新型1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑類衍生物合成及其抗病毒活性*

魏 學(xué), 鄭玉國, 薛 偉, 盧 平, 王貞超

(貴州大學(xué) 精細(xì)化工研究開發(fā)中心 教育部綠色農(nóng)藥與農(nóng)業(yè)生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽 550025)

以天然產(chǎn)物為先導(dǎo)研制新農(nóng)藥是近年來新農(nóng)藥創(chuàng)制的主要途徑，也成為農(nóng)藥研究的熱點(diǎn)之一。沒食子酸作為天然產(chǎn)物，廣泛存在于五倍子等植物中，具有較好的抗癌活性[1]。本課題組[2,3]曾對沒食子酸進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，引入雜環(huán)后得到了系列生物活性較高的化合物。

1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑類化合物具有抑菌、殺菌、抗腫瘤、抗病毒等生物活性[4～11]，一直以來都是化學(xué)研究者關(guān)注的對象。

本文根據(jù)活性拼接原理，以沒食子酸為先導(dǎo)化合物，經(jīng)甲基醚化、無溶劑閉環(huán)、縮合反應(yīng)合成了8個未見文獻(xiàn)報道1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑化合物(4a～4h, Scheme 1),其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR,13C NMR, IR和元素分析表征。初步生物活性測定表明部分化合物具有一定的抗黃瓜花葉病毒(CMV)活性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

X-5型數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀(溫度未校正);日本電子500 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；日本島津公司IR Prestige-21型紅外光譜儀(KBr壓片)；德國Elementar Vario-Ⅱ型元素分析儀。

24a～4h

CompabcdefghArCl-Cl-ClCl3C---FMeO-OMe-NMeO-

Scheme1

3,4,5-三甲氧基苯甲酸(1)按文獻(xiàn)[12]方法制備;其余所用試劑均為分析純，使用前經(jīng)常規(guī)干燥處理。

1.2 合成

(1) 4-氨基-5-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,2,4-三唑-3-硫酮(2)的合成

在三口燒瓶中加入12.1 g(10 mmol)和1,3-二氨基硫脲1.1 g(10 mmol),攪拌下于165 ℃(油浴)左右熔融后反應(yīng)3 h。冷卻至室溫，用熱水50 mL洗滌，無水乙醇重結(jié)晶得白色粉末2,收率61.5%, m.p. 228 ℃～230 ℃;1H NMRδ: 13.94(s, 1H, NH), 7.34(s, 2H, 2′,6′-H), 5.84(s, 2H, NH2), 3.82(s, 6H, CH3), 3.73(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 167.1, 153.3, 149.7, 139.8, 121.4, 106.2, 60.6, 59.6; IRν: 3 307, 3 122, 3 010, 1 587, 1 458, 1 360 cm-1; Anal.calcd for C11H14N4O3S: C 46.80, H 5.00, N 19.85; found C 46.59, H 5.32, N 19.62。

(2)4的合成通法

在反應(yīng)瓶中加入20.28 g(1 mmol),取代酸(3a～3h) 1.5 mmol和POCl320 mL，電磁攪拌下回流反應(yīng)(TLC跟蹤)。慢慢倒入裝有碎冰的燒杯中，用碳酸鉀調(diào)至pH 8.0，靜置過夜析晶。過濾，濾餅用冷水洗滌，干燥后重結(jié)晶或經(jīng)硅膠柱層析分離純化得白色晶體4a～4h。4a,4b和4g用混合溶劑[V(無水乙醇) ∶V(DMF)=1 ∶1]重結(jié)晶;4c和4d用DMF重結(jié)晶;4e用無水乙醇重結(jié)晶;4f和4h經(jīng)柱層析[洗脫劑:V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=1 ∶1]分離。

