代阿麗,郭聲鑫,李傳會,張仁鳳,吳 劍
(貴州大學綠色農(nóng)藥與農(nóng)業(yè)生物工程教育部重點實驗室/國家重點實驗室培育基地,貴陽 550025)
由細菌引起的病害對農(nóng)作物的生長生產(chǎn)造成嚴重的影響,往往可導致嚴重的損失。例如由水稻黃單胞菌[Xanthomonas oryzae pv. oryzae(Xoo)]引起的水稻白葉枯病,在水稻生長的各個階段都能對植株產(chǎn)生影響,分蘗期可導致葉枯病,產(chǎn)量損失高達80%[1-2];再如由Xanthomonas axonopodis pv. Citri(Xac)引起的柑橘潰瘍病使柑橘嚴重減產(chǎn)[3-4]。當前,常用于防治細菌性病害的藥劑主要為傳統(tǒng)噻唑銅、葉枯唑、中生霉素、鋅噻唑等[5],對農(nóng)作物細菌性病害的防控藥劑整體上還十分缺乏。因此,創(chuàng)制新型植物抗細菌藥劑是綠色農(nóng)藥創(chuàng)制面臨的挑戰(zhàn)。
在綠色新農(nóng)藥的創(chuàng)制中,含氟農(nóng)藥一直是人們研究的熱點領域[6],其中三氟甲基吡啶作為一類重要的含氟的雜環(huán)結構,是商品化農(nóng)藥中的常見基團,在已登記的農(nóng)藥中,含三氟甲基吡啶結構的農(nóng)藥品種就有27個,其中,如氟吡菌酰胺、氟啶酰菌胺、氟醚菌酰胺及氟啶酰菌胺(圖1)等均為含三氟甲基吡啶結構的殺菌劑[7]。含三氟甲基吡啶結構的農(nóng)藥是人們研究的熱點,近年來,圍繞三氟甲基吡啶結構進行開發(fā),發(fā)現(xiàn)了一批具有良好農(nóng)用生物活性的分子[8-12]。此外,“—S=N—CN”結構也是藥物分子中常見的活性亞結構[13-16],在已產(chǎn)業(yè)化的農(nóng)藥中,殺蟲劑氟啶蟲胺腈就是含有該亞結構的品種[15]。2018年,杜邦公司在專利中公開了系列含有“—S=N—CN”結構的二唑衍生物(圖1,右)具有良好的殺菌效果[16]。
圖1 含“—S=N—CN”的三氟甲基吡啶酰胺衍生物的設計
為開發(fā)具有良好抗細菌活性的衍生物,在三氟甲基吡啶結構基礎上,通過酰胺鍵,引入含柔性乙基,并構建硫醚結構,進而引入“N—CN”結構,設計合成系列含“—S=N—CN”結構的三氟甲基吡啶酰胺衍生物(圖1),并進行抗菌活性測試。結果表明該類化合物可作為先導化合物作進一步優(yōu)化。
WRX-4數(shù)字顯示顯微熔點測定儀,上海易測儀器設備有限公司;ADVANCE 400 MHz核磁共振儀,瑞士布魯克公司;Orbitrap LC-MS,Q-Exative高分辨質譜,美國賽默飛世爾科技公司;N-1100旋轉蒸發(fā)儀,東京理化器械株式會社;WFH-203B三用紫外分析儀,上海精科實業(yè)有限公司;AHWS-1020臥式恒溫搖床,常州愛華儀器制造有限公司;PT-3502G酶標儀,北京普天新橋技術有限公司。
主要試劑:3-氯-5-三氟甲基吡啶甲酸、氨基乙硫醇鹽酸鹽、芐鹵、3-溴-1,1,2-三氟丙-1-烯氫氧化鋰、三乙胺、三氯氧磷、1,2-二氯乙烷、單氰胺、醋酸碘苯,本試驗所用試劑均為市售化學純或分析純。
目標化合物的合成是以氨基乙硫醇鹽酸鹽及不同的鹵化物為起始原料,在堿性條件下反應生成相應的氨基乙硫醚,后與3-氯-5-三氟甲基吡啶甲酸縮合得到酰胺類衍生物,最后于醋酸碘苯氧化條件下引入“N—CN”結構,從而得到系列含“—S=N—CN”結構的三氟甲基吡啶酰胺類衍生物。其合成路線見圖2。
1.4.1 中間體B的合成
以中間體2-(4-氟芐硫基)乙-1-胺的合成為例,稱取532.1 mg(22.22 mmol)氫氧化鋰于100 mL單口瓶中并加入10 mL水攪拌溶解,加入30 mL無水乙醇、1.2 g(10.58 mmol)氨基乙硫醇鹽酸鹽,緩慢加入2.0 g(10.58 mmol)4-氟芐溴并在室溫下攪拌,TLC檢測4-氟芐溴反應完畢后,除去大部分溶劑后,加入二氯甲烷和水溶液萃取,有機相用無水硫酸鎂干燥,過濾,減壓脫溶,得到白色固體。烘干后用于下一步反應。
1.4.2 硫醚中間體D的合成
以3-氯-N-(2-(4-氟芐硫基)乙基)-5-(三氟甲基)吡啶酰胺的合成為例,將1.5 g(8.1 mmol)的原料2-((4-氟芐基)硫基)乙-1-胺、1.8 g(8.1 mmol)三氟甲基吡啶甲酸和819.3 mg(8.1 mmol)三乙胺加入到帶有溫度計的25 mL三口瓶中,加入10 mL 1,2-二氯乙烷攪拌溶解后,緩慢滴加1.4 g(8.9 mmol)三氯氧磷與少量1,2-二氯乙烷混和液,繼續(xù)加熱,TLC檢測到反應結束后,將反應液用飽和NaHCO3溶液攪拌,進行抽濾,得到白色固體。烘干后用于下一步反應。
圖2 目標化合物E1~E20 的合成路線
1.4.3 目標化合物E的合成
以3-N-(2-(N-氰基-S-(4-氟芐基)-亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E1)的合成為例,將1.0 g(2.3 mmol)的3-氯-N-(2-((4-氟芐基)硫基)乙基)-5-(三氟甲基)吡啶酰胺和117.7 mg(2.8 mmol)單氰胺加入到帶有溫度計的50 mL三口瓶中,加入30 mL乙腈攪拌溶解后,用冰鹽浴降溫至-2℃時,緩慢滴加820.0 mg(2.3 mmol)PhI(OAc)2,繼續(xù)攪拌10 h后,用TLC檢測到反應結束后,旋干拌樣,柱層析(石油醚+乙酸乙酯,體積比為5∶1),得到白色固體。按照此方法合成其他目標產(chǎn)物,所合成的目標化合物的表征數(shù)據(jù)如下:
