（有机化学专业论文）含噻二唑酰基硫脲化合物的合成及生物活性研究.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 中文摘要 植物生长调节剂是人工合成的具有植物激素活性的物质，为了寻找并筛选具有 较高植物生长调节活性的物质，本文利用生物等排原理和亚结构连接法，对噻二唑 的母体进行修饰，设计并合成了6 1 个新的化合物。 通过文献检索，对植物生长调节剂的发展进行了系统的论述，对1 ，3 ，4 噻二唑 类化合物、酰基硫脲类化合物的生物活性及合成方法，进行了比较全面的综述。利 用酰基异硫氰酸酯与氨基杂环在无水非质子溶剂中发生亲核加成反应，合成三个系 列的目标化合物( i 、n 、i ) 。利用2 氨基5 对三氟甲基苯基1 ，3 ，4 噻二唑和2 氨基5 ( 1 邻氯苯氧乙基) 1 ，3 ，4 一噻二唑分别与芳酰基异硫氰酸酯或芳氧乙酰基异 硫氰酸酯在无水乙腈中反应，制得系列( i ) 共2 4 个和系列( i i ) 共2 2 个新芳酰 基硫脲芳氧乙酰基硫脲化合物；同时利用5 一氨基一1 ，3 ，4 噻二唑一2 羧酸与芳酰基异硫 氰酸酯或芳氧乙酰基异硫氰酸酯在无水乙腈中反应，制得系列( i ) 共1 5 个芳酰 基硫脲芳氧乙酰基硫脲新化合物。目标化合物的组成和结构经m 、m s 、1 hn m r 和元素分析加以确证。对目标化合物的理化性质、波谱数据和合成条件进行了系统 的讨论。6 1 个目标化合物的结构如下： i n ( 5 一对三氟甲基苯基一1 ，3 ，4 噻二唑一2 一基) n 芳酰基硫脲芳氧乙酰基硫脲 。峨埯 i i n 一【5 一( 1 - 邻氯苯氧乙基) 一1 ，3 ，4 一噻二唑，2 基】_ n 芳酰基硫脲芳氧乙酰基硫脲 一跳删一葛葩 i n _ ( 2 羧基1 ，3 ，4 噻二唑- 5 基) n ，芳酰基硫脲芳氧乙酰基硫脲 州山l 。d 扣。 采用小麦芽鞘法和黄瓜子叶扩张法对目标化合物的植物生长调节活性进行了初 步测试，生测结果表明，三个系列化合物均表现了一定的生长素活性和细胞分裂素 活性。其细胞分裂素活性比激动素差，而生长素活性i 。、ig 、im 、i ，、i 。、i ，、 。、i id 、i i 。、m 。、d 、。接近或略超过b 吲哚乙酸。 关键词：1 ，3 ，4 一噻二唑，酰基硫脲，合成，生物活性，生长素，细胞分裂素 硕士学位论文 m a s t e r s t h e s l s a b s t r a c t p l a n tg r o w t hr e g u l a t 0 “sak i do fo 唱a n i cc o m p o u n dw i t hp l a n th o 肌o n ef i l n c t i o n s y n t h e s i z e db ya n i f i c i a lm e t h o d s i i lo r d e rt os e e kg o o dp l a i l tg r o w t hr e g u l a t o r s ，w eh a v e m o d i f i e dt h em a i ns t r t l c t u r eo f1 ，3 ，4 一t h i a d i a z o l ea i l ds y n t h e s j s i z e d6 1n e wc o m p o u d sb y b i o i s o s t e r i s mp r i n c i p l e sa n ds u b s t m c t u r ei j n kw o r y b yc o n s u l t i n gc o n c e m i n gl i t e r a t u r e s ，w er e v i e w e dt h eb i o l o 舀c a la c t i v i t i e s 柚dt h e s y n t h e s i sm e t h o d so f1 ，3 ，4 t l l i a d i a z o l c s ，a c y lm i o u r e a s t r i 唱e tc o m p o u n d s ( j 、i i 、i i i ) a r es y l l t h e s i z e db yn u c l e o p h i l i ca d d i t i o no fa m i n oh e t e r o c y c l ew i t ha c y l i s o t h i o c y 蛆a t e s i na n h y d r o u sa n da p r o t o n i cs o l v e n t r e a c “o no f2 一a m i n o 一5 一( p t r i f l u o r o m e t h y l p h e n y l ) 一1 ，3 ，4 - t h i a d i a z o l e a i l d2 - a m i n o - 5 - ( 1 - d