一种 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物及 其应用 ( 一 ) 技术领域
本发明涉及一种 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物及其应用。 ( 二 ) 背景技术
作为稠杂环体系中的一员, 苯并噻唑衍生物具有广泛的生物活性, 在新农药创制 中起到重要作用。 据文献报道, 在农用方面, 苯并噻唑及其衍生物具有杀虫、 杀菌、 除草以及 抗病毒等活性。 例如, WO 9406783 揭示了一类 2-(2- 氟乙硫基 )-4, 5, 6, 7- 四取代苯并噻唑 衍生物具有一定的杀虫杀螨活性, 对棉红蜘蛛、 桃蚜、 家蝇、 甜菜夜蛾等均有较好活性 ; 2003 年, Mahran 等 (Pharmazie, 2003, 58(8) : 527-530) 报道了一系列含取代噻唑环的苯并噻唑 衍生物, 对稻瘟病菌、 小麦叶锈病菌、 立枯病菌等都有一定的杀菌活性 ; 早在 1965 年, 德国 Bayer A G(GB : 1004469, 1965-09-15) 就开发了芽前除草剂苯噻隆, 在用量 3.2-6.4ga.i./ ha 下, 可有效防除甘菊、 矢车菊、 母菊、 萝卜属、 芥属等 ; 1999 年, 李在国等 ( 应用化学, 1999, 16(2) : 90-92) 报道了一类 N-(2- 苯并噻唑基 )-α- 氨基膦酸二苯酯类化合物具有较好的 抗烟草花叶病毒 (TMV) 活性。三唑类化合物也具有广泛的农药活性, 已有一批三唑类商品 化农药品种, 如杀虫剂三唑磷、 除草剂三唑磺、 植物生长调节剂多效唑, 尤其是三唑类杀菌 剂 ( 戊唑醇、 氟环唑、 苯醚甲环唑、 丙环唑、 氟硅唑、 粉唑醇、 己唑醇、 三唑醇等 ) 已成为杀菌 剂中最大的一类, 占杀菌剂市场的比例一直维持在 20%左右。鉴于苯并噻唑及三唑类化合 物均具有良好活性, 兼具两者结构的三唑并苯并噻唑类化合物早已引起研究者的关注。美 国伊利诺公司 1979 年公开的三环唑 ( 化学名 : 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻 唑 ) 即是其中代表, 其对防治稻瘟病有特效。
本发明对三环唑进行结构衍生, 设计并合成了系列 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物, 其结构以及生物活性研究均未见有文献报道, 而且对立枯丝核菌、 香 蕉枯萎病菌及烟草花叶病菌等的抑菌活性优于三环唑。 ( 三 ) 发明内容
本发明的目的在于提供一种 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物 及其用途。
本发明采用的技术方案是 :
一种 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物, 结构如式 (I) 所示 :
式 (I) 中, R 为 C1 ~ C8 的烷基、 C1 ~ C3 的烷氧基、 卤素或硝基。
进一步, 本发明苯环上的取代基 R 优选为 1 个或 2 个。
本发明中 R 优选为 C1 ~ C5 的烷基、 甲氧基、 F、 Cl、 Br 或硝基 ; 进一步 R 优选为甲 基、 乙基、 正丙基、 异丙基、 叔丁基、 正戊基、 F、 Cl、 硝基或甲氧基 ; 更进一步 R 优选为下列之 一: R =邻甲基 ; R =间甲基 ; R =对甲基 ; R =对乙基 ; R =对正丙基 ; R =对异丙基 ; R =对 叔丁基 ; R =对正戊基 ; R =间氯 ; R =间氟 ; R =对氟 ; R = 2, 4- 二氯 ; R =间硝基 ; R =对甲 氧基。
本发明 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物优选的制备方法按如 下步骤进行 : 如式 (II) 所示的 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑与如式 (III) 所示的取代苯甲酸 在三氯氧磷 (IV) 中于回流状态下进行环合反应, TLC 监测至反应结束后, 反应液经分离纯 化制得所述的 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物 ;
式 (III) 中, R 为 C1 ~ C8 的烷基、 C1 ~ C3 的烷氧基、 卤素或硝基 ;
本发明所述如式 (II) 所示的 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑、 如式 (III) 所示的取代苯 甲酸及如 (IV) 所示的三氯氧磷的投料物质的量之比为 1 ∶ 1.0 ~ 1.3 ∶ 20.0 ~ 50.0 ; 优 选的如式 (II) 所示的 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑、 如式 (III) 所示的取代苯甲酸及如 (IV) 所示的三氯氧磷的投料物质的量之比为 1 ∶ 1.0 ~ 1.1 ∶ 20.0 ~ 35.0。
本发明采用薄层色谱 (TLC) 法监测反应完成情况, 反应时间通常为 3 ~ 12 小时。 具体反应时间与反应物有关。
本发明所述反应液分离纯化方法为 : 反应结束后, 反应液浓缩除去三氯氧磷, 残余 物用重结晶溶剂重结晶得到如式 (I) 所示的 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑 衍生物。
所述重结晶溶剂优选为乙醇、 乙酸乙酯、 正己烷、 石油醚中的一种或两种以上的混 合液。
本发明还提供所述的 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物作为杀 菌剂的应用。发明人在实施例中采用含药马铃薯琼脂培养基 (PDA) 法对合成的化合物进 行了立枯丝核菌 (Rhizoctonia solani)、 西瓜壳二孢菌 (Ascochyta citrullina Smith)、 香 蕉 枯 萎 病 菌 (Fusarium oxysporum f.sp.cubense) 和 烟 草 炭 疽 病 (Colletotrichum nicotianae) 的杀菌活性测定, 普筛浓度为 50mg/L。结果表明, 化合物 (I) 对所有供试菌种
均表现出一定的抑制活性 ; 绝大部分式 (I) 化合物对立枯丝核菌、 香蕉枯萎病菌和烟草炭 疽病的抑制活性优于对照药剂三环唑, 部分化合物对立枯丝核菌、 香蕉枯萎病菌和烟草炭 疽病具有中等抑制活性, 如化合物 Ic(R =对甲基 )、 If(R =对异丙基 )、 Ii(R =间氯 ) 对立 枯丝核菌抑制率均大于 50%, 化合物 Ij(R =间氟 ) 对香蕉枯萎病菌抑制率为 50.3%, 化合 物 Ia(R =邻甲基 )、 Ie(R =对正丙基 )、 If(R =对异丙基 )、 Ik(R =对氟 ) 对烟草炭疽病 的抑制率均在 50%以上。