4a: 收率82%, m.p.187 ℃～189 ℃;1H NMRδ: 8.06(d,J=8.6 Hz, 2H, ArH), 7.72(d,J=8.6 Hz, 2H, ArH), 7.60(s, 2H, 2′,6′-H), 3.92(s, 6H, CH3), 3.76(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 166.2, 153.8, 139.7, 138.1, 130.4, 129.5, 128.3, 121.2, 103.9, 60.76, 56.59; IRν: 3 030(Ar-H), 1 616, 1 580, 1 506, 1 487, 1 463(Ar skeleton), 1 587(C=N), 1 528(N=C=S), 1 296(C=N-N), 699(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C18H15N4O3SCl: C 53.67, H 3.75, N 13.91; found C 53.96, H 3.76, N 13.49。

4b: 收率67%, m.p.210 ℃～211 ℃;1H NMRδ: 8.11(d,J=8.6 Hz, 1H, ArH), 8.01(d,J=2.3 Hz, 1H, ArH), 7.73～7.76(dd,J=2.3 Hz, 2H, ArH), 7.60(s, 2H, 2′,6′-H), 3.89(s, 6H, CH3), 3.76(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 163.2, 163.0, 155.0, 153.8, 138.2, 133.5, 133.3, 131.3, 129.2, 126.9, 121.1, 119.9, 103.8, 60.7, 56.5; IRν: 3 030(Ar-H), 1 687, 1 566, 1 518, 1 496(Ar skeleton), 2 933, 2 827(C=C), 1 587(C=N), 1 528(N=C=S), 1 313(C=N-N), 700(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C18H14N4O3SCl2: C 49.44, H 3.23, N 12.81; found C 48.96, H 3.03, N 12.60。

4c: 收率79%, m.p.190 ℃～192 ℃;1H NMRδ: 7.53(s, 2H, 2′,6′-H), 3.88(s, 6H, CH3), 3.76(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 169.4, 155.1, 153.8, 146.3, 139.9, 120.6, 104.0, 87.8, 60.7, 56.53; IRν: 3 120(Ar-H), 1 614, 1 580, 1 518, 1 496, 1 469(Ar skeleton), 1 589(C=N), 1 536(N=C=S), 1 303(C=N-N), 696(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C13H11N4O3SCl3: C 38.11, H 2.71, N 13.68; found C 37.93, H 2.83, N 13.92。

4d: 收率82%, m.p.234 ℃～236 ℃;1H NMRδ: 7.83(d,J=6.8 Hz, 2H, ArH), 7.70(s, 2H, CH), 7.57 (s, 2H, 2′,6′-H), 7.47(m, 3H, ArH), 3.91(s, 6H, CH3), 3.76(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 167.1, 153.8, 145.8, 141.6, 139.7, 134.9, 130.9, 129.5, 128.7, 121.3, 118.9, 104.0, 60.7, 56.6; IRν: 3 041(Ar-H), 1 624, 1 580, 1 518, 1 496, 1 469(Ar skeleton), 1 589(C=N), 1 536(N=C=S), 1 300(C=N-N), 692(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C20H18N4O3S: C 60.90, H 4.60, N 14.20; found C 60.92, H 4.72, N 14.65。

4e: 收率69%, m.p.217 ℃～218 ℃;1H NMRδ: 7.82(m, 1H, ArH), 7.75(m, 1H, ArH), 7.63(s, 2H, 2′,6′-H), 7.57(m, 1H, ArH), 7.51(m, 1H, ArH), 3.92(s, 6H, CH3), 3.76 (s, 3H, CH3);13C NMRδ: 168.1, 157.2, 153.8, 144.8, 142.6, 139.7, 130.9, 129.5, 127.6, 123.3, 117.4, 104.4, 60.7, 56.6; IRν: 3 007(Ar-H), 1 614, 1 518, 1 487, 1 462(Ar skeleton), 1 585(C=N), 1 526(N=C=S), 1 286(C=N-N), 696(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C18H15N4O3SF: C 55.95, H 3.91, N 14.50; found C 55.85, H 3.81, N 14.61。

