新型含氟嘧啶胺類衍生物的合成及其抑菌活性＊

殷 帥，楊曉云，張 敏，周琢強(qiáng)，徐漢虹

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) a.天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.理學(xué)院，廣東廣州 510642)

嘧啶類化合物具有抗真菌、促進(jìn)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的作用，可用于制備殺蟲劑、除草劑和殺菌劑等。其分子設(shè)計(jì)、合成與生物活性研究是雜環(huán)化合物研究中的一個(gè)十分活躍的領(lǐng)域，廣泛受到醫(yī)藥、農(nóng)藥創(chuàng)制人員的關(guān)注［1］。由于氟原子具有模擬、電子、阻礙及脂溶性滲透等特性，將氟原子或含氟基團(tuán)引入雜環(huán)類化合物中，可使其生物活性倍增［2～5］。大多含氟嘧啶類農(nóng)藥具有高效低毒、低殘留、對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)，例如內(nèi)吸性殺菌劑氟嘧菌酯。

利用已知中間體進(jìn)行氟化改造，用亞活性結(jié)構(gòu)拼接法將不同生物活性的基團(tuán)集于同一分子中，是創(chuàng)制新含氟農(nóng)藥的一個(gè)重要方法［6］。2-氨基-4，6-二取代嘧啶類化合物是一類重要的農(nóng)藥中間體，本文為了尋找具有生物活性的新型嘧啶類化合物，設(shè)計(jì)將三氟乙氧基引入2-氨基嘧啶結(jié)構(gòu)中，采用亞活性結(jié)構(gòu)拼接法，以廉價(jià)鹽酸胍和丙二酸二乙酯為起始原料，經(jīng)環(huán)合、羥基氯代、三氟乙氧基化等反應(yīng)，設(shè)計(jì)并合成了10個(gè)新型的含氟嘧啶胺類化合物(3a，3b，5c，5d，5g，6a，6b，6e，6f，6h，Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，IR 和GC-MS表征。并測(cè)定了3～6對(duì)香蕉枯萎病、水稻稻瘟病、馬鈴薯早疫病、枇杷灰斑病和煙草炭疽病的抑菌活性。

Scheme 1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

RY-1G型熔點(diǎn)儀(溫度未校正);Bruker AV-600型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Agilent 6890NGC/5975 MS型氣質(zhì)聯(lián)用儀［70 eV，HP-5MS為色譜柱(30 m ×0.32 mm ×0.25 μm)］;三用紫外分析儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1)2-氨基-4，6-二羥基嘧啶(1)的合成

在配備冷凝管和無水氯化鈣干燥管的圓底燒瓶中加入無水乙醇150 mL，攪拌下分批緩慢加入切好的金屬鈉2.7 g(115 mmol)，待金屬鈉全部溶解后，冷卻至室溫。加入鹽酸胍5 g(52.5 mmol)，緩慢滴加丙二酸二乙酯10.4 g(52.5 mmol)的乙醇(30 mL)溶液，滴畢，回流反應(yīng)3 h。抽濾，濾液蒸除溶劑，殘余物與濾餅合并，用水(200 mL)溶解，用冰醋酸調(diào)至pH 6～7后置冰箱中冷凍結(jié)晶。抽濾，濾餅于60℃干燥得白色粉末1 5.6 g，收率85.4%，m.p.＞ 300 ℃;1H NMR δ:10.51(s，2H，OH)，6.69(s，2H，NH2)，4.43(s，1H，PyH)。

(2)2-氨基-4，6-二氯嘧啶(2)的合成

在圓底燒瓶中加入1 3 g(23.8 mmol)，1，2-二氯乙烷80 mL，攪拌下加入三乙胺5.92 g(52.4 mmol)，緩慢滴加 POCl34.9 mL(52.4 mmol)的1，2-二氯乙烷(20 mL)溶液(約30 min);回流反應(yīng)5 h。蒸除溶劑，殘余物加冰水(80 mL)，用飽和碳酸鈉溶液調(diào)至中性，抽濾，濾餅用冷水洗滌得A。合并濾液與洗液，用1，2-二氯乙烷(3×20 mL)萃取，合并有機(jī)層，用無水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑，殘余物與A合并，干燥得褐色固體2 2.8 g，產(chǎn)率72.3%，m.p.223 ℃ ～225 ℃;1H NMR δ:7.59(s，2H，NH2)，6.85(s，1H，PyH)。

