1－（2－芳氧基吡啶－3－甲?；?－羧基四氫吡咯的合成研究

仝浩勝，劉永鵬，楊 慧，左雙全

葉 茂，彭龍斌，龔銀香 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

類胡蘿卜素生物合成需要多種酶的參與。類胡蘿卜素生物合成抑制劑通過抑制這些酶而起到殺死植物的作用。經(jīng)類胡蘿卜素生物合成抑制劑處理后的植物最明顯的癥狀是產(chǎn)生白化葉片。目前，研究最為透徹的作用點是八氫番茄紅素去飽和酶 （phytoene desaturase，PD酶）［1－5］。吡氟酰草胺 （diflufenican）是已商品化的除草劑，其以PD酶為靶標(biāo)，非競爭性地抑制PD酶，從而導(dǎo)致植株內(nèi)的八氫番茄紅素大量積累，植物死亡［6－7］。以類胡蘿卜素生物合成為作用點，確保了動植物之間的選擇毒性，具有高效、低毒的特點，成為新型除草劑開發(fā)的熱點。下面，筆者以吡氟酰草胺為先導(dǎo)化合物，在芳氧煙?；Y(jié)構(gòu)上引入氨基酸結(jié)構(gòu)，希望因此而增加藥物在植物體內(nèi)的傳導(dǎo)能力，從而獲得性能更為優(yōu)異的除草劑候選品種。研究合成了3個未見文獻(xiàn)報道的含取代氨基酸的芳氧煙酰胺類化合物，其合成路線如下：

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

美國Brucker AV 300型核磁共振儀 （TMS為內(nèi)標(biāo)，CDCl3為溶劑）；美國NICOLET670FTIR鍺鏡面紅外光譜儀；WRS－1A／B熔點儀；3氰基－2－氯吡啶 （工業(yè)品，購自青州市奧星化工有限公司，未純化）；NaH （60%）；其他所用藥品均為分析純或化學(xué)純。

1.2 芳氧煙酸的合成

在100ml干燥三口燒瓶中加入45ml DMF，再將2.4g（60%，0.06mol）NaH加入到燒瓶中，攪拌成均相。再分次將6.0ml（0.05mol）間三氟甲基苯酚緩慢地加入燒瓶，有氣泡生成，攪拌均勻后再加入7.0g（0.05mol）的3－氰基－2－氯吡啶，在90～100℃反應(yīng)4h。停止加熱，冷卻后加入200ml水，有大量白色絮狀固體生成，攪拌30min后靜置，抽濾，水洗干燥得8.4g 2－間三氟甲基苯氧基煙腈，產(chǎn)率為64%。

稱取5.3g（0.02mol）上述制備的2－間三氟甲基苯氧基煙腈放入100ml三口燒瓶中，同時加入20ml濃度為2mol／L NaOH溶液，加熱回流4h，停止反應(yīng)，冷卻旋轉(zhuǎn)脫溶，用鹽酸酸化到pH＝2～3，且無更多沉淀生成為止。抽濾，水洗，得白色固體，用乙醇重結(jié)晶得純品Ⅰa，熔點164～166℃，收率88%，備用。

用類似的方法制備其他芳氧煙酸Ⅰb和Ⅰc，其熔點分別為158～160℃和155～157℃。

1.3 氨基酸的堿化

將0.012mol脯氨酸置于50ml圓底燒瓶中，加入5ml二氯甲烷，再加入0.03mol／L NaOH溶液，至pH＝9～10，攪拌0.5h，待用。

1.4 目標(biāo)化合物的合成

將2.8g（0.01mol）芳氧基煙酸置于干燥的50ml圓底燒瓶中，加入20ml二氯亞砜，電磁攪拌回流2h，減壓蒸出過量的二氯亞砜，得淡黃色芳氧基煙酰氯固體。芳氧基煙酰氯固體不經(jīng)純化，直接用20ml二氯甲烷溶解，備用。將酰氯以1～2滴／s的速度滴加到已堿化的氨基酸溶液中，先常溫攪拌30min，再加熱回流1h，反應(yīng)過程中，不斷補加稀氫氧化鈉溶液，始終保持體系的pH＝9～10。反應(yīng)畢，再將溶液用鹽酸酸化到pH＝2～3，析出大量黃色絮狀物。減壓抽濾，水洗粗產(chǎn)品，再用乙醇／水重結(jié)晶，得芳氧煙酰胺純品Ⅱa。同法制得目標(biāo)化合物Ⅱb和Ⅱc。目標(biāo)化合物可溶于乙醇、DMF及乙酸乙酯等有機溶劑中。

