4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物的合成與生物活性

劉勇軍， 張莎莎， 劉建超， 賀紅武

(華中師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院， 武漢 430079)

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4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物的合成與生物活性

劉勇軍， 張莎莎， 劉建超， 賀紅武*

(華中師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院， 武漢 430079)

以商品化的殺菌劑噻唑菌胺和噻氟酰胺為先導(dǎo)，保持噻唑環(huán)活性結(jié)構(gòu)，在噻唑環(huán)的4位引入酯基，設(shè)計(jì)合成了9個(gè)新型的4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，中間體2-亞氨基-4-噻唑烷酮由簡(jiǎn)便易得的原料溴乙酸乙酯與硫脲一步合成.用IR、1H NMR、13C NMR、MS和元素分析等對(duì)合成的噻唑酰胺化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征.并對(duì)其殺菌和抗腫瘤生物活性進(jìn)行了測(cè)試，初步的研究結(jié)果表明，該類化合物基本上沒(méi)有抗腫瘤活性，但部分化合物對(duì)小麥赤霉病和黃瓜灰霉病有較好的抑制效果.

噻氟酰胺； 噻唑菌胺； 苯甲酰氧基； 噻唑化合物； 殺菌； 抗腫瘤

噻唑衍生物是一類具有優(yōu)異生物活性的含氮雜環(huán)， 能顯著抑制GSK-3與PI3激酶，在醫(yī)藥上用作抗氧化劑、抗病毒劑和抗HIV、抗癌癥藥物及消炎藥物[1-2]，在農(nóng)藥方面也有殺菌和除草作用[3-4].噻唑酰胺衍生物是噻唑衍生物中數(shù)量較多的一類，具有良好的農(nóng)藥活性，許多已經(jīng)商品化.如殺菌劑有噻氟酰胺，噻唑菌胺[5]；除草劑有噻草胺，苯噻草胺[6]； 具有殺蟲活性的噻唑酰胺化合物也有文獻(xiàn)報(bào)道[7-11].本文以商品化殺菌劑噻氟酰胺及噻唑菌胺為先導(dǎo)，保持噻唑環(huán)活性結(jié)構(gòu)，而在噻唑環(huán)的4位引入酯基，設(shè)計(jì)合成了9個(gè)新型的4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，并對(duì)其生物活性進(jìn)行了初步的研究.目標(biāo)化合物的設(shè)計(jì)和合成路線如圖1和圖2所示．

圖1 化合物Ⅱ的設(shè)計(jì)Fig.1 Design of compounds Ⅱ

圖2 化合物Ⅱ的合成路線Fig.2 Synthesis of compounds Ⅱ

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水式真空泵(予華儀器廠)；BUCHI R-200型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；Vario ELⅢ CHNSO元素分析儀(ELEMENTAR公司)； 熔點(diǎn)的測(cè)定使用予華儀器有限責(zé)任公司X-5型顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀；紅外光譜使用NEXUS470傅立葉紅外光譜儀(型號(hào)AVATAR360，NICOLET公司)(KBr壓片)；核磁共振譜的測(cè)定使用Varian NMR System 600 超導(dǎo)核磁共振譜儀(VARIAN公司)(溶劑為DMSO-d6或CDCl3，內(nèi)標(biāo)為TMS)，質(zhì)譜使用API2000LC/MS/MS液相色譜/質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(ABI公司)測(cè)定.

所用試劑均為化學(xué)純或分析純，乙腈、三乙胺使用前經(jīng)無(wú)水處理，柱層析硅膠規(guī)格為(譜科)柱層析硅膠200～300目.

