化合物(本实验提供);对照药剂为2%宁南霉素水剂,购于黑龙江强尔生化技术开发有限公司。
磷酸缓冲液:pH=7.0的0.2mol/L的磷酸缓冲液(PBS);pH=7.0的0.01 mol/L的磷酸缓冲液(PBS)。
抗TMV活体活性筛选
化合物对TMV治疗活性
选取长势一致的有5~6片叶片心叶烟,去除顶端小叶,将心叶烟叶片泥土洗净,晾干,将叶片撒上金刚砂并用油画笔蘸取病毒汁液磨擦接种于叶片上,等叶片接种病毒30分钟后,用清水将其冲洗掉,晾干,在叶片的左半边涂施药剂,右半叶涂施相应剂量的溶剂作为对照。随后在光照培养箱中培养,控制温度27± 1℃,光照10000Lux,2~3天后观察并记录产生枯斑的数目每处理2株,每株 3~4片叶,重复3次。
化合物对TMV保护活性
选长势一致的5~6叶期心叶烟,用毛笔在叶片左边涂施药剂,叶片右边涂施对应剂量的溶剂作为对照。在光照培养箱中培养,控制温度27±1℃,光照 10000Lux 24小时后,用毛笔将蘸病毒汁液摩擦于撒有金刚砂的叶片上,接种后等待30分钟后用清水来将叶片冲洗干净。并于光照培养箱中培养,控制温度 27±1℃,光照10000Lux,2~3天后观察并记录产生枯斑的数目。每处理2株,每株3~4片叶,重复3次。
化合物对TMV钝化活性
选长势一致的5~6叶期心叶烟,取相应剂量药剂与病毒汁液混合作用30min 后搅拌均匀后摩擦接种于撒有金刚砂的叶片左边,用油画笔将病毒液摩擦接种于叶片右边;接种30分钟后用清水冲洗。在光照培养箱中培养,控制温度27±1℃,光照10000Lux,2~3天后观察并记录产生枯斑的数目。每药剂处理设2株,每株3~4片叶。
结果分析
当对照的半叶上呈现明显枯斑,约在实验2-3天后就可进行数斑,分别记录每片叶的左右半叶的枯斑数,并通过下列公式计算出供试化合物对烟草花叶病毒的比率。
S=(Y-Z)/Y×100%
其中:S为化合物对TMV的比率;
Y为对照组(左半叶)枯斑数,单位:个;
Z为化合物处理组(右半叶)枯斑数,单位:个。
并算出每组药对烟草花叶病毒的抑制率的平均数以及偏差。每个处理都是用自己的另一半作为对照的,再设置一组商品宁南霉素的处理作为对比。
目标化合物的抗TMV活体活性数据
根据上述的实验步骤,采用半叶枯斑法对所有目标化合物吡唑联噁二唑硫醚类衍生物进行抗烟草花叶病毒(TMV)的生物活性测试,结果如表1、2和3 所示。
表1吡唑联噁二唑硫醚衍生物E1-E13抗TMV活性测试结果a
“a”每组实验重复三次,“--”为未测试。
表2吡唑联噁二唑硫醚衍生物TMV保护活性测试结果a
编号 | EC<sub>50</sub> | 毒力方程 | R<sup>2</sup> |
E1 | 272.0±24 | y=0.5842x+3.5777 | 0.9505 |
E2 | 257.5±5.9 | y=0.912x+2.8013 | 0.9785 |
E2 | 257.5±5.8 | y=0.912x+2.8013 | 0.9785 |
E3 | 163.1±5.0 | y=0.707x+3.4357 | 0.9898 |
E4 | 350.1±7.0 | y=0.9738x+2.5225 | 0.9394 |
E5 | 159.7±6.9 | y=0.7565x+3.3333 | 0.9922 |
E6 | 193.1±2.5 | y=0.9314x+2.8711 | 0.94 |
E7 | 333.7±3.2 | y=1.3318x+1.6394 | 0.992 |
E12 | 165.8±1.0 | y=0.826x+3.1666 | 0.9734 |
宁南霉素 | 254.4±5.0 | y=0.5449x+3.6892 | 0.9969 |
“a”每组实验重复三次。
表3吡唑联噁二唑硫醚衍生物TMV钝化活性测试结果a
编号 | EC<sub>50</sub> | 毒力方程 | R<sup>2</sup> |
E3 | 163.6±5.2 | y=1.8488x+0.9071 | 0.9777 |
E4 | 83.8±5.6 | y=1.1047x+2.8755 | 0.9235 |
E5 | 100.3±2.8 | y=2.2779x+0.4412 | 0.9201 |
E9 | 252.5±4.2 | y=1.2697x+1.9498 | 0.9531 |
E12 | 220.0±2.4 | y=1.3292x+1.8865 | 0.9652 |
宁南霉素 | 78.5±3.1 | y=1.5844x+1.9974 | 0.9254 |
“a”每组实验重复三次。
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