c h l o m p h e n o x y e t h y l ) - 1 ，3 ，4 - t h i o d i a z o l e w i t ha m y lo ra r y l o x y a c c t y li s o t l l i o c y 蛐a t e si n a l l h y d r o u sa c e t o n i m l eg a v e2 4 ( i ) a i l d 2 2 ( i i ) n e wa r o y l t h i o u r e a so y l o x y a c e t y lt h i o u t e a s a tt h es a m et i m e ，r e a c t i o no f 5 一a m i i l o 一1 ，3 ，4 - t l l i o d i a z o l e 2 一c a i b o x y l i ca c i dw i t ha r o y l i s o t h i o c y a n a t e so ra r y l o x y a c e t y l i s o t h i o c y a n a t e si na n h y d r o u sa c e t o n i t r i l eg a v e1 5 ( i ) n e wa r o y l t h i o u r e a so r a r y l o x y a c e t y lt h i o u r c a s t 、m s 、1 hn m r 锄de l e m e n t a r ya n a l y s i sc o m f i mm e i r s t m c t u r e ，i h e i rp h y s i c a l c h c m i c a lp m p c n i e sa n ds p e c t r i l md a t aa n ds y n t h e s i sc o n d i t i o no f t h et a 唱e tc o m p o u n d sw e r er c p o r t e df j r s t ly - t h em a i l ls t n l c t u r e so ft h et a 曙e tc o m p o u n d s i n - 【5 p t r i n u o m m e t h y lp h e n y l ) 一1 ，3 ，4 一t l l i a d i a z o l 一2 - y l 】一n - a r o y lt 量l r o u r e “a r y l o x y a c c t y l 臂# n n a r ( a r o c h 2 ) 抓h 邑n 瞅。芦弋c f 3 n 一【5 一( 1 d c h l o m p h e n o x y e t h y l ) 一l ，3 ，4 - t h i a d i a z o l 一2 一y l 】一n 一a y l t h r o u r e a ， a r y l o x y a c e t y lt h r o u r c a 州l n 逼n 彤盛葩 i i i n 一( 2 一c a r b o x y l 一1 ，3 ，4 一t h i o d i a z o l 一5 一y 1 ) n a r o y lt l l i o u f e a a r y l o x y a c e t y lt i l i o u r e a 臂i n n a r ( a r o c h 2 ) c n h c n 吣 芦一c o o h 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s t h e p l a n tg r o w t hr e g u l a t i n ga c t j v i t yw a st e s t e db yt a k i n gf o o ta n dw h e a ts h e a t ho n t h e t a r g e tc o m p o u n d sa n dt h ec u c u m b e rc o t y l e d o ne x p a n s i o n ， p r e l i m i n a r yr e s u l t s i n d i c a t e dt l l a tm a n yo fa c y l f h i o u r e a se x h i b i t e dh i g h e ra i l x i na n d c y t o l 【i n i na c t i v i lv t h e c y t o k i n i na c t i v i t yo fa l lc o m p o u n d sw a sl o w e rt h a nt h a to f6 f u r y l m e t h v l 口u r i n e h o w e v e lt 1 