1.2 中間體及目標(biāo)化合物的合成

1.2.1 中間體2-亞氨基-4-噻唑烷酮Ⅰ的合成 將3.81 g(50 mmol)硫脲加入250 mL 單頸燒瓶?jī)?nèi)，再加入100 mL 乙醇作溶劑，室溫?cái)嚢柘戮徛渭?0.2 g(60 mmol)溴乙酸乙酯，約40 min內(nèi)滴加完畢，然后升溫至60℃,油浴保溫反應(yīng)，約1 h后析出固體，再保溫反應(yīng)6 h，TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)完畢(乙酸乙酯∶石油醚=1∶3)，停止反應(yīng).待反應(yīng)液冷至室溫，緩慢滴加25% 的氨水調(diào)節(jié)pH至8～9，然后加入10 mL 水，充分?jǐn)嚢韬蟪闉V，飽和食鹽水洗滌(產(chǎn)物水溶性較好)，烘干，得白色固體Ⅰ，收率90%，熔點(diǎn)247～249℃，易分解.1H NMR (DMSO-d6， TMS， 600 MHZ) δ: 3.90 (s， 2H， S-CH2CO-)， 8.7 (s， 1H，=NH)， 8.99 (s， 1H，-CONH-)；13C NMR (DMSO-d6， TMS， 600 MHZ) δ: 39.5( S-C-CO )， 182.88( N=C-N)， 187.87 (N-CO-CH2S)．

1.2.2 目標(biāo)化合物4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物Ⅱ的合成 0.23 g(2 mmol)I、20 mL無(wú)水乙腈、0.81 g(8 mmol)三乙胺先后加入50 mL單頸圓底燒瓶，充分冰浴下緩慢滴加(取代)苯甲酰氯(4.5 mmol)，約15 min滴加完畢，待冰融化并升至室溫，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)36 h，TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)完畢，停止反應(yīng).然后往反應(yīng)瓶加入10 mL飽和食鹽水，轉(zhuǎn)入分液漏斗，水相用乙酸乙酯30 mL分兩次萃取，合并有機(jī)相，無(wú)水硫酸鈉干燥，脫溶，然后柱層析(乙酸乙酯∶石油醚=1∶4)，得目標(biāo)產(chǎn)物Ⅱ.

4-苯甲酰氧基-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-1)：淡黃色固體，產(chǎn)率25%，熔點(diǎn)153～155℃，1H NMR (CDCl3-d，TMS，600 MHz) δ: 6.89 (s，1H，thiazole-H)，7.39～7.61 (m，6H，Ar-H)，7.90～7.95 (m，4H，Ar-H)，10.87 (s，1H，NH); IR (KBr) ν: 3 161，3 069，1 740，1 722 (C=O)，1 671，1 645 (C=C)，1 596 (C=N)，1 547，1 453，1 432,1 336,1 311,1 264，1 174，1 137,1 085,1 068,1 026,982,908,727 cm-1; Anal. Calcd. for C17H12N2O3S (324.3): C,62.95; H,3.73; N,8.64; Found: C,63.07; H,3.50; N,8.37; MS (ES，m/z): 324.6 (ES+， 100%)．

4-(2-氯苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-2):棕色固體，產(chǎn)率39%，熔點(diǎn)35～37℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.96 (s,1H,thiazole-H),7.28～7.53 (m,6H,Ar-H),7.79～8.00 (m,2H,Ar-H),10.52 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 447,3 158,3 063,2 961,1 753,1 679,1 593,1 556,1 436,1 308,1 275,1 237,1 139,1 094,1 047,982,908 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10Cl2N2O3S (393.2): C,51.92; H,2.56; N,7.12; Found: C,52.12; H,2.87; N,6.67．

4-(3-氯苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-3):黃色固體，產(chǎn)率48%，熔點(diǎn)79～82℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.95 (s,1H,thiazole-H),7.30～7.58 (m,4H,Ar-H),7.73～7.78 (m,2H,Ar-H),7.83 (s,1H,Ar-H),7.91 (s,1H,Ar-H),11.44 (s,1H,NH);13C NMR (DMSO-d6,TMS,150 MHz) δ: 163.7,162.0,155.9,149.0,133.7,133.4,133.1,133.0,132.0,130.7,130.1,129.7,128.7,127.9,127.4,126.4,97.7; IR (KBr) ν: 3 324,3 112,3 073,1 730,1 668,1 547,1 471,1 452,1 422,1 328,1 285,1 269,1 245,1 152,1 112,1 063,989 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10Cl2N2O3S (393.2): C,51.92; H,2.56; N,7.12; Found: C,52.33; H,2.53; N,6.86．

