（有机化学专业论文）新型三唑（酮）醇类化合物的合成及生物活性研究.pdf

摘要 利用中间体1 二甲氨旗 4 4 甲基 2 i h 1 2 4 一三唑 i 一基 一l 戊烯 3 酮的亲核取代 反应和硼氮化钾还原含成了1 7 个目标化合物1 芳胺取代 4 4 一二甲基 2 i h l 2 4 一三唑 l 基 戊 3 醇a 反应条件溢和 产率较高 所有亿合嵇均经茹素分析帮1 h n m r 确 芷 部 癸纯合麓缀过i r m s 确获 x 枷喝f 盎吣 幽 a x h h a i o a l k y l a l o k o x y c t c 利用中间体1 甲氨涟4 4 二甲罄 2 1 h l 2 4 三睦 1 基 i 戊烯 3 醚和苄胺的亲 按取代反疲台裁75 个嚣栎豫食物l 苄胺取代 4 菇 二晕基 2 1 臻 2 一兰睦一l 基 一i 戍 爝 3 酮b 通过硼懿化锣在碱投条仕下对b i 进行还原 合成了5 个星标化食物l 苄胺取 代 4 4 二甲基 2 i h l 2 4 三唑 1 基 戊 3 醇b 2 所有化台物均经元素分析和1 h n m r 确证 部分化含物经过i r m s 确认 x 飞j 广e 珏搿辩一c 陋i c o c c 蝴 心 刚酬声巍 b l x h a l o a l o k o x y b 2 x h a l o a l o k o x y 醇式产物a 和b 2 均为一对不等鬣的非对映拌构体混合物 采用分子力学方法计算得 到其最低能量优势构象 该构裂与 h n m r 分析结果栩吻合 生测结果表明化合物a 具有较好的杀菌活性和植物生长调节活性 b 2 系歹0 化合物具有 一定的抑菌活性 关键词 l h 1 2 4 三唑 亲核取代 硼氢化钾 还原 生物活性 分予力学计算 a b s t r a c t s an o v e ls e r i e so f1 a r y l a m i n o 4 4 d i m e t h y l 2 一 1 h 1 2 4 t r i a z o l 1 y 1 一3 p e n t a n o law e r e s y n t h e s i si ng o o dy i e l db yt h en u c l e o p h i l i ca d d i t i o no fa r y l a m i n ew i ml 一 n n d i m e t h y l a m i n o 一 一 4 4 一d m e t h y 一2 一 1 h 1 2 4 t r i a z o l 一1 y 1 1 一p e n t e n 3 o n e a n d r e d u c t e dw i t hp o t a s s i u m b o r o h y d r i d e f o u n do u tam i l da n ds i m p l er o u t i n e t h e i rs t r u c t u r ew e r ec o n f i r m e db ym e a n so f e l e m e n t a la n a l y s i sa n di h n m r s o m ew e r ev e r i f i e db yi ra n dm s s p e c t r o s c o p y x 瑚一f 3 a x 2 h h a l o a l k y l a l o k o x y e t c an o v e ls e r i e so fl b e n z y l a m i n o 4 4 d i m e t h y l 2 1 h 一1 2 4 t r i a z o l 1 y 1 1 p e n t e n 3 o n eb l w e r es y n t h e s i z e di ng o o d y i e l db y t h en u c l e o p h i l i ca d d i t i o no f b e n z y l a m i n ew i t h l n n d i m e t h y l a m i n o 4 4 一d i m e t h y l 2 i h 一1 2 4 t r i a z o l 1 y 1 1 p e n t e n 3 o n e a n d t h es a t u r a t e df o r mb 2 w e r eo b t a i n e d b yt h e u s eo fp o t a s s i u m b o r o h y d r i d er e d u c i n gb e n z y l a m i n es u b s t i t u t i o n a l t r i a z o l y lk e t o n e f o u n do u ta m i l da n ds i m p l er o u t i n e t h e i rs t r u c t u r ew e r ec o n f i r m e db ym e a n s o f e l e m e n t a la n a l y s i sa n d h n m r s o m ew e r ev e r i f i e db y ra n