3-N-(2-(N-氰基-S-(4-氟芐基)-亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E1),白色固體,收率為70%,m.p.138~139℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.73(d,J=1.1 Hz,1H)、8.48(t,J=5.9 Hz,1H)、8.08(d,J=1.3 Hz,1H)、7.47-7.36(m,2H)、7.16-7.00(m,2H)、4.34(s,2H)、4.08-3.78(m,2H)、3.54-3.29(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.5、163.4(d,J=250.3 Hz)、148.1、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.7(q,J=3.5 Hz)、132.5(d,J=8.6 Hz)、132.1、129.6(q,J=34.1 Hz)、123.4(d,J=3.4 Hz)、122.0(q,J=273.5 Hz)、119.9、116.5(d,J=21.9 Hz)、52.4、46.8、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.57、-110.60;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H14N4F4ClSO[M+H]+433.0507;Found 433.0502。
4-氯-N-(2-(N-氰基-S-(4-(三氟甲基芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E2),白色固體,收率為77%,m.p.129~130℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.45(t,J=6.0 Hz,1H)、8.10(d,J=1.3 Hz,1H)、7.69(d,J=8.1 Hz,2H)、7.58(d,J=8.1 Hz,2H)、4.43(s,2H)、4.16-3.77(m,2H)、3.66-3.23(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.5、147.8、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.8(q,J=3.6 Hz)、132.3、131.8(q,J=32.9 Hz)、131.7、131.0、129.8(q,J=34.1 Hz)、126.3(q,J=3.7 Hz)、123.6(q,J=272.5 Hz)、122.0(q,J=273.6 Hz)、119.5、52.3、47.4、34.4;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.59、-62.91;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C18H14N4F6ClSO[M+H]+483.0475;Found 483.0467。
3-氯-N-(2-(N-氰基-S-(2,6-二氟芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E3),白色固體,收率為85%,m.p.70~72℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.75(d,J=1.1 Hz,1H)、8.40(t,J=5.7 Hz,1H)、8.08(d,J=1.3 Hz,1H)、7.43(tt,J=8.4、6.5 Hz,1H)、7.07-6.95(m,2H)、4.43(s,2H)、4.09-3.82(m,2H)、3.59-3.38(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.2、161.5(d,J=252.5 Hz)、161.5(d,J=252.5 Hz)、148.0、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.7(q,J=3.5 Hz)、132.3(t,J=10.2 Hz)、129.7(q,J=34.2 Hz)、122.0(d,J=273.5 Hz)、119.4、112.1(d,J=24.9 Hz)、104.4(t,J=18.9 Hz)、46.2、42.0、34.2;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.58、-111.23;HR-MS (ESI +)m/zCalcd for C17H13N4F5ClSO[M+H]+451.0413;Found 451.0406。