l e 卸x i na c t i v j l yo f 1 e 、i g 、i m 、l p 、i 卟i r 、 l ic 、 d 、 l ie 、i i i c 、i i i d 、 i nw a sw e e k l yh i g h e rt h a nt h a to fb i n d o l y la c e t i ca c i d k e yw o r d s ：1 ，3 ，4 一t h i a d i a z o l e ，a c y lt h i o l h 弓a ，s y n t h e s i s ，b i o l o g c a la c t i v i t y ， a u x i n ，c y t o k i n i n 硕士学位论文 m a s t e r st h e s l s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、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件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名：三孑幺 日期：弘明年，工月，j _ 日 导师签名：j 轰纲 日期：o 啤肛月，日 本人已经认真阅读“c a l i s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。回童论塞握銮卮溢卮! 旦主生；旦= 生；旦三生筮壶! 作者签名：主玄 日期：h 稗，2 月止日 导师签名：三3 螽纲 日期：o 伸，年2 月j r 日 硕士学位论文 m a s t e r s t h e s i s 第一章文献综述与课题的提出 人类在二十一世纪面临的五大挑战：人口和粮食；环境与环境质量；资源与能 源；医疗福利以及新的信息系统。粮食对人类的生存和发展具有决定性的意义。世 界粮农组织的资料表明，世界人口每年增加约8 0 0 0 万，仅谷物就需要增加2 6 0 0 万 吨供给。但耕地逐年减少，土壤沙化、盐渍化日趋严重。因此，全世界都更加重视 现有耕地的质量并设法提高农作物的单产。农药的使用是提高农作物单产的重要措 施之一。 第一节植物生长调节剂概述 从植物体内某一部位产生、运输或转移到另一部位，并在很低浓度下就引起生 理效应的一类有机物叫植物激素，人工合成的具有植物激素活性的物质叫植物生长 调节剂口l a n tg m w t hr e g i l l a t o r ，p g r ) ，二者的结构可能不同，但统称为植物生长物质。 植物生长调节剂直接作用于作物本身，把作物的生长控制在对人有利的方向上，而 杀虫剂、杀菌荆和除草剂等则是作用于作物的外敌。植物生长调节剂已从单纯的农 药向植物保护的方向迈出了一大步【1 i 。 自上世纪3 0 年代发现第一个植物激素一吲哚乙酸( i a a ) 以来，9 0 年代前， 公认的植物内源激素有五大类，即生长索( a u x i n ) 、赤霉素( g i b b e r e l i n ，g a ) 、细胞 分裂素( c 孔o k i n i n ) 、脱落酸( a b s c i s i c a c i d ，a b a ) 、乙烯( e t h y l e n e ) 。1 9 9 5 年以美国 d a v i e s 为主编、3 5 位国际知名专家参编的植物激素生理学、生物化学和分子生物 学一书，将茉莉酸、油菜素甾醇类( b m s s i i l o s t c r o i d s ，b r s ) 、多胺类和水杨酸也 列入植物激素名单之中，增至九大类，1 9 9 8 年第1 6 届国际植物生长物质会议上， 认为植物激素有八大类。乙烯主要是种促进器官成熟的物质，脱落酸和茉莉酸及 其甲酯是抑制生长发育的物质，其余均为促进生长发育的物质。 植物生长调节剂的使用已经有八十多年的历史了。2 0 世纪2 0 年代，人们普遍 认为，烟熏可以导致菠萝开花，至3 0 年代，人们才明白烟熏导致菠萝开花的原因 是烟中含有乙烯，从而促进了菠萝的开花，乙烯利很快进入商品化阶段。4 0 年代， 发现生长素具有乙烯利类似的作用，萘乙酸也很快商品化。4 0 巧o 年代，马来酰肼 用于抑制杂草的生长。6 0 0 0 年代，矮壮素用以控制小麦生长高度而不影响籽粒大 硕士学位论支 m a s t e r st li e s 【s 小和晶质。8 0 年代初，单一植物生长调节剂的最大市场是美国的棉花脱落剂，其次 是乙烯利。9 0 年代，“缩节胺( 助壮素) 调节棉花株型技术”已成为植棉生产的常规 技术，多效唑被广泛应用于中国的水稻以及果树、园艺等方面，也用于油菜壮秧， 提高秧苗的抗寒能力等。试验表明，棉田喷施1 5 多效唑可湿性粉剂5 0 0 倍液可明 显控制株高，对保蕾、坐桃、增强机械组织、增铃、增产和增收都有明显的效果。 棉花采收期可提前5 7 d ，且品质、等级均有所提高1 2 “。 在1 9 9 2 年2 1 世纪议程的可持续发展纲领性文件中，我国政府提出“可持 续发展”和“科教兴国”的两大基本国策。