新型2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亚胺基乙酸酯类衍生物的合成及其抑菌活性*

张 剑， 周思泓， 徐 聪， 乔 柱， 周文明， 马希汉

(西北农林科技大学 理学院，陕西 杨凌 712100)

甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂具有作用机制独特、杀菌谱广、杀菌效果优良,以及对环境的相容性好等特点,但近年来已有病菌对其产生了抗药性[1～3]。为寻找新的具有良好生物活性的此类化合物，可以将其与低毒、生物活性高的噻唑环[4]结合，形成含有噻唑环的甲氧丙烯酸酯类化合物——2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亚胺基乙酸酯(A)。 A是重要医药中间体[5]，广泛应用于头孢噻肟钠、头孢地嗪钠、头孢曲松钠、头孢匹美、头孢匹罗等第三，第四代半合成头孢菌素的合成中，但鲜有将A用于农药研发的报道。

本文以乙酰乙酸甲(乙)酯(1a,1d),醛(3a～3d)和酰氯(4f～4h)为主要原料，合成了8个2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亚胺基乙酸酯类衍生物(5a～5e,6f～6h， Scheme 1)，其中6个为新化合物，其结构经1H NMR， IR和MS表征。通过测定其生物活性，希望发现生物活性高的化合物，进而进行新农药的开发和研制。

Scheme1

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

XT-4型显微熔点仪(温度计未校正)；Bruker Avance DPX300型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Nicolet Avatar 330 FT-IR型红外光谱仪(KBr压片)；Thermo Finnigan LCQ Advantage型质谱仪。

所用试剂均为分析纯。

1．2 合成

(1) 2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亚胺基乙酸甲酯(2a)的合成[5～7]

在反应瓶中加入乙酰乙酸甲酯(1a)26.7 g(230 mmol)，亚硝酸钠17.1 g(250 mmol)和蒸馏水100 mL，剧烈搅拌下于0 ℃～5 ℃缓慢滴加稀硫酸[V(浓硫酸)∶V(蒸馏水)=1．0∶4．5]50 mL(1 h内)，反应2 h(TLC跟踪)。用5%NaOH溶液调至pH 7～8得2-羟基亚胺基乙酰乙酸甲酯溶液。剧烈搅拌下于室温缓慢滴加硫酸二甲酯25 mL(260 mmol)(25 ℃～30 ℃)，滴毕，继续反应3 h(TLC跟踪,用5%NaHCO3溶液维持反应液pH 7～8)，用二氯甲烷(3×30 mL)萃取，合并有机相，用水洗至中性，无水硫酸钠干燥过夜，过滤得2-甲氧基亚胺基乙酰乙酸甲酯的二氯甲烷溶液。加入冰乙酸3 mL，搅拌下于40 ℃～50 ℃极缓慢滴加溴素27 g(170 mmol)，滴毕，继续反应5 h～6 h(TLC跟踪)。用5%碳酸氢钠溶液(3×30 mL)洗涤，水洗至中性，无水硫酸钠干燥过夜;减压蒸除溶剂得淡黄色油状液体4-溴-2-甲氧基亚胺基乙酰乙酸甲酯(B)。

在反应瓶中加入硫脲19.0 g(0.25 mol)，无水乙酸钠20.5 g(0.25 mol)，甲醇100 mL及蒸馏水50 mL，剧烈搅拌使其完全溶解。于室温缓慢滴加B，滴毕，缓慢升至30 ℃～35 ℃,反应4 h(TLC跟踪)。冷却至室温，过滤，滤液加入500 mL冰水中，用3%NaOH溶液调至pH 5～6。析出大量黄色沉淀，静置，抽滤，合并两次滤饼，用水洗涤。合并滤液与洗液，用乙酸乙酯(3×30 mL)萃取；合并萃取液，用无水硫酸镁干燥，减压蒸除溶剂，残余物用混合溶剂{V(二氯甲烷)∶V[石油醚(60 ℃～90 ℃)]=4∶5}重结晶得淡黄色晶体2a21.4 g， m．p．166 ℃～168 ℃，总产率43.2%(以1a计)；1H NMR(DMSO)δ： 3.80(s, 3H, CO2CH3), 3.87(s, 3H, NOCH3), 6.94(s, 1H, 5-H), 7.26(s, 2H, NH2)； IRν： 3 446， 3 254， 3 129， 1 736， 1 616， 1 542， 1 265， 1 034 cm-1。

用1d替代1a，用类似的方法制备黄色晶体2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亚胺基乙酸乙酯(2d)(环合反应中用乙醇替代甲醇)，总收率42.1%(以1d计)， m．p．162 ℃～164 ℃；1H NMR(DMSO)δ： 1.24～1.28(t, 3H, CH3), 3.86(s, 3H, NOCH3), 4.24～4.31(q, 2H, COCH2), 6.90(s, 1H, 5-H), 7.25(s, 2H, NH2)； IRν： 3 442， 3 262， 3 130， 1 728， 1 619， 1 541， 1 266， 1 029 cm-1。

