（应用化学专业论文）新型苯并异噻唑啉酮类化合物的合成与生物活性测试.pdf

内容摘要 异噻哗啉酮类化合物在杀藻抑菌方面有着很高的生物活性，是一类新型的高效广谱 杀菌防污剂，具有高效、低毒、药效持续时间长、对环境安全等优点。本文介绍了异噻 唑啉酮类化合物的发展状况、作用机制及生物活性，在此基础上根据亚活性拼接原理设 计并合成了三个系列1 7 个未见文献报道的新型异噻哗啉酮衍生物，其通式如下： 一- o c - o i i ch2 n h n = c ， _ ( ) q i i c 一2 s h 创：- o 一暑龟：( 呲) ( i i ) 通过元素分析、核磁共振氢谱、红外光谱、质谱及紫外光谱分析，个别化合物的 晶体结构数据证明了其结构的f 确性，并对合成路线和方法进行了优化。 生物活性测试表明，所合成的新型化合物对水生菌均具有良好的抑制活性，可以作 为潜在的海洋防污剂。系列i 对溶藻弧菌和枯草芽孢杆菌的抑制效果最好，系列1 i 对嗜 水气单胞菌和大肠杆菌抑制效果最好，系y j i t i 对溶藻弧菌的抑制效果最好。部分所合成 的新型化合物对真菌也具有一定的抑制作用，整体上对番茄早疫的抑茵活性较好，对节 果轮纹菌次之，最高抑菌活性为5 4 2 ，但不如抑制水生菌的活性高。所合成化合物具 有作为抑菌剂和海洋防污剂的丌发前景。 主题词：防污剂苯并异噻哗啉酮合成生物活性晶体结构 a b s t r a c t a sac l a s so fa n t i m i c r o b i a la g e n t sa g a i n s tb a c t e r i aa n df u n g i ，i s o t h i a z o l o n ed e r i v a t i v e s h a v em a n ya d v a n t a g e ss u c ha sh i g h l ye f f i c i e n t ，l o wp o i s o n o u s ，e n v i r o n m e n t a l l y f r i e n d l y 。t h e d e v e l o p m e n t ，f u n c t i o nm e c h a n i s ma n db i o l o g i c a la c t i v i t yo fi s o t h i a z o l o n ed e r i v a t i v e sa l o e r e v i e w e di nt h i sp a p e r a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fc o m b i n a t i o no fb i o a c t i v es u b s t r u c t u r e ， s e v e n t e e nn e wb e n z i s o t h i a z o l o n ed e r i v a t i v e sw e r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e di ng o o dy i e l d s ， w h o s es t r u c t u r e sw e r ec o n f i r m e db ym e a n so fu v , i r ，m s ，e l e m e n t a la n a l y s i sa n d 。hn m r s o m eo ft h e s es t r u c t u r e sh a db e e np r o v e db yc r y s t a ls t r u c t u r ed a t a t h eo p t i m i z a t i o nt ot h e p r o c e s so fs y n t h e s i sa n dt h em e t h o dh a sb e e nc a r d e do n t h e i rs t r u c t u r e sf l o es h o w na s f o l l o w i n g ： o o i l c h 2 c - n h n = h c o s s h n c h 。) t h eb i o l o g i c a la c t i v i t yo fa l ln e wc o m p o u d ss y n t h e s i z e dw e r et e s t e dp r i l i m i n a l i l y t h e r e s u l t ss h o w e dt h a ta l lt h en e w c o m p o u n d ss h o w e dg o o da n t i m i c r o b i a la c t i v i t ya g a i n s tm a r i n e l i f ef u n g u s c o m p o u n d sid i s p l a y e dg o o da n t i m i c r o b i a la c t