CN116730947A - 2,4,5-三取代噻唑类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了2,4,5‑三取代噻唑类化合物及其制备方法和应用。所述的2,4,5‑三取代噻唑类化合物的结构式如式(IV)所示。本发明通过在噻唑环的C2位引入亲脂性侧链和C5位引入亲水性氨基胍,设计合成了一系列全新结构的2,4,5‑三取代噻唑类化合物,其制备方法为:以1‑(4‑羟基苯基)硫脲和3‑氯乙酰丙酮为原料,经Hantzsch噻唑合成反应得到第一步产物(I),第一步产物(I)与溴代烷(II)反应,制得第二步产物(III),第二步产物(III)与氨基胍盐酸盐反应,制得最终产物(IV)。该2,4,5‑三取代噻唑类化合物呈现出抗菌活性,尤其是对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有很好的抗菌活性,可作为抗菌候选化合物。
Description
技术领域:
本发明属于抗菌技术领域,涉及一种抗菌药物或工业杀菌剂,具体涉及一种新结构的2,4,5-三取代噻唑类化合物及其制备方法和应用。
背景技术:
细菌感染是一种常见疾病,在工业上也是一种常见的物料或产品的变质源头。严重威胁着人类的健康和工业生产。尽管目前医药上和工业上有几个种类的杀菌药或剂可用,但随着这些药剂的长使用历史,微生物的自求生能力促使其产生了一定的耐药性。发现新的靶标和全新结构的杀菌剂变成该领域研究的重要课题。2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)是工业上广泛使用的一类广谱、高效杀菌剂,其结构特点在于五元内同时含有氮、硫杂原子和环上带有酮基,通过同分异构处理和衍生构建结构全新的2,4,5-三取代噻唑类化合物,有可能产生全新结构的杀菌剂。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种结构新颖、对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有显著抗菌活性的2,4,5-三取代噻唑类化合物或其盐。
所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物的结构式如式(IV)所示:
其中,R选自
优选,所述的R选自
本发明的第二个目的是提供一种上述的结构式如式(IV)所示的2,4,5-三取代噻唑类化合物的制备方法,该制备方法以1-(4-羟基苯基)硫脲和3-氯乙酰丙酮为原料,经Hantzsch噻唑合成反应得到第一步产物(I),第一步产物(I)与溴代烷(II)反应,制得第二步产物(III),第二步产物(III)与氨基胍盐酸盐反应,制得最终产物(IV),所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物的合成反应式为:
;
其中,R选自
优选,所述的R选自
进一步优选,包括以下步骤:第一步:将1-(4-羟基苯基)硫脲、3-氯乙酰丙酮和乙醇加入反应器中,加热搅拌反应,得到第一步产物(I);第二步:将第一步产物(I)、溴代烷(II)、碳酸钾、N,N-二甲基甲酰胺加入反应器中,加热搅拌反应,得到第二步产物(III);第三步:将第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐、氯化锂、乙醇加入反应器中,加热搅拌反应,得到上述的结构式如式(IV)所示的2,4,5-三取代噻唑类化合物。
本发明的制备方法,其总收率可在33%~51%。
优选,第一步所述的1-(4-羟基苯基)硫脲和3-氯乙酰丙酮的物质的量的比为1:1.2;第二步所述的第一步产物(I)、溴代烷(II)和碳酸钾的物质的量的比为1:1:1.7;第三步所述的第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐和氯化锂的物质的量的比为1:1.3:0.4;所述的加热搅拌反应为70℃下搅拌反应。
优选,所述的溴代烷选自溴代环己烷、溴代环庚烷或1-溴正庚烷。
本发明的第三个目的是提供上述的结构式如式(IV)所示的2,4,5-三取代噻唑类化合物或其盐在制备抗菌药剂中的应用。
优选,所述的抗菌药剂为抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或铜绿假单胞菌药剂。
本发明的第四个目的是提供一种抗菌药剂,该抗菌药剂含有上述的结构式如式(IV)所示的2,4,5-三取代噻唑类化合物或其盐作为活性成分。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明根据现代药物设计理论及有机合成实验技术,对2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)进行改造,设计合成了一系列全新结构的2,4,5-三取代噻唑类化合物,并进行了抗菌活性研究。研究结果表明:这类结构新颖的2,4,5-三取代噻唑类化合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有显著抗菌活性,在治疗细菌感染的疾病或工业微生物危害中具有较大的应用价值。一些目标物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有显著抗菌作用,优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT),可作为抗菌候选化合物研究。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明,而不是对本发明的限制。
2,4,5-三取代噻唑类化合物的制备方法为:
;
其中,所述的R选自
实施例1
2-((4-(环己基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVa)的制备步骤:
将10mmol的1-(4-羟基苯基)硫脲、12mmol的3-氯乙酰丙酮、60mL乙醇加入150mL烧瓶中,70℃下搅拌反应3小时,反应完毕,过滤,收集滤渣,风干,得到第一步产物I,即2-((4-羟基苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率80%。
将5mmol的第一步产物I、5mmol的溴代环己烷IIa、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应12小时,反应完毕,将反应混合物倒在碎冰上,过滤,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为乙酸乙酯:己烷体积比为3:7)纯化,得到第二步产物IIIa,即2-((4-(环己基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率70%。
将2mmol的第二步产物IIIa、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应24小时,反应完毕,减压旋干,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为甲醇:二氯甲烷体积比为1:5)纯化,最后得到目标产物(IVa),收率80%,总收率44%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6,δ):10.97(s,1H,guanidine),10.22(s,1H,sec amine),7.84(s,3H,guanidine),7.55(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),6.79(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),3.64(m,1H,cyclohexane),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),1.95(m,2H,cyclohexane),1.70(m,2H,cyclohexane),1.53(m,2H,cyclohexane),1.44(m,4H,cyclohexane)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]+calcd for C19H27N6OS,387.1967;found 387.1981。