“可持续农业”( s u b s t a i n 曲l ea 研c i l l t u r e ) 是“可持续发展”的首要概念。统计表明，我国现有耕地仅占世界的7 ，人口却 占世界的2 5 ，谁来养活中国人? 只有提高粮食产量才能养活我们自己，运用植物 生长调节剂调控植物的生长发育，提高产量和品质，是提高粮食产量的有效措施。 目前，世界上大约有2 0 0 余种植物生长调节剂应用于农业生产，专家预言，在未来 的农业生产中，植物生长调节剂将与其它农药、化肥等同等重要。我国著名农药化 学家陈万义教授1 9 9 7 年1 2 月1 5 日曾在科技日报上预言：“植物生长调节剂是 2 1 世纪农药研究开发的新目标”。国外有人认为新型植调剂的出现及成功的应用， 是第二次农业绿色革命的开始。美国将植物生长调节剂的广泛应用列为2 1 世纪农 业增产增收的新技术之首。自1 9 5 8 年开始使用植物生长调节剂以来，我国在植物 生长调节剂的作用机理、作用方式、合成、施用和复配等技术方面都取得了很大进 展，进行了大面积推广应用1 4 j 。 研究开发植物生长调节剂对于建立高效农业，发展国民经济，缓解我国人多地 少的矛盾，增加粮、棉、油、蔬菜、水果产量，具有十分重要的现实意义【5 9 1 。 第二节l ，3 ，4 - 噻二唑类化合物生物活性及合成方法 在农药的发展中，杂环化合物已是新农药发展的主流。在世界农药的专利中， 大约有百分之九十是杂环化合物。很多杂环化合物是超高效的农药，它的使用不仅 成本低，而且对环境的影响很小。这对农药的发展带来了极其广阔的发展前景。 2 1 1 ，3 ，4 一噻二唑类化合物的生物活性 1 ，3 ，4 噻二唑类化合物的生物活性与其“碳氮硫”基本结构骨架有着密切的关系。 由于“碳氮硫”结构能作为活性中心螯合生物体中的某些金属离子，因而具有较好 的组织细胞通透性，从而可以很好地发挥药效，因此，其广泛的生物活性己越来越 硕士学位论文 m a s t e r st i i e s l s 引起人们的兴趣。 1 。3 ，4 噻二唑类化合物具有较好的除草活性1 1 0 。引。金桂玉等发现2 敬代吡唑 甲酰基氨基5 芳基一1 ，3 ，4 一噻二唑类化合物对油菜和苜蓿的抑制率接近1 0 0 。杨新岭 报道【1 1 】，部分含噻二唑环磺酰脲化合物对双子叶植物有一定的抑制作用，对油菜和 苜蓿的抑制率超过氯隆磺，具有一定的开发价值。 1 ，3 ，4 噻二唑类化合物具有较好的植物生长调节活性【1 4 1 6 1 。车超等【1 4 l 合成的2 一 氨基5 ( 2 。氯吡啶4 基) 1 ，3 ，4 噻二酰氨基化合物有优良的促进作物生根功能。王喜 存等人f 1 5 j 发现，含噻二唑环的1 苯氧基乙酰基4 r b 硝基苯甲酰基) 氨基硫腺化合物 对小麦幼苗的生长具有较好的促进作用，其效果优于2 ，4 - d 和吲哚乙酸。汪焱钢等 人【1 t 1 7 】合成的含噻二唑环的s c h i f f 碱和脲类化合物具有良好的植物激素活性。 1 ，3 ，4 噻二唑类化合物具有较好的杀虫活性【1 8 捌。李兴海等人研究发现f 1 8 】含噻 二唑环苯甲酰脲化合物对淡色库蚊幼虫具有较好的杀虫活性。车超【2 0 】报道的吡啶 取代的1 ，3 ，4 噻二唑衍生物在2 0 0 0p 咖l 浓度下施药3 d 后对棉铃虫的杀死率达 9 0 。 1 ，3 ，4 一噻二唑类化合物有明显的杀菌活性1 2 。3 0 1 。乐长高等发现1 ( 5 一乙基 1 ，3 ，4 噻二唑基) 3 苯基硫脲对短杆菌1 和短杆菌2 有较强的抗菌活性。卢水明等人 报道【2 2 l ，1 ，3 ，4 一噻二唑的n 一氨基膦酸酯衍生物对小麦赤霉病菌、水稻纹枯病菌、棉 花立枯病菌、甜菜褐班病菌和芦笋褐斑病菌具有不同程度的抑制作用。史海健等【2 3 矧 发现，3 ，6 一二取代一5 ，6 二氢1 ，2 ，4 均三唑并【3 ，4 - b 】1 ，3 ，4 噻二唑类化合物对金黄色葡萄 球菌和大肠杆菌具有较强的抑制作用。冯小明报道i 捌，2 芳酰氨基一5 1 一苯基一2 羟 基一2 ( 对甲氧基苯) 乙基】_ l ，3 ，4 一噻二唑化合物对大肠杆菌有较强的抑制作用。覃兆海 等【2 6 j 报道， 2 - 【( 2 氯吡啶) 一4 基1 5 一芳胺基，1 ，3 ，4 噻二唑对水稻纹枯病菌的生长具有 较强的抑制活性。胡秉方等发现p ，3 0 1 ，一些2 氨基1 ，3 ，4 噻二唑类化合物对水稻白 叶枯病具有抑制活性，并研究了其机理。 噻二唑类席夫碱( s 出f f b a s e ) 类配合物具有类似于超氧化物歧化酶s 0 d ( s u p e f 0 x i d e d i s m u t 舔c ) 的生物活性1 3 1 3 3 】，具有优良的配位功能。 此外，噻二唑类化合物还具有广泛的医药活性1 3 4 3 8 】。如抗痨活性【3 4 ，”】，抗病 毒活性【3 5 1 ，抗肿瘤活性【3 6 1 ，抗惊厥活性i 期，舒张血管活性【3 8 】等。 