i v i t ya g a i n s th b r i oa l g i n o l y t i c u s a n db a c i l l u ss u b t i l i s c o m p o u n d si id i s p l a y e dg o o da n t i m i c r o b i a la c t i v i t ya g a i n s ta e r o m o n a s h y d r o p h i l aa n de s c h e r i c h i ac o i l t h ec o m p o u n d si i id i s p l a y e dg o o da n t i m i c r o b i a la c t i v i t y a g a i n s tv i b r i oa i g i n o l y t i c u s a l lc a nb et h ep o t e n t i a la n t i f o u l a n t s p a r to ft h en e wc o m p o u n d s s h o w e dg o o df u n g i c i d a la c t i v i t y , t h eh i g h e s ti n h i b i te f f i c i e n c yi s5 4 2 a n db e s tt oa l t e r n a r i a a n dn e x tt op h y s a l o s p o r ap i r i c o l a ，b u tt h e yh a dp o o r e rb a c t e r i o s t a t i ca c t i o ne f f e c t ? o nf u n g u s t h a ng e r m s s ot h e s ec o m p o u n d sw e r ew o r t he x p l o i t i n gt ob e c o m ea ne f f e c t i v ea n t i f o u l a n ti n t h ef u t u r e k e y w o r d s - a n t i f o u l a n t b e n z i s o t h i a z o l o n e s s y n t h e s i s b o l o g i c a la c t i v i t i e s c r y s t a ls t r u c t u r e q 海南大学学位论文原创性声n i n t 吏用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所早交的学位论文，是本人在导师的指导卜，独立进行研究l ：作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写 过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。均己在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：请l 扎事金 日期：伽6 年6 月f2 日 学位论文版权使用授权说明 本人完全了解海南人学关丁收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印，f 1 1 1 1 电子版，允许论文被夯阅和借阅。本人授权海南人 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采刚影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人住导师指导卜完成的论文成果，知识产权门属海 南人学。 保密论文在解密后遵守此规定。 论文作者签名：计风诊 日期： 矽口6 年f ，月，；日 导师签名：，带l 仍 日j 别：0 嘲年6 月乙日 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学何论 文提交“c a ll s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中规定享受相夭 权益。旦重迨塞握銮丘泣丘：旦：匕生；旦= 生i 堑三生蕉查。 论文作者签名：彳 氏论 日期：沙年占月p 日 靳签名：仰l 仍 日期：砂多年占月z 日 11 引言 1 文献综述 在我们生存的这个地球上，约3 4 是蓝色的海洋，海洋资源的丌发利用诈在兴起。 随着海底石油、海底矿产、海水养殖、海水淡化、海洋发电等行业的迅速发展，海洋生 物污损现象也越来越受到人们的重视。h 此许多防治的方法也应运而乍。下面卡要对生 物污损的危害、机理、防治及杀菌利异噻唑啉酮类衍生物的研究进展睛况进行简要介绍。 2 海洋生物污损的危害 海洋_ 物污损，是指海洋污损生物( 包括海洋微生物，海洋植物和海y r 动物) 附着 在海洋人一设施上造成的危害。