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篩

白亞龍 黑延琳 陳均尉 滕南鑫

(1. 浙江醫(yī)藥股份有限公司昌海生物分公司,浙江 紹興 312000；2. 紹興英風(fēng)化工技術(shù)有限公司,浙江 紹興 312000)

硝唑尼特(nitazoxanide，NTZ)是一種噻唑苯甲酰胺類(lèi)化合物，其經(jīng)口服給藥后被水解成活性物質(zhì)替唑尼特而起作用[1].此類(lèi)藥物的生物活性比較廣泛，是目前治療兒童及成人隱孢子蟲(chóng)病和賈第鞭毛蟲(chóng)病的首選藥物[2-4]；對(duì)乙肝病毒、HIV病毒、諾如病毒，甚至新冠病毒也有較好的殺滅作用[5-9]；還具有抗炎、抗氧化、誘導(dǎo)細(xì)胞自噬等生物活性[10-11]，對(duì)幽門(mén)螺桿菌和艱難梭菌的活性好于甲硝唑[12-13].該類(lèi)藥物總體較為安全，但在加大劑量后，也易出現(xiàn)腹痛、惡心和輕微腹瀉等副作用.近年來(lái)，類(lèi)似結(jié)構(gòu)的衍生物也在不斷涌現(xiàn)，有些還表現(xiàn)出了很高的抗菌和抗寄生蟲(chóng)活性，如RM4820[14]、NTB[15]、VPC162134[16]等[17-19](見(jiàn)圖 1).為了尋找活性更好，副作用更少的抗菌和抗寄生蟲(chóng)藥物， 本文在結(jié)合上述研究的基礎(chǔ)上， 設(shè)計(jì)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)(見(jiàn)圖 2)，并對(duì)其抗菌活性做了初步篩選.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

所有試劑均為市售，無(wú)需進(jìn)一步純化即可使用.

HJ5型加熱磁力攪拌器，常州國(guó)華；RE2000A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮；ZF-20D型四用紫外分析儀，上海顧村光電儀器廠；BUCHI M-560熔點(diǎn)儀；Bruker AVANCE DMX III 400M型核磁共振儀，Bruker;MCO 15AC型生化培養(yǎng)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圓底燒瓶中依次加入4-(甲硫基)苯酚(14.0 g，0.10 mol)，氯乙腈(9.8 g，0.13 mol)，碳酸鈉(13.8 g，0.13 mol)，碘化鉀(0.2 g)，DMF 100 mL，于60 ℃下磁力攪拌反應(yīng)，TLC跟蹤，8 h后反應(yīng)基本完全.先將反應(yīng)液抽濾，之后將濾液減壓蒸餾除去大部分溶劑，直至溶劑DMF不再蒸出.蒸后的液體用60 mL二氯甲烷溶解，20 mL去離子水洗兩次，靜置分層，有機(jī)層無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸餾，除去二氯甲烷，得粗品12.1 g(HPLC，>95%)，為淺黃色液體，直接用于下一步反應(yīng)，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)，室溫?cái)嚢柘屡游辶蚧?13.32 g，0.06 mol)，水浴控制溫度，加完之后繼續(xù)攪拌10 min，加入2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)(9.05 g，0.05 mol)后繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)5 h.反應(yīng)結(jié)束后，在攪拌下滴加水50 mL，析出粗品，用乙醇重結(jié)晶得到目標(biāo)產(chǎn)物6.18 g，收率68.2%.熔點(diǎn):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?dú)獗Ｗo(hù)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，室溫下磁力攪拌溶解后加入1,3-二氯丙酮(4.19 g，0.033 mol)，隨后升溫至70 ℃繼續(xù)磁力攪拌反應(yīng)6 h，反應(yīng)完全后，減壓蒸除乙腈和過(guò)量的二氯丙酮，加水后用二氯甲烷萃取，有機(jī)相減壓蒸餾得棕色粗品，乙醇重結(jié)晶得到目標(biāo)產(chǎn)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三口瓶中依次加入異丁胺(2.19 g，0.03 mol)， 三乙胺(3.00 g， 0.025 mol)， DMF10 mL，于室溫下水浴攪拌，隨后將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溶解稀釋后緩慢滴加入反應(yīng)液中，約1 h滴加完畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)12 h，反應(yīng)完全后，減壓蒸餾除去溶劑和多余的胺，得到棕色粘稠狀粗品.柱層析(石油醚:乙酸乙酯=5:1)得到目標(biāo)產(chǎn)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-(對(duì)甲硫基苯氧甲基)-4-(N-異丁基-氨甲基)-噻唑(1.61 g，5 mmol)，二氯甲烷10 mL，三乙胺1 mL，于室溫下磁力攪拌，溶解.隨后將呋喃甲酰氯(0.69 g,5.25 mmol)與二氯甲烷5 mL的混合液于室溫下，邊攪拌邊滴加，約20 min滴加完畢，隨后室溫?cái)嚢枥^續(xù)反應(yīng)12 h，反應(yīng)完全后，將反應(yīng)液緩慢倒入冰水中，分出有機(jī)相，分別用5%的碳酸氫鈉溶液和水洗至中性，將有機(jī)相旋干得粗品，再過(guò)柱(石油醚:乙酸乙酯=4:1)得目標(biāo)產(chǎn)物1.63 g，為黃色固體，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 樣品抗菌活性初篩

