CN102731434A - 1,2,3-噻二唑的苯并羧酸酯类衍生物的制备及植物激活抗病活性 - Google Patents

Abstract

一种具有植物激活抗病活性的水油兼溶的苯并[1，2，3]-噻二唑-7-羧酸酯类衍生物及其盐，如通式(I，II)所示：其中：X代表氧原子、氮原子、硫原子；n＝0，1，2，3，4，5…或(CH₂)_n代表带有支链的烷基；Y代表Cl^-，Br^-，F^-，I^-，AcO^-，乙酰水杨酸根，柠檬酸根，水杨酸根，对甲苯磺酸根，硫酸氢根，或其他负离子。R¹代表1-6个碳原子的烷基、1-6个碳原子的烷氧基、1-6个碳原子的烯基、或者芳基；R²代表1-6个碳原子的烷基、1-6个碳原子的烷氧基、1-6个碳原子的烯基、或者芳基；或R¹、R²选自如下结构：

Description

1,2,3-噻二唑的苯并羧酸酯类衍生物的制备及植物激活抗病活性

技术领域

本发明涉及1，2，3-噻二唑的苯并羧酸酯类衍生物的制备及植物激活抗病活性。 

背景技术

1，2，3-噻二唑类杂环化合物具有广泛的生物活性(Bakulev V A，Dehaen W.The Chemistry of 1，2，3-thiadiazole，2004，John Wiley & Sons.Inc.)，已开发成功的农药产品中有三个化合物包括BTH和噻酰菌胺(TDL)以及TDZ就是1，2，3-噻二唑的衍生物，BTH和TDL是典型的植物激活剂，其中BTH是第一个开发成功的人工合成植物激活剂，它是先正达公司的产品，是目前开发最成功、诱导活性最好的化合物。苯并[1，2，3]噻二唑-7-羧酸甲酯(BTH)及其衍生物在一些文献中已有过报道，汽巴-嘉基公司的Walter Kunz等在研究开发磺酰脲除草剂时也获得了该化合物，但他们首次发现该化合物能激发植物产生SAR.随后，Walter Kunz等对该化合物进行大量的化学修饰合成和生物测试，并阐明了该类化合物作为植物抗病诱导剂的构效关系，进而综合各方面因素选择了S-甲基苯并[1，2，3]噻二唑-7-硫代羧酸(CGA245704)作为首选的病害防治化合物，并已商品化用于农业。 

活化酯(BTH)是一种植物抗病活化剂。它本身没有杀菌活性和治疗效果，但它被植株吸收以后激活了植物的抗性机制，激活了植物自身的防卫抗性反应。从而使植物对多种真菌、细菌、线虫和病毒产生广谱的自我保护作用，并产生持久的抗性。但是作为这类化合物它们具有明显的缺点：即它们的水溶性均不是很理想，使得它的作用速度较慢，需要做成各种制剂，如苯并[1，2，3]噻二唑-7-羧酸不溶于水，微溶于有机溶剂，需要把它做成乳剂，悬浮剂。 

传统农药剂型以乳油、可湿性粉剂、粉剂和颗粒剂为主，伴随着农药新剂型的研制与开发，未来会朝向水剂、水乳剂及微乳剂等方向发展，从这一发展趋势上来讲，这就对即将开发成功的新农药分子提出了更高的要求，不但要高效、低毒、安全及与环境友好，同时还希望药物分子具有一定的水溶性，如果药物分子具有良好的水溶性就可以配成水剂直接使用，这样既可以降低生产成本又可减少药物分子配成某种制剂时需要加入大量溶剂、表面活性剂、助剂及渗透剂等所带来的环境污染。从这方面来讲，药物分子良好的水溶性是有很重要的意义的。同时，具有一定水溶性和脂溶性的药物分子，也是药物有效穿过生物膜所必须的。 

药物无论是表皮吸收还是其他途径吸收，都需要以分子的形式穿过屏障膜。药物需首先溶解，且如果药物具有理想的生物药学特性，它从高浓度的区域扩散到低浓度的区域，跨过细胞膜进入到循环***。所有的生物膜含有脂类作为主要成份。生物膜结构中起主导作用的 分子都具有含有磷酸盐的高极性的链端结构，并且，在大多数情况下，两条高度疏水的碳氢链。生物膜具有双层结构，亲水链端结构面向两侧的水相区域。非常亲水的药物无法穿过生物膜的脂质层而非常疏水性的药物因为相似相溶的原因作为生物膜的一部分停留其中，从而不能有效进入内部的细胞质。 

