龍德清, 李德江, 唐傳球, 周 新
(1. 鄖陽師范高等??茖W(xué)校 化學(xué)系,湖北 丹江口 442700; 2. 三峽大學(xué) 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,湖北 宜昌 443002)
探索雜環(huán)化合物的合成及生物活性是有機化學(xué)中最具生命力的研究課題之一。在現(xiàn)有的眾多雜環(huán)化合物中,1,3,4-噁二唑類化合物由于具有廣泛的生物活性如消炎、抗菌、抗痙攣、調(diào)節(jié)植物生長、殺蟲等[1-3]及其廣泛的應(yīng)用前景而頗受人們的青睞[4]。雙雜環(huán)化合物的合成及生物活性研究已經(jīng)成為雜環(huán)農(nóng)藥的一個重要方面,但具有對稱結(jié)構(gòu)的1,3,4-雙噁二唑硫醚類化合物的合成還未見文獻報道。
本文以間苯二甲酸二甲酯為原料,設(shè)計并合成了8個新型的1,3-雙(2-取代硫醚-1,3,4-噁二唑-5-基)苯(4a~4h, Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR, MS和元素分析表征。4具有結(jié)構(gòu)對稱、種類多樣、活性強于單二唑環(huán)的優(yōu)點。對其進行的初步殺菌活性測試結(jié)果表明,4a~4h對水稻紋枯病菌、小麥赤霉病菌、黃瓜灰霉病菌和蘋果輪紋病菌均有很好的抑制活性。其中,4h的活性最好,抑制率達均90%(A級)以上,這說明氟、氯原子的引入能提高殺菌活性,為新型高效殺菌劑的篩選提供了可靠依據(jù)。
CompabcdefghRMeEtn-propylEtCO2CH2-C6H5CH2-p-O2NC6H4CH2-o-MeC6H4CH2-2-Cl-6-FC6H3CH2-XIBrBrBrClClClCl
Scheme1
北京泰克儀器有限公司X-6型顯微熔點儀(溫度未經(jīng)校正);美國Varian公司Mercury Plus 400型超導(dǎo)核磁共振譜儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標);美國Finnigan公司Trace GC/MS型質(zhì)譜儀;德國Elementar公司Vario EL Ⅲ CHNSO元素分析儀。
間苯二甲酸二甲酯和間苯雙酰肼(1)按文獻[5]方法合成;其余所用試劑均為國產(chǎn)或進口分析純。
(1) 1,3-雙(2-巰基-1,3,4-噁二唑-5-基)苯(2)的合成[6]
在圓底燒瓶中加入1 2.91 g(15 mmol), CS22.66 g(35 mmol)和乙醇40 mL,攪拌5 min;于10 min內(nèi)緩慢滴加KOH 1.96 g(35 mmol)的乙醇(100 mL)溶液,回流反應(yīng)12 h(TLC監(jiān)測)。脫去溶劑,過濾,濾餅用100 mL水溶解;過濾,濾液用稀鹽酸酸化至pH≈4;抽濾,濾餅干燥后用乙醇重結(jié)晶得白色晶體2,收率91.0%, m.p.277 ℃~278 ℃;1H NMR(DMSO-d6)δ: 3.34(bs, 2H, SH), 7.78~8.22(m, 4H, ArH); MS(70 ev)m/z(%): 278(M+, 100), 218(2.6), 158(14.2), 143(23.4), 105(16.7), 77(45.1), 51(17.6)。
(2) 4的合成通法
在反應(yīng)瓶中加入2 1.39 g(5.0 mmol), NaOH 0.45 g(11.2 mmol)和水30 mL,攪拌使其溶解;慢慢滴加RX(3a~3h)11.2 mmol的甲醇(10 mL)溶液,滴畢,于室溫反應(yīng)5 h~19 h(TLC監(jiān)測)。倒入盛有200 mL冷水的燒杯中,充分攪拌后靜置30 min;抽濾,濾餅干燥后用乙醇重結(jié)晶得白色晶體4a~4h。
4的實驗數(shù)據(jù)和元素分析數(shù)據(jù)見表1,1H NMR和MS數(shù)據(jù)見表2。
表 1 4的實驗結(jié)果和元素分析數(shù)據(jù)Table 1 Experimental results and elemental analysis data of 4
表 2 4的1H NMR和MS數(shù)據(jù)Table 2 1H NMR and MS data of 4
1H NMR分析表明,4的-SCH2R質(zhì)子吸收峰出現(xiàn)在3.34左右,而-SCH2Ar質(zhì)子吸收峰則出現(xiàn)在4.59左右,母體苯環(huán)上質(zhì)子的吸收峰在8.59~7.35,這主要是因為苯環(huán)和噁二唑環(huán)共軛(即π-π共軛),使苯環(huán)的電子云密度降低,δ向低場位移(尤其是苯環(huán)2-H的位移明顯)。
MS分析結(jié)果顯示,4均具有較強的分子離子峰,說明分子中的芳香環(huán)是以共軛狀態(tài)存在的,因而使得該化合物相當(dāng)穩(wěn)定。此外,大多數(shù)4的基峰為ArCO+,說明噁二唑環(huán)較易開裂??傊?,4的基峰和主要碎片離子峰都能得到合理的解釋,證明反應(yīng)結(jié)果與Scheme 1預(yù)期吻合。
用離體平皿法對4進行了殺菌活性測試[c(4)=50 mg·L-1],結(jié)果見表3。由表3可見,4a~4h對水稻紋枯病菌(Rhizoctoniasolani, A),小麥赤霉病菌(Gibberellazeae, B),黃瓜灰霉病菌(Botrytiscinereapers, C)和蘋果輪紋病菌(Dothiorellagregaria, D)均有很好的抑制活性,其中,4h的活性最好,其抑制率均達90%(A級)以上,這說明氟、氯原子的引入能提高殺菌活性。
表3 4的殺菌活性*Table 3 Fungicidal activities of 4
*c(4)=50 mg·L-1; A:水稻紋枯病菌; B:小麥赤霉病菌; C:黃瓜灰霉病菌; D:蘋果輪紋病菌
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