《武汉工程大学学报》 2013年04期
35-38
出版日期：2013-04-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
1,3,5三嗪类衍生物的合成及其杀菌活性
0引言1,3,5三嗪类衍生物是一类具有良好生物活性和药理活性的含氮杂环化合物，它的应用领域主要有染料工业、农用化学品工业、医药工业和石化助剂工业等\[1\].早在1952年，第一个三嗪类除草剂阿特拉津（Atrazine）就已问世，随后对三嗪类化合物的研究涉及到其他农用领域.文献\[2\]报道：2,4,6位有脂肪胺基取代的三嗪类衍生物对瓜类炭疽病、水稻纹枯病、小麦赤霉病等病菌有较强的抑制活性. 本实验室的黄翔合成了一系列2,4二取代和2,4,6三取代的1,3,5三嗪类化合物，结果显示当2位为对三氟甲基苯胺基，4位、6位为乙胺基、正丙胺基或异丙胺基取代时，化合物对草坪褐斑菌的抑制活性强于阳性对照井冈霉素\[3\].内吸性杀菌剂恶霉灵（3羟基5甲基异恶唑，Hymexazol）具有广谱、高效、低毒、低残留的特点，以恶霉灵为先导化合物进行结构修饰的研究一直很活跃\[46\].在新农药创制中，活性亚结构拼接原理已成为开发新农药的有效途径之一\[7\]. 鉴于不同活性的杂环在同一分子中聚集能明显改善其生物活性这一特性，结合本实验室的前期工作，本研究将4对三氟甲基苯胺基1,3,5三嗪的杂环结构引入到恶霉灵的异恶唑环中，希望能够实现活性叠加，得到杀菌活性更好的三嗪类衍生物.本研究以三聚氯氰1为原料，将对三氟甲基苯胺、恶霉灵和脂肪胺分别连接到三聚氯氰的2、4和6位，最终得到目标化合物，并采用平皿生长速率法对合成的目标化合物进行了初步的杀菌活性测试（图1）.图1目标化合物的合成方法Fig.1The synthetic routes of target compounds注： 根据取代胺的不同，产生了3种产物，4a为R=CH3NH;4b为R=CH3CH2NH;4c为R=(CH3)2N.1实验部分1.1仪器与试剂RY1G型熔点仪；Varian MercuryVX 300型核磁共振仪（DMSO为溶剂，TMS为内标）；TRACEMS 2000型质谱仪.三聚氯氰购自武汉格奥化学试剂有限公司；恶霉灵购自延边绿洲化工有限公司；其他试剂均为国产分析纯或者化学纯. 反应过程采用的TLC薄层硅胶板和柱层析所用的硅胶，由青岛海洋硅胶干燥剂厂生产.1.2化合物合成1.2.1中间体2,4二氯6(4三氟甲基苯胺基)1,3,5三嗪2的合成在100 mL三口烧瓶中加入三聚氯氰1.84 g（10 mmol），30 mL丙酮，冰盐浴控制温度0 ℃以下. 用滴液漏斗缓慢滴加含有1.6 g（10 mmol）对三氟甲基苯胺的25 mL丙酮溶液，滴加完毕.维持温度0 ℃左右反应3 h反应完毕，用10%的碳酸钠水溶液调解到pH 6左右，静置，有大量白色固体析出.过滤，滤饼用水和乙醇重结晶，过滤，干燥，得白色固体2.3 g，收率74.4%，m.p. 156~158 ℃（文献值\[8\]：155～157 ℃）.1.2.2目标化合物2(5甲基异恶唑基3)氧基4(4三氟甲基苯胺基)6氯1,3,5三嗪3的合成在100 mL三口烧瓶中加入0.4 g（4 mmol）恶霉灵, 0.33 g（4 mmol）碳酸氢钠，30 mL丙酮，常温反应5 min.滴加含有1.2 g（4 mmol）中间体3的丙酮溶液，室温反应.TLC监测反应进程.反应完毕，过滤，滤液减压旋蒸除去溶剂得粗品，将粗品柱层析［洗脱剂V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=10∶1］，得白色固体1.27 g.收率86.3%，m.p.145～148 ℃. 1H NMR (DMSO, 400 MHz) δ:7728~7.886 (m, 4H, ArH), 6.514 (s, 1H, 异恶唑氢), 2.274(s, 3H, CH3); MS (ESI): 372 (M+1)+.第4期冯菊红，等：1,3,5三嗪类衍生物的合成及其杀菌活性武汉工程大学学报第35卷1.2.3目标化合物2(5甲基异恶唑基3)氧基4(4三氟甲基苯胺基)6甲胺基1,3,5三嗪4a的合成在50 mL的三口烧瓶中加入0.25 g（0.68 mmol）3，15 mL 1,4二氧六环，0.084 g（0.68 mmol）质量分数40％甲胺溶液，0.057 g（0.68 mmol）碳酸氢钠，加热至回流.反应2 h，TLC监测反应进程.反应完毕后，反应液冷却至室温，过滤，滤液减压旋蒸脱去溶剂得粗品.