dm s s p e c t r o s c o p y h 2 n h q 声o 3 3 蛩c h 2 n 孛也 b l x 2 h a l o a l o k o x y b 2 x h a l o a l o k o x y t h ep r e l i m i n a r y b i o l o g i c a l t e s t si n d i c a t e dt h a ts o m eo ft h e mh a v e g o o df u n g i c i d a l a c t i v i t i e sa n d p l a n t g r o w t h i n h i b i t i n ga c t i v i t i e s t h el o w e s te n e r g ys t r u c t u r eo ft h ec o m p l e t e r e d u c i n gp r o d u c ta a n db 2w e r eo b t a i n e d b y t h e m e t h o do fm o l e c u l a rm e c h a n i s m k e y w o r d 1 h 1 2 4 一t r i a z o l e n u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o n p o t a s s i u mb o r o h y d r i d e r e d u c t i o n b i o l o g i c a la c t i v i t i e s 南开大学硕士毕业 学位 论文 1 引言 日u雷 根据现代农药研究开发的趋势和社会对农药的需求来看 现代世界农药的特点是 环 境相容性好 活性高 安全性好 市场潜力大 对于我国尚处于起步阶段的农药创制来说 充分利用已有的条件 经验和有限的财力 提高创制效率 采用针对现有品种结构的类同 合成法是切实有效的研究思路 近几十年来 众多的杂环化合物被开发为超高效的农药 是农药发展史中最为突出的 特点 众多唑类杂环衍生物具有良好的生物活性及高效 广谱 内吸性好等特点 因此受 到了医药和农药工作者的广泛重视1 1 1 其中n 1 取代 1 2 4 三唑类化合物是较有影响的一 类 2 1 这一领域的研究是从6 0 年代末开始的 首先由德国的b a y e r 公司和比利时的j a n s s e n 公司对1 取代三唑类衍生物的杀菌活性进行了研究 3 1 第一个商品化的三唑类杀菌剂是由 荷兰的p h i l i p h d u p h u r 公司开发的威菌磷 1 1 4 其主要应用于园艺作物白粉病的防治 同时兼具杀虫和杀螨活性 1 9 7 2 年 b u e c h e l 掣5 1 报道了1 三苯基三唑类化合物对植物病 原菌具有高度活性 三唑类化合物良好的生物活性立即引起了世界各大农药公司的广泛重 视 当时形成了一股研究 开发三唑类杀菌剂的热潮 一系列高效 低毒 广谱 内吸性 好兼具保护和治疗作用的三唑杀菌剂的新品种被各大农药公司相继推出 6 1 o n n 一4 i n c h 3 2 i ii n c h 3 2 c 6 h 5 八 人n h 2 威菌磷 1 深入研究又发现众多的三唑类化合物不仅具有广谱 高效的杀菌活性 还具有十分良 好的植物生长调节活性 例如 日本开发成功的多效唑 2 7 1 抑芽唑 3 1 8 l 均属于高 效植物生长调节剂 随后 日本又推出了生长调节活性优于前者的植物生长调节剂烯效唑 4 9 1 此类兼具杀菌活性的三唑类植物生长调节剂 无疑为三唑类化合物的研究和开发 注入了新的活力 毒辩大学疆圭孥韭 学位 论文 c 二卜c h r f h 0 6 h h c c c h b 心n 多效疆 2 c h 3 h 撺芽睦 3 烯效唆 4 迄今为瞧 已鸯数以万诗豹n l 氆e 找 1 2 4 三黩类化会携搜舍戏出来 世界各犬农药 公司相继成功地开发了数十个三唑淡农药品种 我豳也成功地仿制汗发了一些三唑类农药 鑫穆 絮 罴疆酮 三穗簿 双苯三淫酵 鬣蓉睦 烯睦醪等一些共有毒效 广谣 长效 的杀菌剂和多效唑 烯效唑等优良的植物生长调节剂 2 兰唑类农药品种的研究与汗发现状 三唑类农药品种由于其优良的嫩物活性 一直倍受世界各国农药界的关注 至今为止 对该类纯台物豹移 究翻开发仍缀活跃 其职究靛内容彝主要强标是邋过保熬兰唑环约分子 结构 对其它部分进行适当的改造和修饰 希望由此达到j 靛一步扩火杀菌谱和应用范围 莠嚣提裹其垒耱滔魏彝减少髑嚣量瓣鏊兹 瑚 对三唑类化合物的改造归纳起来 有如下四个方面的内容 1 将某然三唑化合物中的脂肪链上的羰基或羟熬转变成环氧基团 在黼谱和用药量上 褥虱一定兹改嫠 瑟餐熬蘧合谚其畜巍好豹保护 治疗 耱铲除终蔼 残篷低 其骞茬 植物体内能向顶传导的特点 2 在三唑类化合物分子中的脂肪链中掺入了s n p 等杂原予或由s n 构成的噻睦 嚣 出j 援 形成食蠢蘸醚躐爝胺等生物溪缝子静麟型三嗤嶷化会锈 扶露扩大了耱治谱 3 对脂肪链作其它修饰 获得新的防治谱 4 将某媳三唑类化合物中的羰熬转变成相应的瞄醚或肟酯类衍生物 爵找更高活性的 薮鍪三瞧类纯食物 随着对已有三唑农药品种的修饰和改造 