4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物的合成与生物活性

刘勇军， 张莎莎， 刘建超， 贺红武

(华中师范大学 化学学院， 武汉 430079)



4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物的合成与生物活性

刘勇军， 张莎莎， 刘建超， 贺红武*

(华中师范大学 化学学院， 武汉 430079)

以商品化的杀菌剂噻唑菌胺和噻氟酰胺为先导，保持噻唑环活性结构，在噻唑环的4位引入酯基，设计合成了9个新型的4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，中间体2-亚氨基-4-噻唑烷酮由简便易得的原料溴乙酸乙酯与硫脲一步合成.用IR、1H NMR、13C NMR、MS和元素分析等对合成的噻唑酰胺化合物结构进行了表征.并对其杀菌和抗肿瘤生物活性进行了测试，初步的研究结果表明，该类化合物基本上没有抗肿瘤活性，但部分化合物对小麦赤霉病和黄瓜灰霉病有较好的抑制效果.

噻氟酰胺； 噻唑菌胺； 苯甲酰氧基； 噻唑化合物； 杀菌； 抗肿瘤

噻唑衍生物是一类具有优异生物活性的含氮杂环， 能显著抑制GSK-3与PI3激酶，在医药上用作抗氧化剂、抗病毒剂和抗HIV、抗癌症药物及消炎药物[1-2]，在农药方面也有杀菌和除草作用[3-4].噻唑酰胺衍生物是噻唑衍生物中数量较多的一类，具有良好的农药活性，许多已经商品化.如杀菌剂有噻氟酰胺，噻唑菌胺[5]；除草剂有噻草胺，苯噻草胺[6]； 具有杀虫活性的噻唑酰胺化合物也有文献报道[7-11].本文以商品化杀菌剂噻氟酰胺及噻唑菌胺为先导，保持噻唑环活性结构，而在噻唑环的4位引入酯基，设计合成了9个新型的4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，并对其生物活性进行了初步的研究.目标化合物的设计和合成路线如图1和图2所示．

图1 化合物Ⅱ的设计Fig.1 Design of compounds Ⅱ

图2 化合物Ⅱ的合成路线Fig.2 Synthesis of compounds Ⅱ

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵(予华仪器厂)；BUCHI R-200型旋转蒸发仪；Vario ELⅢ CHNSO元素分析仪(ELEMENTAR公司)； 熔点的测定使用予华仪器有限责任公司X-5型显微熔点测定仪；红外光谱使用NEXUS470傅立叶红外光谱仪(型号AVATAR360，NICOLET公司)(KBr压片)；核磁共振谱的测定使用Varian NMR System 600 超导核磁共振谱仪(VARIAN公司)(溶剂为DMSO-d6或CDCl3，内标为TMS)，质谱使用API2000LC/MS/MS液相色谱/质谱/质谱联用仪(ABI公司)测定.

所用试剂均为化学纯或分析纯，乙腈、三乙胺使用前经无水处理，柱层析硅胶规格为(谱科)柱层析硅胶200～300目.

1.2 中间体及目标化合物的合成

1.2.1 中间体2-亚氨基-4-噻唑烷酮Ⅰ的合成 将3.81 g(50 mmol)硫脲加入250 mL 单颈烧瓶内，再加入100 mL 乙醇作溶剂，室温搅拌下缓慢滴加10.2 g(60 mmol)溴乙酸乙酯，约40 min内滴加完毕，然后升温至60℃,油浴保温反应，约1 h后析出固体，再保温反应6 h，TLC监测反应完毕(乙酸乙酯∶石油醚=1∶3)，停止反应.待反应液冷至室温，缓慢滴加25% 的氨水调节pH至8～9，然后加入10 mL 水，充分搅拌后抽滤，饱和食盐水洗涤(产物水溶性较好)，烘干，得白色固体Ⅰ，收率90%，熔点247～249℃，易分解.1H NMR (DMSO-d6， TMS， 600 MHZ) δ: 3.90 (s， 2H， S-CH2CO-)， 8.7 (s， 1H，=NH)， 8.99 (s， 1H，-CONH-)；13C NMR (DMSO-d6， TMS， 600 MHZ) δ: 39.5( S-C-CO )， 182.88( N=C-N)， 187.87 (N-CO-CH2S)．