4-(4-氯苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-4):淡棕色固體，產(chǎn)率50%，熔點(diǎn)222～225℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.87 (s,1H,thiazole-H),7.36～7.44 (m,4H,Ar-H),7.82～7.91 (m,4H,Ar-H),10.87 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 409,3 144,3 098,1 741,1 669,1 594,1 546,1 489,1 440,1 401,1 332,1 279,1 173,1 138,1 092,1 014,843 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10Cl2N2O3S (393.2): C,51.92; H,2.56; N,7.12; Found: C,51.53; H,2.60; N,6.77．

4-(2-氟苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-5):棕色固體，產(chǎn)率16%，熔點(diǎn)140～141℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.93 (s,1H,thiazole-H),7.22～7.25 (m,2H,Ar-H),7.28～7.38 (m,3H,Ar-H),7.60～8.24 (m,3H,Ar-H),9.95 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 425,3 239,3 150,3 073,1 751,1 663,1 614,1 546,1 489,1 466,1 336,1 305,1 276,1 241,1 161,1 134,1 066,980,911 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10F2N2O3S (360.3): C,56.66; H,2.80; N,7.77; Found: C,56.83; H,3.11; N,7.57．

4-(4-氟苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-6):淡黃色固體，產(chǎn)率68%，熔點(diǎn)168～170℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.93 (s,1H,thiazole-H),7.20～7.38(m,4H,Ar-H),7.60～8.25(m,4H,Ar-H),9.95 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 416,3 159,3 074,2 949,1 922,1 748,1 734,1 668,1 601,1 547,1 508,1 454,1 415,1 312,1 292,1 237,1 158,1 133,1 085,1 064,1 013,986,910,852 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10F2N2O3S (360.3): C,56.66; H,2.80; N,7.77; Found: C,56.62; H,2.48; N,7.45．

4-(4-甲基苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-7):淡棕色固體，產(chǎn)率66%，熔點(diǎn)191～194℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 2.36 (s,3H，-CH3),2.44 (s,3H，-CH3),6.85 (s,1H,thiazole-H),7.20～7.24 (m,4H,Ar-H),7.79～7.88 (m,4H,Ar-H),10.73 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 413,3 156,3 063,2 923,1 735,1 665,1 610,1 541,1 513,1 440,1 413,1 330,1 267,1 210,1 178,1 131,1 083,1 022,975,905,833 cm-1; Anal. Calcd. for C19H16N2O3S (352.4): C,64.76; H,4.58; N,7.95; Found: C,63.99; H,4.25; N,7.59．

4-(4-三氟甲基苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-8):淡黃色固體，產(chǎn)率20%，熔點(diǎn)175～179℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.96 (s,1H,thiazole-H),7.56～7.67 (m,4H,Ar-H),7.92～8.02 (m,4H,Ar-H),11.67 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 425,3 172,2 960,1 740,1 675,1 557,1 412,1 326,1 297,1 260,1 168,1 134,1 068,1 018,983,952,910 cm-1; Anal. Calcd. for C19H10F6N2O3S (460.3): C,49.57; H,2.19; N,6.09; Found: C,49.82; H,1.98; N,5.74．

4-(4-硝基苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-9):淡黃色固體，產(chǎn)率42%，熔點(diǎn)>260℃，1H NMR (DMSO-d,TMS,600 MHz) δ: 7.13 (s,1H,thiazole-H),8.12～8.40 (m,8H,Ar-H),13.20 (s,1H,NH); Anal. Calcd. for C17H10N4O7S (414.3): C,49.28; H,2.43; N,13.52; Found: C,49.60; H,2.18; N,13.23．

2 結(jié)果與討論

2.1 合成部分

2-亞氨基-4-噻唑烷酮為重要的中間體，可互變?yōu)?-氨基-4-噻唑烷酮.硫脲與氯乙酸反應(yīng)，水或醋酸作溶劑，醋酸鈉作堿，反應(yīng)溫度在100℃～120℃，反應(yīng)時(shí)間6～12 h，收率在40%～80%.2004年中國(guó)專利報(bào)道將硫脲與氯乙酰四氫異喹啉一步合成噻唑烷酮[12].2008年日本專利報(bào)道用硫脲與氯乙酸在醋酸鈉的水溶液中回流9 h，收率可達(dá)81%[13].但文獻(xiàn)報(bào)道的合成方法反應(yīng)溫度較高，需要1.5倍當(dāng)量的醋酸鈉作縛酸劑.本反應(yīng)過(guò)程不加縛酸劑，直接將硫脲與溴乙酸乙酯混合，乙醇作溶劑，60℃ 保溫反應(yīng)6 h，反應(yīng)結(jié)束后用25% 氨水中和，然后抽濾即可得到該中間體.通過(guò)熔點(diǎn)，1H NMR及13C NMR等證實(shí)所合成化合物的結(jié)構(gòu).該法只用一步成功合成了該中間體，原料易得、反應(yīng)條件溫和、后處理簡(jiǎn)便、收率高，為進(jìn)一步研究該類化合物提供了便利的途徑.