N-(2-(S-(3-溴芐基)-N-氰基亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E4),淺黃色固體,收率為96%,m.p.148~150℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.46(t,J=6.0 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.60(t,J=1.7 Hz,1H)、7.57-7.47(m,1H)、7.40-7.34(m,1H)、7.29(t,J=7.9 Hz,1H)、4.33(s,2H)、4.07-3.80(m,2H)、3.56-3.30(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.5、147.9、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.8(q,J=3.5 Hz)、133.3、132.9、132.3、130.9、129.9、129.7(q,J=34.1 Hz)、129.3、123.3、122.0(q,J=273.5 Hz)、119.7、52.5、47.2、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.56;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F4Cl2SO[M+H]+467.0117;Found 467.0105。
4-氯-N-(2-(S-(2-氯-4-氟芐基)-N-氰基亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E5),白色固體,收率為93%,m.p.149~150℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.43(t,J=5.8 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.54-7.44(m,1H)、7.41-7.34(m,1H)、7.18(td,J=8.0、1.0 Hz,1H)、4.39(d,J=0.9 Hz,2H)、4.15-3.79(m,2H)、3.73-3.31(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.3、156.6(d,J=251.3 Hz)、147.9、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.8 (q,J=3.6 Hz)、132.5、132.3、131.2(d,J=2.0 Hz)、129.7 (q,J=34.1 Hz)、125.5 (d,J=4.8 Hz)、122.0(q,J=273.5 Hz)、122.0 (d,J=17.5 Hz)、119.3、116.9(d,J=14.8 Hz)、46.9、46.7、34.3;19F NMR (376 MHz,CDCl3)δ:-62.57、-116.86;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F4Cl2SO[M+H]+467.0117;Found 467.0105。
O-(2-(S-(2-溴-5-氟芐基)-N-氰基亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E6),淺黃色固體,收率為92%,m.p.120~121℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.75(d,J=1.1 Hz,1H)、8.41(t,J=5.7 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.60(dd,J=8.9、5.1 Hz,1H)、7.29(d,J=3.0 Hz,1H)、7.05(ddd,J=8.8、7.8、3.0 Hz,1H)、4.51-4.37(m,2H)、4.13-3.86(m,2H)、3.65-3.43(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.3、161.8(d,J=250.5 Hz)、148.0、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.8(q,J=3.5 Hz)、134.7(d,J=8.1 Hz)、132.2、129.7(q,J=34.2 Hz)、129.6(d,J=8.0 Hz)、122.0(q,J=273.5 Hz)、120.3(d,J=23.8 Hz)、119.4(d,J=3.5 Hz)、119.3、118.8 (d,J=22.3 Hz)、53.9、46.5、34.4;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.57、-111.83;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F4ClSOBr[M+H]+510.9612;Found 510.9605。
N-(2-(S-(4-溴-2-氟芐基)-N-氰基亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E7),淺黃色固體,收率為92%,m.p.153~154℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.40(t,J=5.9 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.44-7.31(m,3H)、4.33(s,2H)、4.12-3.80(m,2H)、3.64-3.27(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.3、160.7 (d,J=254.0 Hz)、147.8、143.0(q,J=3.8 Hz)、137.8(q,J=3.6 Hz)、133.9(d,J=3.3 Hz)、132.3、129.7(q,J=34.1 Hz)、128.6(d,J=3.7 Hz)、124.9(d,J=9.5 Hz)、122.0 (q,J=273.6 Hz)、119.8 (d,J=24.2 Hz)、119.4、114.2(d,J=14.9 Hz)、46.6、46.5、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.57、-112.47;HR-MS(ESI +)m/zCalcd for C17H13N4F4ClSOBr[M+H]+510.9612;Found 510.9599。