有时条船【：荇种海生物的附着可达1 0 席水厚 ( f i gl - 1 ) ，使船舶航行阻力增大燃料消耗量增加，赞用上升，同州海生物的代酣物会 刘肌，5 造成腐蚀，如果是木船的话，它们还会在木板中蛀满孔? 【二4 ，也会增加船舶的维修 费用，降低船只的在航率。通过对3 9 7 艘受到卜物污损船只的州台，结果显不，肼述平 均下降5 的占8 0 以上，最j 重的冉什速下降u r 达2 5 _ l j 。掘统计，荧国海军每年在 海洋污损的防治上就要花费亿荧兀口l 。 图1 1 严艰f n 船体生物污损 f i g1 1 e a m n e so f h e a v i l yf o u l e dh u l l s 海洋生物污损的危害一以归纳为三大类：加速了会属的腐蚀。污损生物在钢板l 附着，山于硫酸赫还原细蔺、铁细茁的作用，使金属n 腾蚀加剧：砦巧损啦物会破坷， 会属表面的涂层，使余届裸露而导致金属的腐蚀：有石灰外壳的污损q 物覆存金属表面， 改变了金属表面的局部供氧，形成氧沐差l u 池而加述腐蚀：些藻类由于光合作片 产生 氧气，增加水中的溶解氧的浓度，从而：_ j _ l 速金属的膊蚀。影1 1 日设施的n ：常使用。埘船 舶来说，污损生物的附着增加了行进的阻力，使航行速度下降，油耗增加；对海水输送 管道和冷却设施来说，污损生物的附着会堵塞海底各种管路、阀门、冷却器的管口和养 殖网箱的网眼【3 1 ；同时污损生物的附着可以造成海中的仪表及转动机构失灵，影响声学 仪器、浮标、网具、阀门等设施的萨常使用。甚至被迫停机和停产，造成巨大的经济损 失。影响水产养殖业的产量和质量。污损生物的附着影响牡蛎等养殖贝类的正常生长， 使其产量下降。而污损生物在藻类表面的附着，影响了藻类养殖产品质量。 1 3 海洋生物污损的机理 污损过程可大体分成三个阶段即初期阶段、发展阶段、稳定阶段。污损过程初期阶 段为细菌膜到微型生物粘膜形成；发展阶段为多种大型污损生物生成繁殖竞争；稳定阶 段为稳定生物群落形成。具体过程如下： 放在海水中的任何物体表面很快就被单层的聚合物材料所覆盖，通常称为调节膜， 它是由蛋白质占主要成份的大分子沉淀或吸附而形成的。调节膜平整且紧紧粘附在高表 面能和高极性表面，对低表面能，非极性表面附着力很弱。随着调节膜的形成，细菌丌 始附着并形成基体膜，初始的细菌附着是可逆的，细菌可由水流冲掉。不可逆吸附是一 个较长期现象，细菌在细菌体与基材间架桥形成牢固的粘着，从而产生细胞外的聚合物， 这种聚合物拥有配位体和受体，能形成特定的立体粘接，配位体与受体间的作用( 小范围 里) 将大大有助于细菌与表面、细菌体与基材之间的粘附。随着紧密层( 不可逆吸附) 的 形成，细菌丌始繁殖并由另外的细胞附着进而形成小菌落，产生大量细胞外聚合物( 粘 液) 。这些本质上大多是多聚糖或糖蛋白，一特殊假单胞菌的细胞外聚合物是由碳水化 合物和蛋白质( 占5 0 - - - 8 0 干重) 组成的。基体膜生长缓慢，细菌使用过去的营养，同 时剥离的聚合物增长迅速，包围着碎片和其它微生物，最终形成第二微生物群，以茎生 和丝状体细菌为特征，硅藻类以及兰一绿海藻一定程度上对基体膜也有贡献，大型污损 生物的孢子和幼虫正是在这样的基体膜上定居和粘附的，粘膜厚度一般在2 3p m ，最厚 可达5 0 0 “m 【4 j i 所以细菌粘膜是船舶等浸水设施表面上最早附着的生物层，是一个复杂 而又可以控制的生态系1 5 】。污损生物的种类和污损的影响程度随海域、海水深度、温度 和使用海水的设施的不同而不同。中国沿海己记录6 1 4 种海洋污损生物，主要的类群是 藻类、水螅、外肛动物、龙介虫、藤壶和海鞘掣酬。清楚海洋生物的污损机理对于防污 具有非常重要的意义。 。 1 4 海洋防污的发展简史 早在古罗马与古希腊文明时代就已经存在将防污剂用于船体防污的现象7 1 。在使用 木质航船的时代，主要用砷、石灰和汞的化合物等无机物防止船体污损，虽然早在约1 5 0 年前有机化合物的合成就已经出现，但直到二十世纪六十年代金属有机化合物三丁基锡 才首次应用在海洋防污漆中，2 0 世纪7 0 年代以后由于汞、砷等防污剂的禁用，大部分 船体的防污一直都基于防污漆释放廉价且持续时i s j 长的有机锡【8 】。2 0 世纪8 0 年代，发 现有机锡在鱼类、贝类体内会积累，导致遗传变异，而且还有可能进入食物链。之后， 世界上许多国家对有机锡的毒性问题作了相当多的研究【9 1 。到了8 0 年代术，各国纷纷立 法，禁用或限用有机锡防污涂料，国际海事组织( i m o ) 于2 0 0 1 年1 0 月通过了国际协定 即控制船体防污中有害防污剂的应用，该协议提出，到2 0 0 8 年全面禁止在防污涂料中 使用有机锡。随后，在市场上占主导地位的防污涂料是低释放率的含铜防污涂料，即以 毒性较小的氧化亚酮( 毒性是t b t 的2 2 5 ) 和杂坏类杀菌、防霉剂等为防污剂的 无锡自抛光防污涂料【l 。只本子1 9 9 5 年研制并出售以铜丙烯酸酯共聚物为基体树脂， 以氧化亚铜为防污剂的非锡系水解型自抛光防污涂料，其作用机理与水解型三丁基锡丙 烯酸酯共聚物相同。该共聚物通过与海水中的钠进行离子交换而逐渐溶解，在共聚物溶 解的同时，所承载的防污剂氧化亚铜也随之释放出来。因此，可以通过控制共聚物的溶 解速度来控制亚铜离子的释放速剧。