不對(duì)稱(chēng)芳香雜環(huán)脲類(lèi)化合物的微波合成及生物活性研究

李克建

摘 要：不對(duì)稱(chēng)芳香脲類(lèi)化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥中有著廣泛的用途?；诰G色化學(xué)的理念，利用微波技術(shù)合成了10個(gè)新型的不對(duì)稱(chēng)芳香雜環(huán)脲類(lèi)化合物?；衔锝Y(jié)構(gòu)均已通過(guò)氣相質(zhì)譜、元素分析和核磁共振氫譜進(jìn)行了表征和確證，并對(duì)所有的化合物進(jìn)行了生物活性測(cè)試，部分化合物表現(xiàn)出了一定的殺菌及激素活性，可以作為先導(dǎo)化合物進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：芳香脲 微波合成 生物活性

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ450.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（c）-0069-05

雜環(huán)化合物由于其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在新農(nóng)藥的研究和開(kāi)發(fā)中占有重要的地位，不但是農(nóng)藥發(fā)展的趨勢(shì)，而且可以說(shuō)雜環(huán)化合物已占據(jù)農(nóng)藥發(fā)展的主導(dǎo)地位[1]。已商品化的農(nóng)藥品種中很多都是含有雜環(huán)結(jié)構(gòu)的，如含有吡啶雜環(huán)的新煙堿類(lèi)殺蟲(chóng)劑吡蟲(chóng)啉、啶蟲(chóng)脒等， 含有氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)的磺酰脲、三唑嘧啶、咪唑啉酮等超高效除草劑，含有三唑環(huán)結(jié)構(gòu)的三唑酮、三唑醇?xì)⒕鷦┑萚2]。在不對(duì)稱(chēng)脲類(lèi)化合物研究中，研究較多的是含有取代苯環(huán)等芳香脲類(lèi)化合物，而含有各種雜環(huán)取代的不對(duì)稱(chēng)脲類(lèi)化合物則研究相對(duì)較少，本課題運(yùn)用生物合理設(shè)計(jì)的方法，在脲類(lèi)化合物中引入各種不同的雜環(huán)取代苯環(huán)，并應(yīng)用微波合成的方法合成含有雜環(huán)取代的不對(duì)稱(chēng)脲類(lèi)化合物，并研究其生物活性。

1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

化合物結(jié)構(gòu)鑒定與表征使用儀器：1H NMR和13C NMR譜采用Varian VNMR 600MHz或Mercury Plus 400MHz核磁共振儀（TMS為作內(nèi)標(biāo)，CDCl3或者DMSO-D6為溶劑）；質(zhì)譜測(cè)試是由Thermo Fisher Mass platform DSQII API 2000質(zhì)譜儀測(cè)定；高分辨質(zhì)譜測(cè)試由HRMS） WATERS MALDI SYNAPT G2 HDMS （MA， USA）完成，單晶衍射用Bruker Smart Apex CCD型X-ray單晶衍射儀；熔點(diǎn)由BüCHI B-545數(shù)字熔點(diǎn)儀測(cè)定（溫度計(jì)未經(jīng)校正）。

實(shí)驗(yàn)操作中所用儀器及試劑：德國(guó)heidolph公司生產(chǎn)的MR3001型恒溫磁力攪拌器，BuCHI R-200型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，BuCHI Vacuum Pump=V-700隔膜泵，Sartotuis BSA223S-CW電子天平，ZF-200暗箱式紫外分析儀，DLSB低溫冷卻循環(huán)泵，SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵，W70-1型遠(yuǎn)紅外線干燥箱、Zk-82BB型電熱真空干燥箱和KQ-100DZ型數(shù)控超聲波清洗儀等儀器。

柱層析（Column Chromatography）所用硅膠及點(diǎn)樣硅膠板為青島海洋化工有限公司生產(chǎn)，型號(hào)200～300目。所使用石油醚沸程為60℃～90℃；其他試劑和溶劑如無(wú)特殊說(shuō)明，均為分析純或化學(xué)純。

