4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物的合成與生物活性

劉勇軍， 張莎莎， 劉建超， 賀紅武

(華中師范大學 化學學院， 武漢 430079)

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4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物的合成與生物活性

劉勇軍， 張莎莎， 劉建超， 賀紅武*

(華中師范大學 化學學院， 武漢 430079)

以商品化的殺菌劑噻唑菌胺和噻氟酰胺為先導，保持噻唑環活性結構，在噻唑環的4位引入酯基，設計合成了9個新型的4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，中間體2-亞氨基-4-噻唑烷酮由簡便易得的原料溴乙酸乙酯與硫脲一步合成.用IR、1H NMR、13C NMR、MS和元素分析等對合成的噻唑酰胺化合物結構進行了表征.并對其殺菌和抗腫瘤生物活性進行了測試，初步的研究結果表明，該類化合物基本上沒有抗腫瘤活性，但部分化合物對小麥赤霉病和黃瓜灰霉病有較好的抑制效果.

噻氟酰胺； 噻唑菌胺； 苯甲酰氧基； 噻唑化合物； 殺菌； 抗腫瘤

噻唑衍生物是一類具有優異生物活性的含氮雜環， 能顯著抑制GSK-3與PI3激酶，在醫藥上用作抗氧化劑、抗病毒劑和抗HIV、抗癌癥藥物及消炎藥物[1-2]，在農藥方面也有殺菌和除草作用[3-4].噻唑酰胺衍生物是噻唑衍生物中數量較多的一類，具有良好的農藥活性，許多已經商品化.如殺菌劑有噻氟酰胺，噻唑菌胺[5]；除草劑有噻草胺，苯噻草胺[6]； 具有殺蟲活性的噻唑酰胺化合物也有文獻報道[7-11].本文以商品化殺菌劑噻氟酰胺及噻唑菌胺為先導，保持噻唑環活性結構，而在噻唑環的4位引入酯基，設計合成了9個新型的4-取代苯甲酰氧基-2-取代苯甲酰氨基噻唑衍生物，并對其生物活性進行了初步的研究.目標化合物的設計和合成路線如圖1和圖2所示．

圖1 化合物Ⅱ的設計Fig.1 Design of compounds Ⅱ

圖2 化合物Ⅱ的合成路線Fig.2 Synthesis of compounds Ⅱ

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

SHZ-D(Ⅲ)型循環水式真空泵(予華儀器廠)；BUCHI R-200型旋轉蒸發儀；Vario ELⅢ CHNSO元素分析儀(ELEMENTAR公司)； 熔點的測定使用予華儀器有限責任公司X-5型顯微熔點測定儀；紅外光譜使用NEXUS470傅立葉紅外光譜儀(型號AVATAR360，NICOLET公司)(KBr壓片)；核磁共振譜的測定使用Varian NMR System 600 超導核磁共振譜儀(VARIAN公司)(溶劑為DMSO-d6或CDCl3，內標為TMS)，質譜使用API2000LC/MS/MS液相色譜/質譜/質譜聯用儀(ABI公司)測定.

所用試劑均為化學純或分析純，乙腈、三乙胺使用前經無水處理，柱層析硅膠規格為(譜科)柱層析硅膠200～300目.

1.2 中間體及目標化合物的合成

1.2.1 中間體2-亞氨基-4-噻唑烷酮Ⅰ的合成 將3.81 g(50 mmol)硫脲加入250 mL 單頸燒瓶內，再加入100 mL 乙醇作溶劑，室溫攪拌下緩慢滴加10.2 g(60 mmol)溴乙酸乙酯，約40 min內滴加完畢，然后升溫至60℃,油浴保溫反應，約1 h后析出固體，再保溫反應6 h，TLC監測反應完畢(乙酸乙酯∶石油醚=1∶3)，停止反應.待反應液冷至室溫，緩慢滴加25% 的氨水調節pH至8～9，然后加入10 mL 水，充分攪拌后抽濾，飽和食鹽水洗滌(產物水溶性較好)，烘干，得白色固體Ⅰ，收率90%，熔點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 目標化合物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無水乙腈、0.81 g(8 mmol)三乙胺先后加入50 mL單頸圓底燒瓶，充分冰浴下緩慢滴加(取代)苯甲酰氯(4.5 mmol)，約15 min滴加完畢，待冰融化并升至室溫，室溫攪拌反應36 h，TLC監測反應完畢，停止反應.然后往反應瓶加入10 mL飽和食鹽水，轉入分液漏斗，水相用乙酸乙酯30 mL分兩次萃取，合并有機相，無水硫酸鈉干燥，脫溶，然后柱層析(乙酸乙酯∶石油醚=1∶4)，得目標產物Ⅱ.