2 21 ，3 4 - 噻二唑类化合物的合成方法 2 2 1 由氨基硫脲及其类似物出发制备1 2 9 ，3 0 3 9 4 1 j io fr q h ：n 拍h n 心+ “t ；芹+ h ：0 l s h 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 。n r 黧嚣。，+ 刚一。塑警粤警业k “n r c o ) 扣r c o c l 或p o c i ， 。 2 2 2 n ，n 一二酰肼与p 2 s 5 反应制备删 c 岫删呦c h 3 旦。彤c h a 2 2 3 通过s c l l i f f 碱制备1 4 2 l 。，一。；。一。一l 一。心：! ! ：二+ 。i f 2 ：! l 。： 第三节酰基硫脲类化合物的生物活性及合成方法 早在2 0 世纪初，d i x o n 通过氨和酰基异硫氰酸盐合成了乙酰基和异戊酰基硫 脲。在2 0 世纪3 0 年代，d e b e e r i d e 等人在研究芳基和烷基硫脲时，曾合成一些酰 基硫脲类化合物 4 3 】，但它们的生物活性未见报道。2 0 世纪6 0 年代s c h r o e pe 等人 通过酰基异硫氰酸酯与芳胺的加成反应，首次合成了酰基硫脲衍生物 c h 3 ( c h 2 ) n c o h n c s n h 舡，并研究了此类化合物具有良好的杀虫活性。此后人们通 过对硫脲桥两端取代基的修饰，合成了大量的芳酰基硫脲类化合物。1 9 7 3 年b r o w n b r _ 和h a r r i sr l 等人首次将杂环引入酰基硫脲，合成了含吡啶环的芳酰基硫脲化 合物i “，随后许多含单杂环、稠杂环的酰基硫脲化合物被合成出来。杂环的引入 拓宽了酰基硫脲类化合物的发展空问，增强了其稳定性。同时通过生测，发现此类 化合物具有广泛的生物活性。 3 。1 酰基硫脲类化合物的生物活性 酰基硫脲类化合物广泛的生物活性，随着人们对该类化合物研究的逐渐深入而 不断被发现、应用。从2 0 世纪6 0 年代末第一个芳酰基硫脲类化合物合成并经生洲 显示其有良好的杀虫活性【4 5 】开始，随后大量的此类化合物被合成出来，并对其生物 活性进行了系统的研究。特别是随着现代新型农药一植物生长调节剂的兴起，酰基 硫脲类化合物显示了其巨大的发展潜力。 3 1 1 抗虫活性【4 5 。4 7 】 酰基硫脲类化合物1 3 1 具有良好的杀虫活性1 4 5 1 ，化合物1 3 2 有定的抑制 克鲁斯氏锥体虫半胱氨酸蛋白酶的活性，有可能开发成新的抗南美锥体虫病的化疗 药物i 蚓。 、 x甲 j r 1 七、，【毡，篇斟一弋，一_ r ! c h 3 ( c h 2 ) n c o h n c s n h a r y c h 2 一u ， 化合物一1 3 ，1化合物一1 3 2 3 1 2 抗病毒活性【4 8 。0 】 部分双3 苯丙烯酰基取代酰基硫脲( 如化合物1 3 3 ) 具有良好的抗炎活性1 4 9 l 。 厂= = 、 少舀2 c h c o n h c s n h l 2 化合物1 3 3 3 1 3 除草活性【5 1 5 1 薛思佳等发现【5 5 1 化合物1 3 4 具有良好的生物活性，能高效抑南9 双子叶植物 ( 如油菜) 的生长，面对单子叶植物( 如玉米) 的生长具有一定促进作用。化合物一1 - 3 5 在5 嘶萨浓度下，对双子叶植物( 如黄瓜、小藜等) 有一定的抑制活性，当浓度增大 到1 0 0 m l 时，对小藜的地下部分抑制率为1 0 0 。化合物一1 3 - 6 在1 0 0 m 扎浓度 下，对黄瓜、小藜、萝p 、高粱等根部生长抑制率达7 0 以上，并对它们的茎部生 长也显示出较好的抑制活性。在浓度为5 0 m g 皿时，对黄瓜的生长抑制率仍达到8 0 ， 表现出了它的高效选择性。 9 瞄w 弋警c - c n 篮洲l n h ： 化合物1 3 4化合物1 3 5 化合物1 3 6 3 1 4 杀菌活性【5 6 j 7 l 化合物1 3 7 具有一定的杀菌活性，当r = c h 3 ，a r = 2 c i c 6 啦时，在5 1 0 5 浓度下对小麦灰霉病和棉花枯病菌均有抑制作用【5 6 1 。化合物一1 3 8 对大肠杆菌、枯 草杆菌、变形杆菌有很强的抑制作用 川。 金2 臂 r 2 l 凸n h 8 n h n h 苎a r r 化合物一1 3 7 3 1 5 植物生长调节活性【5 8 删 k 、：一r 尸、一 过旷哪虻盼弋少一跏吼飞一j 化合物一1 3 8 洲 o趸 m n 洲| 詈 f g a 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 叶文法等删等研究了二芳酰基和二芳氧乙酰基芳二硫脲衍生物的生物活性，发 现部分化合物的促进生根作用超过或远超过吲哚乙酸，具有一定的开发价值。张有 明等【5 9 】发现，化合物一1 - 3 - 9 和n 一芳酰基一n 羧基烷基硫脲衍生物【6 3 】对小麦幼苗的 生长具有显著的促进作用，其效果优于2 ，4 d 和a 萘氧基乙酸，具有一定的开发应 用价值。 