2 合成設(shè)計(jì)路線與實(shí)驗(yàn)方法

2.1 合成設(shè)計(jì)路線

2.1.1 中間體a的合成

在裝有溫度計(jì)、機(jī)械攪拌器和冷凝管的250mL四口瓶中加入8g鄰氯苯胺（0.065mol，1eq）和15mL水，充分?jǐn)嚢韬笾鸬渭尤?g 98%的濃硫酸，水浴加熱使反應(yīng)溫度維持在50℃左右，然后分批少量加入5g硫氰酸銨（0.065mol，1eq），每批間隔的時(shí)間不要超過(guò)2min。加入完畢后在50℃繼續(xù)反應(yīng)2h，反應(yīng)液由紅棕色變?yōu)榈t色，塊狀固體逐漸溶解最后消失，反應(yīng)混合物由稠變稀。待反應(yīng)混合物全部溶解后升溫到80℃繼續(xù)反應(yīng)5h，補(bǔ)加1.5mL水，反應(yīng)8h后再補(bǔ)加1.5mL水，總計(jì)共加熱15h。用TLC板監(jiān)測(cè)至反應(yīng)結(jié)束，再向反應(yīng)瓶中加入25mL水，冷卻至室溫，水泵減壓抽濾得濾餅，濾餅用水洗至中性，干燥箱烘干，得微黃色粉末9.9g，產(chǎn)率80%[3]。

2.1.2 中間體b的合成

在裝有溫度計(jì)、機(jī)械攪拌器和冷凝管的250mL四口瓶中加入50mL一氯化硫，機(jī)械攪拌下加入8.5g中間體a（0.046mol），開(kāi)始中間體a飄浮于溶劑表面，油浴加熱至60℃左右，中間體a逐漸溶解，同時(shí)有大量氣泡生成，溶液變成深褐色稠狀，30min后溶液變成土黃色。在60℃繼續(xù)反應(yīng)3h，用TLC板監(jiān)測(cè)至反應(yīng)結(jié)束，冷卻至室溫，有大量固體析出，水泵減壓抽濾得濾餅，濾餅用二氯甲烷清洗多次。得到的產(chǎn)品用沸水溶解，再加入濃氨水調(diào)節(jié)溶液pH值至9，析出大量淡黃色固體，冷卻至室溫，水泵減壓抽濾得濾餅，干燥箱烘干，得到固體7g，產(chǎn)率80%。熔點(diǎn)201℃（文獻(xiàn)值202℃）[4]。

2.1.3 中間體c的合成

在500mL圓底燒瓶中加入3.6g氫化鈉（150mmol， 3eq），將反應(yīng)瓶放入冰水浴中，再加入無(wú)水的四氫呋喃100mL，冰浴下攪拌0.5h至氫化鈉混合均勻。將9.25g 2-氨基-4-氯苯并噻唑（50mmol，1eq）溶于50mL四氫呋喃中，倒入100mL恒壓滴液漏斗中，用恒壓滴液漏斗將溶液逐滴加入反應(yīng)燒瓶中，滴加1h左右。滴加完畢再繼續(xù)攪拌1h，最后分批緩慢加入碳酸二苯酯21.4g（100mmol，2eq），加畢再在冰浴下反應(yīng)1h后移出，室溫下攪拌過(guò)夜。用TLC板監(jiān)測(cè)至反應(yīng)結(jié)束，在反應(yīng)體系中加入100mL乙酸乙酯，用飽和食鹽水洗2～3次。收集有機(jī)相，用無(wú)水硫酸鈉干燥。旋蒸除去溶劑，得黃色固體粗品。粗品用柱層析分離提純，最后的白色固體產(chǎn)品7.3g，產(chǎn)率48%[5]。