结合定量构效关系和兰维立体结构的解析 形成了化学合成 嫩物测定和计算机辅助设计三方面相结食的设计方法 这也是现代农药 的磷究开发的方向 2 南帮走学蘸士攀韭 学往 论文 至今失敷 已露数 个三建类农药品耪技舞发墩溪 弱戆豫攀结梅戆基率特援是逶 常具有苯基 并往往含有羟基 按照其所具有生物活性和用途可分为两大擞 广谱杀菌剂 和禳物生长调节裁 下嚣我稍就根据其雳途蠢嚣茇公司霹璇骞懿三疆类农药佟一簿要总 结 2 1 广谱杀菌剂 a 由b a y e r a g 公司开发的童唑类广谱杀菌躺见表i 表1 b a y e r a g 公司群发静三缝类广港杀蓥荆 名禳结构式文献 u f j b r i m a z o l e 龇b a i 一 no岱 1 triadimefon m t r i k n 0 1 1 l 口茜 一 b 蔡n o 醇 矿吼渺 戎睦醇 tebu o珏a豹le 堕堑杰璺堡圭望些 堂竺 堕塞 b 啻r h o m h a s sc o 公司帮发的兰瞧类广游杀菌潮见表2 表2r h o m h a s sc o 公司拜发懿藏睦娄广灌杀鏊剡 名称 结构式文数 衙 c l 螂卜p o p a n e i t r n 引 c 幽 uu 髓蘩瞧黼 e 劲3 c 麓芦 啊 c 娜c b u t 删t a 扩 c m 删2 n 上 u 8 1 c 由g i b a g e i b y 瑞士 公司开发的三唑类广谱杀菌剂见表3 表3g i b a g e i b y 瑞士 公词开发的兰唑类广谱杀菌剂 名称结构式文献 i 脯i a 弋泸譬h c h 2 弋 l t 茎竽9 m 衙三 c 杏矿 刚 一涮 占 1 4 南开大学硕士毕业 学位 论文 孟t a c o 张n a z o 脚 c 轷c 1a c h h 2 c h 3 阱 c e脚 c 芦c 建h z 迥 口l r e n o c o n a z o 拶c 一 坠盔h 弋翼口2 d 由i c ia g r o c h e m i c a l s 公司开发的三唑类广谱杀菌剂见表4 表4i c ia g r o c h e m i c a l s 公司开发的三唑类广谱杀菌剂 名称结构式文献 x a c o n a z m c 寸洋毡 淼o p 阱 n q d n n t 嚼r a 召矿舢 跚 e 由日本吴羽化学化工株式会社开发的三唑类广谱杀菌剂见表5 表5 日本吴羽化学化工株式会社开发的三唑类广谱杀菌剂 名称结构式文献 叶菌唑 篙 入二 弋分 1 1il r 7 1 5 一壹茎查竺堡主望些 堂垡 望垄 f 其他公司开发的三唑类广谱杀菌剂见表6 表6 其他公司开发的三唑类广谱杀菌剂 名称结构式开发公司文献 氟醚唑 r nj a g r i m o n t a c 2 a 弋少午c h c h h 2 0 c 2 f 拳2 c f n l 她a 口引 c 杏p 卧 r h o n e p o u l e n e 脚 l i n a g r o h l m l 3 0 j5i 越竺c 鹕h 一想p 寻 n h 丐o k b 舀a z o 雌l e i c 蕊 r a h o 目n e p o u l e n e z 2n r o c o n 醇a z o 器c h 3 也删s a n d o z m 氟硅唑 一审 鼢 陋 u s i l a z o l 旬 r 如蛔 i d u k p o n t d e 6 南开大学硕士毕业 学位 论文 峪3 dn em i duu p ocn t c f 地 c h c l c o c o i q 一s 隧司 3 4 m b e n c o n a 蒯 d n i c sh 2 a 鼍 a 觚趵k 幽 炯 o h 辛唑酮 c h 3 3 c c h 罕h c h 2 c c c h 3 3 卿 山 p 6 1 烯唑醇 c 卜 一萍c 嘶日本住友化学公司阿r m 删 芷f 2 2 植物生长调节剂 各公司开发的植物生长调节剂见表7 表7 植物生长调节剂 名称结构式开发公司文献 蠢a s l 籼l 1 0 0 w o c 霄o hc h 3 3 一瞰 臼 南开大学硕士毕业 学位 论文 1 心 小 脚 瑚 惑立 j 1 0 n j 删 m 由 蛳h e m i c a l s u u 7 三毡 a s f 炯m c 1 串 h 呲 u n i c o n a z o l e h 幽 岍呶岍姗p a p e n t h e n 咖嘲 c h 3 3 b a y e r a g m 近年来 又有许多新型三唑类化合物的合成及生物活性被报道 如化合物 5 4 质量分数在o 0 5 时 对小麦锈病的抑制活性在1 0 7 0 之间 表现出一定的杀菌活性 对 部分化合物进行普筛 除草活性分别进行了土壤处理和茎叶处理 在1 5 k g h a 时发现其除草 活性较低 对于稗草 油菜 土壤处理大部分化合物效果优于茎叶处理 而对于马唐 苋菜 和苜蓿则是茎叶处理效果好 大部分化合物对植物生长具有抑制作用 只有个别化合物能 促进子叶生根 在质量分数为o 0 0 1 时促进生根活性为1 2 0 化合物对蚊子具有较好的杀 虫活性 部分化合物在质量分数为0 0 0 0 2 时对蚊子的杀虫活性达到a 级 8 南开大学硕士毕业 学位 论文 x 心i 星d 由n j 融晕3 y 3 n o f o i 电 