一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物及其合成方法和应用 【技术领域】
本发明涉及化工和农药, 具体技术是一类砜类衍生物及其合成方法和应用。背景技术 几丁质又名壳多糖, 是由 N- 乙酰 -D- 葡萄糖胺聚合而成的均一多糖, 广泛存在于 昆虫、 甲壳类硬壳、 真菌细胞壁和一些绿藻中而不存在于植物和脊椎动物中的物质。 几丁质 是绝大多数真菌 ( 子囊菌、 担了菌和半知菌 ) 细胞壁的主要成分, 构成细胞壁质量的 3%一 60%, 处于丝状真菌细胞壁最内层, 临近质膜, 呈放射状。几丁质与真菌菌丝的生长关系密 切, 是真菌菌丝尖端延长部位的主要组分, 几丁质被几丁质合成酶和几丁质酶所调节, 几丁 质合成酶负责几丁质的合成, 几丁质酶负责几丁质的降解。真菌出芽生殖过程中需要几丁 质酶降解子母细胞之间的隔以完成其生殖过程 [Agric.Biol.Chem.1990, 54.1333]。 另外还 有研究表明在丝状真菌的生长中, 几丁质和葡聚糖纤维同时在菌丝的顶端合成。而在成熟 的细胞壁中, 多糖交叉连接, 形成了几丁质葡聚糖混合纤维, 还可能被其他多糖和蛋白质层 覆盖。因此, 在菌丝顶端部分, 裸露的几丁质链容易被几丁质酶水解, 当与 β-1, 3- 葡聚糖 酶结合时, 其作用尤为突出 [Plant Physiol.1988, 88, 936]。 同时由于哺乳动物机体的生命 代谢不需要几丁质代谢系统, 故以几丁质酶作为靶标的新型生物农药具有对人、 畜无害的 优点。
随着对几丁质和几丁质酶认识的系统深入, 人们发现任何能干扰几丁质生物合成 或沉积的物质都会对真菌的正常生理活动造成影响, 以几丁质酶抑制剂作为新型杀虫剂、 抗真菌剂具有较大的开发前景。
最 初 的 几 丁 质 酶 抑 制 剂 是 从 微 生 物 代 谢 产 物 中 筛 选 出 的, 如阿洛菌素 (allosamidin), 后来人们对几丁质酶抑制剂与几丁质酶之间相互作用进行了结构学研究, 发现了化合物 CI-4、 argadin、 argifin 等与几丁质酶相互作用方式且阐明了作用的空间结 构, 这为人工设计几丁质酶抑制剂奠定了坚实的基础。
然而, 目前的几丁质酶抑制剂主要是来源有限、 人工合成难度较大、 大量生产成本 高的天然产物。 因此, 寻找易于控制、 具有成药性的合成几丁质酶抑制剂是开发新农药的一 个热点。
砜类化合物具有广谱生物活性, 在医药方面具有抗结核、 抗炎、 抗增生、 抗感染、 抗 HIV-1 ; 在农药方面具有杀虫、 抗菌、 除草等生物活性。2007 年本课题组以天然产物中筛选 出的先导化合物没食子酸为起始原料, 设计合成一系列新的含 1, 3, 4- 噁 ( 噻 ) 二唑基砜 ( 亚砜 ) 衍生物, 采用生长速率法, 以半夏立枯病原菌 (R.solani)、 小麦赤霉病菌 (G.zeae)、 黄瓜灰霉病原菌 (B.cinerea)、 油菜菌核病菌 (S.sclerotiorum) 等土传病害及迁徙性植物 病害为测试对象, 对部分目标化合物进行了抑菌活性研究。发现部分目标化合物的 EC50 值 在 2.9-23.3μg/mL 之间, 具有很好的抑制活性。初步机理研究表明这类化合物能够降低几 丁质的分解产物 (N- 乙酰葡萄糖胺 ) 的含量, 这说明所得到的砜类化合物是潜在的几丁质 酶抑制剂。[Bioorg.Med.Chem.2007, 15, 3981 ; Bioorg.& Med.Chem.2008, 16, 3632.]。专利
US 5166165 报道系列化合物 a 在 100ppm 浓度下对草莓灰霉病菌和黑星病菌具有较好的抑 制活性。
在研究中我们发现化合物 a 的水溶性差, 并且在对土传病害和迁徙性病害的抑制 活性还不够理想。我们对先导化合物进行结构优化发现化合物 b 对半夏立枯病菌、 辣椒枯 萎病菌、 苹果腐烂病菌、 马铃薯晚疫病菌、 油菜菌核病菌、 黄瓜灰霉病菌、 水稻纹枯病菌、 小 麦赤霉病菌、 稻瘟病菌、 苹果炭疽病菌等土传病害和迁徙性病害具有很好的抑制效果, 其 EC50 值在 2.6-59.2μg/mL 之间。测试发现化合物 b 属低毒类化合物, 田间药效发现化合物 b 的 30%可湿性粉剂在 100-150 克 / 亩的浓度下对太子参枯萎病、 马铃薯晚疫病和莲花白 霜霉病等土传病害和迁徙性病害的防效与对照药剂 10%咪鲜胺在 200 克 / 亩的浓度下相 当, 具有一定的开发价值。但是, 化合物 b 的成本较高, 且抑制土传病害和迁徙性病害的活 性不是很理想, 因此我们以化合物 b 为先导, 对 b 进行结构优化, 以期发现对土传病害和迁 徙性病害活性更好且成本更低的化合物。
基于我们前期的工作和文献调研, 我们利用计算机辅助设计手段, 以几丁质酶为 作用靶点, 采用分子对接法、 计算机虚拟筛选了一列的 1, 3, 4- 噁 ( 噻 ) 二唑基砜衍生物。 并实际合成了所设计的化合物, 采用生长速率法测定了所合成化合物对一些土传病害、 迁 徙性病害及其他植物病害的抑制活性, 发现了部分化合物对这些病害的抑制活性比专利 US 5166165 中所报道活性化合物的活性高。
发明内容
本发明的目的在于创制对土传病害和迁徙性病害具有高效、 环境友好的新型杀菌 剂, 合成一系列水溶性好, 比专利 US 5166165 报道的高活性化合物 ( 如化合物 a) 对土传病 害和迁徙性病害具有更高抑制活性的化合物。
本发明要解决的问题是如何得到对土传病害和迁徙性病害具有更高抑制活性 的化合物。本发明以前期研究为基础 (Bioorg.Med.Chem.2007, 15, 3981 ; Bioorg.&Med. Chem.2008, 16, 3632), 以前期合成的一系列具有较高抑菌活性的含 1, 3, 4- 噁 ( 噻 ) 二唑基 的砜类衍生物为先导, 在优化结构得到化合物 c 的情况下, 对化合物 c 的不同取代基进行结 构优化, 主要是在三个部位进行。
1. 在 1, 3, 4- 噁 ( 噻 ) 二唑的 5 位以不同的基团 ( 直链烷基、 环烷基、 芳基、 取代芳 基、 杂环基 ), 进行结构优化 ;
2. 对杂环部分进行结构衍生, 以不同的杂环和砜相结合 ;
3. 将 R 的结构限定为不同的小基团 ( 乙基、 三氟甲基等 )。
本发明要解决的问题是如何创制对土传病害和迁徙性病害具有高效、 环境友好的 新型杀菌剂。 本发明以存在于土传病害和迁徙性病害等病害中而不存在于植物和脊椎动物 中的几丁质为作用靶标, 达到目标化合物对人、 畜无害的优点。本发明还要解决的问题是提供上述化合物的制备方法。 本发明一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物, 具有如下的通式 :