本发明的目的是通过提高苯丙噻二唑类衍生物的水溶性和脂溶性，使它们能达到一个很好的平衡，减少生物体外的损失，从而提高药物的利用率。这些苯丙噻二唑类衍生物的新型化合物有两个相同的结构特点：它们有一个亲酯性的部分(油溶性部分)和一个在生理PH条件下质子化形式存在的一级，二级，或三级氨基团(水溶性部分)。这样的水溶-油溶的平衡是药物有效穿过生物膜所必须【Susan Milosovich，et al.J.Pharm.Sci.，82，227(1993)】。带有正电荷的氨基大大增加了药物的溶解度。这点可以从实验操作中可以看到：在产品后处理中，未成正离子的化合物溶于二氯甲烷而不溶于水，加氢离子成盐后，化合物溶于水层，也溶于二氯甲烷。在多数情况下，药物的溶解度是吸收过程中最慢和限制速度的步骤。当这些新型化合物做成药剂时，它分子中氨基会与细胞膜的磷酸盐端基键合。因此，药物在生物膜外侧的局部浓度很高从而有助于这些药物通过高浓度区域到低浓度的区域。当这些药物分子进入到生物膜以后，亲水性部分会推动药物进入到半液态的浓缩水溶液的细胞质。 

发明内容

本发明的目的是提供苯并[1，2，3]-噻二唑-7-羧酸酯类衍生物及其盐的合成方法，该类化合物具有优异的植物诱导抗病活性。 

苯并[1，2，3]-噻二唑-7-羧酸酯类衍生物及其盐的化学结构通式如下(I和II系列)所示，部分具体的化学结构式表示见表1和表2： 

其中： 

X代表氧原子、氮原子、硫原子；n＝0，1，2，3，4，5…或(CH₂)_n代表带有支链的烷基；Y代表Cl^-，Br^-，F^-，I^-，AcO^-，乙酰水杨酸根，柠檬酸根，水杨酸根，对甲苯磺酸根，硫酸氢根，或其他负离子。R¹代表1-6个碳原子的烷基、1-6个碳原子的烷氧基、1-6个碳原子的烯基、或者芳基；R²代表1-6个碳原子的烷基、1-6个碳原子的烷氧基、1-6个碳原子的烯基、或者芳基；或R¹、R²选自如下结构： 

本发明较为优选的化合物为： 

n＝1～4；X代表N，O，S；Y代表Cl^-，Br^-，F^-，I^-，AcO^-，乙酰水杨酸根，柠檬酸根，水杨酸根，对甲苯磺酸根，硫酸氢根，或其他负离子；R¹，R²选自H，C₁-C₄烷基或R₁＝R₂选自如下结构： 

本发明的通式化合物(I，II)如下方法制备： 

反应途径如下： 

苯并噻二唑甲酸与SOCl₂，PCl₃或草酰氯溶于适宜的溶剂，例如二氧六环，苯，甲苯，乙酸乙酯，THF，正己烷，四氯化碳，氯仿或二氯甲烷，以有机碱如吡啶，三乙胺，以DMF为催化剂，温度为0℃到沸点下反应1-24小时制得相应的酰氯。 

上步制得的酰氯与(n+1)-(二烷基)氨基-1-(硫醇，胺)醇(制备得到)，在适宜的溶剂中，温度为0℃到沸点下反应1-24小时制得产物(I)。溶剂可为二氧六环，苯，甲苯，乙酸乙酯，THF，丙酮，正己烷，四氯化碳，氯仿或二氯甲烷等。加入碱性物质，如吡啶，三乙胺，氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸钾或碳酸氢钾等对反应有利。 

产物(I)与稀酸YH，可以将产物(I)溶于适宜的溶剂中，加入稀酸YH，温度为0℃到沸点下反应1-24小时制得产物(II)。溶剂可为二氧六环，苯，甲苯，乙酸乙酯，THF，丙酮，正己烷，四氯化碳，氯仿或二氯甲烷等。 

