CN103351360B - 一种含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲类化合物、制备方法及其应用 - Google Patents

一种含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲类化合物、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含1,3,4-噻二唑的酰基硫脲类化合物及其制备方法和用途，所述的酰基硫脲类化合物，其结构如式（I）所示：<CNIPR:IMG <CNIPR:IMG wi="62.18" he="26.72" file="2013103054668100004dest_path_image002.GIF" img-format="jpg"其中R代表1-甲基环己基、氢、甲基、乙基、丙基、羧基、巯基、苯基、2-三氟甲基苯基、2,3,4,5-四氟苯基、呋喃基、2,3,5,6-四氟苯基、2-甲氧基苯基、2,4,5-三氟苯基、3-甲基苯基、3-氟苯基、3-硝基苯基、2-碘苯基。本发明所述的一种含1,3,4-噻二唑的酰基硫脲类化合物制备简单，具有优异的除草活性，可用作除草剂。

Description

一种含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲类化合物、制备方法及其应用
（一）技术领域
    本发明涉及一种含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲化合物、制备方法及其应用。
（二）背景技术
1,3,4-噻二唑作为噻二唑杂环中重要的一员，是一类重要的化工中间体，由于分子内C=S=N这一基本骨架能作为活性中心，与生物体中某些金属离子进行螯合，使得它具有良好的细胞穿透能力，因而可以进入靶标细胞内，更好的发挥其生物活性。早在50多年前，人类就已经发现其具有良好的生物活性，并成功开发成了相应的医用药物，比如：治疗青光眼、心脏水肿和脑水肿的甲氮酰胺、利尿药乙酰唑胺等等。不仅如此，1,3,4-噻二唑还具有杀虫、除草、杀菌、植物生长等农用生物活性，同时也还具有抗病毒、抗HIV、抗癌、抗惊厥等等医用生物活性。
（三）发明内容
    本发明目的在于提供一种具有除草生物活性的含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲类化合物及其制备方法。
所述的含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲类化合物如式（Ⅰ）所示：
其中R代表1-甲基环己基、氢、甲基、乙基、丙基、羧基、巯基、苯基、2-三氟甲基苯基、2,3,4,5-四氟苯基、呋喃基、2,3,5,6-四氟苯基、2-甲氧基苯基、2,4,5-三氟苯基、3-甲基苯基、3-氟苯基、3-硝基苯基、2-碘苯基。
所述的5-取代基-2-氨基-1,3,4-噻二唑（Ⅱ）的制备方法，包括如下步骤：由取代酸、氨基硫脲在三氯氧磷中，回流4-8h，反应完毕后，处理得产品。
所述的摩尔投料比选为：取代酸：氨基硫脲=1:2-5。
所述的溶剂三氯氧磷用量优选为取代酸摩尔量的1-5倍。
所述的反应后处理方法：用稀氢氧化钠水溶液调节反应液pH=7-14，静置析出大量固体，抽滤，得粗品，用有机溶剂重结晶即得纯品。
所述的重结晶有机溶剂优先为下列之一：水、氯仿、甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇。
所述的含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲类化合物（Ⅰ）的制备方法，包括如下步骤：如式（Ⅱ）所示的5-取代基-2-氨基-1,3,4-噻二唑和1-甲基环己基酰基异硫氰酸酯在50～100℃于有机溶剂中反应，后处理得产物。
基于产率和成本的考虑，所述的反应时间以1～6小时为佳。
所述的摩尔投料比优选为酰基异硫氰酸酯：5-取代基-2-氨基-1,3,4-噻二唑=1:1。
所述的有机溶剂用量优选为1-甲基环己基酰基异硫氰酸酯质量的5～20倍。
所述的有机溶剂优选为下列之一：四氢呋喃、乙腈、氯仿、丙酮。
所述的后处理可以是：反应结束，过滤，滤饼用乙醇重结晶，得所述化合物。
所述的含1,3,4-噻二唑基团的酰基硫脲类化合物的制备方法推荐按如下参数进行：
所述的1-甲基环己基酰基异硫氰酸酯: 5-取代基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的投料摩尔比为1:1，所述的有机溶剂用量为1-甲基环己基酰基异硫氰酸酯质量的5～20倍；反应温度为50～100℃，反应时间为1～6小时；反应结束后，反应液脱溶，剩余物用乙醇重结晶，即可得到产品。
