N-(2-甲基丙基)-N-([2-(4-甲硫基-苯氧甲基)-噻唑-4-基]-甲基)-2-呋喃甲酰胺的合成及抗菌活性初筛

白亚龙 黑延琳 陈均尉 滕南鑫

(1. 浙江医药股份有限公司昌海生物分公司,浙江 绍兴 312000；2. 绍兴英风化工技术有限公司,浙江 绍兴 312000)

硝唑尼特(nitazoxanide，NTZ)是一种噻唑苯甲酰胺类化合物，其经口服给药后被水解成活性物质替唑尼特而起作用[1].此类药物的生物活性比较广泛，是目前治疗儿童及成人隐孢子虫病和贾第鞭毛虫病的首选药物[2-4]；对乙肝病毒、HIV病毒、诺如病毒，甚至新冠病毒也有较好的杀灭作用[5-9]；还具有抗炎、抗氧化、诱导细胞自噬等生物活性[10-11]，对幽门螺杆菌和艰难梭菌的活性好于甲硝唑[12-13].该类药物总体较为安全，但在加大剂量后，也易出现腹痛、恶心和轻微腹泻等副作用.近年来，类似结构的衍生物也在不断涌现，有些还表现出了很高的抗菌和抗寄生虫活性，如RM4820[14]、NTB[15]、VPC162134[16]等[17-19](见图 1).为了寻找活性更好，副作用更少的抗菌和抗寄生虫药物， 本文在结合上述研究的基础上， 设计合成了N-(2-甲基丙基)-N-[(2-(4-甲硫基-苯氧甲基)-4-噻唑)-甲基]-2-呋喃甲酰胺(1)(见图 2)，并对其抗菌活性做了初步筛选.

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

所有试剂均为市售，无需进一步纯化即可使用.

HJ5型加热磁力搅拌器，常州国华；RE2000A型旋转蒸发仪，上海亚荣；ZF-20D型四用紫外分析仪，上海顾村光电仪器厂；BUCHI M-560熔点仪；Bruker AVANCE DMX III 400M型核磁共振仪，Bruker;MCO 15AC型生化培养箱，SANYO.

1.2 N-(2-甲基丙基)-N-[(2-(4-甲硫基-苯氧甲基)-4-噻唑)-甲基]-2-呋喃甲酰胺(1)的合成

1.2.1 2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)的合成

250 mL圆底烧瓶中依次加入4-(甲硫基)苯酚(14.0 g，0.10 mol)，氯乙腈(9.8 g，0.13 mol)，碳酸钠(13.8 g，0.13 mol)，碘化钾(0.2 g)，DMF 100 mL，于60 ℃下磁力搅拌反应，TLC跟踪，8 h后反应基本完全.先将反应液抽滤，之后将滤液减压蒸馏除去大部分溶剂，直至溶剂DMF不再蒸出.蒸后的液体用60 mL二氯甲烷溶解，20 mL去离子水洗两次，静置分层，有机层无水硫酸钠干燥，减压蒸馏，除去二氯甲烷，得粗品12.1 g(HPLC，>95%)，为浅黄色液体，直接用于下一步反应，收率82.1%.1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ 2.23(s,3H),4.52(s,2H),6.78-6.82(m,2H),7.06(d,J=8.0 Hz,2H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ 20.6,53.9,115.0,115.8,130.4,132.6,154.6.

1.2.2 2-(4-甲硫基苯氧基)-硫代乙酰胺(4)的合成

100 mL三口瓶中加入乙醇(30 mL)，室温搅拌下批加五硫化二磷(13.32 g，0.06 mol)，水浴控制温度，加完之后继续搅拌10 min，加入2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)(9.05 g，0.05 mol)后继续室温搅拌反应5 h.反应结束后，在搅拌下滴加水50 mL，析出粗品，用乙醇重结晶得到目标产物6.18 g，收率68.2%.熔点:143-145 ℃(141-144 ℃)[11]；1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 2.22(s,3H),4.69(s,2H),6.85(d,J=8.4 Hz,2H),7.09(d,J=8.4 Hz,2H),9.32(s,1H),10.00(s,1H).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ 20.6,73.9,115.3,130.3,130.6,155.7,200.9.