l p 一 8 对化合物 8 9 4 3 1 进行了抑帝e j d 麦锈病和水稻纹枯病活性的测试 发现对小麦锈痛 的活性均好于水稻纹枯病 而在抑s o d 麦锈病的测试中 当r a t 时 化合物 8 的活性高 于化合物 9 j 而当r b u t 时 化合物 9 的活性高于化合物 8 化合物的质量分数 均为5 x 1 0 4 0 o h i i i r c f 夕r 一自一i 乡 l h l 臼臼 r b u t a t x c h 2 4 c h 2 5 c h 2 4 0 c h 2 4 s 对化合物 1 0 4 4 1 用活体小株法 分别进行小麦锈病 黄瓜灰霉病和油菜菌核病杀 菌活性测试 浓度5 0 0 ug m l 结果表明 所有化合物均有一定的杀菌活性 总体上对小麦 锈病较黄瓜灰霉病和油菜菌核病活性要高 对小麦锈病 r 为苯基时 r 1 在对位且为氢原子 时活性最高 9 南开大学硕士毕业 学位 论文 c c l h c h 2 电n l 一l 一一一nl l l l r 1 0 r 特丁基 苯基r i h h a l o a l k y l e t c 三唑类化合物在医药上也有很重要的应用 可用于医用抗真菌剂 如现在已普遍使用 的广谱抗菌药 氟糠唑 1 1 适用于霉菌感染 对于白色念球菌所致的肺部 腹部 肾 盂感染 败血症和阴球菌脑膜炎均可获得良好的疗效1 4 5 氟糠唑 1 1 除了作为医用杀菌剂以外 三唑类化合物在医药上还有其他广泛的应用 例如1 9 9 4 年 a k i m 掣4 6 1 报道了一类a 1 h 1 2 4 三唑 1 基 丙烯腈衍生物 1 2 在医药上可用来 作为伤口治愈剂 h o 3 三唑类农药的作用机制 1 2 三唑类杀菌剂是麦角甾醇生物合成抑制剂 e b i 中重要的一类 麦角甾醇是很多真 菌中主要的一种醋醇 在细胞膜的结构及功能上起着重要作用 4 7 弗 三唑类杀菌剂具有专 效作用 即药剂抑制麦角甾醇的合成 而导致细胞壁不可修复的损伤 从而使病原菌致死 t 0 捞 南开大学硕士毕业 学位 论文 醇的生物合成是一般类脂代谢的一个方面 在此代谢过程中 基本起始单元 醋酸酯 被转化成为甲羟戊酸酯 再失去一个碳形成五碳单元的异戊间二烯 经过缩合生成角杀烯 s q u a l e n e 最后环化成甾醇的第一个中间体羊毛甾醇 1 3 羊毛甾醇再转化生成麦角 甾醇 1 4 此合成转化过程包括许多步骤 其中主要有c 2 4 的甲基化反应 c 4 c 1 4 上的去甲基反应 8 的双键转移到 7 上的异构化反应 5 上引入双键 2 4 上双键的还 原 上引入双键 因为三唑类杀菌剂大部分为抑制c 1 4 上的脱甲基化反应 故也称之 为脱甲基化反应抑制剂 d m i h o 羊毛f 醇 1 3 h o 麦角甾醇 1 4 羊毛f j 醇等粥醇类1 4 位去甲基反应是细胞色素p 4 5 0 多功能氧化酶c y t p 4 5 0 参与 的氧化脱甲基化过程 在c y t p 4 5 0 中存在作为辅基的铁卟啉环 铁卟啉环基团可以结合 分子氧形成铁氧络合物 脱甲基化过程中的羟基化反应就是将活泼的氧转移到羊毛甾醇 c 1 4 的甲基上 而三矬类化合物唑环的4 一位氮原子为s p 2 杂化 具有孤对电子 可以与铁 卟啉环中心铁原子配位络合 从而阻断了铁卟啉氧结合物的形成 图1 因而抑制了c 1 4 去甲基化反应 引起f j 醇中间体的积累 干扰麦角甾醇生物合成 由于麦角甾醇是组成细 胞膜不可缺少的物质 如缺少 就会导致细胞壁不可修复性损伤 三唑类农药干扰羊毛甾 醇向麦角甾醇的生物转化 导致真菌体内麦角甾醇缺乏 从而使病原菌致死 同时麦角甾 醇的缺乏还可以改变真菌形态并影响其功能 达到杀菌目的 同时 一些三唑类化合物可以作为植物生长调节剂 如多效唑 p a c l o b u t r a z 0 1 p o 其 作用方式在于抑制赤霉酸生物合成中贝壳杉烯 k a u r e n e 向贝壳杉烯醇 k a u r c n 0 1 的转 化1 5 0 与抑制麦角f 醇合成机制相似 三唑类化合物通过阻止贝壳杉烯c 1 4 的氧化脱甲 基化来抑制赤霉酸的生物合成 从而延缓了植物的顶端优势而显示出植物生长调节活性 图l1 4 n 甲基甾醇和杀菌剂与细胞p 4 5 0 相互作用示意图 三唑类杀菌剂的结构特点 根据上述三唑类杀菌剂的作用机制 具有生物活性的三唑类化合物一般具有如下通式 l f e a b c d 为亲脂基团 x y 为极性原子 图2 1 三唑类化合物在与酶作用中 三唑环4 位氮原子与血红素铁卟啉环的中心铁离子结 合 因而为了使结合效果好 三唑环除了1 位 其它位置应无取代 2 在结合点中 三唑类杀菌剂的非氮杂环部分与细胞色素p 4 5 0 的亲脂部位结合 从而 占据通常为1 4 甲基躐醇所在部位 因而三唑环1 一位的取代要求有一定的亲脂性 3 三唑类杀菌剂分子中 三唑环b 位通常连接有一个极性基团 这是为了与卟啉环上 的丙酸基形成氢键 增强底物与酶的结合效果 1 2 南开大学硕士毕业 学位 论文 三唑类杀菌剂作为内吸性杀菌剂 它必须具有一些生理学特点 才能从体外进入到作 用点而起作用 5 3 1 三唑类化合物作为杀菌剂必须具备适当的膜渗透性 代谢稳定性 水潜 性 这些要求是通过化合物结构上基团的变化来达到的 