(3)2-氨基-4-氯-6-三氟乙氧基嘧啶(3)的合成

N2保護(hù)，在反應(yīng)瓶中加入金屬鈉0.92 g和甲苯20 mL，攪拌下升溫至100℃反應(yīng)30 min。迅速降至室溫制得金屬鈉沙，針筒注射器吸取甲苯切換無水THF作溶劑，加入三氟乙醇3 g，待鈉沙全部溶解后，蒸除溶劑，真空干燥得三氟乙醇鈉備用。

N2保護(hù)，在三口瓶中加入 2 3.0 g(18.3 mmol)，三氟乙醇鈉 2.4 g，KI 0.5 g和無水 THF 60 mL，回流反應(yīng)6 h(TLC跟蹤)。抽濾，濾液旋蒸除THF，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］分離得白色固體3a 3.8 g，收率 74.5%，m.p.94 ℃ ～95 ℃;1H NMR δ:7.26(s，2H，NH2)，6.28(s，1H，PyH)，5.01 ～ 4.89(q，2H，CH2CF3);IR ν:3 510，3 307，3 179，1 635，1 563，1 489，1 445，1 174，1 112 cm-1;GC-MSm/z(%):227(M+，100)，192(15)，158(82)，129(15)，92(11)，67(15)，43(15)。

用類似的方法合成黃色固體2-氨基-4，6-二(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(4)4.2 g，收率 71.3%，m.p.21 ℃ ～ 22 ℃;1H NMR δ:6.96(s，2H，NH2)，5.65(s，1H，PyH)，4.98 ～4.90(q，4H，CH2CF3);IR ν:3 537，3 433，2 924，1 623，1 592，1 442，1 271，1 161，960 cm-1;GC-MSm/z(%):291(M+，100)，272(22)，222(98)，193(18)，95(13)，68(16)，32(18)。

(4)6的合成(以6a為例)

在圓底燒瓶加入4 0.3 g(1 mmol)和無水THF 15 mL，攪拌使其溶解。冰浴冷卻下加入氫化鈉0.2 g(4 mmol)，攪拌30 min。滴加溴丙烯0.3 g(2.2 mmol)的無水 THF(10 mL)溶液，滴畢，回流反應(yīng)1 h［TLC跟蹤，展開劑:V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=4∶1)］。抽濾，濾餅用乙醚洗滌，合并洗液和濾液，蒸除溶劑，殘余物用乙醚溶解，飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑得N，N-二丙烯基-2-氨基-4，6-二(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(6a)。

用類似的方法合成6b，6e，6f。用3替代4，用類似的方法合成5c，5d和5g。

N-苯甲基-2-氨基-4-氯-6-(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(5c):白色針狀固體，產(chǎn)率 58.9%，m.p.108 ℃ ～109 ℃;1H NMR δ:8.35(d，J=107.8 Hz，1H，NH)，7.27(dd，J=47.6 Hz，6.5 Hz，5H，PhH)，6.32(d，J=31.9 Hz，1H，PyH)，4.96(dt，J=26.6 Hz，9.0 Hz，2H，CH2CF3)，4.46(t，J=8.3 Hz，2H，CH2);IR ν:3 271，3 104，2 963，1 598，1 582，1 486，1 473，1 270，1 171，1 090，801 cm-1;GC-MSm/z(%):317(M+，100)，234(36)，131(12)，106(46)。

N，N-二苯甲基-2-氨基-4-氯-6-(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(5d):淡黃色固體，產(chǎn)率69.4%，m.p.91 ℃ ～93 ℃;1H NMR δ:7.31(m，J=26.5 Hz，16.6 Hz，7.1 Hz，10H，PhH)，6.44(s，1H，PyH)，4.97 ～ 4.90(q，2H，CH2CF3)，4.79(s，4H，CH2);IR ν:2 920，1 610，1 572，1 521，1 488，1 270，1 170，1 100，793 cm-1;GC-MSm/z(%):407(M+，39)，316(100)，211(18)，125(6)，91(47)。