然而，重金属元素会在海洋中，特别是在海港中 大量积聚【l2 。，导致海藻大量死亡，影响鲤鱼、虾、蟹及各种软体、被囊动物的胚胎生长， 破坏其血细胞，从而破坏生念平衡，最终也将被禁用【1 3 】。因此研制丌发无毒，高效， 环境友好的新型防污剂己成为一种趋势。 1 5 新型无毒防污涂料的研究和应用 人类通过长期实践已经发明了许多防止海洋生物污损的方法，如通氯气、电解海水、 超声波、外加电流、采用辐射材料、水下机械清洗、紫外线防污法( 即利用紫外光杀死 污损生物，从而达到防污的效果) i i 4 1 和涂装海洋防污涂料等。其中，涂装防污涂料是技 术成熟、工艺简单、应用广泛，有效而又经济的方法。海洋防污涂料经过1 0 0 多年发展， 目前人类已j 井i 有先进的制备技术。海洋防污涂料是通过海洋防污剂的可控释放，与海 洋污损生物发生作用，从而阻止海洋生物在物体表面的附着。海洋防污涂料中最重要的 组成部分是基体树脂和海洋防污剂。其作用从本质上讲就是提供一个在规定的有效期内 无生物附着的涂层表面【1 5 ，6 1 。2 0 世纪7 0 年代研制的有机锡【1 7 _ 18 1 ，氧化亚铜【1 9 j ，及合成 杀虫剂等都属于有毒防污剂，严重破坏了生态平衡，已于8 0 年代术相继被禁用或限用。 所以开发高效无毒防污涂料就成了防污涂料的发展方向。目前的无毒防污涂料主要研究 方向有低表面能防污涂料，植绒类型无毒防污涂料，导电高分子防污涂料，含生物防污 剂的防污涂料。 1 5 1 低表面能防污涂料 表面能是指一表面与另个表面的连接能力，表面能低可以阻止海洋生物最初的 附着，海洋生物附着的初期是通过分泌粘液润湿被附着表面来实现的。粘液对低表面能 的基材润湿性差，造成接触角小，难以附着或附着不牢靠。研究表明，当物质的临界表 面张力y 。从7 0m j m 2 到2 5m j m 2 递减时，海洋生物的附着量也随之递减，在( 2 3 2 5 ) m j m 2 时附着量最少。目前，基于这种原理的防污涂料有两类：氟碳树脂类和有机硅树 脂类。 当氟碳聚合物满足下列三个条件时就可以实现优良的防污效果：表面非常光滑； 表面有足够多的氟化基团，能够覆盖住极性基团：表面是交联的，使氟原子固定， 能够在海洋环境保持稳定。氟碳树脂防污涂料目前只能应用在一些小型的就航率高的高 速艇船上，并且这些船必须每半年进坞次，用高压水冲沈表面污着物。比较成功的实 例是美国海军“鹦鹉号”舰艇上的应用，它以全氟烷基聚醚聚氨酯为基料，以1 0p m 粒 径的聚四氟乙烯粉末为填料，达到了7 年的防污期【2 0 】。 有机硅树脂防污涂料的丌发源于p d m s ( 聚二甲基硅氧烷p o l y d i m e t h y l s i l o x a n e ) 的 出现。其低表面能和高弹性的物理状态，使海生物很难附着。目前市场上基于有机硅树 脂技术的低表面能防污涂料品种最多，许多知名的涂料生产商都推出了自己的产品【2 1 1 ， 见表1 1 。现有的有机硅树脂防污涂料存在的缺点是：长效防污性能不理想、机械性能 差、容易破损、与基材附着力差、修补困难。 低表面能防污涂料发展的最新方向是基于氟代聚硅氧烷合成技术，线性的聚硅氧烷 骨架上带有氟碳侧基，这种聚合物既吸取了线性聚硅氧烷的高弹性及流动性，又吸取了 氟碳基团的超低表面能特性，防污效果得到提升。2 0 0 1 年美国专利报道了此种技术【2 2 1 。 结构如下： r r r r r 一串i p 幸帔一。毒ib p 事卜r r c h ，o r fr - ，、 h 2 c 呻f 2 ) n c f 3 r = a l k y l 。r 1 ho ra l k y l ，n = 2 10 x = a tl e a s t1 y = a tl e a s t2 p r e f e r a b l yn i s2o r3 x + y = 2 0 5 0 ，x = 7 5 9 0 y = l0 - 2 5 表1 - 1 有机硅树脂防污涂料品种 t a b l e1 - 1p r o d u c t i o no fs i l i c o n er e s i na n t i f o u l i n gc o a t i n g 产品名称生产商 b i o x i n t e r s l e e ks e r i e b i o c l e a ns e r i e e x s i l2 0 0 0 h e m p a s i l u i t i m a k a n s a l a k z oi p c h u g o k u g e n e r a le l e c t r i c h e m p e l r el i u s 4 1 5 2 植绒类型防污涂料 纤维绒毛的防污效果基于以下原理：船体表面覆盖致密纤维绒毛时，海生物由于 受到纤维绒毛层的阻挡，无法接近并吸附于船体；由于纤维绒毛随着水流不停摆动， 海生物是不愿意停留并生长于一个完全不稳定的活动基体上的。植绒型防污涂料的防污 过程是完全的物理过程，是真正的无毒无害的防污涂料。使用植绒型防污涂料的船舶外 板配套为：传统环氧防腐体系+ 环氧胶粘剂+ 特殊纤维绒毛。