3-氯-N-(2-(N-氰基-S-(2,4-二氟芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E8),淺黃色固體,收率為84%,m.p.116~117℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.43(t,J=5.9 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.47(td,J=8.5、6.1 Hz,1H)、7.00-6.95(m,1H)、6.91(ddd,J=10.0、8.6、2.5 Hz,1H)、4.35(s,2H)、4.07-3.84(m,2H)、3.55-3.34(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:164.0(dd,J=253.5、12.1 Hz)、163.3、161.3(dd,J=251.9、12.2 Hz)、148.0、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.8(q,J=3.6 Hz)、134.0(dd,J=10.1、4.3 Hz)、132.2、129.7(q,J=34.1 Hz)、122.0(q,J=273.5 Hz)、119.6、112.7(dd,J=21.7、3.8 Hz)、111.1(dd,J=15.0、3.9 Hz)、104.7(t,J=25.4 Hz)、46.5、46.5、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.58、-105.41、-110.56;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F5ClSO[M+H]+451.0413;Found 451.0407。
4-氯-N-(2-(N-氰基-S-(2-氟-5-三氟甲基芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E9),白色固體,收率為86%,m.p.120~121℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.47(t,J=5.9 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.80(dd,J=6.4、1.9 Hz,1H)、7.75-7.66(m,1H)、7.34-7.23(m,1H)、4.45(s,2H)、4.17-3.80(m,2H)、3.69-3.36(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.5、162.9(d,J=254.3 Hz)、147.9、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.8(q,J=3.6 Hz)、132.3、130.3(dt,J=7.8、4.0 Hz)、129.7(d,J=34.1 Hz)、129.3(dd,J=9.5、3.6 Hz)、127.9(d,J=33.5 Hz)、127.8(d,J=33.7 Hz)、123.1(q,J=272.3 Hz)、122.0(q,J=273.6 Hz)、119.3、116.7(dd,J=27.6、19.3 Hz)、47.2、46.4、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.11、-62.60、-109.38;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C18H13N4F7ClSO[M +H]+500.0321;Found 500.0308。
3-氯-N-(2-(N-氰基-S-(3-氟芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E10),淺黃色固體,收率為82%,m.p.124~126℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.44(t,J=5.9 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.40(td,J=8.0、5.8 Hz,1H)、7.21(d,J=7.7 Hz,2H)、7.18-7.08(m,2H)、4.41-4.28(m,2H)、4.08-3.79(m,2H)、3.56-3.28(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.4、162.9(d,J=248.8 