实施例2
2-((4-(环庚基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVb)的制备步骤:
将10mmol的1-(4-羟基苯基)硫脲、12mmol的3-氯乙酰丙酮、60mL乙醇加入150mL烧瓶中,70℃下搅拌反应3小时,反应完毕,过滤,收集滤渣,风干,得到第一步产物I,即2-((4-羟基苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率80%。
将5mmol的第一步产物I、5mmol的溴代环庚烷IIb、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应12小时,反应完毕,将反应混合物倒在碎冰上,过滤,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为乙酸乙酯:己烷体积比为3:7)纯化,得到第二步产物IIIb,即2-((4-(环庚基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率80%。
将2mmol的第二步产物IIIb、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应24小时,反应完毕,减压旋干,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为甲醇:二氯甲烷体积比为1:5)纯化,最后得到目标产物(IVb),收率80%,总收率51%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6,δ):10.97(s,1H,guanidine),10.22(s,1H,sec amine),7.84(s,3H,guanidine),7.55(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),6.79(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),3.50(m,1H,methine),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),1.75(m,2H,methylene),1.56(m,10H,methylene)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]+calcd for C20H29N6OS,401.2123;found401.2134。
实施例3
2-((4-(正庚基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVc)的制备步骤:
将10mmol的1-(4-羟基苯基)硫脲、12mmol的3-氯乙酰丙酮、60mL乙醇加入150mL烧瓶中,70℃下搅拌反应3小时,反应完毕,过滤,收集滤渣,风干,得到第一步产物I,即2-((4-羟基苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率80%。
将5mmol的第一步产物I、5mmol的1-溴正庚烷IIc、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应12小时,反应完毕,将反应混合物倒在碎冰上,过滤,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为乙酸乙酯:己烷体积比为3:7)纯化,得到第二步产物IIIc,即2-((4-(正庚基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率60%。
将2mmol的第二步产物IIIc、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应24小时,反应完毕,减压旋干,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为甲醇:二氯甲烷体积比为1:5)纯化,最后得到目标产物(IVc),收率70%,总收率33%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6,δ):10.97(s,1H,guanidine),10.22(s,1H,sec amine),7.84(s,3H,guanidine),7.55(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),6.95(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),4.06(t,J=7.0Hz,2H,methylene),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),1.74(m,2H,methylene),1.42(m,2H,methylene),1.26(m,6H,methylene),0.88(m,3H,methyl)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]+calcd for C20H31N6OS,403.2280;found 403.2293。
实施例4
2-((4-(对甲基苄氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVd)的制备步骤:
将10mmol的1-(4-羟基苯基)硫脲、12mmol的3-氯乙酰丙酮、60mL乙醇加入150mL烧瓶中,70℃下搅拌反应3小时,反应完毕,过滤,收集滤渣,风干,得到第一步产物I,即2-((4-羟基苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率80%。
将5mmol的第一步产物I、5mmol的4-甲基溴苄IId、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应12小时,反应完毕,将反应混合物倒在碎冰上,过滤,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为乙酸乙酯:己烷体积比为3:7)纯化,得到第二步产物IIId,即2-((4-(对甲基苄氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑,收率80%。
将2mmol的第二步产物IIId、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中,70℃下搅拌反应24小时,反应完毕,减压旋干,硅胶柱层析(300-400目,洗脱剂为甲醇:二氯甲烷体积比为1:5)纯化,最后得到目标产物(IVd),收率80%,总收率51%。1H NMR(400MHz,DMSO-d6,δ):10.97(s,1H,guanidine),10.22(s,1H,sec amine),7.84(s,3H,guanidine),7.55(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),7.13(m,4H,1-benzene),6.79(d,J=7.5Hz,2H,1-benzene),5.14(s,2H,methylene),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),2.19(s,3H,methyl)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]+calcd for C21H25N6OS,409.1810;found 409.1822。