1.2.2 目标化合物4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物Ⅱ的合成 0.23 g(2 mmol)I、20 mL无水乙腈、0.81 g(8 mmol)三乙胺先后加入50 mL单颈圆底烧瓶，充分冰浴下缓慢滴加(取代)苯甲酰氯(4.5 mmol)，约15 min滴加完毕，待冰融化并升至室温，室温搅拌反应36 h，TLC监测反应完毕，停止反应.然后往反应瓶加入10 mL饱和食盐水，转入分液漏斗，水相用乙酸乙酯30 mL分两次萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，脱溶，然后柱层析(乙酸乙酯∶石油醚=1∶4)，得目标产物Ⅱ.

4-苯甲酰氧基-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-1)：淡黄色固体，产率25%，熔点153～155℃，1H NMR (CDCl3-d，TMS，600 MHz) δ: 6.89 (s，1H，thiazole-H)，7.39～7.61 (m，6H，Ar-H)，7.90～7.95 (m，4H，Ar-H)，10.87 (s，1H，NH); IR (KBr) ν: 3 161，3 069，1 740，1 722 (C=O)，1 671，1 645 (C=C)，1 596 (C=N)，1 547，1 453，1 432,1 336,1 311,1 264，1 174，1 137,1 085,1 068,1 026,982,908,727 cm-1; Anal. Calcd. for C17H12N2O3S (324.3): C,62.95; H,3.73; N,8.64; Found: C,63.07; H,3.50; N,8.37; MS (ES，m/z): 324.6 (ES+， 100%)．

4-(2-氯苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-2):棕色固体，产率39%，熔点35～37℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.96 (s,1H,thiazole-H),7.28～7.53 (m,6H,Ar-H),7.79～8.00 (m,2H,Ar-H),10.52 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 447,3 158,3 063,2 961,1 753,1 679,1 593,1 556,1 436,1 308,1 275,1 237,1 139,1 094,1 047,982,908 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10Cl2N2O3S (393.2): C,51.92; H,2.56; N,7.12; Found: C,52.12; H,2.87; N,6.67．

4-(3-氯苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-3):黄色固体，产率48%，熔点79～82℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.95 (s,1H,thiazole-H),7.30～7.58 (m,4H,Ar-H),7.73～7.78 (m,2H,Ar-H),7.83 (s,1H,Ar-H),7.91 (s,1H,Ar-H),11.44 (s,1H,NH);13C NMR (DMSO-d6,TMS,150 MHz) δ: 163.7,162.0,155.9,149.0,133.7,133.4,133.1,133.0,132.0,130.7,130.1,129.7,128.7,127.9,127.4,126.4,97.7; IR (KBr) ν: 3 324,3 112,3 073,1 730,1 668,1 547,1 471,1 452,1 422,1 328,1 285,1 269,1 245,1 152,1 112,1 063,989 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10Cl2N2O3S (393.2): C,51.92; H,2.56; N,7.12; Found: C,52.33; H,2.53; N,6.86．

4-(4-氯苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-4):淡棕色固体，产率50%，熔点222～225℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.87 (s,1H,thiazole-H),7.36～7.44 (m,4H,Ar-H),7.82～7.91 (m,4H,Ar-H),10.87 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 409,3 144,3 098,1 741,1 669,1 594,1 546,1 489,1 440,1 401,1 332,1 279,1 173,1 138,1 092,1 014,843 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10Cl2N2O3S (393.2): C,51.92; H,2.56; N,7.12; Found: C,51.53; H,2.60; N,6.77．