Hz)、147.9、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.8(q,J=3.5 Hz)、132.3、131.1(d,J=8.3 Hz)、129.7(q,J=34.2 Hz)、129.8(d,J=7.8 Hz)、126.3、122.0(q,J=273.7 Hz)、119.6、117.5(d,J=22.4 Hz)、116.9(d,J=21.0 Hz)、52.7、47.0、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.58、-110.71;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H14N4F4ClSO[M+H]+433.0507;Found 433.0502。
4-氯-N-(2-(N-氰基-S-(4-異丙基芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E11),白色固體,收率為78%,m.p.147~149℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.39(t,J=5.9 Hz,1H)、8.08(d,J=1.3 Hz,1H)、7.28(qd,J=6.2、2.0 Hz,4H)、4.30 (dt,J=20.9、10.5 Hz,2H)、4.06-3.82(m,2H)、3.46-3.24(m,2H)、2.91(dt,J=13.6、6.8 Hz,1H)、1.24(d,J=6.9 Hz,2H);13C NMR (100 MHz,CDCl3)δ:163.2、150.8、148.0、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.7(q,J=3.5 Hz)、132.2、130.4、129.7(q,J=34.2 Hz)、127.6、127.2、122.0 (q,J=273.6 Hz)、120.0、53.5、45.9、34.3、33.9、23.7;19F NMR (376 MHz,CDCl3)δ:-62.57;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C20H21N4F3ClSO [M+H]+457.1071;Found 457.1063。
O-(2-(S-(4-(叔丁基)芐基)-N-氰基亞磺酰亞胺基)乙基)3-氯-5-三氟甲基吡啶酰胺(E12),白色固體,收率為79%,m.p.166~167℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.38(t,J=5.9 Hz,1H)、8.08(d,J=1.3 Hz,1H)、7.47-7.39(m,1H)、7.35-7.23(m,1H)、4.32(dd,J=49.0、12.9 Hz,2H)、4.08-3.79(m,2H)、3.47-3.24(m,2H)、1.31(s,9H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.2、153.0、148.0、143.1 (q,J=3.8 Hz)、137.7(q,J=3.5 Hz)、132.2、130.1、129.7 (d,J=34.1 Hz)、126.5、124.1、122.0 (q,J=273.5 Hz)、119.9、53.3、45.9、34.7、34.3、31.1;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.57;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C21H23N4F3ClSO[M+H]+471.1227;Found 471.1219。
3-氯-N-(2-(N-氰基-S-(2-甲基芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E13),淺黃色固體,收率為82%,m.p.132~133℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.38(t,J=5.8 Hz,1H)、8.08(d,J=1.3 Hz,1H)、7.31(td,J=7.5、1.3 Hz,2H)、7.26-7.21(m,2H)、4.39(dd,J=45.3、12.9 Hz,2H)、4.06-3.84(m,2H)、3.50-3.34(m,3H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.2、148.1、143.1 (q,J=3.7 Hz)、137.7(q,J=3.5 Hz)、137.6、132.2、131.7、131.3、130.1、129.6 (q,J=34.2 Hz)、127.1、125.8、122.0 (q,J=273.5 Hz)、119.8、52.3、46.0、34.3、19.7;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.56;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C18H17N4F3ClSO [M +H]+429.0758;Found 429.0751。