目前市场上已经出现这种 类型的产品，据称可以提供5 年以上的防污期限。但是该类型产品目前在市场上推广困 难，原因有以下三点：由于它的施工不同于传统的防污涂料，需要使用专门的植绒设 备，修补困难，难以被船厂接受；单价远高于传统防污涂料；缺乏大型远洋船舶的 整船涂装业绩l z 川。 1 5 3 导电高分子防污涂料 海水电解导电防污涂料是首先由同本三菱重工株式会社于9 0 年代丌发的新型防污 涂料。在漆膜表面通过微弱电流，使海水电解产生次氯酸离子达到防污效果。以导电涂 层为阳极，以船底与海水接触的部分为阴极，当微小电流通过时，产生次氯酸根离子。 每1 0 0m 2 所需的电源电压只有几十伏，可以通过太阳能电池提供，防污所需的次氯酸根 量很小，而且水中极易分解，因此对环境几乎没有任何污染。我国从1 9 9 2 年起，也丌展 了以导电高分子材料聚苯胺为主要防污剂的无毒防污涂料的研究，在不通电流的情况 下，直接涂在裸碳钢板上，取得了9 个月基本无海生物附着的实海挂板效果。作为防污 剂的聚苯胺必须经过质子酸掺杂后，电导率进入金属区达到1 0 叫s c m 以上，4 能起到防 污效果。现在已经制备出海水电解型偏二氯乙烯一氯乙烯共聚树脂，并且有以该树脂作 为结合剂制备无公害导电性防污涂料的报道【3 8 j 。此类防污涂料存在的缺点：施工方法较 复杂，钢质船壳需要一层绝缘涂层以避免短路，但做到完全绝缘通常较难，因为涂料中 常有针孔存在，由于防污涂料中没有活性成份，电源一旦切丌或涂膜一旦损坏，即丧失 防污作用【3 9 】。所以其实际应用也受到了限制。 1 5 4 含生物防污剂的防污涂料 生物防污法是指采用生物活性物质作为防污剂来防止海洋生物的污损。具有防污作 用的生物活性物质包括有机酸、无机酸、内酯、萜类、酚类、簿醇类和吲哚类等天然化 合物。一些海洋生物如红藻、珊瑚、海绵等，生活在海中却很少受到污损，人们从这些 生物中提取出活性物质用来防止海洋生物的污损，并取得很好的效果。生物防污的作用 机理十分复杂，有抑制附着、抑制变态、干扰神经传导( 可恢复性麻醉、神经传导) 和 驱避作用等等。j e f f r e ya d i e r s l 2 4 l 等研究了海绵提取物作为防止贝类附着的防污剂，并 研究了结构与活性关系。u l f g 6 r a n s s o n 2 5 】等从海绵中提取的溴代三缩胺酸可以作为防污 剂防止藤壶类的附着。从海藻中提取生物碱，从海绵生物中提取肽类化合物作为防污剂， 以氟树脂作为成膜物质制备出的防污涂料经证实也可以有效防止海生物附着1 26 1 。近年 来，从海洋细菌、真菌中提取活性物质进行防污，也广为报道。m a r y 等l z7 j 从纹藤壶的 细菌生物膜中分离出1 6 种细菌，其中1 2 种具有抑制网纹藤壶幼虫附着的作用，且大部 分防污细菌属于v i b r i o 种。h o l m s t r o m 2 s 】从被囊动物成体中分离到一株染色后为深绿色 的g 菌，称为d 2 菌株。d 2 菌株能够产生两种组分，其中低分子量( 7 0 一8 9 4 -5 0 一6 9 2 a ( f a ) 】= 0 0 5 8 ，w 尺( ，) = o 1 0 5 ( 1 3 6 5r e f l e c t i o n sw i t h ， 2 0 ( d ) ，w = 1 孑( f 0 2 ) + ( o 0 4 0 8 p ) 2 + o 6 111 尸】，其中p = ( 厅+ 2 g 2 ) 3 。g j i n t e r n a t i o n a lt a b l e sf o rx - r a yc r y s t a l l o g r a p h y 【8 7 1 程序进行原子的分散因 子和反常色散校正。 3 3 结果与讨论 我们对化合物的合成条件进行了优化选择，以达到较高产率。对合成的化合物中间 体及目标化合物的结构均经1 hn m r 、m s 所证实，部分化合物经元素分析进一步验证。 同时我们培养了中间体的单晶，进行了x 单晶衍射分析。并对合成的化合物做了生物活 性测试。 3 3 1 合成方法探讨 对目标化合物的合成我们通过多次试验，选择如下条件：冰水浴冷却、搅拌下滴加 取代苯甲酰氯( 或取代苯磺酰氯) 的丙酮溶液，反应立即进行，生成大量的白色沉淀，滴 加完毕，撤去冰水浴搅拌回流反应2h 。反应先在冰水浴中进行可避免副反应的发生， 提高收率。在此条件下收率较高，均达6 0 以上。反应机理如下： q 沁一 旬r g - 6 - h 斛一q 沁0 一伊o n l “b q 沁：一。一g 旬r 3 3 2 结构表征 目标化合物的结构均经hn m r 、m s 所证实，部分化合物经元素分析、x 一射线衍射测 单晶结构进一步验证。 表3 2 化合物5 a , , - 5 h 的hn m r ，部分m s ( e s i ) 数据 t a b l e 3 2 hn m r 、p a r t i a lm s ( e s i ) d a t ao f t i t l ec o m p o u n d s5 a - , , 5 h 表3 3 化合物5 a 5 h 的元素分析数据 t a b l e 3 3e ad a t ao f t i t l ec o m p o u n d s5 a , , , 5 h 3 2 1 hn m r 分析 所合成的标题化合物核磁共振氢谱中，不同环境的质子的化学位移值列于表3 2 。 