4-(2-氟苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-5):棕色固体，产率16%，熔点140～141℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.93 (s,1H,thiazole-H),7.22～7.25 (m,2H,Ar-H),7.28～7.38 (m,3H,Ar-H),7.60～8.24 (m,3H,Ar-H),9.95 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 425,3 239,3 150,3 073,1 751,1 663,1 614,1 546,1 489,1 466,1 336,1 305,1 276,1 241,1 161,1 134,1 066,980,911 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10F2N2O3S (360.3): C,56.66; H,2.80; N,7.77; Found: C,56.83; H,3.11; N,7.57．

4-(4-氟苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-6):淡黄色固体，产率68%，熔点168～170℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.93 (s,1H,thiazole-H),7.20～7.38(m,4H,Ar-H),7.60～8.25(m,4H,Ar-H),9.95 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 416,3 159,3 074,2 949,1 922,1 748,1 734,1 668,1 601,1 547,1 508,1 454,1 415,1 312,1 292,1 237,1 158,1 133,1 085,1 064,1 013,986,910,852 cm-1; Anal. Calcd. for C17H10F2N2O3S (360.3): C,56.66; H,2.80; N,7.77; Found: C,56.62; H,2.48; N,7.45．

4-(4-甲基苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-7):淡棕色固体，产率66%，熔点191～194℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 2.36 (s,3H，-CH3),2.44 (s,3H，-CH3),6.85 (s,1H,thiazole-H),7.20～7.24 (m,4H,Ar-H),7.79～7.88 (m,4H,Ar-H),10.73 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 413,3 156,3 063,2 923,1 735,1 665,1 610,1 541,1 513,1 440,1 413,1 330,1 267,1 210,1 178,1 131,1 083,1 022,975,905,833 cm-1; Anal. Calcd. for C19H16N2O3S (352.4): C,64.76; H,4.58; N,7.95; Found: C,63.99; H,4.25; N,7.59．

4-(4-三氟甲基苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-8):淡黄色固体，产率20%，熔点175～179℃，1H NMR (CDCl3-d,TMS,600 MHz) δ: 6.96 (s,1H,thiazole-H),7.56～7.67 (m,4H,Ar-H),7.92～8.02 (m,4H,Ar-H),11.67 (s,1H,NH); IR (KBr) ν: 3 425,3 172,2 960,1 740,1 675,1 557,1 412,1 326,1 297,1 260,1 168,1 134,1 068,1 018,983,952,910 cm-1; Anal. Calcd. for C19H10F6N2O3S (460.3): C,49.57; H,2.19; N,6.09; Found: C,49.82; H,1.98; N,5.74．

4-(4-硝基苯甲酰氧基)-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-9):淡黄色固体，产率42%，熔点>260℃，1H NMR (DMSO-d,TMS,600 MHz) δ: 7.13 (s,1H,thiazole-H),8.12～8.40 (m,8H,Ar-H),13.20 (s,1H,NH); Anal. Calcd. for C17H10N4O7S (414.3): C,49.28; H,2.43; N,13.52; Found: C,49.60; H,2.18; N,13.23．

2 结果与讨论

2.1 合成部分

2-亚氨基-4-噻唑烷酮为重要的中间体，可互变为2-氨基-4-噻唑烷酮.硫脲与氯乙酸反应，水或醋酸作溶剂，醋酸钠作碱，反应温度在100℃～120℃，反应时间6～12 h，收率在40%～80%.2004年中国专利报道将硫脲与氯乙酰四氢异喹啉一步合成噻唑烷酮[12].2008年日本专利报道用硫脲与氯乙酸在醋酸钠的水溶液中回流9 h，收率可达81%[13].但文献报道的合成方法反应温度较高，需要1.5倍当量的醋酸钠作缚酸剂.本反应过程不加缚酸剂，直接将硫脲与溴乙酸乙酯混合，乙醇作溶剂，60℃ 保温反应6 h，反应结束后用25% 氨水中和，然后抽滤即可得到该中间体.通过熔点，1H NMR及13C NMR等证实所合成化合物的结构.该法只用一步成功合成了该中间体，原料易得、反应条件温和、后处理简便、收率高，为进一步研究该类化合物提供了便利的途径.