根据三哗类杀菌剂的作用机制并对常用三唑类杀菌剂的结构分析 发现下面一些规 律 1 由于卤原子作为疏水取代基 可与细胞色素p 4 5 0 进行有效结合 所以大多数化合物 苯环上带有卤原子 而一般情况下卤原子取代苯环4 位时活性比取代2 位时好 5 4 1 2 不少三唑类杀菌剂分子中带有叔丁基这个大的疏水基团 此基团对化合物的亲脂性 起着很大的作用 如代以其他极性基团 将导致活性的削弱或者丧失1 5 5 5 7 3 三唑类杀菌剂与细胞色素p 4 5 0 的结合 占据了通常为1 4 a 甲基蹬醇所占有的部位 因此 当化合物 t 勺空问形状接近于1 4 a 甲基f 醇时 化合物与酶吻合最好 其活性 最高 所以三唑类杀菌剂的立体空间构型对其活性存在较大的影响 5 三唑类杀菌剂立体异构与生物活性的关系 三唑类农药品种的分子中大都具有几何异构体和光学异构体 其生物活性大多表现出 较大的差异 有的为麦角甾醇生物合成抑制剂 e b i 其杀菌活性很高 有的则为赤霉素 生物合成抑制剂 具有很强的植物生长调节活性 研究它们的立体结构与生物活性的关系 筛选新的生物活性高的异构体是新农药筛选领域之一 例如 多效唑 1 5 其分子结构 中含有两个手性碳原予 有四种光学异构体 其杀菌活性i r 2 r i s 2 s i 而植物生长讽 节活性则为i s 2 s i r 2 r t 5 钔 c l c h 2 c h c h c c h 3 3 多效唑 1 5 烯效i 唑 1 6 和烯呻醇 1 7 分子结构中有一个双键和一个手性碳原子 其生物活性 为e z e 体结构中 杀菌活性是r s 植物生长调节活性则为s r 烯唑醇与烯效唑仅 相差一个氯取代基 就使得烯唑醇是杀菌活性较高 烯效唑植物生长调节活性较高陟删 1 3 烯效黩 1 6 c l o h 烯糍醇 1 7 立体结构决定生物活性是很普遍的现象 立体结构不仅对生物活性十分熬鼹 而且对 啜浚 分配 特霜是生物转交等过程瓷嚣豢重要 裘8 绘窭了一黢麦角爨酵会黢糖裁裁类 杀菌剂的立体选择抑菌活性 表8 一些畿角甾醇合成抑制剂类杀落剩的立体选择抑菌活性 杀菌裁稚菌活性顺序文献 顺式一 2 s 4 r 对映体 顺式 2 r 4 s 一对映体 反式 2 r 4 s 对映 乙嚣瞳 体 反式一 2 k 4 r 一对浃髂 l m l e t a c o n a z o l e 对花生褐斑病菌和小麦杆锈病菌 2 s 4 r 澍驶体的活性牝 m 2 r 4 r 一对映体高1 0 0 倍 苏式一 1 r 2 s i s 2 r r t 浃垂p 赤式 1 r 2 r l s 2 s x 尊浚薅 睦 啦 映体 1 对 体 对映体 对 一对政体 1 危2 s 体 危2 s 641s 22 r 1 s2 s t r i a d i m e n 0 1 6 5 对映体 氯睦瑟 苏式 露r 3 r 2 s 3 s 瓣l 爽俸 赤式 2 k 3 8 2 8 3 r 辩骧傣 6 翻 d i e h o b u t r a z o l e 2 r 3 r 一对映体 2 r 3 r 2 s 3 8 对映体 2 s 3 s 一对映体 烯唑醇 e 异构体 戥暴构体 6 7 d i n i c o n a z o l e 2 r 3 r 一氯唑醇 2 r 3 r 2 s 3 s 氯瞍醇 i r 2 s i s 2 r 三唑酵 几种杀菌荆三唑酮 2 s 3 s 氯唑醇 1r 2 r 1 8 2 s 唑醇 6 8 供试蘩 莲寒熊羚痪穰 1 4 南开大学硕士毕业 学位 论文 第一部分l 芳胺取代 4 4 二甲基 2 1 h i 2 4 三唑 i 基 戊 3 醇的合成及生物活性的研究 第一章立体背景及设计思想 1 1 立题背景 在甾醇生物合成抑制剂中 大部分的化合物结构具有几何和光学异构体 在这些异构 体中 有的杀菌活性较低 有的杀菌活性较高 有的异构体具有较强的植物生长调节性能 研究它们的立体结构与生物活性的关系 筛选新的生物活性高的异构体 亦是新农药筛选 的领域之一 由于三唑类农药品种优良的生物活性 特别是其生物活性的立体专一性 一 直倍受世界各国农药界的关注 一些新的高活性化合物不断涌现 三唑类化合物结构可变 性大 衍生范围广 可设计合成的新化合物潜力大 因此 研究这类化合物对于新农药创 制具有实际意义 经过化学家的深入研究 已确定了三唑类化合物作为杀菌剂和植物生长调节剂的作用 机制 但由于对细胞色素p 4 5 0 的空间立体结构和酶蛋白中氨基酸的组合顺序还不十分清 楚 因此很难运用生物合理设计合成三唑类化合物 目前三唑类化合物的设计主要运用结 构优化 生物等排 活性基团拼接 母体衍生化等方法 o h c l r 囱 c h c h c c h 3 p 三唑醇 r c i 2 o 一 1 9 7 0 年 b a y e r 公司首先合成了三唑酮 1 并在1 9 7 3 年证实了它是一种具有多种特 异性的杀菌剂 具有广谱杀菌活性 采用还原三唑酮得到了生物活性更高的三唑醇t 由它 引出先导结构 2 国外各大公司通过改变r 基团进行先导优化 合成了系列化合物进行 筛选 从而开发出了双苯三唑醇 苄氯三唑醇 p p 9 6 9 b a s l l 6 w 多效唑 烯唑醇和烯 救一 d 一孽 沪r 卅 塑茎查堂塑主望些 兰垡 丝塞 效唑等一系列农用杀菌剂和植物生长调节剂 1 2 