新型2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亞胺基乙酸酯類衍生物的合成及其抑菌活性*

張 劍， 周思泓， 徐 聰， 喬 柱， 周文明， 馬希漢

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 理學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑具有作用機制獨特、殺菌譜廣、殺菌效果優(yōu)良,以及對環(huán)境的相容性好等特點,但近年來已有病菌對其產(chǎn)生了抗藥性[1～3]。為尋找新的具有良好生物活性的此類化合物，可以將其與低毒、生物活性高的噻唑環(huán)[4]結(jié)合，形成含有噻唑環(huán)的甲氧丙烯酸酯類化合物——2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亞胺基乙酸酯(A)。 A是重要醫(yī)藥中間體[5]，廣泛應(yīng)用于頭孢噻肟鈉、頭孢地嗪鈉、頭孢曲松鈉、頭孢匹美、頭孢匹羅等第三，第四代半合成頭孢菌素的合成中，但鮮有將A用于農(nóng)藥研發(fā)的報道。

本文以乙酰乙酸甲(乙)酯(1a,1d),醛(3a～3d)和酰氯(4f～4h)為主要原料，合成了8個2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亞胺基乙酸酯類衍生物(5a～5e,6f～6h， Scheme 1)，其中6個為新化合物，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR， IR和MS表征。通過測定其生物活性，希望發(fā)現(xiàn)生物活性高的化合物，進(jìn)而進(jìn)行新農(nóng)藥的開發(fā)和研制。

Scheme1

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

XT-4型顯微熔點儀(溫度計未校正)；Bruker Avance DPX300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Nicolet Avatar 330 FT-IR型紅外光譜儀(KBr壓片)；Thermo Finnigan LCQ Advantage型質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純。

1．2 合成

(1) 2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亞胺基乙酸甲酯(2a)的合成[5～7]

在反應(yīng)瓶中加入乙酰乙酸甲酯(1a)26.7 g(230 mmol)，亞硝酸鈉17.1 g(250 mmol)和蒸餾水100 mL，劇烈攪拌下于0 ℃～5 ℃緩慢滴加稀硫酸[V(濃硫酸)∶V(蒸餾水)=1．0∶4．5]50 mL(1 h內(nèi))，反應(yīng)2 h(TLC跟蹤)。用5%NaOH溶液調(diào)至pH 7～8得2-羥基亞胺基乙酰乙酸甲酯溶液。劇烈攪拌下于室溫緩慢滴加硫酸二甲酯25 mL(260 mmol)(25 ℃～30 ℃)，滴畢，繼續(xù)反應(yīng)3 h(TLC跟蹤,用5%NaHCO3溶液維持反應(yīng)液pH 7～8)，用二氯甲烷(3×30 mL)萃取，合并有機相，用水洗至中性，無水硫酸鈉干燥過夜，過濾得2-甲氧基亞胺基乙酰乙酸甲酯的二氯甲烷溶液。加入冰乙酸3 mL，攪拌下于40 ℃～50 ℃極緩慢滴加溴素27 g(170 mmol)，滴畢，繼續(xù)反應(yīng)5 h～6 h(TLC跟蹤)。用5%碳酸氫鈉溶液(3×30 mL)洗滌，水洗至中性，無水硫酸鈉干燥過夜;減壓蒸除溶劑得淡黃色油狀液體4-溴-2-甲氧基亞胺基乙酰乙酸甲酯(B)。

在反應(yīng)瓶中加入硫脲19.0 g(0.25 mol)，無水乙酸鈉20.5 g(0.25 mol)，甲醇100 mL及蒸餾水50 mL，劇烈攪拌使其完全溶解。于室溫緩慢滴加B，滴畢，緩慢升至30 ℃～35 ℃,反應(yīng)4 h(TLC跟蹤)。冷卻至室溫，過濾，濾液加入500 mL冰水中，用3%NaOH溶液調(diào)至pH 5～6。析出大量黃色沉淀，靜置，抽濾，合并兩次濾餅，用水洗滌。合并濾液與洗液，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取；合并萃取液，用無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑，殘余物用混合溶劑{V(二氯甲烷)∶V[石油醚(60 ℃～90 ℃)]=4∶5}重結(jié)晶得淡黃色晶體2a21.4 g， m．p．166 ℃～168 ℃，總產(chǎn)率43.2%(以1a計)；1H NMR(DMSO)δ： 3.80(s, 3H, CO2CH3), 3.87(s, 3H, NOCH3), 6.94(s, 1H, 5-H), 7.26(s, 2H, NH2)； IRν： 3 446， 3 254， 3 129， 1 736， 1 616， 1 542， 1 265， 1 034 cm-1。