N-(2，6-二氯苯甲基)-2-氨基-4-氯-6-(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(5g):白色固體，產(chǎn)率83.6%，m.p.131 ℃ ～ 132 ℃;1H NMR δ:7.81(t，J=4.8 Hz，1H，NH)，7.51 ～7.31(m，3H，PhH)，5.71(s，1H，PyH)，5.10 ～ 4.89(m，4H，CH2CF3)，4.70(t，J=9.1 Hz，2H，CH2);IR ν:3 289，2 930，1 612，1 578，1 476，1 446，1 271，1 175，1 093，792，765 cm-1;GC-MSm/z(%):385(M+，7)，350(100)，314(9)，159(11)。

6a:黃色液體，產(chǎn)率 87.4%;1H NMR(CDCl3)δ:5.90 ～5.81(m，2H，=CH)，5.61(s，1H，PyH)，5.23 ～5.11(m，4H，=CH2)，4.76 ～4.67(m，4H，CH2CF3)，4.18(dt，J=5.6 Hz，1.3 Hz，4H，CH2);IR ν:3 080，2 925，1 608，1 576，1 529，1 415，1 270，1 162，796 cm-1;GC-MSm/z(%):371(M+，100)，330(100)，302(65)，275(24)，247(24)，193(16)，164(28)，69(14)，41(36)。

N，N-二苯甲基-2-氨基-4，6-二(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(6b):黃色固體，產(chǎn)率67.3%，m.p.67 ℃ ～69 ℃;1H NMR δ:7.35 ～7.21(m，10H，PhH)，5.75(s，J=5.6 Hz，1H，PyH)，4.91(q，J=9.0 Hz，4H，CH2CF3)，4.79(d，J=10.8 Hz，4H，CH2);IR ν:2 930，1 608，1 574，1 531，1 454，1 440，1 264，1 188，702 cm-1;GC-MSm/z(%):471(M+，88)，380(100)，275(17)，193(11)，131(6)，91(55)。

N，N-二(4-氯苯甲基)-2-氨基-4，6-二(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(6e):白色固體，產(chǎn)率77.6%，m.p.92 ℃ ～ 93 ℃;1H NMR δ:7.32(dd，J=48.0 Hz，8.1 Hz，8H，PhH)，5.79(s，1H，PyH)，4.91(dd，J=17.6 Hz，8.6 Hz，4H，CH2CF3)，4.79(s，4H，CH2);IR ν:2 923，1 610，1 590，1 572，1 521，1 270，1 170，793 cm-1;GC-MSm/z(%):539(M+，6)，414(100)，275(4)，125(9)。

N，N-二(2，6-二氯苯甲基)-2-氨基-4，6-二(2，2，2-三氟乙氧基)嘧啶(6f):白色固體，產(chǎn)率89.6%，m.p.130 ℃ ～132 ℃;1H NMR δ:7.56 ～7.31(m，6H，PhH)，5.79(s，1H，PyH)，5.04(s，4H，CH2)，4.98(q，J=9.1 Hz，4H，CH2CF3);IR ν:2 975，1 606，1 575，1 504，1 437，1 422，1 271，1 169，785 cm-1;GC-MSm/z(%):609(M+，10)，572(29)，448(100)，412(52)，159(18)。

(5)1-［4，6-二(2，2，2-三氟乙氧基)-2-嘧啶基］吡咯烷-2，5-二酮(6h)的合成

在圓底燒瓶中加入丁二酸0.25 g(2.1 mmol)和甲苯15 mL，攪拌下緩慢滴加氯化亞砜2.6 g(10.6 mmol)，滴畢，回流反應(yīng)1 h。真空蒸除過量的溶劑和氯化亞砜，殘余物用無水甲苯10 mL溶解得溶液B。

在反應(yīng)瓶中加入4 0.5 g(1.7 mol)，攪拌下于室溫緩慢滴加溶液B，滴畢，加入縛酸劑三乙胺0.48 g(4.2 mmol)，于 60 ℃反應(yīng) 4 h。減壓蒸除溶劑，殘余物用乙醚溶解后，用飽和碳酸氫鈉溶液洗滌，用無水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑:A=8∶1)分離得褐色固體6h 0.43 g，產(chǎn)率 46.4%，m.p.71 ℃ ～73 ℃;1H NMR(CDCl3)δ:6.39(s，1H，PyH)，4.77(q，J=8.2 Hz，4H，CH2CF3)，2.94(s，4H，CH2);IR ν:3 434，1 731，1 605，1 564，1 431，1 417，1 271，1 179，864 cm-1;GC-MSm/z(%):373(M+，16)，354(13)，304(100)，276(22)，243(9)，83(10)，55(12)。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