(2) 亚胺类衍生物的合成(以5a)为例[8]

在三口瓶中依次加入2a646 mg(3 mmol),对甲氧基苯甲醛(3a)562 mg(4 mmol),六氢吡啶3～5滴及甲苯10 mL，搅拌下回流(110 ℃)反应3 h。减压蒸除溶剂，残余物经硅胶柱层析[洗脱剂：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=10∶1]分离得5a。

用类似的方法合成5b～5e。

(3) 酰胺类衍生物的合成(以6f)为例[9，10]

冰浴冷却下，向装有氯化钙干燥管的三口瓶中加入2d430 mg(2 mmol),三乙胺0.4 mL(3 mmol), 4-二甲氨基吡啶(DMAP)15 mg和二氯甲烷20 mL，搅拌下于0 ℃～5 ℃滴加丙酰氯(4f) 0.7 mL(6 mmol)，滴毕,继续反应2 h(TLC跟踪)。用饱和食盐水(3×30 mL)洗至中性，无水硫酸钠干燥过夜，经硅胶柱层析(洗脱剂：A=8∶1)分离得6f。

用类似的方法合成6g和6h。

1．3 抑菌活性测定

采用生长速率法,即将供试药剂与未凝固的培养基混合均匀接上菌种,用带药培养基培养病菌。通过病菌培养速度快慢来判断药剂毒力的大小,以十字交叉法测出菌落直径[菌落扩展直径/cm=菌落直径平均值-0.4(菌饼直径)]，计算抑制率[菌丝生长抑制率/%=(直径对照菌-直径受试菌)/直径对照菌×100%]。

2 结果与讨论

2．1 合成

在2的合成中，溴化反应是关键环节。该反应有一个很长的诱导期，本研究采用加入冰乙酸缩短诱导期，加快了反应进程；溴素的量稍微过量即可，避免生成多溴取代物。环合过程是放热反应，伴随溴化氢的产生，温度过高、酸性过强，产物会部分转化为反式异构体，使其纯度下降，故需加入一定的碱中和生成的溴化氢。本文采用乙酸钠作碱，既可以有效吸收生成的溴化氢，也可避免碱性过强对化合物酯结构造成破坏。

在5的合成中，采用以甲苯为溶剂，哌啶为催化剂，回流的反应条件，既克服了文献[8]方法中使用乙醇和DMF为溶剂时的缺点，又避免了使用毒性较大的苯；提高产率，后处理方便，反应效果较理想。在6的合成中，采用DMAP作为催化剂，缩短了反应时间，减少了副产物的生成。

5和6的实验结果和质谱数据见表1，1H NMR和IR数据见表2。

表1 5和6的实验结果

2．2 抑菌活性

以等量丙酮为空白对照,给药量200 mg·L-1,以小麦赤霉病菌(Ⅰ)，马铃薯干腐病菌(Ⅱ)，白菜黑斑病菌(Ⅲ)，棉花枯萎病菌(Ⅳ)，烟草赤星病菌菌(Ⅴ)和水稻稻瘟病菌(Ⅵ)为供试菌种,对5和6进行抑菌活性测试，结果见表3。由表3可见，亚胺类化合物(5)的抑菌活性无明显规律，只是个别化合物表现出较好的抑菌活性(例如，5a对Ⅱ的抑制率71.7%)。而酰胺类化合物也具有一定的抑菌活性，其中含苯环结构化合物(6h)的抑菌活性明显好于脂肪烃和环脂肪烃化合物(6f,6g)。以此推断，我们可以利用含苯环结构，且邻、对位上取代有其他基团(如卤原子)的化合物对中间体进行衍生，并进一步的对其生物活性进行测定研究。

表2 5和6的1H NMR和IR数据

表3 5和6的抑菌率*

*Ⅰ：小麦赤霉病菌；Ⅱ：马铃薯干腐病菌； Ⅲ：白菜黑斑病菌；Ⅳ：棉花枯萎病菌；Ⅴ：烟草赤星病菌菌；Ⅵ：水稻稻瘟病菌

3 结论

合成了8种2-(2-氨基噻唑-4-基)-2-(Z)-甲氧亚胺基乙酸酯类化合物。初步的抑菌测试结果表明，他们对小麦赤霉病菌，马铃薯干腐病菌，白菜黑斑病菌，棉花枯萎病菌，烟草赤星病菌菌和水稻稻瘟病菌均表现出一定的抑菌活性。为今后进行更多类型基团衍生物的合成，以期找到活性更好的新化合物提供依据。

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