式 (I) 式 (I) 中 X 是 O 或者 S ; 当 X 是 O 时, 为噁二唑砜类化合物 ; 当 X 是 S 时, 为噻二唑砜类化合物; R 是甲基、 三氟甲基、 卤代甲基或乙基 ;
Z 是三氟甲基、 C1-5 烷基、 C3-8 环烷基、 C2-5 烯基、 C2-5 酯基、 C5 的芳香环基团、 C5 的杂芳香环基团、 C6 的杂芳香环基团或 C6 的芳香环基团 ; 其特征是 :
上述 C5 的杂芳香环基是呋喃、 吡咯、 噻吩或咪唑 ;
上述 C6 的杂芳香环基是吡喃、 吡啶、 噻喃或吡嗪 ;
上述 C5、 C6 的芳香环基上和 C5、 C6 的芳香杂环基上可被 1 个或多个独立选自下 列取代基的基团所取代 : (1) 羟基、 (2) 卤原子、 (3) 腈基、 (4) 硝基、 (5)C1-5 烷基、 (6)C1-5 烷氧基 ;
上述 C1-5 烷基是甲基、 乙基、 正丙基、 异丙基、 正丁基、 异丁基、 叔丁基、 正戊基、 异 戊基或新戊基 ;
上述 C2-5 的烯基是指乙烯基、 丙烯基、 烯丙基、 丁烯基、 异丁烯基、 戊烯基、 异戊烯 基或新戊烯基 ;
上述 C2-5 的酯基为甲酸甲酯基、 甲酸乙酯基、 甲酸丙酯基、 乙酸甲酯基、 乙酸乙酯 基或乙酸丙酯基 ; 上述卤原子为氟、 氯或溴 ;
上述卤原子为氟、 氯或溴。
本发明一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物已合成的化合物包括 :
系列 I
系列 I 结构通式 I-1.2-( 甲基磺酰基 )-5-(3- 硝基 -4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-2.2-( 乙基磺酰基 )-5-(3- 硝基 -4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-3.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2, 4- 二甲氧基苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-4.2-( 乙基磺酰基 )-5-(2, 4- 二甲氧基苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-5.2-( 甲基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-6.2-( 乙基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-7.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-8.2-( 乙基磺酰基 )-5-(2- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑I-9.2-( 甲基磺酰基 )-5-(3, 4- 二氟苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-10.2-( 乙基磺酰基 )-5-(3, 4- 二氟苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-11.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2- 三氟甲基苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-12.2-( 乙基磺酰基 )-5-(2- 三氟甲基苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-13.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2, 3, 4- 三氟苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-14.2-( 乙基磺酰基 )-5-(2, 3, 4- 三氟苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-15.2-( 甲基磺酰基 )-5- 甲基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-16.2-( 乙基磺酰基 )-5- 甲基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-17.2-( 甲基磺酰基 )-5- 甲氧基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-18.2-( 乙基磺酰基 )-5- 甲氧基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-19.2-( 甲基磺酰基 )-5- 环己基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-20.2-( 乙基磺酰基 )-5- 环己基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-21.2-( 甲基磺酰基 )-5-( 吡啶 -3- 基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-22.2-( 乙基磺酰基 )-5-( 吡啶 -3- 基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-23.2-( 甲基磺酰基 )-5-( 吡啶 -4 基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-24.2-( 乙基磺酰基 )-5-( 吡啶 -4 基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-25.2-( 甲基磺酰基 )-5-( 呋喃 -2 基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-26.2-( 乙基磺酰基 )-5-( 呋喃 -2 基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-27.2-( 甲基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-28.2-( 乙基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑 系列 II
