劉明波, 賴樹挺, 張淑婷, 楊卓鴻
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院 應(yīng)用化學(xué)系,廣東 廣州 510642)
由于化學(xué)合成農(nóng)藥的諸多缺點(diǎn)[1]及其不合理應(yīng)用所帶來的環(huán)境、食品等問題已引起全社會的警覺與關(guān)注,因而創(chuàng)制易降解、廣譜、高效、低毒[2]、環(huán)境和諧型農(nóng)藥便成為未來農(nóng)藥發(fā)展的新方向。光活化農(nóng)藥是一類具有“綠色農(nóng)藥”美稱的新型、高效、安全、低毒農(nóng)藥,具有全新的作用機(jī)理[3]。
本文以2-溴噻吩為原料,經(jīng)溴代反應(yīng)和格氏試劑反應(yīng)合成了2,2′∶5′,5′-三聯(lián)噻吩(1); 1乙酰化后與4-取代苯甲醛發(fā)生親核加成反應(yīng)得到α,β-不飽和酮(3a~3e);3與80%水合肼發(fā)生關(guān)環(huán)反應(yīng),合成了5個α-三聯(lián)噻吩-吡唑啉類化合物[4](4a~4e, Scheme 1),收率74.3%~89.7%。其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR, IR和元素分析表征。3和4均為新化合物。并對合成4的反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。
X-4型數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀;Bruker AV-600型核磁共振儀(氘代丙酮為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo));Nicolet AVATAR 360 ESP型Avatar FT-IR型紅外光譜儀(KBr壓片);Yanaco CORDER MT-3 CHN型自動元素分析儀。
所用試劑均為分析純,用前按常規(guī)方法處理。
Scheme1
(1) 1的合成
在圓底燒瓶加入2-溴噻吩9.50 g(600 mmol)和四氯化碳20 mL,攪拌下于室溫緩慢滴加溴素9.79 g(60 mmol)的四氯化碳(30 mL)溶液(約5 h),同時加入數(shù)粒碘和無水AlCl3;于室溫反應(yīng)36 h(TCL跟蹤)至反應(yīng)液變?yōu)樯罴t棕色。加入NaOH 1.7 g,接上帶干燥管的形冷凝管,于100 ℃(油浴)回流反應(yīng)4.5 h。冷卻至室溫,過濾,濾液旋蒸除溶,收集193 ℃~204 ℃的餾分得黃色油狀液體2,5-二溴噻吩10.23 g,收率85.7%。
在配備有接上干燥管的球形冷凝管,恒壓滴液漏斗和氮?dú)膺B接管的三頸燒瓶中加入活化鎂屑1.80 g,接通氮?dú)獠⒓訜?0 min后加入數(shù)粒碘,使碘蒸氣充滿三頸燒瓶。加入無水乙醚15 mL,攪拌下滴加2-溴噻吩12.3 g的無水乙醚(15 mL)溶液,滴畢,回流反應(yīng)5 h使鎂屑基本消失(補(bǔ)加乙醚以防乙醚蒸干)制得2-溴噻吩格氏試劑。緩慢滴加2,5-二溴噻吩7.32 g的無水乙醚(10 mL)溶液,同時加入雙(二苯基磷)丙烷氯化鎳[Ni(dppp)2Cl2]7 mg,滴畢,回流反應(yīng)12 h(TLC跟蹤)。用2 mol·L-1鹽酸中止反應(yīng);用無水乙醚萃取,分液,有機(jī)層用無水硫酸鎂干燥,旋蒸除溶得略帶黃色的紫黑色溶液,冰水浴冷卻,析出淡黃色晶體,減壓濃縮后經(jīng)柱層析[洗脫劑:A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=6∶1]分離得淺黃綠結(jié)晶1 3.63 g,收率48.37%, m.p.88 ℃~89 ℃; IRν: 3 411, 3 072, 2 975, 1 635, 1 492, 1 421, 1 053, 831,796, 687, 457 cm-1。
(2) 2-乙?;?α-三聯(lián)噻吩(2)的合成