4f: 收率75%, m.p.221 ℃～222 ℃;1H NMRδ: 7.66(s, 2H, ArH), 7.59(d,J=8.6 Hz, 1H, ArH), 7.56(s, 2H, 2′,6′-H), 7.19(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 3.93(s, 6H, CH3), 3.88 (s, 6H, CH3), 3.76(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 163.5, 162.2, 160.0, 154.0, 153.2, 138.2, 131.3, 126.9, 121.1, 119.9, 103.8, 60.7, 56.9, 56.5, 56.2; IRν: 3 030(Ar-H), 1 614, 1 580, 1 518, 1 496, 1 469(Ar skeleton), 1 589(C=N), 1 531(N=C=S), 1 289(C=N-N), 696(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C20H20N4O5S: C 56.06, H 4.70, N 13.08; found C 56.33, H 4.86, N 13.39。

4g: 收率66%, m.p.231 ℃～233 ℃;1H NMRδ: 8.87(dd,J=1.7, 1.7 Hz, 2H, ArH), 8.01(d,J=1.7 Hz, 1.7 Hz, 2H, ArH), 7.60(s, 2H, 2′,6′-H), 3.93(s, 6H, CH3), 3.77(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 165.5, 154.5, 153.8, 151.7, 146.0, 139.7, 136.6, 121.3, 121.0, 103.8, 60.7, 56.5; IRν: 3 041(Ar-H), 1 624, 1 580, 1 518, 1 496, 1 469(Ar skeleton), 1 587(C=N), 1 526(N=C=S), 1 305(C=N-N), 698(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C17H15N5O3S: C 55.27, H 4.09, N 18.96; found C 55.53, H 4.36, N19.19。

4h: 收率76%, m.p.256 ℃～258 ℃;1H NMRδ: 8.25(d,J=8.0 Hz, 2H, ArH), 7.94(d,J=8.0 Hz, 2H, ArH ), 7.63(s, 2H, 2′,6′-H), 4.09(s, 3H, CH3), 3.92(s, 6H, CH3), 3.76(s, 3H, CH3);13C NMRδ: 169.4, 165.2, 153.8, 151.2, 139.7, 130.4, 129.5, 128.3, 117.2, 103.9, 60.76, 56.59, 56.2; IRν: 3 080(Ar-H), 1 614, 1 518, 1 485, 1 463(Ar skeleton), 1 587(C=N), 1 526(N=C=S), 1 289(C=N-N), 696(C-S-C) cm-1; Anal.calcd for C19H18N4O4S: C 57.27, H 4.55, N 14.06; found C 57.53, H 4.36, N 14.19。

1.3 黃瓜花葉病毒(CMV)活體治療活性測試

以長勢一致的莧色藜做枯斑寄主，用毛筆將CMV病毒人工摩擦接種于撒有金剛砂的適齡葉片上，30 min后用清水將葉片清洗干凈，光照培養(yǎng)90 min。在稱量瓶中加入準(zhǔn)確稱量的4和DMF 30 μL，使其充分溶解(若不溶可加至50 μL)，用含1% Tween 20的二次蒸餾水(T-H2O)定容，使c(4)=500 mg·L-1。另取2%寧南霉素水劑125 μL，加入DMF 30 μL， T-H2O 5 mL，配成500 mg·L-1寧南霉素溶液。分別涂施4或?qū)幠厦顾厝芤涸谧蟀肴~，右半葉以T-H2O為對照，每藥劑處理3株，每株6片葉。隨后在光照培養(yǎng)箱中保濕培養(yǎng)，控制溫度(28±1) ℃，光照10 000 Lux， 6 d～7 d后觀察并記錄產(chǎn)生枯斑的數(shù)目,并計算枯斑抑制率[X=(CK-T)/CK×100%, CK為對照組(右半葉)枯斑數(shù)，T為藥物處理組(左半葉)枯斑數(shù)]。