2.1.4 目標(biāo)化合物I的微波合成

取中間體c（3.3mmol，1eq），不同取代基的胺（4.0mmol， 1.2eq）加入微波反應(yīng)瓶中，用12mLTHF溶解，微波反應(yīng)條件的溫度是150℃，反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)完畢，旋干溶劑，產(chǎn)品用乙酸乙酯重結(jié)晶，得到白色純凈物。

1-butyl-3-（4-chlorobenzo[α]thiazol-2-yl）urea （LKJA1）endprint

Whitesolid，yield86%，mp188-189oC，1HNMR[CDCl3， 400MHz]：δ=0.91（t，J=7.2Hz，3H，CH3），1.36-1.43（m，2H，CH2），1.63-1.68（m，2H，CH2），3.34（d，J=6.0 Hz，2H，CH2），7.13（t，J=8Hz，1H），7.36（d，J=7.6Hz，1H），7.58（d，J=7.6Hz，1H），10.52（s，1H，NH）.ESI-MS：（M-）m/z（%）=282（100）；Anal.CalcdforC12H14ClN3OS.（283.78）：C，50.79；H，4.97；N，14.81.Found：C，50.52； H，4.71；N，14.80.

1-（4-chlorobenzo[α]thiazol-2-yl）-3-（naphthalen-1-yl）urea（LKJA2）

Whitesolid，yield85%，mp242-245oC，1HNMR[DMSO，400MHz]：δ=7.252-7.213（t，J=15.6Hz，1H），7.633-7.471（m，4H），7.73（d， J=8.4，1H），8.103-7.898（m，4H），9.242（s，1H），δ= 11.57（s，1H）.ESI-MS：（M-）m/z（%）=352（100）；Anal.CalcdforC18H12ClN3OS.（351.83）：C，61.10；H，3.42；N， 11.88；Found：C，61.07；H，3.49；N，11.70.

1-（4-chlorobenzo[α]thiazol-2-yl）-3-isopropylurea（LKJA3）

Whitesolid，yield90%，mp178-180oC，1HNMR[CDCl3，400MHz]：δ=1.24（d，J=6.4Hz，6H），4.00-4.05（m，1H），7.15（t，J=8Hz，1H），δ7.39（d，J=7.6Hz，1H），7.60（d，J=7.6Hz，1H），10.51（s，1H）.ESI-MS：（M-）m/z（%）=268（100）；Anal.CalcdforC11H12ClN3OS.（269.75）：C，48.98；H，4.48；N，15.58；Found：C，48.70；H，4.58；N，15.40.

1-（4-chlorobenzo[α]thiazol-2-yl）-3-propylurea（LKJA4）

Whitesolid，yield87%，mp200-202oC，1HNMR[DMSO，400MHz]：δ=0.845（t，J=7.2Hz，3H），1.454（m，J=7.0Hz，2H），3.090（m，J=7.5Hz，2H），6.592（s，1H），7.166（t，J=8Hz，1H），7.411（d，J=8Hz，1H），7.829（d，J=8Hz，1H），δ= 11.169（s，1H，NH）.ESI-MS：（M-）m/z（%）=268（100）； Anal.CalcdforC11H12ClN3OS.（269.75）：C，48.98；H，4.48； N，15.58；Found：C，48.71；H，4.27；N，15.39.

1-（4-chlorobenzo[d]thiazol-2-yl）-3-（4-methylpyridin-2-yl）urea（LKJA5）

Whitesolid，yield84%，mp273-275oC，1HNMR[DMSO，400MHz]：δ=2.3（s，3H，CH3），6.96（d，J=4.8Hz，1H），δ7.27

（t，J=7.8Hz，1H），7.35（s，1H），7.482（d，J=8Hz，1H），7.92（d，J=8，1H），8.21（d，J=4Hz，1H，NH），9.87（s，1H，NH）；ESI-MS：（M-）

m/z（%）=317（100）；Anal.CalcdforC14H11ClN4OS.（318.78）：C，52.75；H，3.48；N，17.58；Found：C，52.62；H，3.40；N，17.60.