系列 II 结构通式 II-1.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2, 4- 二氯苯基 )-1, 3, 4- 噻二唑 II-2.2-( 乙基磺酰基 )-5-(2, 4- 二氯苯基 )-1, 3, 4- 噻二唑 II-3.2-( 甲基磺酰基 )-5- 甲基 -1, 3, 4- 噻二唑 II-4.2-( 乙基磺酰基 )-5- 甲基 -1, 3, 4- 噻二唑 II-5.2-( 甲基磺酰基 )-5-(4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噻二唑 II-6.2-( 乙基磺酰基 )-5-(4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噻二唑 本发明含一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物, 其中优选出具有高活性的化合物 I-1.2-( 甲基磺酰基 )-5-(3- 硝基 -4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-2.2-( 乙基磺酰基 )-5-(3- 硝基 -4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-3.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2, 4- 二甲氧基苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 I-5.2-( 甲基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-6.2-( 乙基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 I-7.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑8为:
102079730 A CN 102079733
说明书5/27 页I-27.2-( 甲基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑
I-28.2-( 乙基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑
II-3.2-( 甲基磺酰基 )-5- 甲基 -1, 3, 4- 噻二唑
本发明系列 I 化合物含 2, 5- 取代基 -1, 3, 4- 噁二唑类衍生物的制备工艺步骤和 条件依次为 :
(1) 不同取代酸甲酯中间体的制备 : 以不同的有机酸和无水甲醇为原料, 在浓硫 酸催化下回流反应 6-10 小时, 减压脱甲醇, 饱和碳酸氢钠水溶液调 ph = 7 后分液得到不同 的甲酸甲酯 ;
(2) 不同取代的甲酰肼中间体的制备 : 以不同的甲酸甲酯溶于甲醇, 然后缓慢加 40% -80%水合肼, 回流反应完全为止, 冷却后析出不同取代的甲酰肼 ;
(3)2- 巯基 -5- 取代 -1, 3, 4- 噁二唑中间体的制备 : 以上述制备的甲酰肼和 KOH、 二硫化碳为原料, 乙醇为溶剂, 回流反应完全, 脱乙醇, 调 PH = 5 得到 2- 巯基 -5- 取代 -1, 3, 4- 噁二唑 ;
(4)2- 硫醚 -5- 取代 -1, 3, 4- 噁二唑中间体的制备 : 以上述 2- 巯基 -5- 取代 -1, 3, 4- 噁二唑为原料, 加氢氧化钠水溶解后, 与 1-2 被摩尔量的硫酸二甲 ( 乙 ) 酯反应得到相 应的硫醚化合物 ;
(5)2- 甲基 ( 乙基 ) 磺酰基 -5- 取代 -1, 3, 4- 噁二唑的制备
以相应的硫醚为原料, 溶解于冰醋酸中, 2% -7%高锰酸钾水溶液或者 30%双氧 水氧化得到相应的砜类化合物。
本发明系列 II 化合物含 2, 5- 取代基 -1, 3, 4- 噻二唑类衍生物的制备工艺步骤和 条件依次为 :
(1) 不同取代酸甲酯中间体和甲酰肼中间体的制备和系列 I 化合物的制备工艺步 骤和条件相同 ;
(2) 不同酰肼基二硫代甲酸钾中间体的制备 : 取甲酰肼、 无水乙醇, 氢氧化钾, 搅 拌溶解后。室温下滴加二硫化碳, 快速搅拌 5h。抽滤, 用无水乙醇洗涤, 得白色固体。用甲 醇重结晶得中间体酰肼基二硫代甲酸钾。
(3)2- 巯基 -5- 取代基 -1, 3, 4- 噻二唑中间体的制备 : 在冰盐水浴下, 用移液管吸 取硫酸加入到三口圆底烧瓶中。在搅拌下加入上述钾盐, 控温< 3℃。加完后, 待全部固体 溶解, 再搅拌 90 分钟, 然后将反应物以细流状慢慢倒入的冰水中, 产物沉淀出来, 抽滤, 用 适量水洗涤, 固体用 10%氢氧化钠溶液溶解, 滤去不溶物再用盐酸酸化, 得白色固体。用乙 醇和二氯甲烷重结晶得无色针状晶体 2- 巯基 -5- 取代基 -1, 3, 4- 噻二唑 ;
(4)2- 硫醚 -5- 取代 -1, 3, 4- 噻二唑中间体的制备 : 以上述 2- 巯基 -5- 取代 -1, 3, 4- 噻二唑为原料, 加氢氧化钠水溶液溶解, 1-2 被摩尔量的硫酸二甲 ( 乙 ) 酯反应得到相 应的硫醚化合物 ;
(5)2- 甲基 ( 乙基 ) 磺酰基 -5- 取代 -1, 3, 4- 噻二唑的制备 : 以相应的硫醚为原 料, 溶解于冰醋酸中, 2% -7%高锰酸钾水溶液或者 30%双氧水氧化得到相应的砜类化合 物。
本发明一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物的用途, 其特征是用作防治农作物病 害。本发明一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物的用途, 其特征是用作防治农作物土 传病害和迁徙性病害。
本发明一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物的用途, 其特征是用作防治植物土传 病害如立枯病、 枯黄萎病和根腐病。
本发明 2- 取代基 -5-(2, 4- 二氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑类衍生物的用途, 其特征是 化合物 I-5.2-( 甲基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑主要用于防治辣椒枯萎病、 半夏立枯 病、 棉苗立枯病、 棉花枯萎病、 水稻烂秧和死苗病。