相关谱图见附录图3 2 。标题化合物的结构通式如下： q b ：一。一星 rq 沁2 一。一险吼 hn m r 中，所有化合物中均出现化学位移基本相同的芳基氢和n c h 2 。由于受到 酰胺基及酯基的共同的吸电子诱导效应，n c h 2 上氢原子周围电子云密度减小，质子所 受到的抗磁性屏蔽( o d ) 减小，所以共振发生在较低场，位移值较大，在6 0p p m 附近。 化合物5 a - - - 5 f 中n c h 2 上氢原子由于同时受到酰胺基和苯甲酸基的诱导效应及共轭效 应，化学位移大于6 0p p m ，化合物5 h 中苯磺酸基吸电子作用小于5 a , - s f 中苯甲酸基的 共轭吸电子效应，所以，5 h 中c h 2 一的化学位移在5 4 3p p m 。当芳环上取代基为吸电子 基团如f 、c i 、c f 3 时c h 2 一上氢的化学位移值要高于取代基为给电子基团c h 3 ，c 2 h 5 时的化学位移值，由于取代基与亚甲基相距较远影响不是非常明显。 元素分析 部分化合物的碳、氢、氮元素含量分析见表3 3 。 m s 分析 为了确证化合物的分子结构，我们对部分化合物做了e s i 质谱分析。主要质谱数据 见表3 2 ，其中化合物5 a 做了气相色谱质谱连用分析，谱图见附录图3 - 4 。e i 电子轰击 法，是利用一定能量的的电子与气相中的样品分子相互作用，使分子失去价电子，电离 成分子离子。当分子离子具有的剩余能量大于某些化学建的键能时，分子离子便发生碎 裂，生成碎片离子。 化合物5 a 的主要离子峰为2 8 5 ，2 5 6 ，1 6 4 ，1 3 6 ，1 0 5 ，7 7 ，5 1 。产物离子的相对丰度主要 由它的稳定性决定，m z1 0 5 的丰度最大，说明c 6 h 5 - - c - - - - o + 的稳定性最高。离子所带 电子的奇偶性可借助于氮规则，即当离子中不含氮或含偶数个氮原子时，若m z 为偶数， 则离子为奇电子离子( o e “) ，若m z 为奇数，则离子为偶电子离子( e e + ) ；当离子中含 奇数个氮原子时，若m z 为奇数，则离子为奇电子离子( 0 e h ) ，若m z 为偶数，则离 子为奇电子离子( o e ) 。可能的裂解方式如下： 厂5 、 + 乡 m i z = 7 7 瓯喜 m z = 1 3 6 崤同 c 划 m ，z ：10 5 m z = 13 6 g ，一n h = c h 2 一+ 一c 2 h z 皿+ m z = 7 7 m z = 5 1 m i z = 2 5 6 】m ：2 8 5 = c h 2 m z = 1 6 4 c s l + 一c 2 h 2 皿+ m ，z ：10 5 m z 。7 7m z 2 5 1 m i z = 1 6 4 表3 4 中间体2 一羟甲基苯并异噻唑一3 ( 2 h ) 一酮的键长键角 t a b l e3 - 4b o n dl e n g t h s 【a 】( a n da n g l e s 。】) f o r2 - ( h y d r o x y m e t h y l ) b e n z o d i s o t h i a z o l 3 ( 2 h ) - o n e s l - n l s l c l o l c 8 0 2 c 7 n 1 一s l c i c 7 n1 0 8 c 7 - nl s l c l s l n l c 7 c l - s l n l c 8 n l si c 1 c 6 1 7 1 2 ( 2 ) 1 7 3 4 ( 2 ) 1 3 9 1 ( 2 ) 1 2 3 4 ( 2 ) 9 0 5 i ( 8 ) 1 2 3 8 ( 2 ) 1 1 6 i ( 2 ) 2 8 0 0 ( 2 ) 1 7 2 。6 ( 2 ) 2 30 0 ( 2 ) n l q 7 n l q 8 c 7 0 2 c 8 一n i s l 0 1 c 8 - nl n l _ s l c i c 2 c 7 nl c 8 o l s l - n l c 8 o l i 3 7 2 ( 2 ) 1 4 5 6 ( 2 ) 1 2 3 4 ( 2 ) 1 1 9 ，2 ( 2 ) 1 1 2 8 ( 2 ) 1 7 9 0 ( 2 ) 9 4 ，6 0 ( 2 ) - 7 4 5 0 ( 2 ) 3 4 hc = + o n 暑l i i i * c s 一 i 9 表3 - 5 中间体4 的品体学数据 t a b l e3 - 5s u m m a r y0 f c r y s t a l i o g r a p h i cr e s u l t sf o rc o m p o u n d s4 2 - ( h y d r o x y m e t h y l ) b e n z o d i s o t h i a z o l - 3 ( 2 h ) - o n e e m p i r i c a lf o r m u l a c 8 h 7 n 