1-（4-chlorobenzo[d]thiazol-2-yl）-3-（5-bromopyridin-2-yl）urea（LKJA6）

Whitesolid，yield86%，mp288-289oC，1HNMR[DMSO，400MHz]：δ=7.3（m，J=5.2，1H），δ7.4（t，J=4Hz，1H），7.76（d，J=8.4，1H），7.96（m，1H），8.04（t，J=7.8Hz，1H），δ8.45（m，1H），9.74（s，1H，NH），11.8（s，1H，NH）.ESI-MS：（M-）m/z（%）=383（100）；Anal.CalcdforC13H8BrClN4OS.（383.65）：C，40.70；H，2.10；N，14.60；Found：C，40.51；H，2.16；N，14.47.

1-（4-chlorobenzo[d]thiazol-2-yl）-3-（6-methylpyridin-2-yl）urea（LKJA7）

Whitesolid，yield82%，mp260-262oC，1HNMR[DMSO，400MHz]：δ=2.44（s，3H，CH3），6.97（d，J=7.6Hz，1H），7.26（m，J=4.0Hz，1H），7.5（d，J=8Hz，2H），7.71（t，J=7.8Hz，1H），7.92（d，J=8.0Hz，1H），9.711（s，1H，NH）；ESI-MS：（M-）m/z（%）=317（100）；Anal.CalcdforC14H11ClN4OS.（318.78）：C，52.75；H，3.48；N，17.58；Found：C，52.96；H，3.45；N，17.53.endprint

1-（4-chlorobenzo[d]thiazol-2-yl）-3-（5-chloropyridin-2-yl）urea（LKJA8）

Whitesolid，yield88%，mp275-276oC，1HNMR[DMSO，400MHz]δ=7.24（t，J=7.33，1H），7.48（t，J=6.6Hz，1H），7.79（d，J=4，1H），7.94（m，J=3.4Hz，2H），8.4（s，1H），9.74（s，1H，NH），11.8（s，1H，NH）；ESI-MS：（M-）m/z（%）=337（100）；Anal.CalcdforC13H8Cl2N4OS（339.2）：C，46.03；H，2.38；N，16.52；Found：C，46.0；H，2.40；N，16.30.

1-（4-chlorobenzo[d]thiazol-2-yl）-3-（5-methylpyridin-2-yl）urea（LKJA9）

Whitesolid，yield82%，mp270-271oC，1HNMR[DMSO，400MHz]：δ=2.237（s，3H，CH3），7.24（t，J=7.8Hz，1H），7.49（d，J=8Hz，2H），7.65（d，J=8.4Hz，1H），7.9（d，J=7.6Hz，1H），8.2（s，1H），9.76（s，1H，NH），12.3（s，1H，NH）.Anal.CalcdforC14H11ClN4OS.（318.78）：C，52.75；H，3.48；N，17.58；ESI-MS：（M-）m/z（%）=317（100）；Found：C，52.52；H，3.48；N，17.70.

1-（4-chlorobenzo[d]thiazol-2-yl）-3-（pyridin-3-yl）urea（LKJA10）

Whitesolid，yield81%，mp250-251oC，1HNMR[DMSO，400MHz]：δ=7.2（m，J=4.08Hz，1H），7.4（t，J=4.1Hz，1H），7.5（d，J=7.6Hz，1H），8.0（m，J=10Hz，2H），8.3（s，1H），8.6（s，1H），9.2（s，1H，NH），11.5（s，1H，NH）.ESI-MS：（M-）m/z（%）=303（100）；Anal.CalcdforC13H9ClN4OS.（304.75）：C，51.23；H，2.98；N，18.38；Found：C，51.08；H，3.11；N，18.53.