4-苯甲酰氧基-2-苯甲酰氨基噻唑(Ⅱ-1)：淡黃色固體，產率25%，熔點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):棕色固體，產率39%，熔點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):黃色固體，產率48%，熔點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):淡棕色固體，產率50%，熔點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):棕色固體，產率16%，熔點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):淡黃色固體，產率68%，熔點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):淡棕色固體，產率66%，熔點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):淡黃色固體，產率20%，熔點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):淡黃色固體，產率42%，熔點>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 結果與討論

2.1 合成部分

2-亞氨基-4-噻唑烷酮為重要的中間體，可互變為2-氨基-4-噻唑烷酮.硫脲與氯乙酸反應，水或醋酸作溶劑，醋酸鈉作堿，反應溫度在100℃～120℃，反應時間6～12 h，收率在40%～80%.2004年中國專利報道將硫脲與氯乙酰四氫異喹啉一步合成噻唑烷酮[12].2008年日本專利報道用硫脲與氯乙酸在醋酸鈉的水溶液中回流9 h，收率可達81%[13].但文獻報道的合成方法反應溫度較高，需要1.5倍當量的醋酸鈉作縛酸劑.本反應過程不加縛酸劑，直接將硫脲與溴乙酸乙酯混合，乙醇作溶劑，60℃ 保溫反應6 h，反應結束后用25% 氨水中和，然后抽濾即可得到該中間體.通過熔點，1H NMR及13C NMR等證實所合成化合物的結構.該法只用一步成功合成了該中間體，原料易得、反應條件溫和、后處理簡便、收率高，為進一步研究該類化合物提供了便利的途徑.

2.2 波譜特征

2.3 生物活性

2.3.1 抗腫瘤活性 測試靶標：人口腔上皮癌細胞株KB，鼻咽癌細胞株CNE2.測試方法參照文獻[14-15] .化合物Ⅱ的抗腫瘤活性數據列于表1. 抗腫瘤活性測試表明，該類化合物大多沒有抗腫瘤活性，但當R為4位為較大體積的給電子基時，能顯著提高對KB腫瘤細胞的抑制活性，如Ⅱ-7，R為4-CH3，對KB的IC50值為43.3 μM，R為其它取代基時，對KB的抑制IC50均大于50 μM.

2.3.2 殺菌活性 測試靶標：小麥赤霉(Gibberellazeae)，水稻紋枯(Thanatephoruscucumeris)，黃瓜灰霉菌(Botrytiscinereapers)，番茄早疫(Alternariasolani)，煙草赤星(Alternariaalternate)，黃瓜炭疽(Colletotrichumorbiculare).測試方法：離體平皿測定法.化合物Ⅱ的殺菌活性測試數據列于表2(濃度為1×10-4)．

表1 化合物Ⅱ的抗腫瘤活性數據表1)

1)測試活性數據由中山大學腫瘤防治中心提供．

表2 化合物Ⅱ殺菌活性測試數據表1)

1)測試活性數據由中國科學院上海有機化學研究所提供．

殺菌活性測試結果表明，該類化合物對黃瓜灰霉病和小麥赤霉病有較好的防效，而對水稻紋枯病和黃瓜炭疽幾乎沒有防效.其中Ⅱ-3(R為3-Cl)在濃度為1×10-4時，對黃瓜灰霉病表現出81%的抑制率.R為4-CF3時顯著降低對小麥赤霉病的防效，而其它取代基對活性影響不大.R為2-Cl時化合物對番茄早疫的抑制活性較好，其它取代基使其活性降低或喪失.

3 結論

本文建立了新型噻唑環的合成方法，采用簡便易得的原料溴乙酸乙酯與硫脲一步合成了2-亞氨基-4-噻唑烷酮中間體，該方法反應條件溫和，后處理簡便，收率高.以商品化的殺菌劑噻唑菌胺和噻氟酰胺為先導，保持噻唑環活性結構，設計合成了新型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和元素分析等對合成的噻唑酰胺化合物結構進行了表征，并對其殺菌和抗腫瘤生物活性進行了初步測試.抗腫瘤活性測試結果表明，該類化合物僅當R為4-CH3時，對KB腫瘤細胞具有一定的抑制活性. 殺菌活性測試結果表明該類化合物具有選擇性，大多數化合物對黃瓜灰霉病和小麥赤霉病有較好的抑制效果，而對水稻紋枯病和黃瓜炭疽病幾乎沒有防效.

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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.

國家重點基礎研究發展規劃項目(2010CB126100);國家自然科學基金項目( 21172090; 31000867);教育部創新團隊項目 (IRT0953).

1000-1190(2015)05-0730-05

O626.2

A

*通訊聯系人. E-mail: he1208@mail.ccnu.edu.cn.