0 2 s f o r m u l aw e i g h t t e m p e r a t u r e w a v e l e n g t h c r y s t a ls y s t e m ，s p a c eg r o u p u n i tc e l id i m e n s i o n s v o l u m e z c a l c u l a t e dd e n s i t y ( m g m 3 ) a b s o r p t i o nc o e f f i c i e n t y ( o o o ) c r y s t a ls i z e 8r a n g ef o rd a t ac o l l e c t i o n l i m i t i n gi n d i c e s r e f l e c t i o n sc o l l e c t e d u n i q u e r e f i n e m e n tm e t h o d d a t a r e s t r a i n t s p a r a m e t e r s g o o d n e s s o f - f i t0 n 户 f i n a lri n d i c e s 【2 吠明 ri n d i c e s ( a l ld a t a ) e x t i n c t i o nc o e f f i c i e n t 1 8 1 2 1 2 9 3 ( 2 ) k 0 7 1 0 7 3a t e t r a g o n a l ，1 4d a 口= 1 7 8 5 6 ( 7 ) a 口= 9 0 。 b = 1 7 8 5 6 ( 7 ) a= 9 0 。 c = 9 9 5 5 ( 2 ) ay = 9 0 。 y = 3 1 7 4 0 ( 1 9 ) a 3 1 6 ，口= 1 5 1 7m g m 3 = 0 3 6m m 1 1 5 0 4 0 2 5x0 2 0 x0 1 8m m 2 2 8t o2 6 9 7 。 - 2 2 = h = 2 2 ，- 2 2 = k = 2 2 ，o i 。 从结构上看，标题化合物兼具异噻哗酮环与巯基噫二唑环，裸露的杂原子( 活性中 心) 数目有所增加，与d n a 碱基形成氢键，抑制d n a 链的生成的活性增加。 化合物6 可以作为潜在的抑菌剂，应用于海洋防污，同时由于拥有毓基嗯二唑，是 活性中间体，有继续研究的必要，以筛选出更高活性抑菌剂。 4 3 3 2 抑制农业真菌活性测试 抑菌活性实验 对合成的新化合物用离体平皿法进行了小麦赤霉菌、番茄早疫菌、黄瓜枯萎菌、节 果轮纹菌和花生褐斑病菌的抑菌试验，药品浓度为5 0p p m ，实验方法见2 2 3 2 。 生物活性及构效关系探讨 化合物的生物活性测试数据见表4 3 。 表4 3 标题化合物的真菌活性测试数据 t a b l e4 - 3t h ef u n g i c i d a la c t i v i t i e so f t i t l ec o m p o u n d 注：生物活性川杀夕e 或抑制白分率表示。 活性分级：+ + +9 0 + + - 7 0 一8 9 + - 5 0 一6 9 一 5 0 从表4 3 结果看，该化合物有一定的抑制农业真菌活性，其中对节果轮纹菌最好， 抑菌活性为4 9 3 ，其次为番茄早疫菌，抑菌活性为4 5 8 。 标题化合物的抑菌活性与系列i i 比较除对番茄早疫的抑制稍低于3 c ，对其余菌的抑 制活性均大于系列i i 。由此可以推测出，标题化合物的抑菌活性得益于异噻哗酮环和嗯 二唑环的共同作用，嗯二唑坏的引入，使裸露的杂原子增加，增强了药物分子与d n a 的氢键结合，从而破坏菌种的形成。 4 4 结论 1 ) 合成了未见文献报道的含毓基嗯二哗环的苯并异噻哗酮化合物，合成收率较低，为 3 5 ，化合物作为有机合成中的活性中问体，具有继续研究的意义，有待于进一步 探讨。 2 ) 对新型化合物的结构经。hn m r 、i r 所证实。 3 ) 对部分合成的化合物做了水生菌活性测试。测试结果表明该类化合物对所测试的5 种菌都有很好的抑制效果，对溶藻弧菌的抑制效果最好。在药物浓度为1 0 0p p m 时， 对所有菌的抑制活性都有大幅度增加，相对抑菌率均达到9 9 以上。引入毓基嗯二 唑环有利于生物活性的提高。 4 ) 部分合成的化合物做了农业真菌活性测试。测试结果表明该化合物具有一定的抑制 农业真菌活性。对节果轮纹菌最好，抑菌活性为4 9 3 ，其次为番茄早疫，抑菌活 性为4 5 8 。 结论 1 以苯并异噻唑啉酮为原料设计合成了十七种未见文献报道的新型的苯并异噻唑啉酮 化合物。通过核磁共振氢谱、红外光谱、元素分析、质谱分析、紫外可见分光光谱 分析确证了化合物的结构。结构式如下： 一c 一：惭龟，c 一：- o 一埝( 吨q 呲) ( i ) ( i i ) o i i g 卜：s h ( i i i ) 对合成方法及机理进行了初步探讨，总结出了产率较高的合成路径。系列( i ) 收李均 大于7 0 ，系列( i i ) 收率均大于6 0 ，系f f o ( i i i ) 收率为3 5 。 