本发明还可以用表1、表2中列出的化合物来说明，但并不限定本发明。 

表1：部分如通式I所示的本发明化合物 

表2：部分如通式II所示的本发明化合物 

本发明的通式(I，II)化合物具有植物激活抗病活性，能很好预防植物病菌的侵害。同现有同类化合物相比，该类化合物表现出更好的水溶性和抗病活性。 

本发明还包括以通式(I，II)化合物为活性组分的杀菌剂组合物。该杀菌剂组分中活性组分的重量百分含量为1-99％。该杀菌剂组合物中还包括农业上可接受的载体。 

本发明的通式(I，II)化合物及其做为活性组分的杀菌剂组合物可以制成多种制剂使用，尤其是通式(II)，可以直接配成水剂使用，既减少了使用有机溶剂对环境的污染，又更利于植物的吸收和传导。在这些组合物中，也可以加入液体或固体载体，并加入适量的表面活性剂来配合施用。 

本发明其它的实施方案为防治病菌的方法，该方法包含将本发明的化合物及其组合物施用于所述植物或其生长介质的表面上。施用量一般为每公顷50克到500克，优选有效量为每公顷50克到300克。另外，也可以在本发明的化合物中及其活性组合物中加入一种或多种其它的杀菌剂剂，由此可以产生更高效，广谱的效果。 

本发明的通式(I，II)化合物作为植物激活抗病剂既可以单独使用也可以配合其它已知的杀菌剂、杀虫剂、植物生长调节剂或肥料一起混合使用。 

应明确的是在本发明权利要求范围内，可根据需要进行各种改动和变换。 

具体实施方式

下列实施例和生测试验结果可进一步用来说明本发明的化合物的植物激活抗病活性，但 不意味着限制本发明。 

合成实施例 

化合物1的合成 

1、苯并[1，2，3]-噻二唑-7甲酰氯的制备 

将1.80克(0.01摩尔)苯并[1，2，3]-噻二唑-7-甲酸和10毫升二氯亚砜加入到50毫升圆底烧瓶中，80～90度下加热回流8小时，减压蒸出过量的二氯亚砜，得棕黄色固体，中间体苯并[1，2，3]-噻二唑-7-甲酰氯密封保存在真空干燥器中备用，该化合物的用量可以按相应比例的扩大或缩小。 

2、化合物1：苯并[1，2，3]-噻二唑-7-羧酸(N，N-二甲基)乙酯的合成 

在100毫升圆底烧瓶中加入事先制备好的苯并[1，2，3]-噻二唑-7-甲酰氯3.60克(0.02摩尔)，40毫升处理过的二氯甲烷，电磁搅拌一会，然后在冰浴下缓慢滴加1.5克(0.02摩尔)的N，N-二甲基乙醇，3.0毫升的三乙胺和20毫升二氯甲烷的混合液，滴完后室温搅拌过夜，反应结束后每次用30毫升水洗三次，有机层无水硫酸钠干燥4小时，脱溶得3.75克棕红色液体，粗产率79.1％，200～300目硅胶柱层析(洗脱剂为60～90度的石油醚∶乙酸乙酯体积比3∶1，洗脱剂里加少许三乙胺)，得淡黄色液体纯品2.3克，净产率48.5％；元素分析结果(测定值/理论值)：C：50.60/50.62，H：4.65/4.67，N：17.74/17.71， 

O：13.52/13.49，S：13.49/13.51MS(m/z)：238.05(M+1)；H¹NMR(溶剂：CDCl₃，化学位移)：8.012(1H，d，J＝8.5Hz，CH)，7.612(1H，d，J＝7.5Hz，CH)，7.412(1H，q，J＝8.5Hz，J＝7.5Hz，CH)，5.680(2H，s，CH2)，2.355(6H，s，C H₃)，该化合物的元素分析结果在允许的误差范围内，H¹NMR、MS数据显示与其化学结构相一致. 