本发明一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物的用途, 其特征是化合物 I-5.2-( 甲基 磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑用作防治植物迁徙性病害如瘟病、 赤霉病菌、 晚疫病菌、 锈 病、 黑穗病、 黄萎病。
本发明含 2- 取代基 -5-(2, 4- 二氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑类衍生物的用途, 其特征 是化合物 I-5.2-( 甲基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑主要用于防治稻瘟病、 小麦赤霉 病、 马铃薯晚疫病、 小麦锈病、 玉米丝黑穗病、 棉花黄萎病。
本发明一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物的用途, 其特征是用化合物 I-5.2-( 甲 基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑处理真菌、 真菌栖息地或需防治真菌侵袭的材料、 植物、 区域、 土壤、 种子或空间。 化 合 物 I-1.2-( 甲 基 磺 酰 基 )-5-(3- 硝 基 -4- 氯 苯 基 )-1, 3, 4- 噁 二 唑 ; I-2.2-( 乙 基 磺 酰 基 )-5-(3- 硝 基 -4- 氯 苯 基 )-1, 3, 4- 噁 二 唑 ; I-3.2-( 甲 基 磺 酰 基 )-5-(2, 4- 二甲氧基苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; I-5.2-( 甲基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁 二唑 ; I-6.2-( 乙基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 ; I-7.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2- 氯苯 基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; I-27.2-( 甲基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; I-28.2-( 乙 基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; II-3.2-( 甲基磺酰基 )-5- 甲基 -1, 3, 4- 噻 二唑对小麦赤霉病原菌、 辣椒枯萎病原菌、 苹果腐烂病原菌、 半夏立枯病原菌、 水稻纹枯病 原菌、 油菜菌核病原菌、 马铃薯晚疫病原菌、 苹果炭疽病原菌活性较好, 其活性优于商品化 合物甲基硫菌灵、 恶霉灵、 腈菌唑活性相当。同时化合物 I-1.2-( 甲基磺酰基 )-5-(3- 硝 基 -4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; I-2.2-( 乙基磺酰基 )-5-(3- 硝基 -4- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁 二唑 ; I-3.2-( 甲基磺酰基 )-5-(2, 4- 二甲氧基苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; I-5.2-( 甲基磺酰 基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 ; I-6.2-( 乙基磺酰基 )-5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 ; I-7.2-( 甲 基磺酰基 )-5-(2- 氯苯基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; I-27.2-( 甲基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; I-28.2-( 乙基磺酰基 )-5-( 对氯苄基 )-1, 3, 4- 噁二唑 ; II-3.2-( 甲基磺酰 基 )-5- 甲基 -1, 3, 4- 噻二唑对小麦赤霉病原菌、 辣椒枯萎病原菌、 苹果腐烂病原菌的抑制 活性优于 US5166165 报道的活性最好的化合物 a。
附图说明 : 图 1A 至图 8 表示在不同浓度下部分化合物对病原菌的抑制效果, 中间 培养皿中的菌饼是空白对照, 其他培养皿中的菌饼药剂浓度分别为 3.125, 6.25, 12.5, 25, 50ppm, 培养皿中的药剂浓度越高, 培养皿中的菌饼直径越小, 说明抑制越强。其中,
图 1A 化合物 I-5 对小麦赤霉菌的抑制效果 ; 图 1B 化合物 I-6 对小麦赤霉菌的抑 制效果 ; 图 1C 化合物 I-7 对小麦赤霉菌的抑制效果 ; 图 1D 化合物 I-9 对小麦赤霉菌的抑制 效果 ; 图 1E 化合物 I-13 对小麦赤霉菌的抑制效果 ;
图 2A 化合物 1-5 对马铃薯晚疫菌的抑制效果 ; 图 2B 化合物 I-6 对马铃薯晚疫菌
的抑制效果 ; 图 2C 化合物 I-7 对马铃薯晚疫菌的抑制效果 ; 图 2D 化合物 I-8 对马铃薯晚疫 菌的抑制效果 ; 图 2E 化合物 I-10 对马铃薯晚疫菌的抑制效果 ;
图 3A 化合物 I-5 对油菜菌核菌的抑制效果 ; 图 3B 化合物 I-6 对油菜菌核菌的抑 制效果 ;
图 4A 化合物 I-5 对水稻纹枯菌的抑制效果 ; 图 4B 化合物 I-6 对水稻纹枯菌的抑 制效果 ;
图 5A 化合物 I-5 对半夏立枯菌的抑制效果 ; 图 5B 化合物 I-6 对半夏立枯菌的抑 制效果 ;
图 6 化合物 I-5 对辣椒枯萎菌的抑制效果 ;
图 7 化合物 I-5 对苹果腐烂菌的抑制效果 ;
图 8 化合物 I-5 对苹果炭疽菌的抑制效果 ;
图 9A 化合物 I-5 的 1H NMR 图, 图 9B 化合物 I-5 的 13C NMR 图。 具体实施方式
实施例一 : 2, 5- 取代基 -1, 3, 4- 噁二唑类化合物的制备