9 瞄嚣窃 化合物1 3 9 3 ，2 酰基硫脲类化合物的合成方法 3 2 l 采用固液相转移法f 6 4 “6 6 j 利用p e e 4 0 0 或p e 6 6 0 0 为相转移催化剂( 1 y 1 ) ，因为它对n h 4 + 配位作 用显著，能顺利完成酰氯与硫氰酸铵的亲核酰化反应，制得酰基异硫氰酸酯，可不 经分离直接和各类胺加成制得相应的酰基硫脲。 a ，弋堰州也半导l 删逼 3 2 2 采用干燥的非质子溶剂1 6 7 7 1 】 酰基异硫氰酸酯在乙腈、丙酮或1 ，4 一二氧六环等干燥的非质子溶剂中与各种胺 加成可制得相应的酰基硫脲。 h 。h 甲一l 一鞠l a ， 艄洲+ g 、一q 泌 3 2 3 酰氯直接与硫脲反应1 7 2 】 例如：苯甲酰氯与n - ( 取代苯基) 乙酰硫脲反应可制得n 一( 取代苯基) 苯甲酰硫 脲。 斟。+ 钒l n h k 凸一硝点心+ 3 2 4 微波辐射法1 7 3 1 以芳基甲酰肼为原料，与k s c n 在酸性条件下以极性溶剂水为介质进行微波辐 射，可制得芳甲酰氨基硫脲。此类反应速度快，产率较高，同时不需要机械搅拌， 显示该法在合成上的优越性。 。，蔓。一。吧矸 r a r n h 2 + x s c n 蒜= 导a r 8n h n 心h 2 硕士学位论文 m a s 下e r st h e s f s 第四节课题的提出及研究的目的和意义 通过检索文献，尚未发现有人将2 一氨基5 对三氟甲基苯基1 ，3 ，4 一噻二唑、2 一氨 基- 5 - ( 1 邻氯苯氧乙基) 1 ，3 ，4 噻二唑和5 - 氨基1 ，3 ，4 噻二唑2 羧酸分别与硫脲结 合起来进行研究。依据生物等排原理和亚结构连接法，将活性基团对三氟甲基苯基、 1 邻氯苯氧乙基、羧基取代的1 ，3 ，4 噻二唑引入到酰基硫脲结构中，设计合成三个 系列共6 1 个化合物。 i n 一( 5 - 对三氟甲基苯基- 1 ，3 ，4 一噻二唑一2 一基) 1 n 芳酰基硫脲芳氧乙酰基硫脲 舁* n n “ ，、，：= 、 a r ( a r o c h 2 ) c n h c n h 弋e 芦一c f 3 a r = p h ，4 _ f p h ，2 a p h ，3 ，c l - p h ，4 - c l p h ，2 - b r p h ，4 一b 卜p h ，2 一n o r p h ，3 n 0 2 - p h ，4 - n 0 2 一p h ， 3 一c 峙p h ，4 一a | 3 p h ，2 - c h 3 0 - p h ，4 心3 i p h ，( 芳酰基硫脲) ； p 五，2 - a - p h ，4 - a p h ，2 ，4 - 吗- p h ，2 ，4 ，6 c 】3 p h ， 4 一b 卜p h ，2 n 0 2 p h ，4 一n 0 2 - p h ，2 - c h 3 一p h ，2 - n a p h t h y l ，( 芳氧乙酰基硫脲) 。 n _ 【5 一( 1 一邻氯苯氧乙基) l ，3 ，4 - 噻二唑一2 一基卜n 芳酰基硫脲芳氧乙酰基硫脲 州肿舭w 一墨嚣迅 a r = p h ，4 f p h ，2 - a - p h ，3 - a p h ，4 一a p h ，2 b 卜p h ，4 - b 卜p h ，2 一n 0 2 - p h ，3 n 0 2 p h ，4 - n 0 2 - p h ，3 - c h 3 一p h ，4 一c h r p h ， 3 a 3 - p h ，( 芳酰基硫腮) ； p h ，2 一a - p h ，4 - a p h ，2 ，4 一a 2 一p h ，2 ，4 ，6 - a 3 - p h ，4 - b p h ，2 n 0 2 p h ，4 n 0 2 _ p h ， 2 c h r p h ，( 芳氧乙酰基硫脲) 。 i n 一( 2 一羧基1 ，3 ，4 堪i = 唑一5 一基) 一n - 芳酰基硫脲芳氧乙酰基硫脲 目* 攀一嘴 a r ( a r o c h 2 ) c n h c n 吣 芦一c 0 0 h a r = p h ，2 一a - p h 4 - a - p h ，2 - b 卜p h ，4 f p h ，2 ( 潮3 - p h ，3 a ) h ，4 一a 毛- p h 2 - a 3 0 p h ，3 - 3 0 f h 、4 _ a 3 0 p h ，( 芳 酰基硫脲) ；2 - c l 屯0 - p h ，4 - n o r p h ，2 一n a p h l h n1 - n a p h l y l ( 芳氧乙酰基硫脲) 。 通过琅、1 hn l 诅r 、m s 及元素分析对以上三个系列化合物的结构和组成进行表征 和确认，分析其理化性质和波谱特征；测定这些化合物的植物生长调节活性，为植物生 长调节剂研究提供基础数据，希望能筛选出具有较高活性和应用价值的植物生长调节 剂。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章n 一( 5 一对三氟甲基苯基一1 ，3 。