分別制備含有串珠鐮刀菌(Fusariummoniliform)；棉花枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.vasinfectum)；小麥全蝕病菌(Gaeumannomycesgramini)；水稻紋枯病菌(Rhizoctoniasolani)的檢測(cè)平板，采用紙片擴(kuò)散法對(duì)濃度為1 mg/mL的樣品丙酮溶液進(jìn)行體外抗菌活性測(cè)試，以0.5 mg/mL的硝唑尼特溶液作為對(duì)照，分別將5 μL樣品溶液在直徑為5 mm的圓形濾紙片上點(diǎn)樣， 揮干溶劑，貼合于不同種類(lèi)的檢測(cè)平板上，每個(gè)樣品設(shè)置5組平行，37 ℃培養(yǎng)12 h后觀測(cè)抑菌圈大小.抑菌圈越大，抗菌活性越強(qiáng).

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物(1)的合成研究

第一步制備2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)由對(duì)甲硫基苯酚和氯乙腈經(jīng)Williamson醚合成反應(yīng)所得.該步反應(yīng)，所用的堿催化劑比較關(guān)鍵，若用堿性較強(qiáng)的氫氧化鈉或醇鈉，則氯乙腈容易水解，因此選用堿性較弱的碳酸鈉作為催化劑.另一個(gè)影響因素則是溶劑，該步反應(yīng)是SN2反應(yīng)，我們選用了DMF作溶劑，要避免使用醇等質(zhì)子極性溶劑.

第二步是由2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)與五硫化二磷生成硫代酰胺(4)的反應(yīng).由于五硫化二磷消耗較大，在投料時(shí)應(yīng)考慮過(guò)量，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)五硫化二磷的投料量為2-(4-甲硫基苯氧基)-乙腈(3)的1.2倍時(shí)，收率較高.此外，溶劑對(duì)該步反應(yīng)影響較大，盡管氯代烷對(duì)反應(yīng)物溶解性較好，但使用乙醇能得到較高的收率.

第三步是4-氯甲基-2-(4-甲硫基苯氧基)甲基-噻唑(5)的制備.該步反應(yīng)須保證全程氮?dú)獗Ｗo(hù)且無(wú)水，否則作為反應(yīng)底物的硫代酰胺類(lèi)化合物極易水解為酰胺類(lèi)雜質(zhì)，降低反應(yīng)收率的同時(shí)增多反應(yīng)體系的雜質(zhì).在反應(yīng)溫度低于70 ℃時(shí)，收率隨溫度的升高而提升；當(dāng)溫度升至70 ℃后，再提升溫度反而收率有所下降.推測(cè)其原因是溫度過(guò)高導(dǎo)致1,3-二氯丙酮自身發(fā)生親核取代副反應(yīng).因此反應(yīng)溫度為70 ℃時(shí)效果較好.

第四步是由異丁胺和4-氯甲基-2-(4-甲硫基苯氧基)甲基-噻唑(5)經(jīng)過(guò)烷基化反應(yīng)制備2-甲基-N-[(2-(4-甲硫基苯氧基)甲基噻唑-4-基]-甲基丙胺.實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵是要選用合適的縛酸劑，經(jīng)過(guò)測(cè)試比對(duì)，選用三乙胺較好.

最后一步是2-(對(duì)甲硫基苯氧甲基)-4-(N-異丁基-氨甲基)-噻唑和呋喃甲酰氯反應(yīng)制備N(xiāo)-(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.本步反應(yīng)屬于酰胺化反應(yīng)，與上一步反應(yīng)類(lèi)似，都屬于親核取代反應(yīng)，且反應(yīng)過(guò)程中均產(chǎn)生當(dāng)量鹽酸，仍使用三乙胺作為縛酸劑，其具有溶解度好，堿度強(qiáng)，不干擾主反應(yīng)進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn).

2.2 化合物(1)體外抗菌活性初步測(cè)試

由表1可以看出，化合物(1)初步表現(xiàn)出對(duì)4種細(xì)菌的抗菌活性.其中對(duì)F.moniliform和G.gramini表現(xiàn)出了較高的抑制活性.這一結(jié)果為后續(xù)對(duì)該類(lèi)化合物抗菌活性的進(jìn)一步研究提供了參考.

表1 體外抗菌活性初步測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)合成了硝唑尼特的結(jié)構(gòu)類(lèi)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).并運(yùn)用紙片擴(kuò)散法對(duì)該系列化合物進(jìn)行了體外抗菌活性初篩.結(jié)果表明，化合物 (1)初步表現(xiàn)出對(duì)串珠鐮刀菌和小麥全蝕病菌有較好的抗菌活性.這一發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步對(duì)該類(lèi)化合物的抗菌活性研究提供了參考.