实施例5
目标化合物的抗菌活性测试:
以2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)为对照药剂,采用微量稀释法测定目标物的MIC,测定目标化合物(实施例1-4制备的2,4,5-三取代噻唑类化合物)对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 6538P)、大肠杆菌(Escherichia coli ATCC 8739)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027)的抗菌活性。
微量稀释法实验步骤如下:
在96孔板的第1列加入200μL浓度为256μg/mL的待测样(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮以及实施例1-4制备的2,4,5-三取代噻唑类化合物),第2-12列分别加入100μL MH肉汤,然后从第1列取100μL加入到第2列混合,再从第2列取100μL加入到第3列混合,依次类推,最后从第10列取100μL加入到第11列混合后取出100μL多余的液体丢弃。取100μL浓度为106cfu/mL的菌液加入第1-11列每孔中,取100μL浓度为106cfu/mL的菌液加入第12列前四孔中,取100μL MH肉汤加入第12列后四孔中,最终每孔的体积都为200μL,第1-11列待测样浓度依次为128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.12μg/mL,第12列前四孔为加菌不加药(阳性生长对照),第12列后四孔为不加菌不加药(无菌对照)。每个待测样做三个重复。将96孔板在37℃烘箱中培养24小时后,用酶标仪测OD600值,OD600值接近无菌对照的孔的浓度为最低抑菌浓度MIC。
结果显示:
(1)2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为16μg/mL、16μg/mL、16μg/mL。
(2)2-((4-(环己基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVa)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为1μg/mL、2μg/mL、4μg/mL,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)。
(3)2-((4-(环庚基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVb)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为1μg/mL、4μg/mL、4μg/mL,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)。
(4)2-((4-(正庚基氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVc)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为4μg/mL、4μg/mL、4μg/mL,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)。
(5)2-((4-(对甲基苄氧基)苯基)氨基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVd)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为8μg/mL、16μg/mL、16μg/mL,对金黄色葡萄球菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT),对大肠杆菌、铜绿假单胞菌的抑菌作用与对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)相当。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.2,4,5-三取代噻唑类化合物或其盐,所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物的结构式如式(IV)所示:
所述的R选自
2.根据权利要求1所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物,其特征在于,所述的R选自
3.一种权利要求1所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物的制备方法,其特征在于,以1-(4-羟基苯基)硫脲和3-氯乙酰丙酮为原料,经Hantzsch噻唑合成反应得到第一步产物(I),第一步产物(I)与溴代烷(II)反应,制得第二步产物(III),第二步产物(III)与氨基胍盐酸盐经Schiff碱反应,制得最终产物2,4,5-三取代噻唑类化合物(IV),所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物的合成反应式为:
;
其中,所述的R选自
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述的R选自
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:将1-(4-羟基苯基)硫脲、3-氯乙酰丙酮和乙醇加入反应器中,加热搅拌反应,得到第一步产物(I);第二步:将第一步产物(I)、溴代烷(II)、碳酸钾、N,N-二甲基甲酰胺加入反应器中,加热搅拌反应,得到第二步产物(III);第三步:将第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐、氯化锂、乙醇加入反应器中,加热搅拌反应,得到2,4,5-三取代噻唑类化合物。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,第一步所述的1-(4-羟基苯基)硫脲和3-氯乙酰丙酮的物质的量的比为1:1.2;第二步所述的第一步产物(I)、溴代烷(II)和碳酸钾的物质的量的比为1:1:1.7;第三步所述的第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐和氯化锂的物质的量的比为1:1.3:0.4;所述的加热搅拌反应为70℃下搅拌反应。
7.权利要求1所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物或其盐在制备抗菌药剂中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述的抗菌药剂为抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或铜绿假单胞菌药剂。
9.一种抗菌药剂,其特征在于,含有权利要求1所述的2,4,5-三取代噻唑类化合物或其盐作为活性成分。
10.根据权利要求9所述的抗菌药剂,其特征在于,所述的抗菌药剂为抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或铜绿假单胞菌药剂。
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