2.2 波谱特征

2.3 生物活性

2.3.1 抗肿瘤活性 测试靶标：人口腔上皮癌细胞株KB，鼻咽癌细胞株CNE2.测试方法参照文献[14-15] .化合物Ⅱ的抗肿瘤活性数据列于表1. 抗肿瘤活性测试表明，该类化合物大多没有抗肿瘤活性，但当R为4位为较大体积的给电子基时，能显著提高对KB肿瘤细胞的抑制活性，如Ⅱ-7，R为4-CH3，对KB的IC50值为43.3 μM，R为其它取代基时，对KB的抑制IC50均大于50 μM.

2.3.2 杀菌活性 测试靶标：小麦赤霉(Gibberellazeae)，水稻纹枯(Thanatephoruscucumeris)，黄瓜灰霉菌(Botrytiscinereapers)，番茄早疫(Alternariasolani)，烟草赤星(Alternariaalternate)，黄瓜炭疽(Colletotrichumorbiculare).测试方法：离体平皿测定法.化合物Ⅱ的杀菌活性测试数据列于表2(浓度为1×10-4)．

表1 化合物Ⅱ的抗肿瘤活性数据表1)

1)测试活性数据由中山大学肿瘤防治中心提供．

表2 化合物Ⅱ杀菌活性测试数据表1)

1)测试活性数据由中国科学院上海有机化学研究所提供．

杀菌活性测试结果表明，该类化合物对黄瓜灰霉病和小麦赤霉病有较好的防效，而对水稻纹枯病和黄瓜炭疽几乎没有防效.其中Ⅱ-3(R为3-Cl)在浓度为1×10-4时，对黄瓜灰霉病表现出81%的抑制率.R为4-CF3时显著降低对小麦赤霉病的防效，而其它取代基对活性影响不大.R为2-Cl时化合物对番茄早疫的抑制活性较好，其它取代基使其活性降低或丧失.

3 结论

本文建立了新型噻唑环的合成方法，采用简便易得的原料溴乙酸乙酯与硫脲一步合成了2-亚氨基-4-噻唑烷酮中间体，该方法反应条件温和，后处理简便，收率高.以商品化的杀菌剂噻唑菌胺和噻氟酰胺为先导，保持噻唑环活性结构，设计合成了新型4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，用IR、1H NMR、13C NMR、MS和元素分析等对合成的噻唑酰胺化合物结构进行了表征，并对其杀菌和抗肿瘤生物活性进行了初步测试.抗肿瘤活性测试结果表明，该类化合物仅当R为4-CH3时，对KB肿瘤细胞具有一定的抑制活性. 杀菌活性测试结果表明该类化合物具有选择性，大多数化合物对黄瓜灰霉病和小麦赤霉病有较好的抑制效果，而对水稻纹枯病和黄瓜炭疽病几乎没有防效.

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Synthesis and biological evaluation of 4-benzoyloxy-2-benzoylamino-thiazole derivatives

LIU Yongjun， ZHANG Shasha， LIU Jianchao， HE Hongwu

(College of Chemistry， Cental China Normal University， Wuhan 430079)

In this paper， a series of thiazole derivatives containing the activated structural templets of ethaboxam and trifluzamide were designed and synthesized. All the target compounds were characterized by methods such as1H NMR， IR， elemental analysis，13C NMR and mass spectrometry.The intermediate 2-imino-4-oxo-thiazolinone was synthesized in one step using thiourea and ethyl 2-bromoacetate. Most of the target compounds were subjected to the screening test against tumors and funguses， and the bioassay results showed that some compounds had good biological activity such as fungicide againstGibberellazeae，Botrytiscinereapers.

ethaboxam； trifluzamide； benzoyloxy； thiazole; fungicide; anticancer

2015-01-06.

国家重点基础研究发展规划项目(2010CB126100);国家自然科学基金项目( 21172090; 31000867);教育部创新团队项目 (IRT0953).

1000-1190(2015)05-0730-05

O626.2

A

*通讯联系人. E-mail: he1208@mail.ccnu.edu.cn.