设计思想 本课题组根据农药分子设计中的生物活性等排原理 设计合成了一类在多效唑的分子 骨架中插入氮原子的新型化合物 3 6 9 1 c h 3 3 c c h 盎明2 x 22 c i 2 c h 3 3 化合物对植物病源真菌的抗菌活性 x 离体平皿法 抑制率 7 2 小时结果 序号 浓度 p p m abcde 1 2 51 0 01 0 01 0 04 2 98 1 8 6 2 51 0 09 6 49 03 9 35 4 5 a 3 1 2 51 0 05 7 16 03 2 15 4 5 1 5 6 29 53 5 75 02 54 5 5 1 2 51 0 0l o o9 54 6 49 5 5 6 2 51 0 09 6 46 03 2 19 0 9 b r 3 1 2 59 55 7 15 02 8 64 5 5 1 5 6 28 02 8 63 01 7 9 4 5 5 注 a 甜菜褐斑菌 b 花生褐斑菌 c 芦笋茎枯菌 d 小麦赤霉菌 e 黄瓜黑星菌 c 1 醐一万 3一万 3 南开大学硕士毕业 学位 论文 化合物对油菜下胚轴伸长抑制活性结果 序号 浓度 p p m 抑制率 药效级别 l o一8 6 5a a1 5 2 9c d 0 14 4d 1 0 6 7 1b b11 3 4d 一 0 1 2 6 8d 一 注 对照样浓度l o p p m 的多效唑 其对油菜下胚轴的伸长抑制翠为 8 8 0 生测结果表明 此类化合物具有较好的杀菌活性和植物生长调节活性 其杀菌活性与 超过商品化的品种脒酰胺 与丙环唑效果相当 植物生长抑制活性接近优良的植物生长调 节剂多效唑的抑制率 为进一步研究此类化合物的生物活性 本课题组拟在原有筛选基础上进一步合成一系 列的芳胺取代的三唑醇类化合物 进行进一步的结构优化 探索新结构化合物的生物活性 寻找到一类生物活性好的二次先导化合物 南开人学硕士毕业 学位 论文 第二章试验部分 2 1 仪器与试剂 1 h n m r 用b r u k e r a v 3 0 0 型核磁共振仪测定 内标t m s 溶剂c d c l 3 元素分析采用y a n a c oc h nc o r d e rm t 3 型自动分析仪测定 熔点用y a n a c o 一2 4 1 型显微熔点仪 温度计未校正 i r 用s h i m a d z v i r 4 3 5 型红外吸收光谱仪测定 k b r 压片法 g c m s 用t h c r m o f i r m i g a n 公司p o l a r i s q 型g c m s 分析仪测定 硅胶2 0 0 3 0 0 目 青岛海洋化工厂 其它试剂均为市售或自制 2 2 中间体1 芳胺取代 4 4 二甲基 2 1 h 1 2 4 一三唑一1 基 l 一戊烯一3 酮的合成 螂k 凼 邮吣她想一 c h 毋含oc h n c h 灿h 2 n 含o 乜x 2 2 11 i h 1 2 4 三唑 i 基 3 3 二甲基 2 丁酮的合成1 7 0 l 0 c h 3 3 c c i l c h 2 c i h 固n 鲁 批 炮n h 弋l 篡 c h 3 3 c 岂c h 2 hl e 2 在装有电动搅拌 冷凝管和温度计的2 5 0 m l 圆底四口反应瓶内 加入1 3 8 9 o 2 t 0 0 1 一堕墅查堂堡主芝些 兰垡 笙壅 1 h 1 2 4 三唑 2 7 6 9 o 2 m 0 1 碳酸钾和2 6 9 9 0 2 m 0 1 a 氯代噘哪酮和1 5 0 m l 丙酮 搅拌加热回流7 小时 撤去油浴 搅拌冷至室温 反应液呈淡黄色 过滤 固体用1 0 m l 丙酮洗两次 滤液旋干 浓缩得黄色粘稠液体 转入培养皿静置放冷 得淡黄色固体 烘 干 称重3 2 3 9 用乙酸乙酯重结晶 得白色柱状晶体 收率9 6 7 m p 6 3 6 5 c 2 2 2n n 二甲基甲酰胺二甲基缩醛 d m f d m a 的合成1 7 1 c h 3 o i i f h 3 n c h c h 3 0 2 s 0 2 c h 3 0 c h n o s 0 3 c h 3 一 c 喇 i c h 3 i ic h o n a c h 3 o c h 3 c o c h 3 i i 也c l c h 2 愆一 c h 3 3 c r 专c n c 2 2 w 裂j 1 9 一塞茎叁璺塑圭量兰 堂整 笙奎 在装有温度计 回流冷凝管及干燥塔的四阴瓶中加入a 三唑基嗍哪酮2 5 o s g 0 1 5 t 0 0 1 d m f d m a 2 3 2 9 o 1 9 5 m 0 1 在电磁搅拌下燕热鏊滚5 小时 茨旋髂系魏遗 度从1 0 0 o 潞歪8 5 c 左翥 改为蒸馏装霸 控制温魔和蒸馏速度 将反应生成的甲醇蒸出 反应体系的温度升至1 0 0 c 左 e 维持此温度继续威虚l 小时 殿应体系的温度基本保持 z 0 0 c 不变 减压蒸蹬生戏改甲醇积避豢戆d m f d m a 零金黄色凝穰魏3 2 2 9 皎搴9 6 放置固化褥到金黄色固体 1 h n m r c d c h 1 0 1 s 9 1 4 b u t 2 6 2 s 6 h n c c h 3 2 7 6 9 s lh c h 8 0 6 8 0 3 2 s t r h 2 2 4 中阉体i 一芳技取代一4 