本发明系列 I 化合物含 2, 5- 取代基 -1, 3, 4- 噁二唑类衍生物的制备工艺步骤和 条件以 2-( 甲基磺酰基 )-5- 苯基 - 噁二唑为例说明, 其他可以参照合成。(1) 苯甲酸甲酯中间体的制备
投苯甲酸 (37.8g, 0.31mol) 和无水甲醇 (198.0g, 6.2mol) 于 500mL 三口瓶中, 室 温下缓慢滴加浓硫酸 (61g, 0.62mol) 后升温至回流, 反应 8 小时结束。减压脱甲醇后用饱 和碳酸氢钠溶液洗涤至中性。分液得到苯甲酸甲酯 39.1g, 折射率 : n20/D 1.516(lit.), 收 率 92.8%。1H NMR(500MHz, CDCl3)δ : 8.04-7.31(m, 5H, benzyl-H), 3.81(s, 3H, CH3) ;
(2) 苯甲酰肼中间体的制备
投苯甲酸甲酯 (30g, 0.22mol) 和甲醇 250ml 于 500ml 的三口圆底烧瓶中, 室温 下缓慢加入 80 %水合肼 (20.6g, 0.33mol), 升温至 68-72 ℃回流反应 6 小时结束。冷却 后析出白色晶体, 抽率得 2, 4- 二氯苯甲酰肼, 甲醇中重结晶得白色片状晶体 27.5g, 熔点 :
162-164 ℃, 收 率 91.6 %。1H NMR(500MHz, CDCl3)δ : 9.56(s, 1H, NH), 7.94-7.31(m, 5H, benzyl-H), 3, 34(s, 2H, NH2) ;
(3)2- 巯基 -5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑的制备
投苯甲酰肼 (25g, 0.18mol)、 氢氧化钾 (10.8, 0.19mo, 溶于 10mL 水 )、 和 400ml 乙 醇于 1000mol 三口瓶中, 室温搅拌溶解。缓慢加入二硫化碳 (20.5g, 0.27mol) 后升温至 71-73℃回流反应 7 小时结束。 减压脱去乙醇后用 3%稀盐酸调 ph = 6, 得到白色稠状液体, 抽滤得白色固体, 95%乙醇重结晶得 2- 巯基 -5 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑 27.8g。白色晶体, 熔 CDCl3)δ : 11.03(s, 1H, SH), 8.01-7.43(m, 5H, 点: 168-170℃, 收率 85%。1H NMR(500MHz, benzyl-H) ;(4)2- 甲巯基 -5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑的制备
在 250mL 三口瓶中加入中间体巯基化合物 (5g, 28mmol)、 150mL 水、 NaOH(1.2g, 30mmol), 搅拌 10min, 待固体全部溶解后, 加入硫酸二甲酯 (4.2g, 33mmol)。在室温 (20℃ ) 1 下搅拌反应 1-4h 结束, 白色晶体, 熔点 : 31-33 ℃, 收率 85 %。 H NMR(500MHz, CDCl3)δ : 8.04-7.33(m, 5H, benzyl-H), 2.43(s, 3H, CH3) ;
(5)2- 甲磺酰基 -5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑的制备
投硫醚化合物 (1g, 5.2mmol), 冰醋酸 15mL 于 50mL 带冷凝管的三口烧瓶中, 搅拌 溶解后加入 KMnO4(1.23g, 7.8mmol)。反应完毕后以饱和亚硫酸氢钠脱色, 倒入冰水中即析 出 2- 甲磺酰基 -5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑。无水乙醇重结晶得目标物合物 0.95g。熔点 : 1 124-126℃, 收率 82%。 H NMR(500MHz, CDCl3)δ : 8.14-7.55(m, 5H, benzyl-H), 3.53(s, 3H, CH3) ;
根据实施例一的类似方法已合成的化合物的结构及结构表征如表一、 表二和表 三:
表一系列化合物 I 的核磁共振数据
表二化合物的物化性质与元素分析
表三化合物的 IR 数据
实施例二 : 2-( 甲基磺酰基 )-5- 对氯苯基 -1, 3, 4- 噻二唑的制备
本发明系列 II 化合物含 2, 5- 取代基 -1, 3, 4- 噻二唑类衍生物的制备工艺步骤和 条件以 2-( 甲基磺酰基 )-5- 对氯苯基 - 噻二唑为例说明, 其他可以参照合成。对氯苯甲酸 甲酯和对氯苯甲酰肼中间体的制备参照实施例 2 完成。
(1)2- 巯基 -5- 对氯苯基 -1, 3, 4- 噻二唑的制备
称取对氯苯甲酰肼 (8g, 0.047mol) 置于 500mL 三颈圆底烧瓶中, 加入 200mL 无水
乙醇, 再加氢氧化钾 (2.6g, 0.047mol), 搅拌溶解。控制温度为室温, 滴加二硫化碳 (5.3g, 0.07mol), 快速搅拌 5h。抽滤, 用无水乙醇洗涤, 得氯苯甲酰肼基二硫代甲酸钾。用甲醇重 结晶得白色晶体。 在冰盐水浴下, 用移液管吸取 10mL 硫酸加入到 50mL 三口圆底烧瓶中。 在 搅拌下加入上述制备的钾盐 (3g, 0.01mol), 反应剧烈, 大量放热, 控温< 3℃。加完后待全 部固体溶解, 再搅拌 90 分钟, 然后将反应物以细流状慢慢倒入 200mL 的冰水中, 产物沉淀出 来, 抽滤, 用适量水洗涤, 固体用 10%氢氧化钠溶液溶解, 滤去不溶物再用盐酸酸化, 得白色 固体。用乙醇和二氯甲烷重结晶, 得无色针状晶体 7.5g。熔点 : 168-170℃, 收率 70%。1H NMR(500MHz, CDCl3)δ : 7.21-7.98(m, 4H, benzyl-H, ), 11.23(s, 1H, SH) ;
(2)2-( 甲基硫基 )-5- 对氯苯基 -1, 3, 4- 噻二唑的制备
在 250mL 三口瓶中加入中间体巯基化合物 (5g, 22mmol)、 150mL 水、 NaOH(0.88g, 22mmol), 搅拌 10min, 待固体全部溶解后, 加入硫酸二甲酯 (4.1g, 33mmol)。在室温 (20℃ ) 1 下搅拌反应 1-4h 结束, 白色晶体 4.5g, 熔点 : 121-123℃, 收率 85%。 H NMR(500MHz, CDCl3) δ: 2.56(s, 3H, CH3), 7.35-8.02(m, 4H, benzyl-H) ;
(3)2-( 甲基磺酰基 )-5- 对氯苯基 -1, 3, 4- 噻二唑的制备