将粗品柱层析［洗脱剂V（石油醚）∶V（乙酸乙酯）=4∶1］，得到白色固体0.12 g, 收率48.7%，m.p. 125～128 ℃,1H NMR (DMSO, 400 MHz) δ:7.753~8.807 (m, 4H, ArH), 6.762 (s, H, 异恶唑氢), 2.799 (s, 3H, NHCH3), 2.255 (s, 3H, CH3); MS(ESI): 367(M+1)+.同样的方法合成目标化合物4b和4c.目标化合物2(5甲基异恶唑基3)氧基4(4三氟甲基苯胺基)6乙胺基1,3,5三嗪4b：白色固体，收率58.6%，m.p. 108~111 ℃,1H NMR (DMSO, 400 MHz) δ: 7.682~8.807 (m, 4H, ArH), 6.778 (s, 1H, 异恶唑氢), 3.272 (s, 2H, NHCH2CH3), 2.233(s, 3H, CH3), 1084(s, 3H, NHCH2CH3); MS (ESI): 381(M+1)+.目标化合物2(5甲基异恶唑基3)氧基4(4三氟甲基苯胺基)6二甲胺基1,3,5三嗪4c：白色固体，收率50.7%，m.p. 202～204 ℃, 1H NMR (DMSO, 400 MHz) δ: 7.663~7.953 (m, 4H, ArH), 6.487 (s, H, 异恶唑氢), 3.208 (s, 3H, N(CH3)2), 3.107［s, 3H, N(CH3)2］, 2464(s, 3H, CH3); MS (ESI): 381(M+1)+.2生物活性测试2.1供试菌种草坪褐斑病菌（Rhizoctomia solani AG1IB融合群），由武汉工程大学韩新才教授提供.2.2测试方法参照文献方法\[9\]测试抑菌活性. 在150 mL三角瓶中加入PDA培养基60 mL，灭菌备用.用灭菌水配成质量浓度为200 μg·mL-1的待测样品，加入培养基中，充分摇匀后倒入直径为9 cm的灭过菌的培养皿中，每组三个重复，以等量的溶剂为空白对照. 以打孔器（内径5 mm）将生长正常的草坪褐斑菌打孔制成若干菌饼. 用接种针将菌饼放于各培养皿中，置于28 ℃无菌恒温箱内培养.待空白对照接近长满培养皿时，根据十字交叉法用游标卡尺测量培养皿内菌落直径，每个处理重复三次，取其平均值作为处理菌落直径，计算抑菌率：3结果与讨论3.1三聚氯氰的反应性三聚氯氰1分子结构中含有稳定的三嗪环，环上有三个氯原子，具有独特的反应特性.三个氯原子的反应活性都较高（相当于酰氯的活性），容易发生亲核取代反应，但活泼程度不同.在合成三取代产物时，第一步亲核取代反应，必须严格控制反应温度（5 ℃以下）和对三氟甲基苯胺的滴加速度，否则另外两个氯原子也易被取代而生成副产物；中间体2中三嗪环上的氯原子的活性远没有1中的氯原子的活性高，进行取代反应时，应该在室温下进行；而第三个氯原子活性最低，所以第三步的反应温度选择1,4二氧六环加热回流.3.2生物活性测试结果初步测试了目标化合物3和4在质量浓度200 μg·mL-1下对草坪褐斑菌的抑制活性，测试结果见表1.结果表明所有的目标化合物对草坪褐斑菌都有一定的抑制活性，其中化合物4b和4c的抑制活性强于阳性对照品恶霉灵，表明在恶霉灵的异恶唑环中引入4对三氟甲基苯胺基1,3,5三嗪杂环可以改善恶霉灵对草坪褐斑菌的抑制活性，对该系列化合物进一步的构效关系研究还在进行中.表1化合物3和4a～4c在200 μg·mL-1时对草坪褐斑病菌的抑菌率Table 1Fungicidal activity of compounds 3 and 4 at concentration of 200 μg·mL-1化合物直径/cm平均直径/cm抑菌率/%31.92.11.81.71.61.61.858.14a0.10.20.20.00.10.20.197.74b0.30.60.20.20.30.20.393.04c3.93.23.13.63.03.03.323.3恶霉灵0.81.00.30.80.90.20.783.7空白对照4.54.14.24.24.04.14.3-4结语三聚氯氰和恶霉灵以它们各自独特的物理化学、生物和药理活性等特点成为研究的热点.本研究结合生物电子等排和活性拼接原理，以三聚氯氰为原料，通过亲核取代反应将恶霉灵的异恶唑环以及脂肪胺基、芳香胺基同三聚氯氰的1,3,5三嗪杂环拼接在一起，合成了一系列结构新颖的化合物.以草坪褐斑病菌为对象，对目标化合物进行了初步杀菌活性测试，其中化合物4b和4c的抑菌活性强于阳性对照恶霉灵.致谢感谢湖北省教育厅科学技术研究计划优秀中青年人才项目组对本研究的资助.