2 結(jié)果與討論

2.1 4的表征結(jié)果

與2相比較，4的IR譜圖出現(xiàn)了NH2峰；C=S峰消失，新出現(xiàn)亞胺C=N, C-S-C 和C=O吸收峰，表明2與3反應(yīng)生成了目標(biāo)化合物4。

4的1H NMR分析結(jié)果表明，4無NH2和NH質(zhì)子峰，出現(xiàn)了新的苯環(huán)質(zhì)子峰，說明2與取代酸反應(yīng)生成了4。

2.2 4的抗病毒活性

4的抗病毒活性測試結(jié)果見表1。從表1可知，4對CMV具有一定治療作用，其中4a和4g活性較高，略低于商品藥劑寧南霉素，有進(jìn)一步優(yōu)化的潛力。

表 1 4對CMV的治療效果Table 1 Curative effect of 4 against CMV in vitro

[1] 趙瑾,宋金勇,王超杰,等. 3,4,5-三甲氧基苯甲酰茄呢基胺的合成[J].應(yīng)用化學(xué),2003,20(1):95-97.

[2] 李黔柱,宋寶安,陳江,等. 3-取代-2-芳基取代-5-(3,4,5-三烷氧基苯基)-1,3,4-噁二唑衍生物及制備方法和用途[P].CN 1 824 657, 2006.

[3] Chen Cai-Jun, Song Bao-An, Yang Song,etal. Synthesis and antifungal activities of 5-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-2-sulfonyl-1,3,4-thiadiazole and 5-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-2-sulfonyl-1,3,4-oxadiazole derivatives[J].Bio Med Chem,2007,15(12):3981-3989.

[4] 李省,胡國強(qiáng),謝松強(qiáng),等. 噁二唑肟醚取代的均三唑水楊醛席夫堿衍生物的合成及抗菌活性[J].應(yīng)用化學(xué),2007,24(3):310-313.

[5] 史海健,王忠義,史好新. 3-芳基/芳氧甲基-6-芳基-1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑衍生物的合成及生物活性[J].藥學(xué)學(xué)報,1999,34(2):151-152.

[6] Swamy S N, Priya B B S, Prabhuswamy B,etal. Synthesis of pharmaceutically important condensed heterocyclic 4,6-disubstituted-1,2,4-triazolo-1,3,4-thiadiazole derivatives as antimicrobials[J].Eur J Med Chem,2006,41(4):531-538.

[7] 史海健,史好新,王忠義. 3-間硝基苯基/對硝基苯基-6-芳基-1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑衍生物的合成[J].有機(jī)化學(xué),1999,19(2):195-199.

[8] Zhang Li-Xue, Zhang An-Jiang, Chen Xian-Xing,etal. Synthesis and biological activity of 3-(2-furanyl)-6-aryl-1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazoles[J].Molecules,2002,7:681-689.

[9] Swamy S N, Priya B B S, Prabhuswamy B,etal. Synthesis of pharmaceutically important condensed heterocyclic 4,6-disubstituted-1,2,4-triazolo-1,3,4-thiadiazole derivatives as antimicrobials[J].Eur J Med Chem,2006,41(4):531-538.

[10] Nasser S A, Khalil M.N- andS-a-L-arabinopyranosyl[1,2,4]triazolo[3,4-b][1,3,4]hiadiazoles first synthesis and biological evaluation[J].Eur J Med Chem,2007,42(9):1193-1199.

[11] Karegoudar P, Prasad D J, Ashok M,etal. Synthesis,antimicrobial andanti-inflammatory activities of some 1,2,4-triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazoles and 1,2,4-triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazines bearing trichlorophenyl moiety[J].Eur J Med Chem,2008,43:808-815.

[12] Invidiata F P, Furno G, Lampronti I,etal. 1,2,4-Triazoles:Improved synthesis of 5-substituted-4-amino-3-mercato-(4H)-1,2,4-triazoles and a facile route to 3,6-disubstituted-1,2,4-triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazoles[J].J Heterocyclic Chem,1997,34:1255-1258.