投硫醚化合物 (1g, 4.1mmol), 冰醋酸 15mL 于 50mL 带冷凝管的三口烧瓶中, 搅拌 溶解后加入 KMnO4(0.97g, 6.1mmol)。反应完毕后以饱和亚硫酸氢钠脱色, 倒入冰水中即析 出 2- 甲磺酰基 -5- 苯基 -1, 3, 4- 噁二唑。无水乙醇重结晶得目标物合物 0.99g。熔点 : 1 89-91℃ ; yield 率 90%。 H NMR(500MHz, CDCl3)δ : 8.41-7.46(m, 3H, benzyl-H), 3.52(s, 3H, CH3) ;
根据实施例二的类似方法已合成的化合物的结构及结构表征如表四、 表五和表 六:
表四系列化合物 II 的核磁共振数据
表五系列化合物 II 的物化性质与元素分析
表六系列化合物 II 的的 IR 数据
实施例三 : 化合物的抑菌活性实验
采用离体生长速率法测定化合物的抑菌活性。 加热马铃薯葡萄糖琼脂培养基 (PDA 培养基 : 马铃薯 200g、 琼脂 20g、 葡萄糖 20g、 蒸馏水 1000mL) 至溶融状态 (40-60℃ ), 将 10mL 药液 (10 倍终浓度的药液 ) 倒入 90mL PDA 培养基中, 充分摇匀, 均匀倒入直径 9cm 的培养 皿内, 水平放置, 待冷却凝固。在已经培养 4d 的新鲜病原菌菌落边缘用打孔器打取直径为 4mm 的菌碟, 将菌碟倒置于含药剂 PDA 平板中央, 然后置于 27℃恒温恒湿培养箱中倒置培 养, 待空白对照菌落生长至接近平皿三分之二处时开始观测, 十字交叉法测量菌落直径, 取 平均值。空白对照不加药剂, 但含有同样浓度的溶剂和 0.5% Tween 20, 每处理重复三次。 通过以下公式计算药剂对菌丝生长的抑制率 :
I(% ) = (C-T)/(C-0.4)*100% 其中 I 为抑制率, C 为空白对照直径 (cm), T 为处理直径 (cm)。 表七部分化合物在 50μg/mL 浓度下抑菌活性数据 ( 抑制率 )
注: a 每处理重复三次
b 已知对照
c 以商品药剂甲基硫菌灵、 恶霉灵、 腈菌唑作为阳性对照药
从表 4 生测活性测试结果可以看出, 全部化合物对辣椒枯萎病原菌、 小麦赤霉病 原菌和苹果腐烂病原菌的抑菌活性较好, 其活性优于或与商品化合物甲基硫菌灵、 恶霉灵、 腈菌唑活性相当。
实施例四 : 部分化合物的毒力回归方程和 EC50 值的测定
采用二倍稀释法将药剂用溶剂配制成 6 个浓度, 采用生长速率法测定各个浓度抑 制率, 每处理重复三次。 将抑制率数据转换成机率值 (Y)、 药剂浓度 (μg/mL) 转换成对数值 (X), 在 SPSS 11.5 软件中进行回归分析, 得到毒力回归方程 (Y = AX+B) 和相关系数 (r), 计 算药剂对病原菌抑制中浓度 (EC50), 并分别以相应的商品药剂作为对照。对部分化合物进 行了毒力回归方程和 EC50 值的测定 ( 结果见表一 )。
表八 . 部分化合物对植物病原菌的抑制中浓度 (EC50μg/mL)
编号 病原菌 回归方程 EC50 相关系数 (R)
恶霉灵 小麦赤霉 y = 4.208x-1.262 30.76±1.40 0.946
辣椒枯萎 y = 1.343x+3.058 27.93±1.02 0.980
苹果腐烂 y = 2.103x+1.647 39.26±2.79 0.999
半夏立枯 y = 3.532x-0.604 38.64±0.45 0.880
水稻纹枯 y = 1.298x+3.043 32.21±5.82 0.958 油菜菌核 y = 2.346x+2.900 7.76±2.98 0.998 苹果炭疽 y = 3.896x-1.136 37.58±3.16 0.946 马铃薯晚疫 y = 1.715x+2.559 26.49±1.42 0.858 苹果腐烂 y = 2.014x+2.177 25.23±6.12 0.917 小麦赤霉 y = 5.140x-1.565 18.92±3.16 0.943 辣椒枯萎 y = 1.497x+2.947 20.75±2.73 0.979 苹果腐烂 y = 1.315x+3.246 21.58±1.48 0.991 半夏立枯 y = 1.397x+3.334 15.60±1.68 0.978 I-126102079730 A CN 102079733
说水稻纹枯 油菜菌核 马铃薯晚疫 苹果炭疽 黄瓜灰霉 苹果腐烂 小麦赤霉 辣椒枯萎明书29.85±7.87 4.47±0.51 12.59±1.87 27.54±0.62 5.09±4.71 16.60±4.42 5.22±0.66 11.43±2.18 3.53±3.56 5.65±5.70 1.98±0.32 9.98±0.66 7.01±4.13 6.61±3.50 37.76±8.31 61.66±2.17 58.08±18.41 10.50±1.16 13.30±0.69 6.89±0.70 16.03±0.93 8.41±1.69 11.53±5.91 5.33±0.25 1.87±0.72 6.67±0.18 0.18±0.20 11.64±2.43 7.41±2.01 11.89±1.08 8.30±1.29 9.51±5.40 6.10±0.52 8.00±0.43 11.56±1.14 7.93±1.11 0.991 0.781 0.981 0.938 0.987 0.971 0.982 0.962 0.861 0.948 0.996 0.876 0.936 0.945 0.965 0.926 0.840 0.991 0.844 0.992 0.958 0.993 0.911 0.920 0.874 0.868 0.933 0.882 0.922 0.865 0.937 0.942 0.970 0.976 0.968 0.88123/27 页y = 1.350x+3.009 y = 1.515x+4.016 y = 0.921x+3.987 y = 4.275x-1.154 y = 1.712x+3.789 y = 3.525x+0.701 y = 2.614x+3.122 y = 1.339x+2.538 y = 2.496x+3.633 y = 3.062x+2.696 y = 1.728x+4.487 y = 1.996x+3.005 y = 2.335x+2.180 y = 3.245x+2.338 y = 5.067x-2.990 y = 1.577x+2.177 y = 3.189x-0.626 y = 1.016x+3.963 y = 2.396x+2.307 y = 2.105x+3.235 y = 