2.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

綜上所述，運(yùn)用微波技術(shù)明顯的加快了反應(yīng)，提高了效率。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于脂肪烴類(lèi)和含吡啶及嘧啶雜環(huán)化合物，反應(yīng)條件基本相同，均為150℃～180℃。但是在處理過(guò)程中，脂肪烴類(lèi)化合物因?yàn)槭且后w，15～25min之后，產(chǎn)物必須通過(guò)過(guò)硅膠柱才能得到純凈的化合物，產(chǎn)率較高，均在80%左右。而對(duì)于吡啶雜環(huán)化合物，反應(yīng)完畢，冷卻至室溫后，析出大量產(chǎn)物，通過(guò)TLC板檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)原料基本上反應(yīng)完畢，但是由于只收集了析出的固體，故產(chǎn)率不是很高，一般在50%左右，但是節(jié)約了提純時(shí)間。

3 生物活性研究

LKJA等10個(gè)化合物是新合成出的化合物，為明確該系列化合物活性，特請(qǐng)?zhí)旖蚰祥_(kāi)大學(xué)生測(cè)中心對(duì)該系列部分化合物進(jìn)行了活性普篩，以評(píng)估化合物整體活性，結(jié)果報(bào)告如下。

3.1 測(cè)試對(duì)象

3.1.1 草害

通過(guò)對(duì)稗草、油菜、苜蓿、莧菜、馬唐的除草活性測(cè)定，確定此類(lèi)化合物對(duì)這些植物的作用不是很明顯。

3.1.2 植物激素

通過(guò)對(duì)黃瓜子葉生根的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這類(lèi)化合物中有些對(duì)植物生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

3.1.3 對(duì)幾種植物病原菌的抑菌測(cè)定

通過(guò)對(duì)小麥赤霉、番茄早疫、花生褐斑、蘋(píng)果輪紋、黃瓜枯萎等幾種病原菌的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)部分化合物有一定的抑菌作用。

3.1.4 殺蟲(chóng)

通過(guò)對(duì)粘蟲(chóng)、豆蚜的殺蟲(chóng)活性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這類(lèi)化合物的殺蟲(chóng)活性不是很明顯。

3.2 測(cè)試方法

3.2.1 離體黃瓜子葉生根法

供試黃瓜品種為津研4號(hào)，種子浸種后，播于盛有0.7%瓊脂帶蓋搪瓷盤(pán)中，于暗室（26oC）培養(yǎng)三天后，精選大小一致的子葉待用。樣品配制均采用植物激素活性物質(zhì)測(cè)定中的濾紙片法，樣品測(cè)定濃度為10ppm，樣品均采用二甲基甲酰胺溶解。具體方法是：取3mg樣品，溶于3mL二甲基甲酰胺中，稀釋10倍，再取0.3mL均勻滴于6cm直徑的濾紙片上，待溶劑風(fēng)干后，在6cm直徑的培養(yǎng)器中，放入含有樣品的濾紙片1張，蒸餾水3mL，子葉10片，即為10ppm的樣品處理，以蒸餾水為對(duì)照，每個(gè)處理2次重復(fù)，子葉于暗室（26oC）培養(yǎng)五天，測(cè)定每10片子葉柄基部的生根數(shù)。

3.2.2 粘蟲(chóng)

（1）供試?yán)ハx(chóng)。

粘蟲(chóng)（Mythimna separata walker），尖音庫(kù)蚊淡色亞種（Culex pipiens pallens）室內(nèi)飼養(yǎng)的正常群體。

（2）試驗(yàn)方法。

粘蟲(chóng)：浸葉法，用玉米葉浸漬于丙酮配制的藥液中（200ppm，200mg/L），待藥液后接入4齡幼蟲(chóng)，主要為胃毒、觸殺作用，同時(shí)觀察幼蟲(chóng)取食現(xiàn)象。24h檢查死亡率。蚊幼蟲(chóng)用浸液法，將4齡幼蟲(chóng)放入一定濃度（2ppm，2mg/L）的藥液（水）中。24h檢查蚊幼蟲(chóng)死亡率結(jié)果。