用1d替代1a，用類似的方法制備黃色晶體2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亞胺基乙酸乙酯(2d)(環(huán)合反應(yīng)中用乙醇替代甲醇)，總收率42.1%(以1d計)， m．p．162 ℃～164 ℃；1H NMR(DMSO)δ： 1.24～1.28(t, 3H, CH3), 3.86(s, 3H, NOCH3), 4.24～4.31(q, 2H, COCH2), 6.90(s, 1H, 5-H), 7.25(s, 2H, NH2)； IRν： 3 442， 3 262， 3 130， 1 728， 1 619， 1 541， 1 266， 1 029 cm-1。

(2) 亞胺類衍生物的合成(以5a)為例[8]

在三口瓶中依次加入2a646 mg(3 mmol),對甲氧基苯甲醛(3a)562 mg(4 mmol),六氫吡啶3～5滴及甲苯10 mL，攪拌下回流(110 ℃)反應(yīng)3 h。減壓蒸除溶劑，殘余物經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=10∶1]分離得5a。

用類似的方法合成5b～5e。

(3) 酰胺類衍生物的合成(以6f)為例[9，10]

冰浴冷卻下，向裝有氯化鈣干燥管的三口瓶中加入2d430 mg(2 mmol),三乙胺0.4 mL(3 mmol), 4-二甲氨基吡啶(DMAP)15 mg和二氯甲烷20 mL，攪拌下于0 ℃～5 ℃滴加丙酰氯(4f) 0.7 mL(6 mmol)，滴畢,繼續(xù)反應(yīng)2 h(TLC跟蹤)。用飽和食鹽水(3×30 mL)洗至中性，無水硫酸鈉干燥過夜，經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=8∶1)分離得6f。

用類似的方法合成6g和6h。

1．3 抑菌活性測定

采用生長速率法,即將供試藥劑與未凝固的培養(yǎng)基混合均勻接上菌種,用帶藥培養(yǎng)基培養(yǎng)病菌。通過病菌培養(yǎng)速度快慢來判斷藥劑毒力的大小,以十字交叉法測出菌落直徑[菌落擴展直徑/cm=菌落直徑平均值-0.4(菌餅直徑)]，計算抑制率[菌絲生長抑制率/%=(直徑對照菌-直徑受試菌)/直徑對照菌×100%]。

2 結(jié)果與討論

2．1 合成

在2的合成中，溴化反應(yīng)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該反應(yīng)有一個很長的誘導(dǎo)期，本研究采用加入冰乙酸縮短誘導(dǎo)期，加快了反應(yīng)進(jìn)程；溴素的量稍微過量即可，避免生成多溴取代物。環(huán)合過程是放熱反應(yīng)，伴隨溴化氫的產(chǎn)生，溫度過高、酸性過強，產(chǎn)物會部分轉(zhuǎn)化為反式異構(gòu)體，使其純度下降，故需加入一定的堿中和生成的溴化氫。本文采用乙酸鈉作堿，既可以有效吸收生成的溴化氫，也可避免堿性過強對化合物酯結(jié)構(gòu)造成破壞。

在5的合成中，采用以甲苯為溶劑，哌啶為催化劑，回流的反應(yīng)條件，既克服了文獻(xiàn)[8]方法中使用乙醇和DMF為溶劑時的缺點，又避免了使用毒性較大的苯；提高產(chǎn)率，后處理方便，反應(yīng)效果較理想。在6的合成中，采用DMAP作為催化劑，縮短了反應(yīng)時間，減少了副產(chǎn)物的生成。