与现有技术相比, 本发明的有益效果体现在 :
本发明提供了一类新型的 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物, 该 衍生物制备简单, 表现出良好的抑菌活性。 ( 四 ) 具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明, 但本发明的保护范围并不限于此。
实施例 1 衍生物 Ia(R =邻甲基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 邻甲基苯甲酸 (10mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (200mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 5 小时。TLC 检测至反应 结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 10mL 乙醇重结晶, 得到淡黄色固体 1.73g, 即衍 生物 Ia。熔点 139 ~ 141℃, 收率为 62.0%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 1.75(s, 3H, CH3), 2.20(s, 3H, CH3), 7.09 ~ 7.54(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C16H13N3S : C, 68.79 ; H, 4.69 ; N, 15.04 ; found : C, 68.62 ; H, 4.57 ; N, 15.10。
实施例 2 衍生物 Ib(R =间甲基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 间甲基苯甲酸 (11mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (250mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 9 小时。TLC 检测至反应 结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 15mL 乙酸乙酯重结晶, 得到淡黄色固体 1.96g, 即衍生物 Ib。熔点 164 ~ 165℃, 收率为 70.2%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 2.45(s, 3H, CH3), 2.66(s, 3H, CH3), 7.25 ~ 7.50(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.( % ), calcd.for C16H13N3S : C, 68.79 ; H, 4.69 ; N, 15.04 ; found : C, 68.55 ; H, 4.53 ; N, 15.18。
实施例 3 衍生物 Ic(R =对甲基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对甲基苯甲酸 (10.5mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (300mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 12 小时。TLC 检 测至反应结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 15mL 正己烷重结晶, 得到淡黄色固体 2.02g, 即衍生物 Ic。熔点 157 ~ 160℃, 收率为 72.5%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 1.86(s, 3H, CH3), 2.48(s, 3H, CH3), 7.10 ~ 7.53(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C16H13N3S : C, 68.79 ; H, 4.69 ; N, 15.04 ; found : C, 68.55 ; H, 4.54 ; N, 15.17。实施例 4 衍生物 Id(R =对乙基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对乙基苯甲酸 (11mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (350mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 12 小时。TLC 检测至反应 结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 15mL 石油醚重结晶, 得到淡黄色固体 2.02g, 即 衍生物 Id。熔点 152 ~ 153℃, 收率为 69.0%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 1.31(t, J = 7.5, 3H, CH2CH3), 2.42(s, 3H, CH3), 2.54(q, 2H, CH2CH3), 7.12 ~ 7.63(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C17H15N3S : C, 69.59 ; H, 5.15 ; N, 14.32 ; found : C, 69.45 ; H, 5.08 ; N, 14.47。
实施例 5 衍生物 Ie(R =对正丙基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对正丙基苯甲酸 (10.6mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (250mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 7 小时。TLC 检测至 反应结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 15mL 乙醇重结晶, 得到淡黄色固体 2.07g, 即衍生物 Ie。熔点 118 ~ 120℃, 收率为 67.5%。 该化合物的 1H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 0.97(t, J = 7.5, 3H, CH2CH2CH3), 1.70 ~ 1.74(m, 2H, CH2CH2CH3), 1.85(s, 3H, CH3), 2.71(t, J = 7.5, 2H, CH2CH2CH3), 7.10 ~ 7.55(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C18H17N3S : C, 70.33 ; H, 5.57 ; N, 13.67 ; found : C, 70.10 ; H, 5.44 ; N, 13.82。