2 通过单晶x 一射线衍射分析，对培养出的羟甲基苯并异噻唑啉酮的晶体进行了结杓柳0 定，进一步证明了该化合物的结构。该晶胞是由1 6 个2 羟甲基苯并异噻哗3 2 h ) 酮分子构成，分子间存在氢键及丌堆积。属四方晶系，1 4 l a 空间群。 3 对新化合物进行了大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、溶藻弧菌、嗜水气单胞菌、枯草芽 孢杆菌5 种水生菌的初步活性测试实验，结果表明，所合成的化合物对5 种菌都有 一定的抑制作用，对于不同的菌种，活性不同：( 1 ) 系列( i ) 3 苯并异噻哗酮2 ( 3 氢) 乙酸【1 苯亚甲基 - 酰肼衍生物，对溶藻弧菌和枯草芽孢杆菌的作用效果最好，苯环 上引入卤素原子对提高活性有利。( 2 ) 系列( i i ) 3 羰基苯并异噻唑2 ( 3 h ) 苯甲酸甲酯 衍生物及3 羰基苯并异噻哗- 2 ( 3 h ) 苯磺酸甲酯衍生物对嗜水气单胞菌和大肠杆菌的 作用效果最好，苯环上引入卤素原子和主链上引入o = s - - o 基团对提高活性有利。( 3 ) 系歹, j ( i i i ) 2 【( 5 毓基1 ，3 ，4 嗯二唑) 一2 亚甲基】一苯并异噻哗。3 ( 2 h ) 酮对溶藻弧菌的作用 效果最好，且整体上比系列( 1 ) 活性高，所以母体上引入锍基嗯二哗坏比引入s c h i f f 碱基更有利于提高活性。 4 7 4 对系列化合物i 和用离体平皿法进行了小麦赤霉、番茄早疫、黄瓜枯萎、节果斑 纹和花生褐斑病菌的初步活性测试试验，其结果表明该类化合物具有一定的抑制农 业真菌活性，可以作为潜在的杀菌剂，整体上对番茄早疫的抑菌活性较好，对节果 轮纹菌次之，最高抑菌活性为5 4 2 。取代基的不同会影响化合物的抑菌效果，给 电子基团( 甲基) 取代的化合物活性高于吸电子基团( 氯) 取代的化合物。化合物系列 的活性高于系列i 。 参考文献 【l 】马士德舰船的生物附着与腐蚀调查 j 】蓐滓学掘1 9 9 6 ( 1 ) ：8 0 8 1 【2 c a l l o wme ，c a l l o wja m a r i n eb i o f o u l i n g ：as t i c k yp r o b l e m j b i o l o g i s t ，2 0 0 2 ，4 9 ( 1 ) ： 1 5 3 】侯纯扬，武杰海水直流冷却水系统金属腐蚀污损生物附着及其对策 j 】蓐孝黼 2 0 0 2 ，2 i ( 4 ) ：4 1 4 5 4 】宋永香，王志政海洋生物及其粘附机理一微生物、小型海藻、巨型海藻、贻j r j 尹 国皎糙裁。1 1 帆4 8 5 2 。 5 g a t e n h o l o np ，e ta 1 t o w a r db i o l o g i c a la u t i f o u l i n gs u r f a c ec o a t i n g s ：m a r i n eb a c t e r i a l i m m o b i l i z e di nh y d r o g e li n h i b i tb a r n a c l el a r v a e j b i o f o u l i n g , 19 9 6 9 ：2 9 3 - 3 01 【6 】逯艳英，吴建华等海洋生物污损的防治【j 】席缮与厉护2 0 0 1 ，2 2 ( 1 2 ) ：5 3 0 5 3 4 。 7 】7 j a m e sw r d e v e l o p m e n t ，o c c u r r e n c ea n dr e g u l a t i o n o fa n t i f o u l i n gp a i n tb i o c i d e s ： h i s t o r i c a lr e v i e wa n df u t u r et r e n d s j t h eh a n d b o o ko fe n v i r o n m e n t a lc h e m i s t r yo n l i n e f i r s t ，2 0 0 5 ，0 9 【8 c l a i r eh ，m a r e c h a ljp ，b e n o i tv ，e ta 1 s e a s o n a lv a r i a t i o no fa n t i f o u l i n ga c t i v i t i e so f m a r i n ea l g a ef r o mt h eb r i t t a n yc o a s t 【j 】m a r b w 纪c h n o l ，2 0 0 4 ，6 ：6 7 8 2 【9 g i b b s ，pe ，b r y a n ，gw ，p a s c o e ，p l ，b u n ，g r t h eu s eo ft h ed o g - w h e l k ，n u c e l l a l a p i l l u s ，a sa ni n d i c a t o ro f t b tc o n t a m i n a t i o n