1.2.3 4-氯甲基-2-(4-甲硫基苯氧基)甲基-噻唑(5)的合成

氮气保护下，100 mL三口瓶中依次加入2-(4-甲硫基苯氧基)-硫代乙酰胺(4)(6.39 g，0.03 mol)，乙腈50 mL，室温下磁力搅拌溶解后加入1,3-二氯丙酮(4.19 g，0.033 mol)，随后升温至70 ℃继续磁力搅拌反应6 h，反应完全后，减压蒸除乙腈和过量的二氯丙酮，加水后用二氯甲烷萃取，有机相减压蒸馏得棕色粗品，乙醇重结晶得到目标产物4.55 g，收率59.8%.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 2.24(s,3H),4.83(s,2H),5.38(s,2H),6.95(d,J=8.4 Hz,2H),7.14(d,J=8.0 Hz,2H),7.79(s,1H).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ 20.5,41.2,67.1,115.2,120.4,130.2,130.4,130.7,152.0,155.9,168.0.

1.2.4 2-甲基-N-[(2-(4-甲硫基苯氧基)甲基噻唑-4-基]-甲基丙胺(6)的合成

100 mL三口瓶中依次加入异丁胺(2.19 g，0.03 mol)， 三乙胺(3.00 g， 0.025 mol)， DMF10 mL，于室温下水浴搅拌，随后将4-氯甲基-2-(4-甲硫基苯氧基)甲基-噻唑(5)(3.22 g，0.01 mol)用40 mL DMF溶解稀释后缓慢滴加入反应液中，约1 h滴加完毕，继续搅拌反应12 h，反应完全后，减压蒸馏除去溶剂和多余的胺，得到棕色粘稠状粗品.柱层析(石油醚:乙酸乙酯=5:1)得到目标产物2.16 g，收率73.8%.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 0.85-0.93(m,6H),1.63-1.70(m,1H),2.24(s,3H),2.33(d,J=6.8 Hz,2H),3.77(d,J=6.4 Hz,2H),5.34(s,2H),6.91-6.99(m,3H),7.07-7.13(m,2H),7.39(s,1H).13C NMR(100 MHz,DMSO-d6)δ 21.11,28.5,28.5,28.6,49.8,57.5,67.2,115.0,115.7,130.2,130.5,130.5,156.0,156.8,166.3,166.4.

1.2.5 N-(2-甲基丙基)-N-([2-(4-甲硫基-苯氧甲基)-噻唑-4-基]-甲基)-2-呋喃甲酰胺(1)的合成

50 mL三口瓶中依次加入化合物2-(对甲硫基苯氧甲基)-4-(N-异丁基-氨甲基)-噻唑(1.61 g，5 mmol)，二氯甲烷10 mL，三乙胺1 mL，于室温下磁力搅拌，溶解.随后将呋喃甲酰氯(0.69 g,5.25 mmol)与二氯甲烷5 mL的混合液于室温下，边搅拌边滴加，约20 min滴加完毕，随后室温搅拌继续反应12 h，反应完全后，将反应液缓慢倒入冰水中，分出有机相，分别用5%的碳酸氢钠溶液和水洗至中性，将有机相旋干得粗品，再过柱(石油醚:乙酸乙酯=4:1)得目标产物1.63 g，为黄色固体，收率78.2%.1H NMR(400 MHz,DMSO-d6)δ 7.83(s,1H),7.51(s,1H),7.15-7.07(m,2H),7.05(d,J=3.4 Hz,1H),6.97-6.90(m,2H),6.66-6.54(m,1H),5.35(s,2H),4.84(br,2H),3.47(br,1H),3.30(br,2H),2.23(s,3H),1.99(br,1H),0.83(d,J=6.5 Hz,6H).13C NMR(101 MHz,DMSO-d6)δ 167.25,160.23,155.88,152.80,147.89,145.08,130.65,130.35,130.21,117.79,115.23,111.74,67.14,53.15,48.47,26.52,20.52,20.20.