4 一噻二唑一2 一基) 一n 一芳酰基硫脲芳氧乙酰基硫脲的合成 芳氧基乙酸及其衍生物对植物有很强的生理活性，广泛用作除莠剂和植物生长 调节剂【7 4 7 6 1 。杂环化合物1 ，3 ，4 噻二唑，具有促进植物生长【”、杀菌1 7 8 1 、除草i 例、 等多种生物活性而倍受关注。由于氟原子的模拟效应、电子效应、阻碍效应和渗透 效应m8 1 】等特殊性质，可使含氟化合物的生物活性倍增，对环境的影响减小，因此 含氟农药已成为当今农药开发的主体之一【8 2 l ，尤其是既含杂环又含氟的农药不仅现 在而且将来也是人们研究开发新农药的主要方向。为了寻找并筛选高效的植物生长 调节剂，依据生物等排原理和亚结构连接法，在具有良好杀虫、除草及植物生长调 节等生物活性【8 3 瑚6 1 的酰基硫脲类化合物中，尝试在硫脲桥上引入5 一对三氟甲基苯基 一l ，3 ，4 一噻二唑环，设计并合成了2 4 个目标化合物，并用取、m s 、1 hn m r 、元素 分析对其结构进行了表征和确证。 第一节合成路线 目标化合物的合成路线如下：从取代苯甲酸出发，经酰氯化，异硫氰酸酯化， 再与2 氨基一5 对三氟甲基苯基，1 ，3 ，4 一噻二唑发生亲核加成反应即得n ( 5 对三氟甲 基苯基一1 ，3 ，4 一噻二唑- 2 一基) - n 一芳酰基硫脲l a i 。 ，小+ 一k 3 h 一：沁喝 ，e c 哪+ h 胛竺kh 越。 喝 点k 地吗 幅竺h 2 n 文。j l n n 。- - a r c o n c s 一= - - - ( i a i n ) a ：c 6 1 1 5 c ： 4 c “一 b ：4 - f - ( 名也 t2 - b 卜( 名h 4 _ c ：2 一a c 6 乜-g ：4 b c 5 1 1 4 d ：3 - a c 6 h r h ： 2 - n 0 2 一毽h r i ：3 n 0 2 - ( 疆1 4 v j ：4 - n 0 2 c e 口4 - k ：3 - c h 3 - q k l ： 4 - c h 3 一q h r m ：2 c h 3 0 c 6 l n ：4 c b - 鼯h 一 硕士举位论文 m a s t e r st h e s i s 从芳氧乙酸出发，经酰氯化，异硫氰酸酯化，再与2 一氨基一5 对三氟甲基苯基 一1 ，3 ，4 一噻二唑发生亲核加成反应生成目标化合物1 0 i x 。 a r o h +a c h 2 c o o h 堕型! ! ! 一a r o c h 2 c o o h s o c l ， 6 5 7 5 4 5 h a f o c h ，c o a 一! 坠一h 划：峪b ( i o i x ) a r ：o ：c 6 h 5 一 p ：2 一c h c 6 凡一 q ：4 a c 6 h r r ：2 ，4 - a 航h 7 s ： 2 ，4 ，6 - a 3 c 6 1 1 2 -w ：2 一a i r 岛l 一 t ： 2 - b n 啡1 4 一 x ： 2 - “a p h t h y l - u ： 2 n 0 2 - c 6 h 一 v ： 4 - n 0 2 _ c 棚4 一 第二节实验部分 2 1 仪器和试剂 美国尼高力公司生产的n e x u s 4 7 0 红外光谱仪( k b f 压片) ；m e c u r r vp l u s 4 0 0 超导核磁共振仪( d m s 0 一d 6 为溶剂，t m s 为内标) ；f i n n i g a l l 认c e m s 质谱仪； 显微熔点测定仪( 温度计未经校正) ；i r i oe 加ic h n s 0 元素分析仪。所用试剂为 分析纯或化学纯，1 ，4 二氧六环、乙腈、1 ，2 二氯乙烷、d m f 、d m s o 、丙酮、石油 醚用前作无水处理，氯化亚砜用前作无水处理并重蒸，k s c n 用前红外灯烘干、碾 碎，取代噻二唑用前干燥。 2 2 原料和中间体的制备 2 2 1 2 氨基5 对三氟甲基苯基1 ，3 ，4 噻二唑的合成【8 7 】 在三口烧瓶中加入1 3 9 ( 0 1 2 5 m 0 1 ) 氨基硫脲，6 5 m l l ，4 - 二氧六环和2 8 8 9 ( o 1 2 1 m 0 1 ) 对三氟甲基苯甲酸，搅拌下慢慢滴加1 2m l ( 0 1 2 5m 0 1 ) 三氯氧磷，加完后 升温至8 0 反应o 5h ，再在回流下反应4h 。反应完成后，倾出二氧六环溶剂，加 入8 0 m l 水，用5 0 氢氧化钠中和调整p h 至9 ，冷却，过滤，水洗，烘干得产品， 收率8 1 5 。 2 2 2 芳氧乙酸的合成l 黯删 2 2 2 1 苯氧乙酸的合成 在装有搅拌器的2 5 0 n 1 l 三颈烧瓶中，加入一定量的蒸馏水和9 0g ( o 2 2 m 0 1 ) 氢氧化钠，搅拌溶解，稍冷却，搅拌并分批加入9 4g ( o 1 m 0 1 ) 苯酚，在室温下继 续搅拌1 5 m i i l ，备用。