N-(2-(S-(2-溴-4氟芐基)-N-氰基-亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E14),淺黃色固體,收率為85%,m.p.147~148℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.7 4(d,J=1.1 Hz,1H)、8.40(t,J=5.8 Hz,1H)、8.09(d,J=1.3 Hz,1H)、7.53(dd,J=8.6、5.7 Hz,1H)、7.40(dd,J=7.9、2.6 Hz,1H)、7.13(td,J=8.2、2.6 Hz,1H)、4.53-4.34(m,2H)、4.14-3.88(m,2H)、3.65-3.39(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.3、163.1(d,J=255.5 Hz)、148.0、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.8(q,J=3.6 Hz)、134.5(d,J=9.0 Hz)、132.2、129.7(q,J=33.7 Hz)、125.5(d,J=9.8 Hz)、123.8(d,J=3.7 Hz)、122.0(q,J=273.7 Hz)、121.0(d,J=24.9 Hz)、119.4、115.8(d,J=21.4 Hz)、53.4、46.3、34.4;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.56、-107.60;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F4ClSOBr[M +H]+510.9612;Found 510.9608。
3-氯-N-(2-(N-氰基-S-(3,4,4-三氟-3-烯-1-基)-亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E15),白色固體,收率為68%,m.p.115~116℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.76(d,J=1.1 Hz,1H)、8.46(t,J=5.4 Hz,1H)、8.10(d,J=1.3 Hz,1H)、4.10-3.82(m,2H)、3.57(ddd,J=13.5、8.5、5.2 Hz,1H)、3.46-3.32(m,2H)、3.21(dt,J=13.0、7.8 Hz,1H)、2.92(dddt,J=11.6、10.2、8.7、3.1 Hz,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.5、153.2(ddd,J=289.6、276.8、44.8 Hz)、147.8、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.8(q,J=3.3 Hz)、132.3、129.8 (q,J=34.1 Hz)、125.1(ddd,J=235.3、53.3、18.0 Hz)、122.0 (q,J=273.4 Hz)、119.6、47.8、43.5、34.3、20.4(dd,J=22.2、2.3 Hz);19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.59、-100.38(dd,J=78.5、33.4 Hz)、-119.80(dd,J=114.2、78.4 Hz)、-175.82(dd,J=115.4、33.5 Hz);HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C14H12N4F6ClSO[M+H]+433.0319;Found 433.0310。
4-氯-N-(2-(N-氰基-S-(3,4-二氟芐基)-亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E16),乳白色固體,收率為93%,m.p.130~131℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=1.1 Hz,1H)、8.46(t,J=5.9 Hz,1H)、8.10(d,J=1.3 Hz,1H)、7.37-7.28(m,1H)、7.26-7.17(m,2H)、4.34(q,J=12.9 Hz,2H)、3.93(dtt,J=11.0、7.6、6.1 Hz,2H)、3.62-3.28(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.6、151.3(dd,J=254.3、14.2 Hz)、150.5(dd,J=253.1、14.7 Hz)、147.8(d,J=1.0 Hz)、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.8(q,J=3.6 Hz)、132.3、129.8(q,J=34.3 Hz)、127.2(t,J=5.2 Hz)、124.6(t,J=5.1 Hz)、122.0(q,J=273.6 Hz)、119.7(dd,J=12.2、7.1 Hz)、119.6、118.4(dd,J=12.1、6.6 Hz)、51.9、47.4、34.4;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.59、-134.96;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F5ClSO[M+H]+451.0413;Found 451.0405。