实施例 6 衍生物 If(R =对异丙基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对异丙基苯甲酸 (10.8mmol) 加 入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (240mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 10 小时。TLC 检 测至反应结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 20mL 石油醚重结晶, 得到淡黄色固体 1.97g, 即衍生物 If。熔点 126 ~ 128℃, 收率为 64.2%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 1.32(d, J = 7.0, 6H, CH(CH 3)2), 1.84(s, 3H, CH3), 3.01 ~ 3.04(m, 1H, CH(CH3)2), 7.10 ~ 7.57(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C18H17N3S : C, 70.33 ; H, 5.57 ; N, 13.67 ; found : C, 70.07 ; H, 5.49 ; N, 13.80。
实施例 7 衍生物 Ig(R =对叔丁基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对叔丁基苯甲酸 (10mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (200mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 12 小时。 TLC 检测至 反应结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 10mL 乙酸乙酯与 5mL 乙醇的混合液重结晶, 得到淡黄色固体 1.86g, 即衍生物 Ig。熔点 205 ~ 207℃, 收率为 57.8%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 1.39(s, 9H, C(CH3)3), 1.84(s, 3H, CH3), 7.10 ~ 7.58(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C19H19N3S : C, 70.99 ; H, 5.96 ; N, 13.07 ; found :
C, 70.70 ; H, 5.88 ; N, 13.19。
实施例 8 衍生物 Ih(R =对正戊基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对正戊基苯甲酸 (11mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (350mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 12 小时。 TLC 检测至 反应结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 10mL 乙醇与 10mL 正己烷的混合液重结晶, 得到淡黄色固体 1.74g, 即衍生物 Ih。熔点 100 ~ 101℃, 收率为 52.0%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl 3 ) δ : 0.93(t ,J = 7.0 , 3H ,(CH 2 ) 4 CH 3 ) , 1.33 ~ 1.70(m , 6H , CH2(CH2)3CH3), 1.85(s, 3H, CH3), 2.72(t, J = 7.5, 2H, CH2(CH2)3CH3), 7.10 ~ 7.55(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C20H21N3S : C, 71.61 ; H, 6.31 ; N, 12.53 ; found : C, 71.45 ; H, 6.17 ; N, 12.70。
实施例 9 衍生物 Ii(R =间氯 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 间氯苯甲酸 (10mmol) 加入 50mL 反 应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (200mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 3 小时。TLC 检测至反应结 束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 10mL 石油醚与 5mL 正己烷的混合液重结晶, 得到淡 黄色固体 1.51g, 即衍生物 Ii。熔点 181 ~ 183℃, 收率为 50.5%。 该化合物的 1H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 2.64(s, 3H, CH3), 7.18 ~ 7.96(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.( % ), calcd.for C15H10ClN3S : C, 60.10 ; H, 3.36 ; N, 14.02 ; found : C, 59.87 ; H, 3.27 ; N, 14.22。
实施例 10 衍生物 Ij(R =间氟 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 间氟苯甲酸 (10.5mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (300mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 8 小时。TLC 检测至反应 结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 15mL 乙醇重结晶, 得到淡黄色固体 2.01g, 即衍 生物 Ij。熔点 167 ~ 169℃, 收率为 71.0%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(DMSO-d6)δ : 2.43(s, 3H, CH3), 7.04 ~ 7.80(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C15H10FN3S : C, 63.59 ; H, 3.56 ; N, 14.83 ; found : C, 63.38 ; H, 3.41 ; N, 14.97。