3.2.3 新化合物的除草活性篩選方法

盆栽法：在直徑7.5cm左右的一次性紙杯（250mL）中放入一定量的土，加入一定量的水，播種后覆蓋一定厚度的土壤，于花房中培養(yǎng)，幼苗出土前以塑料覆蓋。每天加以定量的清水以保持正常生長(zhǎng)。處理劑量為100g/畝。處理包括土壤處理（出苗前）和莖葉（幼苗一葉一心期）處理兩種。20～25天后調(diào)查結(jié)果，測(cè)定地上部鮮重，以鮮重抑制百分?jǐn)?shù)來(lái)表示藥效?；钚苑旨?jí)指標(biāo)：A級(jí)：≥80%；B級(jí)：60%～79%；C級(jí)：40%～59%；D級(jí)：≤39%。endprint

3.2.4 抑菌測(cè)定方法

采用含藥介質(zhì)法，用萬(wàn)分之一天平分別稱(chēng)取藥劑，將LKJA等12個(gè)化合物分別稱(chēng)取5mg，用0.1mL DMF溶解，然后用定量無(wú)菌蒸餾水配制成一定濃度250μg/mL稀釋液，取4mL化合物稀釋液放入滅菌的小三角瓶?jī)?nèi)，加36mLPDA培養(yǎng)基（濃度相應(yīng)稀釋10倍）混合均勻后，均等倒入3個(gè)滅菌平皿中。培養(yǎng)基凝固后接入d5mm已活化的菌片，以培養(yǎng)基中不加藥只加DMF稀釋液接菌片為空白對(duì)照。每個(gè)處理重復(fù)3次。接菌完畢后，將平皿放入25℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)48h測(cè)定菌落半徑增加值，計(jì)算抑菌率。

抑菌率（%）=（對(duì)照菌落半徑增加值-處理半徑增加值）×100/對(duì)照半徑增加值

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，表3，表4。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，新化合物的除草活性較弱，對(duì)稗草、油菜、馬唐幾乎沒(méi)有活性，但是對(duì)莧菜表現(xiàn)出較弱的除草活性，見(jiàn)表2和表3。新化合物幾乎沒(méi)有殺蟲(chóng)活性，但是在抑菌效果方面較好，化合物L(fēng)KJA8、LKJA9、LKJA10抑菌菌率均在40%以上。LKJA103對(duì)植物生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可知，此類(lèi)化合物的除草活性及殺蟲(chóng)活性很弱，特別是殺蟲(chóng)活性幾乎為零，但是在殺菌及植物激素方面卻有較好的活性，有些化合物的殺菌活性接近50%，個(gè)別化合物對(duì)植物激素效果明顯，如果進(jìn)一步改進(jìn)官能團(tuán)，可能會(huì)有較好的應(yīng)用前景，可對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行抑菌活性和藥害測(cè)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 張自義，曾福禮.5-（2，4-二氯苯氧亞甲基）-2-芳酰氨基-1，3，4-噻二唑的合成及其抗菌活性[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，1991，12（8）：1.

[2] 楊新玲，陳馥衡.新型含噻二唑環(huán)磺酰脲的合成及其生物活性的研究[J].合成化學(xué)，1995，16（2）：234-236.

[3] 車(chē)超，毛淑芬，覃兆海.2-氨基-5-（2-氯吡啶-4-基）-1，3，4-噻二唑衍生物的合成及生物活性[J].應(yīng)用化學(xué)，2002，19（8）：795-797.

[4] 邢曉東，方仁慈，薛兵.2-氨基-4-氯代苯并噻唑的合成[J].農(nóng)藥，1997，36（10）：9-10.

[5] 龍潔，劉衛(wèi)東，徐道莊，等.2-氨基-4-氯-苯并噻唑的合成[J].精細(xì)化工中間體，2003，33（6）：31-34.endprint