3-氯-N-(2-(N-氰基-S-(2,5-二氟芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-(三氟甲基)吡啶酰胺(E17),白色固體,收率為92%,m.p.129~131℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J=0.9 Hz,1H)、8.45(t,J=5.8 Hz,1H)、8.09(d,J=1.5 Hz,1H)、7.24-7.17(m,1H)、7.15-7.07(m,1H)、4.35(s,2H)、3.95(dddd,J=14.5、9.4、7.6、4.5 Hz,2H)、3.59-3.33(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.4、158.6(dd,J=245.7、2.3 Hz)、157.1(dd,J=245.6、2.7 Hz)、147.9、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.8(q,J=3.4 Hz)、132.2、129.7(q,J=34.2 Hz)、122.0(q,J=273.5 Hz)、119.4、119.2(dd,J=24.9、2.9 Hz)、118.6(dd,J=24.0、8.6 Hz)、117.2(dd,J=24.2、8.6 Hz)、116.5(dd,J=17.5、8.3 Hz)、46.7、46.6、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.57、-116.25(d,J=17.8 Hz)、-120.95(d,J=17.9 Hz);HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F5ClSO[M+H]+451.0413;Found 451.0404。
O-(2-(S-芐基-N-氰基亞磺酰亞胺)乙基)-3-氯-5-(三氟甲基)吡啶酰胺(E18),白色固體,收率為94%,m.p.143~145℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.73(d,J=0.6 Hz,1H)、8.45(t,J=5.4 Hz,1H)、8.07(d,J=0.8 Hz,1H)、7.57-7.33(m,5H)、4.35(dd,J=31.4、12.8 Hz,2H)、4.07-3.79(m,2H)、3.54-3.27(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.3、148.2、143.1(q,J=3.8 Hz)、137.6(q,J=3.5 Hz)、132.1、130.5、129.7、129.5、129.6(d,J=32.0 Hz)、127.4、122.0(q,J=273.5 Hz)、120.0、53.5、46.4、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.55;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H13N4F5ClSO[M+H]+451.0413;Found 451.0402。
4-氯-N-(2-(N-氰基-S-(3,5-二氟芐基)亞磺酰亞胺基)乙基)-5-(三氟甲基)吡啶酰胺(E19),淺黃色固體,收率為91%,m.p.143~145℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.75(s,1H)、8.46(t,J=5.7 Hz,1H)、8.11 (s,1H)、7.10-6.94 (m,2H)、6.88(ddd,J=8.8、5.5、2.2 Hz,1H)、4.42-4.30 (m,2H)、4.11-3.79 (m,2H)、3.62-3.33(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.6、163.3(d,J=251.6 Hz)、163.2(d,J=251.5 Hz)、147.6、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.9(q,J=3.6 Hz)、132.4、131.2(t,J=9.8 Hz)、129.8(d,J=34.2 Hz)、122.0 (q,J=273.3 Hz)、119.4、113.7(dd,J=26.5 Hz,11.3 Hz)、105.5(t,J=25.0 Hz)、52.0、47.7、34.4;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.58、-107.15;HR-MS (ESI +)m/zCalcd for C17H13N4F3ClSO[M-H]+413.0445;Found 413.0427。
3-氯-N-(2-(S-(2-氯芐基)-N-氰基亞磺酰亞胺基)乙基)-5-三氟甲基吡啶酰胺(E20),淺黃色固體,收率為61%,m.p.119~121℃。