4 甲基 2 o n 1 2 4 兰穗 1 基 1 成烯 3 酮鑫奇舍成 o l c h 9 3 c c c 积器 3 2 十 一祭 n 一 c o i n h 电x 叫 u 心 在装宥魄磁搅猝 濑度计的5 0 m l 曼日瓶孛鞠入烯萋三缓中阏体1 二学氨蕊 4 a 二单 基 2 1 h 1 2 4 一三唑 1 基 1 戊烯 3 一酮2 2 2 9 0 0 1 t 0 0 1 对氯蔓i 芝胺1 2 7 9 o 0 1 m 0 1 冰 醋酸5 r a l 搅拌下在2 5 c 反应 t l c 躐踪至反应完念蠹 在反成体系中加入1 0 m l 水 用 二氯甲烷萃敬 1 0 m l x 3 承洗一次瑟糯5 n a h c 0 3 洗至孛缝 无承m g s 0 4 爷绦 过滤 旋干溶剂 褥到浅黄色粉来 柱层析 己酸乙酯 石油醚 6 0 9 0 c v v 1 2 得目标化 会镌2 6 3 9 敢搴8 5 m p 1 3 2 1 3 4 c 1 h n m r c d c l 3 1 1 9 0 1 i 9 3 d 1 1 i n t i 8 5 5 8 5 8 2 s 2 h t r h 8 2 3 7 0 8 m 5 h c 6 i 1 5 7 0 2 7 0 5 d l 毪c 1 3 5 1 6 7 2 s 9 h b u t 类似方法合成了下列化合物 表1 1 纯合錾缝褥蔑襄毅率 l结构式收率 结构忒收率 o l l擘 偿a n h 掣 卜一a叠气 黔麓 蛐u o 心心 2 0 c h 3 3 c 咖电 忙曲卢弋 弋 广c c c h n h 掣 o 一 曲 一r 宫 肛 一誓v 讪 o c c h n h o 心由c 帖 忑c o e n h 9 粥 c 2 洲弋 夕 乜 曲 e 由c 7 c u h 尹 蛇 帖由c h 由 c l 霄 c 掣 h n h 叫 r n c b 一h 爹c i c l 9 5 曲曲 c 厂一 宵 犯 一一 n u1 s4 m 枷 洲甘 6 心心 啦 c h s c h 3 嵋岫 掣 c h w 电 s s 由 由 c l 忙 a 9 一 0 心t 2 3 目标化合物1 芳胺取代一4 4 f f l 基一2 1 h l 2 4 三唑 1 基 戊 3 醇的合成 凰b c 一h 屯x 詈卜 也c 斗州 囱 x 在5 0 m l 反应瓶中加入l g 3 m m 0 1 1 对氯苯氨基 4 4 二甲基 2 1 h 1 2 4 三唑 1 基 1 戊烯一3 酮 催化量的氢氧化钠和2 0 m l 甲醇 冰浴冷却至反应体系5 左右 分批加入0 2 4 9 4 5 m m 0 1 k b i h 维持5 反应半小时 缓慢升至室温 搅拌过夜 用5 的稀盐酸调节 p h 至中性 旋出溶剂 加入适量水 析出固体 抽滤 水洗 石油醚洗 柱层析 石油醚 乙酸 z 酯 v v 5 4 得纯品l g 收率9 6 1 m p 1 1 2 1 1 4 2 同法合成了下列化合物 表1 2 y h p 系列化合物的物理性质及牧率 目标产物结构式收率 颜色状态熔点 煳c f 3 0 卜乎鼢蛙 粉末胁啪 煳妒产b m 钳 舭c 一 园卜 f 嚣c c 坞b 弧 蝴末 吣 心 查要查兰堡主兰些 堂竺 笙塞 衄 h 3 c n 声b 蛆 洲 州 舀 h 2 c 岛执9 2 5 凸 州 各一c h 2 c lh 曩叩鼢蚯7 淡黄色晶体 妒 j 凸 m 各耻c h 2 c 嚣 蛙4 蝴末吼 幽 煳c p 产一 色斛 圳 煳c 蛰1 c h 3 一产b 虼 似m 州 伊 产h 虬 t 堕茎盔堂堡主望些 兰垡 堡塞 坶n c 爹一孝3 虬 m 州s 心 产3 虹 洲 蜘 心一产b 蚯4 撇 埘 州 一苫一蚍6 粉末瑚一 蜘 c l 仑一声o h 3 3 蚯 蝴 m 州 园 1 h l h 6 蝴末 州 幽 蚶 c c h 2 c h 嚣嘶 蛙 粉末m m 注 以上化合物中 标注的为李扬州师兄台成过的化合物 壹墅查兰堡主兰些 堂垡 丝苎 上述化合物的元素分析数据见表1 3 表l 3y h p 1 y h p 1 7 化合物的元素分析数据 目标化合物 元素分析 理论值 c h n y h p 1 5 3 6 3 5 3 6 3 6 0 5 6 1 0 1 5 4 5 1 5 6 3 y h p 2 5 8 0 5 5 8 0 5 6 5 2 6 5 0 1 7 9 5 1 8 0 5 y h p 3 5 0 9 6 5 1 0 0 5 4 7 5 3 5 1 4 6 6 1 4 8 7 y h p 4 6 6 5 9 6 6 6 4 8 4 7 8 3 9 1 9 3 0 1 9 4 3 y h p 5 6 6 5 6 6 6 6 4 8 4 5 8 3 9 1 9 3 0 1 9 4 3 y h p 6 5 0 9 8 5 1 0 0 6 0 5 5 9 9 1 5 8 5 1 5 8 6 y h p 7 5 8 5 0 5 8 3 4 6 9 0 6 8 5 1 8 5 0 1 8 1 4 y h p 8 5 2 4 2 5 2 4 9 5 8 4 5 8 7 1 6 2 5 1 6 3 2 y h p 9 5 9 6 5 5 9 5 3 7 1 8 7 1 8 1 7 3 5 1 7 3 5 y h p 1 0 6 5 6 5 6 5 6 7 7 9 