在1的合成中，以乙醇為溶劑，乙醇鈉作堿，緩慢將金屬鈉加入到乙醇中制備乙醇鈉，乙醇鈉制備完后要冷卻至室溫后再加入鹽酸胍，使胍從鹽酸鹽中游離出來。當(dāng)n(鹽酸胍)∶n(1，3二羰基化合物)∶n(鈉)=1.0 ∶1.2 ∶2.2 時(shí)，能使鹽酸胍反應(yīng)完全;回流反應(yīng)時(shí)，需要?jiǎng)×覕嚢?，溶劑量足夠，否則反應(yīng)體系容易凝固結(jié)塊。

在 2 的合成中，文獻(xiàn)［7～9］大多用過量的POCl3回流反應(yīng)，POCl3既當(dāng)溶劑又當(dāng)反應(yīng)試劑，這樣不僅浪費(fèi)試劑污染環(huán)境，而且后處理難度大，需要耗費(fèi)大量的堿來中和。由于其4，6-位兩個(gè)羥基的活性較大，按n(1)∶n(POCl3)=1.0 ∶2.2投料，用1，2-二氯乙烷作溶劑便可反應(yīng)完全。

在3或4的合成中，由于三氟乙氧基的特殊性質(zhì)，反應(yīng)需要極性非質(zhì)子溶劑作溶劑，實(shí)驗(yàn)選擇易于處理的THF作溶劑［10］。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶劑不做無水處理時(shí)，反應(yīng)液逐漸變黑，因?yàn)樗拇嬖跉潆x子會(huì)極大的降低三氟乙氧基負(fù)離子親核活性，使3或4的收率很低甚至反應(yīng)失敗。三氟乙氧基化反應(yīng)中催化劑的作用非常明顯［11］，實(shí)驗(yàn)考察了CuI和KI兩種催化劑的催化效果，CuI的催化效果要好于KI，但是CuI在催化過程中逐漸被變藍(lán)變黑，后處理中Cu+也不如K+易于除去，因此選擇KI為催化劑。

2.2 表征

在5和6的1H NMR譜中，三氟乙氧基中亞甲基由于受鄰位三個(gè)氟原子的耦合影響，裂分為四重峰，化學(xué)位移為4.8左右;嘧啶環(huán)5-位的芳基氫為單峰，受嘧啶4，6-位取代基團(tuán)的吸電子或供電子效應(yīng)影響化學(xué)位移在4.4～6.8;有氨基結(jié)構(gòu)的目標(biāo)化合物，NH2的為峰型為單峰，受嘧啶4，6-位取代基團(tuán)的吸電子或供電子效應(yīng)影響，化學(xué)位移在6.31～7.59。有亞胺結(jié)構(gòu)的目標(biāo)化合物，NH的峰型為單峰，在有的目標(biāo)化合物中不出峰，但是IR和GC-MS確定其結(jié)構(gòu)正確。

2.3 生物活性

選取香蕉枯萎病(Ⅰ)、枇杷灰斑病(Ⅱ)、水稻稻瘟病(Ⅲ)、馬鈴薯早疫病(Ⅳ)和煙草炭疽病(Ⅴ)5個(gè)菌種，采用菌絲生長(zhǎng)速率法對(duì)其進(jìn)行離體抑菌活性測(cè)試(用藥量100 mg·L-1)，其抑菌率見表1。由表1可見，3對(duì)Ⅳ和Ⅴ的抑制率分別達(dá)85.0%和84.8%;6e對(duì)Ⅰ的抑制率為78.4%;5g對(duì)5種菌均有較好的抑制活性，對(duì)Ⅰ，Ⅳ和Ⅴ的抑制率分別為85.1%，91.7%和88.3%;其他化合物對(duì)5種菌的的抑制作用較差。3和5g對(duì)Ⅳ和Ⅴ有較好的抑菌活性。

表1 化合物的抑菌活性*Table 1 Fungicidal activities of compounds

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