5.768x-1.951 y = 3.203x+2.037 y = 2.090x+2.781 y = 2.871x+2.914 y = 2.426x+4.342 y = 2.432x+2.996 y = 1.286x+5.950 y = 2.290x+2.559 y = 2.705x+2.640 y = 2.287x+2.541 y = 3.683x+1.616 y = 3.160x+2.249 y = 2.676x+2.900 y = 2.636x+2.260 y = 2.414x+2.434 y = 2.271x+2.95827I-2 水稻纹枯 半夏立枯 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 小麦赤霉 辣椒枯萎 I-3 苹果腐烂 半夏立枯 水稻纹枯 黄瓜灰霉 苹果炭疽 油菜菌核 马铃薯晚疫 小麦赤霉 油菜菌核 辣椒枯萎 黄瓜灰霉 1-5 马铃薯晚疫 半夏立枯 苹果腐烂 水稻纹枯 苹果炭疽 小麦赤霉 辣椒枯萎 苹果腐烂 半夏立枯102079730 A CN 102079733
说水稻纹枯明书6.61±1.40 4.61±0.70 10.21±0.32 14.13±4.79 7.48±4.35 38.19±5.61 12.76±2.52 30.48±3.36 16.14±1.66 13.03±5.35 7.23±1.19 14.93±2.35 10.72±6.01 8.57±4.22 20.00±0.59 26.73±6.67 23.17±1.15 10.47±0.37 26.67±6.78 4.04±0.41 10.52±5.67 13.77±7.69 33.04±8.85 17.30±2.76 13.68±1.44 16.33±2.58 22.96±4.11 18.11±6.10 6.81±0.49 21.09±2.16 27.04±5.98 14.62±3.78 19.86±6.20 9.84±1.84 17.58±4.53 0.996 0.889 0.951 0.963 0.950 0.972 0.876 0.968 0.976 0.959 0.979 0.859 0.824 0.915 0.988 0.963 0.995 0.927 0.805 0.690 0.981 0.928 0.967 0.969 0.927 0.973 0.967 0.983 0.966 0.984 0.961 0.945 0.965 0.956 0.91724/27 页y = 3.501x+2.128 y = 1.571x+3.957 y = 2.438x+2.593 y = 3.460x+1.031 y = 2.430x+2.876 y = 1.736x+2.253 y = 2.311x+2.443 y = 1.290x+3.086 y = 6.021x-2.273 y = 3.692x+0.883 y = 2.664x+2.711 y = 2.142x+2.485 y = 2.876x+2.048 y = 3.268x+1.952 y = 1.604x+2.911 y = 1.974x+2.183 y = 1.222x+3.332 y = 1.214x+3.699 y = 3.634x-0.182 y = 0.853x+4.483 y = 2.408x+2.540 y = 1.946x+2.784 y = 2.224x+1.622 y = 1.800x+2.772 y = 2.866x+1.745 y = 1.981x+2.597 y = 4.994x-1.797 y = 3.521x+0.570 y = 2.524x+2.898 y = 1.556x+2.940 y = 5.996x-3.588 y = 4.367x-0.088 y = 5.509x-2.149 y = 2.923x+2.098 y = 2.096x+2.39128I-6 油菜菌核 马铃薯晚疫 苹果炭疽 黄瓜灰霉 苹果腐烂 小麦赤霉 辣椒枯萎 水稻纹枯 1-7 半夏立枯 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 小麦赤霉 辣椒枯萎 苹果腐烂 半夏立枯 水稻纹枯 油菜菌核 I-8 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 苹果腐烂 小麦赤霉 I-9 辣椒枯萎 水稻纹枯 半夏立枯 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 苹果腐烂 小麦赤霉 辣椒枯萎102079730 A CN 102079733
说水稻纹枯 半夏立枯 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 小麦赤霉 辣椒枯萎 苹果腐烂 半夏立枯明书21.09±8.28 12.47±6.10 2.99±2.01 16.63±3.71 22.28±7.41 8.81±2.34 15.31±0.62 30.2±0.75 44.67±3.73 18.32±1.04 26.79±4.18 14.06±0.75 19.68±1.80 52.12±20.75 21.58±2.72 79.43±17.69 10.84±1.84 27.16±8.34 6.89±1.30 5.07±1.96 13.93±3.21 19.91±6.64 7.91±3.02 9.98±5.15 4.05±0.89 23.64±1.64 13.30±2.24 20.00±4.05 11.99±2.19 15.03±3.07 5.50±1.10 17.78±2.40 21.23±3.17 40.55±3.19 11.12±1.30 0.954 0.983 0.924 0.877 0.899 0.980 0.923 0.927 0.950 0.983 0.954 0.900 0.948 0.978 0.949 0.997 0.941 0.970 0.873 0.987 0.834 0.957 0.906 0.975 0.835 0.895 0.902 0.965 0.936 0.979 0.991 0.960 0.956 0.873 0.94525/27 页I-10 y = 3.879x-0.137 y = 3.941x+0.681 y = 1.487x+4.294 y = 2.356x+2.123 y = 5.483x-2.391 y = 3.313x+1.869 y = 7.724x-4.155 y = 4.188x-1.197 y = 4.622x-2.625 y = 5.768x-2.287 y = 