化合物2的合成 

在100毫升圆底烧瓶中加入事先制备好的苯并[1，2，3]-噻二唑-7-甲酰氯3.60克(0.02摩尔)，40毫升处理过的二氯甲烷，电磁搅拌一会，然后在冰浴下缓慢滴加2.34克(0.02摩尔)的1-[N，N-二乙基]乙醇，3.0毫升的三乙胺和20毫升二氯甲烷的混合液，滴完后室温搅拌过夜，反应结束后每次用30毫升水洗三次，有机层无水硫酸钠干燥4小时，脱溶得4.15克棕红色液体，粗产率74.3％，200～300目硅胶柱层析(洗脱剂为60～90度的石油醚∶乙酸乙酯体积比2∶1，洗脱剂里加少许三乙胺)，得淡黄色液体纯品2.3克，净产率41.2％；元素分析结果(测定值/理论值)：C：55.87/55.89，H：6.15/6.13，N：15.08/15.04，O：11.46/11.45，S：11.51/11.48；MS(m/z)：280.36(M+1)；HNMR(溶剂：CDCl₃，化学位移)：8.012(1H，d，J＝8.5Hz，CH)，7.612(1H，d，J＝7.5Hz，CH)，7.412(1H，q，J＝8.5Hz，J＝7.5Hz，CH)，5.080(1H，q，J＝7.5Hz，CH)，1.650(3H，d，J＝7.5Hz，CH₃)，2.355(4H，q， J＝6.5Hz，CH₂)，1.355(6H，t，J＝6.5Hz，CH₃)。 

化合物17的合成 

在100毫升圆底烧瓶中加入事先制备好的苯并[1，2，3]-噻二唑-7-甲酰氯3.60克(0.02摩尔)，40毫升处理过的二氯甲烷，电磁搅拌一会，然后在冰浴下缓慢滴加2.88克(0.02摩尔)的N，N-二异丙基乙二胺，3.0毫升的三乙胺和20毫升二氯甲烷的混合液，滴完后室温搅拌过夜，反应结束后每次用30毫升水洗三次，有机层无水硫酸钠干燥4小时，脱溶得3.45克棕红色固体，粗产率56.4％，200～300目硅胶柱层析(洗脱剂为60～90度的石油醚∶乙酸乙酯体积比5∶1，洗脱剂里加少许三乙胺)，得白色固体纯品1.8克，mp：102℃，净产率29.4％；元素分析结果(测定值/理论值)：C：58.75/58.79，H：7.25/7.24，N：18.29/18.28，0：5.20/5.22，S：10.50/10.46；MS(m/z)：307.43(M+1)；HNMR(溶剂：CDCl₃，化学位移)：8.112(1H，d，J＝8.9Hz，CH)，7.612(1H，d，J＝7.8Hz，CH)，7.545(1H，q，J＝8.9Hz，J＝7.8Hz，CH)，3.380(2H，t，J＝7.7Hz，CH₂)，2.650(2H，t，J＝7.7Hz，CH₂)，2.980(2H，q，J＝7.8Hz，CH)，1.055(12H，d，J＝7.8Hz，CH₃)。 

化合物1-H的合成 

在25mL的四口圆底烧瓶内，加入2’-N，N-二甲基-苯并[1，2，3]-噻二唑-7-甲酸乙酯0.251g(0.001mol)和10ml处理过的二氯甲烷，电磁搅拌一会，然后在冰浴下缓慢通入干燥的HCl气体，TLC检测只需通0.5h就会反应完毕，于是停止反应，然后把反应液转移到50ml的圆底烧瓶中，用旋转蒸发仪脱溶得白色固体化合物1-H，0.2875g，收率100％，此固体暴露在空气中不吸潮且易溶于水。mp 205～207℃；¹H NMR(400MHz，D₂O)δ：2.99(s，6H，CH ₃)，3.67-3.69(m，2H，CH ₂)，4.74-4.79(m，2H，CH ₂)，7.68(dd，1H，J_H＝6.8Hz，J_H＝8.4Hz，ArH)，8.25(d，1H，J_H＝6.8Hz，ArH)，8.65(d，1H，J_H＝8.4Hz，ArH)；HRMS：calc for C₁₁H₁₄N₃O₂SCl；M252.0801；found 252.0810。 

化合物2-H的合成 

合成方法同化合物化合物1-H的合成，得到白色固体化合物2-H，收率100％，此固体暴露在空气中不吸潮且易溶于水。mp 179～180℃；¹H NMR(400MHz，D₂O)δ：1.32(t，6H，J_H＝7.2Hz，CH ₃)，3.34(q，4H，J_H＝7.2Hz，CH ₂)，3.68(t，2H，J_H＝4.8Hz，CH ₂)，4.72(t，2H，J_H＝4.8Hz，CH ₂)，7.60(dd，1H，J_H＝6.8Hz，J_H＝8.4Hz，ArH)，8.10(d，1H，J_H＝6.8Hz，ArH)，8.54(d，1H，J_H＝8.4Hz，ArH)；HRMS：calc for C₁₃H₁₈N₃O₂SCl；M⁺280.1114；found 280.1121。 