实施例 11 衍生物 Ik(R =对氟 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对氟苯甲酸 (10.2mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (280mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 11 小时。TLC 检测至反应 结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 20mL 乙酸乙酯重结晶, 得到淡黄色固体 1.99g, 即衍生物 Ik。熔点 179 ~ 181℃, 收率为 70.4%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(DMSO-d6)δ : 2.42(s, 3H, CH3), 7.02 ~ 8.00(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C15H10FN3S : C, 63.59 ; H, 3.56 ; N, 14.83 ; found : C, 63.42 ; H, 3.44 ; N, 14.93。
实施例 12 衍生物 Il(R = 2, 4- 二氯 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 2, 4- 二氯苯甲酸 (10.5mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (300mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 12 小时。 TLC 检测至 反应结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 20mL 乙醇重结晶, 得到淡黄色固体 2.09g, 即衍生物 Il。熔点 151 ~ 153℃, 收率为 62.8%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 1.96(s, 3H, CH3), 7.16 ~ 7.67(m, 6H, Ph-H) ;
Elemental anal.( % ), calcd.for C15H9Cl2N3S : C, 53.90 ; H, 2.71 ; N, 12.57 ; found : C, 53.72 ; H, 2.63 ; N, 12.76。
实施例 13 衍生物 Im(R =间硝基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 间硝基苯甲酸 (10mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (350mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 8 小时。TLC 检测至反应 结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 20mL 石油醚重结晶, 得到淡黄色固体 2.05g, 即 衍生物 Im。熔点 183 ~ 184℃, 收率为 66.0%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, H NMR(DMSO-d6)δ : 2.44(s, 3H, CH3), 7.05 ~ 7.65(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C15H10N4O2S : C, 58.05 ; H, 3.25 ; N, 18.05 ; found : C, 57.87 ; H, 3.16 ; N, 18.22。
实施例 14 衍生物 In(R =对甲氧基 ) 的合成
将 2- 肼基 -4- 甲基苯并噻唑 (1.80g, 10mmol)、 对甲氧基苯甲酸 (11mmol) 加入 50mL 反应烧瓶中, 再加入三氯氧磷 (200mmol), 搅拌, 加热至回流, 反应 12 小时。 TLC 检测至 反应结束, 反应液浓缩脱去三氯氧磷, 残余物用 10mL 乙醇重结晶, 得到淡黄色固体 1.62g, 即衍生物 In。熔点 160 ~ 162℃, 收率为 55.0%。 1
该化合物的 H NMR 和元素分析数据如下所述, 1
H NMR(CDCl3)δ : 2.19(s, 3H, CH3), 3.91(s, 3H, OCH3), 6.96 ~ 8.38(m, 7H, Ph-H) ;
Elemental anal.(% ), calcd.for C16H13N3OS : C, 65.06 ; H, 4.44 ; N, 14.23 ; found : C, 64.90 ; H, 4.39 ; N, 14.31。
实施例 15 杀菌活性测试
供试靶标: 立 枯 丝 核 菌 (Rhizoctonia solani)、 西 瓜 壳 二 孢 菌 (Ascochyta citrullina Smith)、 香蕉枯萎病菌 (Fusarium oxysporum f.sp.cubense) 和烟草炭疽病 (Colletotrichum nicotianae), 上述菌种保存于 4 ~ 8℃冰箱内, 试验前 2 ~ 3d 从试管斜 面接种到培养皿内, 适宜温度下培养, 备用。
恢复室培养条件 : 供试靶标及加样后靶标的培养温度为 25±5 ℃, 相对湿度为 65±5%。
采用含药马铃薯琼脂培养基 (PDA) 法对实施例 1 ~ 14 合成的化合物及对照药剂 三环唑进行了上述靶标病菌的杀菌活性测定, 普筛浓度为 50mg/L。
具体的, 测试方法参照 《农药生物活性评价 SOP》 。
立枯丝核菌、 西瓜壳二孢菌、 香蕉枯萎病菌和烟草炭疽病 : 参照生测标准方法 NY/ T1156.2-2006, 采用含药培养基法 : 取各 500mg/L 化合物药液 2mL, 加入冷却至 45℃的 18mL
8的 PDA 中, 制成终浓度为 50mg/L 的含药培养基平板。然后从培养好的试验病菌菌落边缘取 6.5mm 直径菌丝块, 移至含药培养基上, 每处理 4 次重复。处理完毕, 置于 28℃的恒温生化 培养箱中培养, 4 天后测量菌落直径, 计算生长抑制率。
生长抑制率 ( % ) = [( 空白对照菌落直径 - 处理菌落直径 )/ 空白对照菌落直 径 ]×100%
测试结果见表 1。
表 1 5- 甲基 -1, 2, 4- 三氮唑并 [3, 4-b] 苯并噻唑衍生物的杀菌活性
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