在三口瓶中加入1 4.96 g(20 mmol)和乙酸酐2.5 mL(26 mmol),攪拌下迅速升溫至110 ℃;迅速滴加4滴85%磷酸,攪拌反應(yīng)4 h(TLC跟蹤)。冷卻至室溫,用碳酸氫鈉溶液中和,過濾,濾餅用水洗滌后經(jīng)柱層析[洗脫劑:V(乙酸)∶V(正己烷)=2∶8]純化得黃色固體2 3.60 g,收率62.07%, m.p.175 ℃~176 ℃;1H NMRδ: 7.58(d,J=3.6 Hz, 1H), 7.49~7.52(m, 3H), 7.39~7.40(dd,J=3.6 Hz,1H), 7.32(d,J=4.2 Hz, 1H), 7.12~7.14(dd,J=5.4 Hz, 1H), 2.55(d, 3H); IRν: 3 432, 3 093, 2 923, 1 651, 1 458, 1 443, 1 223, 1 049, 795 cm-1; Anal.calcd for C14H10OS3: C 57.93, H 3.45; found C 57.91, H 3.44。
(3) 3的合成(以3a為例)
在反應(yīng)瓶中加入2 700 mg(2 mmol)和苯甲醛233.2 mg(2.2 mmol)的乙醇(25 mL)溶液,攪拌下于室溫滴加KOH 2.168 g(3 mmol)的水(2 mL)溶液,滴畢,于室溫反應(yīng)4 h。倒入冰水中,用鹽酸中和;過濾,濾餅干燥后經(jīng)柱層析(洗脫劑:A=10∶1)分離得3a。用類似方法合成3b~3e。
(4) 4的合成(以4a為例)[6]
在圓底燒瓶中加入3a2.0 mmol和吡啶20 mL,攪拌使其溶解;滴加80%水合肼16 mg(0.4 mmol),滴畢,回流反應(yīng)(TLC跟蹤)。蒸除溶劑,粗品溶于乙醚后用水洗滌,分出有機(jī)層,用無水MgSO4干燥,蒸除溶劑后經(jīng)柱層析(洗脫劑:A=8∶1)分離得4a。用類似方法合成4b~4e。
3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和元素分析數(shù)據(jù)見表1,光譜數(shù)據(jù)見表2。
表1 3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和元素分析數(shù)據(jù)
表2 3和4的1H NMR和IR數(shù)據(jù)*
續(xù)表2
*R=thiophene
以合成4a為例,考察反應(yīng)物摩爾比、反應(yīng)溫度及溶劑對4a收率的影響,尋找最佳反應(yīng)條件。
表3 r對4a收率的影響*
*3a2 mmol,吡啶20 mL,于80 ℃反應(yīng)4 h,其余反應(yīng)條件同1.2(4);r=n(3a)∶n(水合肼)
(1) 反應(yīng)物摩爾比[r=n(3a)∶n(水合肼)]
3a2 mmol,吡啶20 mL,于80 ℃反應(yīng)4 h,其余反應(yīng)條件同1.2(2),考察水合肼用量對4a收率的影響,結(jié)果見表3。由表3可見,隨著r的增大,收率先增大后減小,最佳r=5∶1。
(2) 反應(yīng)溫度
r=5∶1,其余反應(yīng)條件同2.1(1),考察反應(yīng)溫度對4a收率的影響,結(jié)果見表4。由表4可見,最佳反應(yīng)溫度為80 ℃。
表4 反應(yīng)溫度對4a收率的影響*
*r=5∶1,其余同表1
表5 溶劑對4a收率的影響*
*r=5∶1,其余同表1
(3) 溶劑
r=5∶1,于80 ℃反應(yīng)4 h,其余反應(yīng)條件同2.1(1),考察溶劑對4a收率的影響,結(jié)果見表5。由表5可見,最佳溶劑為吡啶。
綜上所述,合成4a的較佳反應(yīng)條件為:3a2 mmol,n(3a)∶n(水合肼)=5∶1,吡啶20 mL,于80 ℃反應(yīng)4 h。在最佳反應(yīng)條件下合成了4a~4e,產(chǎn)率74.1%~84.9%。
在最佳反應(yīng)條件下做放大實(shí)驗(yàn)(3a10 mmol),收率未明顯降低,仍能獲得80.7%的產(chǎn)率,說明其工藝穩(wěn)定。
[1] 馬金石,成昊,張?bào)A,等. 新型綠色農(nóng)藥—光活化農(nóng)藥[J].化學(xué)進(jìn)展,1999,11(4):341-347.
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