化合物3-H合成 

合成方法同化合物1-H的合成，得到白色固体化合物3-H，收率100％，此固体暴露在空气中不吸潮且易溶于水。mp 153～156℃；¹H NMR(400MHz，D₂O)δ：1.36-1.39(m，12H，CH ₃)，3.77-3.84(m，2H，CH)，3.66(t，2H，J_H＝4.8Hz，CH ₂)，4.73(t，2H，J_H＝4.8Hz，CH ₂)，8.22(dd，1H，J_H＝7.2Hz，J_H＝16.0Hz，ArH)，8.22(d，1H，J_H＝7.2Hz，ArH)，8.68(d，1H，J_H＝16.0Hz，ArH)； HRMS：calc for C₁₅H₂₂N₃O₂SCl；M⁺308.1427；found 308.1429。 

表1、表2中其它化合物均可通过类似方法得到。 

生测实例： 

对于新合成的苯并噻二唑和4-甲基-1，2，3-噻二唑衍生物的生物活性，只测试了对感染番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea per.)的诱抗强度，且这两个系列目标化合物药剂的配制都是通过直接加水而制成即生物活性测试是直接水溶测试，其中2％春雷霉素可湿性粉剂为对照药剂，清水对照只接种灰霉菌液。 

目标化合物对番茄灰霉病的防病作用具体试验方法是：挑选均匀一致的番茄苗4～5叶，采用空气压缩机接吹雾喷头喷洒药液，叶片正反面均匀喷到，待药液自然干燥，再过48h后采用手持塑料喷雾器对叶片正反两面均匀喷洒灰霉菌液。喷洒药(菌)液时，以雾滴布满叶面正反面但不滴落为宜。接种后将植株置于25℃，相对湿度为90％的保湿环境温室内。接种8天后调查全部接种叶片的病情指数。 

0级：无病斑；1级：病斑面积占整个叶面积的5％以下；3级：病斑面积占整个叶面积的6～10％；5级：病斑面积占整个叶面积的11～25％；7级：病斑面积占整个叶面积的26～50％；9级：病斑面积占整个叶面积的50％以上； 

病情指数＝∑(病叶数×相对级数)×100/(调查总叶数×9) 

防治效果(％)＝(对照病指-处理病指)×100/对照病指 

通式II化合物直接加水，不加任何表面活性剂及助剂，配成水剂进行诱抗活性测试。 

部分化合物测试结果如下表： 

苯并噻二唑系列部分化合物对番茄灰霉病的苗期诱抗活性结果 

Z₅*：苯并[1，2，3]-噻二唑-7-甲酸； 

Z₇*：苯并[1，2，3]噻二唑-7-羧酸甲硫酯(BTH)**对照药剂。 

Claims (5)

1.苯并[2，3]-噻二唑-7-羧酸酯类衍生物及其盐，如通式(I，II)所示：

其中：

X代表氧原子、氮原子、硫原子；n＝0，1，2，3，4，5…或(CH₂)_n代表带有支链的烷基；Y代表Cl^-，Br^-，F^-，I^-，AcO^-，乙酰水杨酸根，柠檬酸根，水杨酸根，对甲苯磺酸根，硫酸氢根，或其他负离子。R¹代表1-6个碳原子的烷基、1-6个碳原子的烷氧基、1-6个碳原子的烯基、或者芳基；R²代表1-6个碳原子的烷基、1-6个碳原子的烷氧基、1-6个碳原子的烯基、或者芳基；或R¹、R²选自如下结构：

2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，通式(I，II)中：

n＝1～4；X代表N，O，S；Y代表Cl^-，Br^-，F^-，I^-，AcO^-，乙酰水杨酸根，柠檬酸根，水杨酸根，对甲苯磺酸根，硫酸氢根，或其他负离子；R¹，R²选自H，C₁-C₄烷基或R₁＝R₂选自如下结构：

3.权利要求1所述的化合物或其组合物用于激活植物自身抗病性能及预防和控制植物病害的用途。

4.一种杀菌剂混合物，含有如权利要求1所述的化合物和农业上可接受的载体，组合物中活性组分的重量百分含量为1-99％。

5.一种控制植物病害的方法，其特征在于：向植物种子及叶面施用有效量的如权利要求4所述的杀菌剂混合物。