单子叶杂草马唐(Digitaria sanguinalis)、稗草(Echinochloa crus-galli)、狗尾草(Setaria viridis)，双子叶杂草芥菜/苘麻(Brassica juncea/Abutilon theophrasti)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)、鳢肠(Eclipta prostrate)等杂草对所合成的含1-甲基环己基的酰基硫脲类化合物进行除草活性测试发现： 发明中所有化合物对所测试杂草都有良好的除草活性。
（四）具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
向50 mL单口烧瓶中加入7.1 g （0.05 mol）1-甲基环己基羧酸和11.9 g（0.1 mol）SOCl2，室温反应1 h，然后回流反应2 h。反应结束后，除去多余二氯亚砜，得浅黄色透明液体，不经处理，密封保存备用。
在100 mL三口烧瓶中加入20 mL乙腈和7.28 g硫氰酸钾，开启搅拌，升温70-75oC，缓慢滴加上述酰氯的乙腈溶液20 mL，滴毕，继续反应1 h。抽滤，除去KCl，脱溶，得桔红色透明黏稠液体，不经处理，密封保存备用。
实施例2 
向100 mL 单口瓶中依次加入6.1 g（0.05 mol）苯甲酸、9.1 g(0.1 mol)氨基硫脲和30.7 g三氯氧磷（0.2 mol），回流6h，冷却至室温，调节pH=12，冰浴中静置30 min，析出大量固体，抽滤、洗涤、干燥，即得粗品2-氨基-5-苯基-1,3,4-噻二唑，粗品用甲苯重结晶，收率92.3%。
实施例3  
向100 mL 单口瓶中依次加入3.0 g（0.05 mol）冰醋酸、13.65 g(0.15 mol)氨基硫脲和38.4 g三氯氧磷（0. 25 mol），回流4h，冷却至室温，调节pH=13，冰浴中静置30 min，析出大量固体，抽滤、洗涤、干燥，即得粗品2-氨基-5-甲基-1,3,4-噻二唑，粗品用氯仿重结晶，收率87.1%。
实施例4
向100 mL 单口瓶中依次加入4.5 g（0.05 mol）草酸、22.7 g(0.25 mol)氨基硫脲和23 g三氯氧磷（0. 15 mol），回流7h，冷却至室温，调节pH=10，冰浴中静置30 min，析出大量固体，抽滤、洗涤、干燥，即得粗品2-氨基-5-羧基-1,3,4-噻二唑，粗品用乙醇重结晶，收率78.3%。
实施例5-19  
变换不同的取代酸，其它反应物、用量及工艺参数均同实施例2，分别制得相应化合物见表1。
表1 5-取代基-2-氨基-1,3,4-噻二唑的理化及收率数据
实施例编号 R 物理状态 收率 %
2 C6H5 浅黄色粉末 92.3%
3 CH3 白色晶体 87.1%
4 COOH 浅黄色粉末 78.3%
5 1-甲基环己基 浅黄色粉末 79.2%
6 H 白色晶体 86.4%
7 Et 白色晶体 87.3%
8 SH 黄色粉末 89.6%
9 n-Pr 白色粉末 84.5%
10 2-CF3C6H3 浅黄色粉末 88.2%
11 2,3,4,5-F4C6H 浅黄色粉末 81.7%
12 2,3,5,6-F4C6H 浅黄色粉末 80.4%
13 2-CH3OC6H4 浅黄色粉末 86.9%
14 2,4,5-F3C6H2 黄色粉末 84.4%
15 3-CH3C6H4 浅棕色粉末 90.2%
16 3-F-C6H4 浅黄色粉末 86.7%
17 3-NO2C6H4 橘黄色粉末 83.4%
18 2-IC6H4 浅黄绿色粉末 89.3%
19 2-furan 棕色粉末 91.8%
实施例20
在100 mL单口瓶中加入上述1-甲基环己基酰基异硫氰酸酯的乙腈溶液和0.05 mol的2-氨基-1,3,4-噻二唑，50oC下搅拌5 h，TLC检测原料点消失后，停止反应，脱溶除去溶剂，加入乙醇重结晶，抽滤，滤饼用乙醇洗涤，即得白色晶体产物，熔点165-167oC，收率85.2%。
该化合物的1H NMR和ESI-MS数据如下：
δ 14.13 (s, 1H, -CH-), 10.31 (s, 1H, -CONH-), 2.06 – 1.94 (m, 2H), 1.56 – 1.44 (m, 8H), 1.30 (s, 3H, -CH3). ESI-MS: 224.0 [M-H2NCS], 283.0[M-H].
实施例21
在100 mL单口瓶中加入上述1-甲基环己基酰基异硫氰酸酯的丙酮溶液和0.05 mol的，5-甲基-2-氨基-1,3,4-噻二唑，70oC下搅拌4 h，TLC检测原料点消失后，停止反应，脱溶除去溶剂，剩余物用乙醇洗涤，即得黄绿色晶体产物，熔点174-176oC，收率84.4%。
该化合物的1H NMR和ESI-MS数据如下：