表1 目標(biāo)化合物的理化常數(shù)

目標(biāo)化合物的物理性質(zhì)見表1，紅外及核磁共振氫譜見表2和表3。

表2 目標(biāo)化合物的IR測試數(shù)據(jù)

表3 目標(biāo)化合物的1 HNMR數(shù)據(jù)

2 結(jié)果與討論

2.1 目標(biāo)化合物的波譜分析

目標(biāo)化合物的紅外譜圖中，特征基團均有明顯吸收。1611～1630cm－1之間的強吸收峰是酰胺鍵中CO的伸縮振動吸收峰，該CO因為與吡啶環(huán)相連而使吸收峰向低波數(shù)方向移動。羧基中CO的伸縮振動吸收峰在1710～1734cm－1之間，而其O—H在3050cm－1附近 （2954～2986）呈現(xiàn)出一寬而散的吸收峰。1420cm－1附近 （1412～1423）出現(xiàn)的強峰為吡啶環(huán)的特征吸收峰。芳氧基中醚鍵的伸縮振動吸收頻率在1235～1262cm－1之間。

核磁共振氫譜中，吡啶環(huán)上各氫原子的共振吸收位于低場。而對于四氫吡咯環(huán)1號位連有氮原子和羧基的次甲基因為誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，其氫原子的共振吸收向低場移動，其他2、3、4號位的氫也都有不同程度的向低場位移。羧基結(jié)構(gòu)中的活潑氫在1HNMR譜圖中未見明顯吸收峰，這可能是因為形成分子內(nèi)或分子間的氫鍵使氫原子位置不確定的緣故。這種情況與有關(guān)文獻(xiàn)的報道一致［8－9］。

2.2 關(guān)于中間體芳氧煙酸的制備

筆者曾參照文獻(xiàn) ［10］，以2－氯煙酸和酚為原料，在DMF作溶劑，堿性條件下合成芳氧基煙酸。但該反應(yīng)中因羧基負(fù)離子吸電子能力不強，且苯氧負(fù)離子有較大的空間位阻，在吡啶環(huán)的2號位上進(jìn)行親核取代反應(yīng)時較困難。而且，該反應(yīng)的反應(yīng)溫度高，反應(yīng)時間長，反應(yīng)產(chǎn)率也較低。經(jīng)過反復(fù)摸索和討論后，制定出優(yōu)化的試驗方案：用NaH將酚堿化，再與3－氰－2－氯吡啶反應(yīng)，首先制得2－芳氧基－3－氰吡啶，再在堿性條件下水解、鹽酸酸化制得芳氧煙酸。由于—CN的吸電子能力較強，芳氧基引入吡啶環(huán)較容易，這樣，盡管多了水解步驟，但實際上反應(yīng)時間縮短，反應(yīng)產(chǎn)率也大大提高。

2.3 關(guān)于目標(biāo)化合物的合成條件的討論

采用中間體芳氧基酰氯與氨基酸通過?；磻?yīng)合成目標(biāo)化合物。氨基酸的氨基和羧基都能與酰基作用。但氨基的?；磻?yīng)活性高于羧基，故反應(yīng)主要生成目標(biāo)化合物芳氧基酰胺。堿性有利于提高氨基的反應(yīng)活性，但堿化不能過度，否則可能因為OH－濃度過高而使酰氯副反應(yīng)程度增大。故堿化時pH值選擇9～10。?；磻?yīng)時間不宜過長，否則可能導(dǎo)致氨基酸中羧基的酯化反應(yīng)比率提高，副產(chǎn)物也會增多。