6.229x-3.892 y = 2.664x+1.941 y = 8.293x-5.727 y = 1.485x+2.489 y = 6.557x-3.771 y = 1.150x+2.815 y = 3.383x+1.498 y = 1.487x+2.867 y = 3.163x+2.348 y = 2.339x+3.352 y = 2.335x+2.328 y = 7.137x-4.273 y = 3.096x+2.220 y = 3.734x+1.270 y = 3.030x+3.162 y = 3.030x+3.162 y = 2.888x+1.755 y = 7.153x-4.304 y = 6.779x-2.316 y = 0.991x+3.834 y = 3.718x+2.257 y = 2.837x+1.801 y = 6.886x-4.136 y = 3.443x-0.535 y = 2.736x+2.13729I-11 水稻纹枯 油菜菌核 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 苹果腐烂 I-12 小麦赤霉 辣椒枯萎 半夏立枯 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 水稻纹枯 小麦赤霉 辣椒枯萎 苹果腐烂 I-13 半夏立枯 水稻纹枯 油菜菌核 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 苹果腐烂 小麦赤霉102079730 A CN 102079733
说辣椒枯萎 水稻纹枯明书65.46±7.80 21.88±4.00 22.80±4.31 8.67±0.71 59.16±23.63 27.23±7.55 15.96±7.03 98.86±7.02 16.75±5.12 84.92±23.77 25.00±1.96 16.63±10.28 8.83±0.43 40.27±7.40 30.34±8.24 16.98±4.95 19.63±26.18 21.48±2.41 33.88±2.08 27.80±0.21 9.98±5.24 9.31±0.82 4.80±1.00 25.11±2.26 13.18±4.53 12.82±1.04 33.34±4.76 25.76±3.07 17.95±1.85 15.81±6.51 8.13±0.51 5.89±0.91 16.48±4.48 11.83±13.11 6.35±0.14 0.986 0.97126/27 页y = 1.234x+2.759 y = 8.340x-6.175 y = 3.382x+0.407 y = 1.891x+3.227 y = 1.059x+3.123 y = 4.259x-1.112 y = 6.264x-2.536 y = 1.233x+2.540 y = 2.597x+1.822 y = 1.052x+2.971 y = 2.475x+1.541 y = 2.335x+2.196 y = 2.457x+2.676 y = 1.066x+3.289 y = 1.760x+2.391 y = 5.871x-2.223 y = 2.822x+2.072 y = 1.646x+2.807 y = 1.086x+3.338 y = 3.852x-0.564 y = 2.279x+2.724 y = 1.251x+3.788 y = 1.219x+4.170 y = 1.119x+3.437 y = 5.356x-0.999 y = 6.083x-1.743 y = 5.303x-3.074 y = 4.523x-1.380 y = 7.650x-4.593 y = 5.673x-1.801 y = 3.636x+1.690 y = 3.185x+2.535 y = 2.912x+1.455 y = 2.808x+2.761 y = 3.305x+2.34530I-14 半夏立枯 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 苹果腐烂 小麦赤霉 辣椒枯萎 水稻纹枯 半夏立枯 I-23 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 小麦赤霉 辣椒枯萎 苹果腐烂 半夏立枯 I-27 水稻纹枯 油菜菌核 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 小麦赤霉 I-28 辣椒枯萎 苹果腐烂 半夏立枯 水稻纹枯 油菜菌核 黄瓜灰霉 马铃薯晚疫 苹果炭疽 油菜菌核 0.958 0.946 0.962 0.947 0.933 0.770 0.888 0.929 0.959 0.853 0.973 0.920 0.979 0.880 0.920 0.940 0.998 0.971 0.964 0.925 0.996 0.986 0.866 0.920 0.869 0.988 0.932 0.985 0.976 0.891 0.981 0.909 0.903102079730 A CN 102079733
说辣椒枯萎 黄瓜灰霉明书7.89±0.82 2.07±0.5327/27 页y = 1.720x+3.133 y = 2.094x+4.3370.982 0.872II-3 马铃薯晚疫 y = 1.765x+3.144 11.27±0.93 0.904 半夏立枯 y = 2.972x+2.108 9.40±2.15 0.938 苹果腐烂 y = 1.432x+3.451 12.08±0.74 0.967 水稻纹枯 y = 3.165x+2.121 8.12±1.30 0.910 甲基硫菌灵 小麦赤霉 Y = 1.534x+3.197 15.0±3.0 0.982 恶霉灵 辣椒枯萎 y = 1.049x+3.464 29.1±7.6 0.994 广枯灵 半夏立枯 Y = 2.729x+1.330 22.1±8.5 0.995 注: 每处理重复三次 结论 1 本发明在已有工作基础上, 发现了对土传病害和迁徙性病害具有较高活性的化合物。 2 本发明含一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物, 用于防治农作物土传病害和迁徙 性病害。 具体的说, 可以防治立枯病、 枯黄萎病、 根腐病、 瘟病、 赤霉病菌、 晚疫病菌、 锈病、 黑 穗病、 黄萎病。
3 本发明含一类含 2, 5- 取代杂环基砜类衍生物制备工艺简单且制备条件温和, 操 作简单, 无高温高压要求, 易于转化为实际应用。