2.2 波譜特征

2.3 生物活性

2.3.1 抗腫瘤活性 測(cè)試靶標(biāo)：人口腔上皮癌細(xì)胞株KB，鼻咽癌細(xì)胞株CNE2.測(cè)試方法參照文獻(xiàn)[14-15] .化合物Ⅱ的抗腫瘤活性數(shù)據(jù)列于表1. 抗腫瘤活性測(cè)試表明，該類化合物大多沒(méi)有抗腫瘤活性，但當(dāng)R為4位為較大體積的給電子基時(shí)，能顯著提高對(duì)KB腫瘤細(xì)胞的抑制活性，如Ⅱ-7，R為4-CH3，對(duì)KB的IC50值為43.3 μM，R為其它取代基時(shí)，對(duì)KB的抑制IC50均大于50 μM.

2.3.2 殺菌活性 測(cè)試靶標(biāo)：小麥赤霉(Gibberellazeae)，水稻紋枯(Thanatephoruscucumeris)，黃瓜灰霉菌(Botrytiscinereapers)，番茄早疫(Alternariasolani)，煙草赤星(Alternariaalternate)，黃瓜炭疽(Colletotrichumorbiculare).測(cè)試方法：離體平皿測(cè)定法.化合物Ⅱ的殺菌活性測(cè)試數(shù)據(jù)列于表2(濃度為1×10-4)．

表1 化合物Ⅱ的抗腫瘤活性數(shù)據(jù)表1)

1)測(cè)試活性數(shù)據(jù)由中山大學(xué)腫瘤防治中心提供．

表2 化合物Ⅱ殺菌活性測(cè)試數(shù)據(jù)表1)

1)測(cè)試活性數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所提供．

殺菌活性測(cè)試結(jié)果表明，該類化合物對(duì)黃瓜灰霉病和小麥赤霉病有較好的防效，而對(duì)水稻紋枯病和黃瓜炭疽?guī)缀鯖](méi)有防效.其中Ⅱ-3(R為3-Cl)在濃度為1×10-4時(shí)，對(duì)黃瓜灰霉病表現(xiàn)出81%的抑制率.R為4-CF3時(shí)顯著降低對(duì)小麥赤霉病的防效，而其它取代基對(duì)活性影響不大.R為2-Cl時(shí)化合物對(duì)番茄早疫的抑制活性較好，其它取代基使其活性降低或喪失.

3 結(jié)論

本文建立了新型噻唑環(huán)的合成方法，采用簡(jiǎn)便易得的原料溴乙酸乙酯與硫脲一步合成了2-亞氨基-4-噻唑烷酮中間體，該方法反應(yīng)條件溫和，后處理簡(jiǎn)便，收率高.以商品化的殺菌劑噻唑菌胺和噻氟酰胺為先導(dǎo)，保持噻唑環(huán)活性結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合成了新型4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，用IR、1H NMR、13C NMR、MS和元素分析等對(duì)合成的噻唑酰胺化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對(duì)其殺菌和抗腫瘤生物活性進(jìn)行了初步測(cè)試.抗腫瘤活性測(cè)試結(jié)果表明，該類化合物僅當(dāng)R為4-CH3時(shí)，對(duì)KB腫瘤細(xì)胞具有一定的抑制活性. 殺菌活性測(cè)試結(jié)果表明該類化合物具有選擇性，大多數(shù)化合物對(duì)黃瓜灰霉病和小麥赤霉病有較好的抑制效果，而對(duì)水稻紋枯病和黃瓜炭疽病幾乎沒(méi)有防效.