1.3 样品抗菌活性初筛

分别制备含有串珠镰刀菌(Fusariummoniliform)；棉花枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum)；小麦全蚀病菌(Gaeumannomycesgramini)；水稻纹枯病菌(Rhizoctoniasolani)的检测平板，采用纸片扩散法对浓度为1 mg/mL的样品丙酮溶液进行体外抗菌活性测试，以0.5 mg/mL的硝唑尼特溶液作为对照，分别将5 μL样品溶液在直径为5 mm的圆形滤纸片上点样， 挥干溶剂，贴合于不同种类的检测平板上，每个样品设置5组平行，37 ℃培养12 h后观测抑菌圈大小.抑菌圈越大，抗菌活性越强.

2 结果与讨论

2.1 化合物(1)的合成研究

第一步制备2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)由对甲硫基苯酚和氯乙腈经Williamson醚合成反应所得.该步反应，所用的碱催化剂比较关键，若用碱性较强的氢氧化钠或醇钠，则氯乙腈容易水解，因此选用碱性较弱的碳酸钠作为催化剂.另一个影响因素则是溶剂，该步反应是SN2反应，我们选用了DMF作溶剂，要避免使用醇等质子极性溶剂.

第二步是由2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)与五硫化二磷生成硫代酰胺(4)的反应.由于五硫化二磷消耗较大，在投料时应考虑过量，经过试验，发现五硫化二磷的投料量为2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)的1.2倍时，收率较高.此外，溶剂对该步反应影响较大，尽管氯代烷对反应物溶解性较好，但使用乙醇能得到较高的收率.

第三步是4-氯甲基-2-(4-甲硫基苯氧基)甲基-噻唑(5)的制备.该步反应须保证全程氮气保护且无水，否则作为反应底物的硫代酰胺类化合物极易水解为酰胺类杂质，降低反应收率的同时增多反应体系的杂质.在反应温度低于70 ℃时，收率随温度的升高而提升；当温度升至70 ℃后，再提升温度反而收率有所下降.推测其原因是温度过高导致1,3-二氯丙酮自身发生亲核取代副反应.因此反应温度为70 ℃时效果较好.

第四步是由异丁胺和4-氯甲基-2-(4-甲硫基苯氧基)甲基-噻唑(5)经过烷基化反应制备2-甲基-N-[(2-(4-甲硫基苯氧基)甲基噻唑-4-基]-甲基丙胺.实验关键是要选用合适的缚酸剂，经过测试比对，选用三乙胺较好.

最后一步是2-(对甲硫基苯氧甲基)-4-(N-异丁基-氨甲基)-噻唑和呋喃甲酰氯反应制备N-(2-甲基丙基)-N-[(2-(4-甲硫基-苯氧甲基)-4-噻唑)-甲基]-2-呋喃甲酰胺.本步反应属于酰胺化反应，与上一步反应类似，都属于亲核取代反应，且反应过程中均产生当量盐酸，仍使用三乙胺作为缚酸剂，其具有溶解度好，碱度强，不干扰主反应进行等优点.

2.2 化合物(1)体外抗菌活性初步测试

由表1可以看出，化合物(1)初步表现出对4种细菌的抗菌活性.其中对F.moniliform和G.gramini表现出了较高的抑制活性.这一结果为后续对该类化合物抗菌活性的进一步研究提供了参考.

表1 体外抗菌活性初步测试结果

3 结论

本文设计合成了硝唑尼特的结构类似物N-(2-甲基丙基)-N-[(2-(4-甲硫基-苯氧甲基)-4-噻唑)-甲基]-2-呋喃甲酰胺 (1).并运用纸片扩散法对该系列化合物进行了体外抗菌活性初筛.结果表明，化合物 (1)初步表现出对串珠镰刀菌和小麦全蚀病菌有较好的抗菌活性.这一发现为进一步对该类化合物的抗菌活性研究提供了参考.