8 8 0 8 2 0 2 8 2 0 4 2 y h p 1 1 4 7 6 5 4 7 7 0 5 0 8 5 0 7 1 4 7 5 1 4 8 3 y h p 1 2 5 6 0 8 5 6 1 3 6 1 5 6 1 8 1 6 2 7 1 6 3 6 y h p 1 3 6 1 6 3 6 1 6 2 7 0 8 7 2 4 1 8 9 6 1 9 1 6 y h p 1 4 6 8 3 5 6 8 3 2 9 0 4 8 9 2 1 7 6 5 1 7 7 1 y h p 1 5 5 8 3 5 5 8 3 4 6 9 0 6 8 5 1 7 9 8 1 8 1 4 y h p 1 6 5 8 3 3 5 8 3 4 7 0 0 6 8 5 1 7 9 9 1 8 1 4 y h p 1 7 5 0 9 3 5 1 0 0 5 4 2 5 3 5 1 4 7 0 1 4 8 7 第三章结果与讨论 3 1 反应条件及合成方法的选择 3 1 1 合成中间体l 芳胺取代 4 4 二甲基 2 1 h l 2 4 唑 1 基 1 戊烯 3 酮的反应机理 中阳j 体1 芳胺墩代 4 4 二甲基 2 1 h 1 2 4 兰唑 1 基 1 戊烯 3 酮的合成是一樊亲核 取代反应 首先在质子作用下 带有二甲氨基的烯基三唑中间体的二甲氨基质子化 在以 氮原子为中心的弱亲核试剂的进攻下 质子化的二甲氨基离去 得到目标化合物 飓h c c c h n c h 3 2 3 卫 2旦 心 骨 如h 卜气c c h n h a r 卫 2 2 璺o 心 3 1 2 合成目标化合物的条件选择 o i i c h 3 3 c c h 卢 c 叫 h 3 2 f i l n 一 o i i c h 3 3 c c c c h n h a r 甜 n j 对于该亲核取代反应 反应活性较高 除苯环上连有强吸电予基 如硝基 酰基等或 苯环的2 6 位均有取代的芳胺化合物外 均可以得到较高收率的目标化合物 l 芳胺取代 4 4 二甲基一2 1 h 一1 2 4 三唑 1 基 戊 3 醇的合成过程 在碱催化还原条件 下得到全还原产物 探索出一条条件温和 收率高的合成路线 3 2 目标化合物的结构确认 3 2 1 目标化合物的1 h n m r 解析 目标化合物的核磁谱图有如下特征吸收 三瞍环上的两个氢原子化学位移在7 9 0 8 5 0 p p m 之间以两个单峰的形式出现 苯环 2 6 塑墅盔竺堡主望些 兰堡 堡塞 氢以多重峰的形式出现在6 5 1 7 5 3 p p m 与三唑环相连的次甲基以三重峰的形式出现在 4 0 6 4 6 0 p p m 之间 与仲胺相连的亚甲基以双峰的形式出现在3 8 0 p p m 左右 与羟基相 连的次甲基以单峰的形式出现在3 7 0 p p m 左右 羟基和氨基的氢出现在3 5 0 p p m 左右 叔 丁基表现为双单峰 出现在0 9 0 7 p p m 左右 目标化合物中有两个手性碳原子 使得产 物中存在不等量的一对非对映异构体a 和b 以特丁基的峰面积计算a 体与b 体的比值 y h p 系列化合物的1 h n m r 数据见表1 4 表l 4 化合物的1 h n m r 谱数据 化合物 溶剂 i h n m r 6 p p m c o m p ds o l v e n t 8 1 2 8 0 1 2 s t r h 7 0 6 4 9 m 4 h c 6 h 0 4 7 6 0 i h t 屺h 3 7 7 3 7 1 m 3 h c h 2 c h o h y h p 1 c d c l 3 3 5 b i 2 h n h o h 0 7 2 2 s 9 h b u t a b 4 5 3 1 8 0 7 7 9 6 2 s t r h 6 8 5 6 2 2 m 3 h c 6 i h 4 7 5 t i h t r c h 4 1 0 s 1 h o h 3 8 3 3 5 9 m 3 h y h p 2c d c l 3 c h 2 c h o h 1 8 1 s i h n h 0 9 5 0 6 9 2 s 2 h b u t a b 7 0 3 1 8 0 1 7 9 8 2 s t r h 7 2 4 6 5 5 m 3 h c e l l 4 4 7 0 0 1 h t r c h 3 一3 5 9 m 4 h c h2 c h o h y h p 3 c d c l 3 o h 3 1 4 s 1 h n h 0 9 4 0 7 0 2 s 2 h b u t a b 9 2 4 i 8 0 1 7 9 8 2 s t r h 7 0 0 6 4 3 m 4 h c o q 4 4 7 6 t i h t r c h 3 7 2 3 5 9 m 4 h c h 2 c h o h y h p 4 c d c i o h 2 1 4 s 1 h n h 2 2 2 s 3 h c h s 0 9 6 0 6 8 2 s 2 h b u t a b 4 4 5 1 8 0 1 7 9 8 2 s t r h 7 1 2 6 5 4 m 4 h c 6 h 4 4 8 1 0 1 h t r c h 3 8 2 3 6 1 m 4 h c h 2 c h o h y h p 5c d c l 3 o h