[1] Mishra Chandra Bhushan， Tiwari Manish. Thiazole: Apromising heterocycle for the development of potent CNS active agents[J]. European of Journal of Medicinl Chemistry， 2015， 92: 1-34．

[2] Liang Y K， Yue Z Z， Li J X， et al. Natural product-based design， synthesis， and biological evaluation of anthrax[2，1-d]thiazole-6，11-dione derivatives from rhein as novel antitumour agents[J]. European of Journal of Medicinl Chemistry， 2014，84: 505-515．

[3] Liu Jianchao， Liang Ying， He Hongwu. Synthesis， characterization and herbicidal activity of new thiazoline derivatives[J]. Chinese Chemical Letters， 2013， 24: 233-235．

[4] 劉建超， 梁 英， 賀紅武. 噻唑啉-2-硫酮衍生物的合成與生物活性[J]. 有機(jī)化學(xué)，2013， 33(9): 1945-1949．

[5] 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．

[6] 陳才俊， 宋寶安. 噻唑類除草劑的研究進(jìn)展[J]. 新農(nóng)藥， 2005， 3: 3-6．

[7] Shiga Y， Okada I， Fukuchi T J. Synthesis and acaricidal activity of N-(1，3，4-thiadiazol-2-y1)pyrazole-5-carboxamides and N-(1，3，4-thiadiazol-2-yl) thiazole-5-carboxamides[J]. Pestic Sci， 2003， 28: 10-12．

[8] 劉長(zhǎng)令， 李正名. 新型先導(dǎo)化合物4-[4-(3，4-二甲氧苯基)-2-甲基噻唑-5-甲?；鵠嗎啉的設(shè)計(jì)、合成與生物活性[J]. 農(nóng)藥， 2004， 43: 157-159．

[9] Liu C L， Li L， Li Z M. Design， synthesis and biological activity of novel (3，4-dimethoxyphenyl)-2-methylthiazole-5-carboxylic acid derivatives[J]. Bioorg Med Chem， 2004， 12: 2825-2830．

[10] Liu C L， Li Z M， Zhang B. Synthesis and biological activity of novel 2-methyl-5-trifluoromethylthiazolecarboxamide derivatives[J]. J Fluorine Chem， 2004， 125: 1287-1290．

[11] Iwataki I， Iwasa T， Hatano R. Insecticidal aminothiazole derivatives[P]. US6737382， 2004．

[12] 張大永， 徐云根. 2-(烴)亞氨(胺)基-4-噻唑烷酮的制備方法[P]. CN1556106A， 2004．

[13] Shimamura H. Method for producing 2-imino-4-thiazolidinone[P]. JP2008260725， 2008．

[14] 劉建超， 劉勇軍， 賀紅武. 新型N′-芳基甲叉基-N-(4-取代苯甲酰氧基噻唑-2-基)取代苯甲酰腙的合成與生物活性[J]. 有機(jī)化學(xué)，2015， 35(2): 462-466．

[15] 劉勇軍， 呂冬娥， 高玉焦，等.2-取代苯甲酰氨基-5-苯甲叉基-4-噻唑酮衍生物的合成與生物活性研究[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2013， 47(2)：200-203．

Synthesis and biological evaluation of 4-benzoyloxy-2-benzoylamino-thiazole derivatives

LIU Yongjun， ZHANG Shasha， LIU Jianchao， HE Hongwu

(College of Chemistry， Cental China Normal University， Wuhan 430079)

In this paper， a series of thiazole derivatives containing the activated structural templets of ethaboxam and trifluzamide were designed and synthesized. All the target compounds were characterized by methods such as1H NMR， IR， elemental analysis，13C NMR and mass spectrometry.The intermediate 2-imino-4-oxo-thiazolinone was synthesized in one step using thiourea and ethyl 2-bromoacetate. Most of the target compounds were subjected to the screening test against tumors and funguses， and the bioassay results showed that some compounds had good biological activity such as fungicide againstGibberellazeae，Botrytiscinereapers.

ethaboxam； trifluzamide； benzoyloxy； thiazole; fungicide; anticancer

2015-01-06.

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(2010CB126100);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目( 21172090; 31000867);教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目 (IRT0953).

1000-1190(2015)05-0730-05

O626.2

A

*通訊聯(lián)系人. E-mail: he1208@mail.ccnu.edu.cn.