5和6的實驗結(jié)果和質(zhì)譜數(shù)據(jù)見表1，1H NMR和IR數(shù)據(jù)見表2。

表1 5和6的實驗結(jié)果

2．2 抑菌活性

以等量丙酮為空白對照,給藥量200 mg·L-1,以小麥赤霉病菌(Ⅰ)，馬鈴薯干腐病菌(Ⅱ)，白菜黑斑病菌(Ⅲ)，棉花枯萎病菌(Ⅳ)，煙草赤星病菌菌(Ⅴ)和水稻稻瘟病菌(Ⅵ)為供試菌種,對5和6進(jìn)行抑菌活性測試，結(jié)果見表3。由表3可見，亞胺類化合物(5)的抑菌活性無明顯規(guī)律，只是個別化合物表現(xiàn)出較好的抑菌活性(例如，5a對Ⅱ的抑制率71.7%)。而酰胺類化合物也具有一定的抑菌活性，其中含苯環(huán)結(jié)構(gòu)化合物(6h)的抑菌活性明顯好于脂肪烴和環(huán)脂肪烴化合物(6f,6g)。以此推斷，我們可以利用含苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且鄰、對位上取代有其他基團(tuán)(如鹵原子)的化合物對中間體進(jìn)行衍生，并進(jìn)一步的對其生物活性進(jìn)行測定研究。

表2 5和6的1H NMR和IR數(shù)據(jù)

表3 5和6的抑菌率*

*Ⅰ：小麥赤霉病菌；Ⅱ：馬鈴薯干腐病菌； Ⅲ：白菜黑斑病菌；Ⅳ：棉花枯萎病菌；Ⅴ：煙草赤星病菌菌；Ⅵ：水稻稻瘟病菌

3 結(jié)論

合成了8種2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亞胺基乙酸酯類化合物。初步的抑菌測試結(jié)果表明，他們對小麥赤霉病菌，馬鈴薯干腐病菌，白菜黑斑病菌，棉花枯萎病菌，煙草赤星病菌菌和水稻稻瘟病菌均表現(xiàn)出一定的抑菌活性。為今后進(jìn)行更多類型基團(tuán)衍生物的合成，以期找到活性更好的新化合物提供依據(jù)。

[1] 劉長令，張立新，汪燦明，等. 甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑的研究進(jìn)展[J].農(nóng)藥，1998，37(3)：1-6.

[2] 張一賓. 世界農(nóng)藥新進(jìn)展[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[3] 駱焱平，李元祥，趙培亮，等. 甲氧丙烯酸酯類殺菌劑的研究進(jìn)展[J].中國科技論文在線，2006，1(1)：20-26．

[4] 羅曉艷，任葉果，黃明智. 具殺菌活性噻唑類化合物的研究進(jìn)展[J].農(nóng)藥研究與應(yīng)用，2006，10(3)：5-8.

[5] 李愛軍，周雪琴，劉東志. 2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亞胺基乙酸苯并噻唑硫酯合成工藝的改進(jìn)[J].精細(xì)化工，2005，22(10)：792-794.

[6] Liu C L, Li Z M, Zhong B. Synthesis and biological activity of novel 2-methyl-4-trifluoromethyl-thiazole-5-carboxamide derivatives[J].Journal of Fluorine Chemistry,2004,125:1287-1290.

[7] 楊柏青，耿東濤，屈海濤. 2-(2-氨基噻唑-4-基)-(Z)-甲氧亞氨基乙酸乙酯合成方法的改進(jìn)[J].黑龍江醫(yī)藥，2004，17(2)：128-129.

[8] 邵玲，張青，周欣，等. 新型含噻唑和三唑環(huán)的亞胺類化合物的合成及生物活性研究[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報，2007，28(2)：270-273．

[9] Christoph G. 4-Dimethylamino-pyridine(DMAP)[J].Synlett， Spotlight 68,2003,10:1568-1569.

[10] Michihiko Ochiai, Akira Morimoto, Yoshihiro Matsushita. Ester of 7-[2-(2-aminothiazol-4-yl)-2-(syn)-methoxyiminoacetamido]-3-methyl-ceph-3-em-4-carboxylic acid[P]．US 4 680 390，1987.