在生成的酚钠中，分批加入1 1 1g ( o 1 2 m 0 1 ) 氯乙酸，继续 搅拌5 m i l l ，然后移走搅拌器，加热至沸腾，维持回流状态( 1 0 2 1 0 4 1 ，反应4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s h 5h ，终止反应，冷却至室温，用盐酸调节p h = 1 2 ，静置沉淀，抽滤得粗产品。 将粗品转入烧杯中，加入适量的蒸馏水，在微热条件下，分数次加入碳酸钾调节 p h = 8 ，搅拌，趁热抽滤。滤液冷却后用盐酸酸化至p h = 1 2 ，待完全沉淀后再抽滤。 如此反复结晶2 旬次，烘干后得到白色结晶产品，收率为8 5 。熔点为9 8 9 9 。 2 2 2 24 硝基苯氧乙酸的制备 在2 5 0 1 1 1 l 的三颈烧瓶中加入o 1 m o l4 - 硝基苯酚、1 5 m l4 0 氢氧化钠水溶液， 调p h 值为9 1 0 后，升温至7 0 8 0 ，滴加0 2 m 0 1 的氯乙酸水溶液( 用 氢氧化钠调至p h 值为7 ) ，反应6 罐h ，滴加完毕后升温至9 0 1 0 0 ，反应完毕 后用盐酸酸化至p h 值为1 2 ，析出4 硝基苯氧乙酸沉淀，冷却，抽滤，干燥，用 无水乙醇重结晶两次后得纯4 - 硝基苯氧乙酸浅黄色晶体，熔点为1 8 6 1 8 7 ，产率 7 6 。用类似的方法制得其它的芳氧乙酸。 2 2 3 芳酰氯芳氧乙酰氯的合成“”3 向三颈瓶中加入0 0 0 7 m o l 干燥的取代苯甲酸芳氧乙酸，加入1 嘶l 新蒸的 s o c l 2 ，装上干燥管，通风橱中回流4 “h ，反应结束后，将回流装置改为减压装置， 蒸去过量的s o c l 2 ，制得芳酰氯芳氧乙酰氯。 2 2 4 芳酰基异硫氰酸酯芳氧乙酰基异硫氰酸酯的合成 向上述反应器中加入1 0 m l 无水乙腈和0 0 1 0 m o l 烘干并碾碎的k s c n 的1 0 m i 无水乙腈溶液，反应立即发生，继续回流o 5 1 h ，稍冷后过滤，得到芳酰基异硫 氰酸酯芳氧乙酰基异硫氰酸酯的乙腈溶液，可直接用于下步的合成。 2 3 目标化合物i 的合成 向上述芳酰基异硫氰酸酯芳氧乙酰基异硫氰酸酯的乙腈溶液中加入0 0 0 5 m o l 杂环胺的1 0 m l 无水乙腈溶液，在7 0 7 5 条件下搅拌反应3 醯。跟踪至反应 完全。减压脱去部分溶剂，冷却，抽滤得黄色晶体。晶体用石油醚丙酮混合溶剂洗 涤后得粗产物，再用e t o h d m f 混合溶剂重结晶得纯品。 第三节结果与讨论 3 1 关于芳酰基芳氧乙酰基异硫氰酸酯的合成 在芳酰氯芳氧乙酰氯合成的整个过程中一定要保证体系无水，反应结束后 定要减压除尽过量的s o a 2 ，否则在乙腈溶液中加入k s c n 的无水乙腈溶液后，因 发生副反应( 变黑) 而容易导致反应失败。k s c n 必须烘干、碾碎、溶于无水乙腈 中，由于反应在均相中进行而使反应时间缩短至o 5 l h ，若反应时间延长，溶液 1 0 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 颜色易变深( 可能是异硫氰酸酯聚合) 。k s c n 与芳酰氯芳氧乙酰氯的投料比保持 在1 5 ：1 左右，以利于芳酰氯芳氧乙酰氯反应完全。 3 ，2 关于目标化合物l 的合成条件讨论 3 2 1 溶剂的选择 由于2 一氨基一5 一对三氟甲基苯基1 ，3 ，4 一噻二唑与芳酰基异硫氰酸酯芳氧乙酰基 异硫氰酸酯的反应是亲核加成和亲核取代的竞争反应，为了减少副产物酰胺的生 成，使体系保持碱性，必须选择非质子溶剂。6 0 时非质子溶剂乙腈能溶解2 氨基 一5 对三氟甲基苯基1 ，3 ，4 一噻二唑，使反应在均相条件下进行，同时反应结束后部分 产物能够析出。 3 2 2 反应温度的选择 温度过低则反应速度太慢，使反应进行不完全，温度过高使溶液变黑，发生副 反应。故反应温度选择7 0 7 5 能够使反应顺利进行。 3 2 3 反应投料比的选择 由于2 - 氨基一5 一对三氟甲基苯基- 1 ，3 ，4 噻二唑与产物极性接近，在其过量的情况 下产物的纯化比较困难，因此采取使芳酰基异硫氰酸酯芳氧乙酰基异硫氰酸酯稍 过量的方法反应。反应结束后过量的芳酰基异硫氰酸酯芳氧乙酰基异硫氰酸酯很 容易用石油醚丙酮混合溶剂洗掉。 3 3 目标化合物i 的理化性质 该系列合成的2 4 个化合物为白色、浅黄色或黄色固体，不溶于水，大部分能 溶于乙醇、丙酮，都易溶于d m f 和d m s 0 ，室温下能够稳定存在。化合物的分子 式、收率、熔点和元素分析数据见表2 1 。 3 4 目标化合物i 的波谱性质分祈 3 4 1 目标化合物的m 分析 目标化合物的瓜数据见表2 2 。在目标化舍物的承数据中，所有特征官能团 都表现明显的吸收峰。在3 0 0 0 4 0 0c m 4 处有较强的n h 键伸缩振动吸收峰，比正 常酰胺的n h 伸缩振动范围3 3 0 0 3 5 0 吣n 。要低，其原因是形成六元环的分子内 氢键，该官能团的伸缩振动吸收向低波数方向移动，此现象与文献报道的相符合【9