δ 10.36 (s, 1H, -CONH-), 2.70 (s, 3H, -CH3), 2.18 – 1.98 (m, 2H), 1.65 – 1.40 (m, 8H), 1.33 (s, 3H, -CH3). ESI-MS: 238.0 [M-H2NCS].
实施例22   
在100 mL单口瓶中加入上述1-甲基环己基酰基异硫氰酸酯的二氯甲烷溶液和0.05 mol的5-苯基-2-氨基-1,3,4-噻二唑，80oC下搅拌3.5 h，TLC检测原料点消失后，停止反应，脱溶除去溶剂，无水乙醇重结晶，即得浅黄色固体粉末，熔点198-199 oC，收率82.3%。
该化合物的1H NMR和ESI-MS数据如下：
δ 10.19 (s, 1H, -CONH-), 8.02 – 7.91 (m, 2H, -Ph-H), 7.52 – 7.48 (m, 3H, -Ph-H), 2.20 – 2.11 (m, 2H), 1.70 – 1.48 (m, 8H), 1.39 (s, 3H, -CH3).ESI-MS: 300.0[M- H2NCS].
实施例23～37
变换不同的5-取代基-2-氨基-1,3,4-噻二唑，其它反应物、用量及工艺参数均同实施例20，分别制得相应化合物见表2，核磁氢谱数据见表3。
表2 含1,3,4-噻二唑的酰基硫脲类化合物的理化及质谱数据
表3 含1,3,4-噻二唑的酰基硫脲类化合物的核磁氢谱数据
实施例32  除草活性测试
1  测试样品
实施例20-37制得的含1,3,4-噻二唑的酰基硫脲类化合物。
2  筛选方法
1.1筛选靶标：马唐(Digitaria sanguinalis)、稗草(Echinochloa crus-galli)、狗尾草(Setaria viridis)、芥菜/苘麻(Brassica juncea/Abutilon theophrasti)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)、鳢肠(Eclipta prostrate)。
1.2实验方法：取直径为9cm培养皿，在培养皿内铺2张滤纸，每皿内摆放经挑选的露白种子（稗草、狗尾草、马唐、芥菜/苘麻、反枝苋和鳢肠共6种植物靶标）各10粒，然后加入用蒸馏水配制的100 mg/L药剂9mL，各种子浸药均匀后，加盖，编号标记。每处理3次重复，空白对照加等量蒸馏水。处理后置人工气候箱中培养生长，保持温度28℃、光照3000Lux、光照周期昼/夜=16/8、湿度70～80%RH的培养条件，培养7天后取出调查根茎抑制率(%)。
1.3操作程序
1.3.1 准确称取样品，用适宜溶剂溶解后加入少许乳化剂，再加入10mL 微热的蒸馏水；
1.3.2 取温室培养材料，分别编号；
1.3.3 按设置剂量定量移取药液进行茎叶喷雾分别以喷雾溶剂和清水为对照；
1.3.4 处理试材置于温室培养； 
1.3.5 调查
    处理7天后目测生长情况，计算生长抑制率（防效）；
1.3.6 结果统计
根据调查结果，按以下公式计算各化合物对杂草的防效：
防效（%）=100（对照株高-处理株高）/ 对照株高
所得结果见表4。
根据防效进行除草活性分级：A级 防效>90%  B级  防效75~90% C级  防效50~75% D级  防效  25~50%   E级  防效<25%
表4 含1,3,4-噻二唑的酰基硫脲类化合物的除草活性

Claims (6)

1.酰基硫脲类化合物，其结构如式（I）所示：
   
其特征在于：R代表下列之一：1-甲基环己基、氢、甲基、乙基、丙基、羧基、巯基、苯基、2-三氟甲基苯基、2,3,4,5-四氟苯基、呋喃基、2,3,5,6-四氟苯基、2-甲氧基苯基、2,4,5-三氟苯基、3-甲基苯基、3-氟苯基、3-硝基苯基、2-碘苯基。
2.一种如权利要求1所述的酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于所述的制备方法为：式（III）所示的1-甲基环己基异氰酸酯与式（II）所示的取代的胺，在极性非质子溶剂中进行反应，制得所述的酰基硫脲类化合物；
        
式（II）中，R的定义同式（I）。
3.如权利要求3所述的酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于所述的极性非质子溶剂为乙腈、四氢呋喃或丙酮。
4.如权利要求3所述的酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于所述反应在室温下进行。
5.如权利要求3所述的酰基硫脲类化合物的制备方法，其特征在于所述的1-甲基环己基异氰酸酯与取代胺的投料摩尔比优选为1:1-1.1。
6.如权利要求1所述的酰基硫脲类化合物作为除草剂的用途。
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