1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ:8.74(s,1H)、8.41(t,J=5.7 Hz,1H)、8.08(s,1H)、7.50(dd,J=7.3、1.7 Hz,1H)、7.46(dd,J=7.8、1.2 Hz,1H)、7.42-7.37(m,1H)、7.35(dt,J=7.4、4.0 Hz,1H)、4.47(s,2H)、4.09-3.86(m,2H)、3.58-3.39(m,2H);13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ:163.2、148.1、143.1(q,J=3.7 Hz)、137.7 (q,J=3.6 Hz)、134.7、133.2、132.2、131.4、130.2、129.6(d,J=34.1 Hz)、127.8、125.8、122.0 (q,J=273.5 Hz)、119.5、51.8、46.2、34.3;19F NMR(376 MHz,CDCl3)δ:-62.56;HR-MS(ESI+)m/zCalcd for C17H14N4F3Cl2SO [M+H]+449.0212;Found 449.0202。
采用濁度法[17-19],對所合成的三氟甲基吡啶酰胺類衍生物進行水稻白葉枯病菌、柑橘潰瘍病菌和煙草青枯病菌的抑制活性測試。稱取酵母粉1 g,牛肉膏4.5 g,蛋白胨7.5 g,葡萄糖15 g于裝有二次水的1.5 L大燒杯中,常溫攪拌使所稱營養(yǎng)物質溶解及培養(yǎng)液澄清,用5 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH至7.0~7.2,滅菌20 min。將待測藥劑和對照藥劑加入培養(yǎng)基中,配制成200 mg/L和100 mg/L含毒培養(yǎng)基,分別加入40 μL細菌菌液,置于恒溫搖床里振蕩培養(yǎng)(28℃,180 r/min),水稻白葉枯細菌需振蕩36~48 h,柑橘潰瘍細菌需振蕩24~36 h,煙草青枯病菌需振蕩16~24 h,至細菌生長對數(shù)期后,用移液槍吸取200 μL菌液于96孔孔板之中,用酶標儀在波長為595 nm處測定所有菌液OD值,根據(jù)所測OD值計算待測藥物對細菌的抑制率。菌液校正OD值與細菌抑制率分別按式(1)、式(2)計算。
以目標化合物E1為例,對其波譜進行簡要的分析。在1H NMR譜中,由于受到間位H的耦合(這種耦合在部分化合物中并不明顯),吡啶環(huán)上的兩個H均裂分為雙重峰,在N原子鄰位的H和在Cl原子鄰位的H,其化學位移值分別在δ 8.73 ppm和δ 8.08 ppm處,其耦合常數(shù)分別為4J=1.1 Hz和4J=1.3 Hz;苯環(huán)上的H原子因同時受到相鄰H及F原子的耦合,通常裂分成為多重峰,其化學位移值分別在δ 7.16-7.00 ppm和δ 7.47-7.36 ppm處;酰胺中的—NH由于受到與之相連亞甲基的耦合裂分成為三重峰,其化學位移值在δ 8.58 ppm處,耦合常數(shù)3J=5.3 Hz。在13C NMR中,由于受3個F原子的耦合作用,三氟甲基上的C裂分成四重峰,其化學位移值在δ 122.0 ppm處,耦合常數(shù)J=273.5 Hz,與三氟甲基相鄰的吡啶環(huán)上C被裂分成四重峰,其化學位移值在δ 129.6 ppm處,耦合常數(shù)J=34.1 Hz,吡啶環(huán)上的兩個γ位C也裂分成四重峰,在δ 143.1 ppm和δ 137.7 ppm處出峰,其耦合常數(shù)J=3.8 Hz和J=3.5 Hz;此外,苯環(huán)上連接的F原子使其相連的C受到F原子的耦合而裂分為雙重峰,在δ 163.4 ppm處出峰,耦合常數(shù)J=250.3 Hz,苯環(huán)上的兩個β C也受到F原子的影響,裂分成雙重峰,在δ 116.5 ppm處出峰,其耦合常數(shù)為δ=21.9 Hz,而γC受到F原子的耦合作用也裂分為雙重峰,在132.5 ppm處出峰,耦合常數(shù)J=8.6 Hz,以及F原子對位C也會受到耦合作用裂分為雙重峰,其化學位移值在δ 123.4 ppm處,耦合常數(shù)J=3.4 Hz。
化合物E1~E20對水稻白葉枯病菌的抑制活性測試見表1。從表1可見,所合成的化合物中,大部分化合物在測試濃度下對水稻白葉枯病菌均具有良好的抑制活性。在質量濃度為200 mg/L時化合物E1、E2、E4、E10、E11、E13、E14對水稻白葉枯病菌的抑制率都在80%以上。在100 mg/L時,大部分化合物的活性也都高于50%,活性均高于對照藥劑噻菌酮。質量濃度為100 mg/L時,化合物E1、E4、E7、E8、E11、E14、E15對水稻白葉枯病菌的抑制率均高于60%,其中化合物E11為78.7%。
化合物E1~E20對柑橘潰瘍病菌的抑制活性測試結果見表2。由表2可見,所合成的目標化合物對柑橘潰瘍病菌也具有一定的抑制作用,與對照藥劑噻菌酮相比,部分化合物的活性較高,如化合物E9、E11、E13、E14對柑橘潰瘍病菌的抑制率在50%以上,顯著高于對照藥噻菌酮(35.4%)。
表1 目標化合物對水稻白葉枯病菌的抑制活性 %
表2 目標化合物對柑橘潰瘍病菌的抑制活性 %
此外,測試了部分化合物對煙草青枯病菌的抑制活性,結果見表3。由表3可見,化合物對煙草青枯病菌的抑制效果不明顯,僅化合物E18對煙草青枯病菌的抑制率與對照藥劑噻菌酮(55.6%)接近。
設計合成了系列含“—S—N=CN”結構的三氟甲基吡啶酰胺衍生物,對其結構進行了確證。采用“濁度法”測試了所合成的化合物對水稻白葉枯病菌、柑橘潰瘍病菌和煙草青枯病菌的殺菌活性,結果表明,所合成的化合物對上述植物細菌性病害均具有一定的防治效果。在測試濃度下,化合物E1、E4、E7、E8、E11、E14、E15等對水稻白葉枯病菌的活性顯著高于對照藥劑噻菌銅,該部分化合物可作為抗細菌活性先導進行進一步的優(yōu)化。