新型苯并噁唑雜芳基硫醚化合物的合成及其對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響

劉　霞， 馬彩蓮， 伊　澤

(1. 山西煤炭管理干部學(xué)院，山西 晉中　030600； 2. 天津凱英科技發(fā)展有限公司，天津　300392)

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新型苯并噁唑雜芳基硫醚化合物的合成及其對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響

劉霞1*， 馬彩蓮1， 伊澤2

(1. 山西煤炭管理干部學(xué)院，山西 晉中030600； 2. 天津凱英科技發(fā)展有限公司，天津300392)

摘要：根據(jù)活性基團(tuán)拼接原理，分別以4-甲基-2-氨基苯酚和鄰氨基苯酚為原料，SCH2為“橋梁”基團(tuán)，設(shè)計(jì)并合成了9個(gè)苯并噁唑雜芳基硫醚化合物(6a~6e和10a~10d)，其中6, 10a和10d為新化合物,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR, IR和元素分析表征。采用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽法考察了6和10對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響。結(jié)果表明：在合適的濃度下，6和10對(duì)小麥種子發(fā)芽率均有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：苯并噁唑； 硫醚； 基團(tuán)拼接; 合成; 小麥種子發(fā)芽率

苯并噁唑類化合物是雜環(huán)化合物的重要分支，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、生物化學(xué)和材料領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用[1-6]。SCH2是一種重要的化學(xué)片段，既具有良好的生物相容性，也可使鏈接片段保持高度的自由旋轉(zhuǎn)[7]。

根據(jù)活性基團(tuán)拼接原理，以SCH2為“橋梁”，分別連接苯并噁唑基團(tuán)和另一雜環(huán)基團(tuán)，有望合成出具備良好生物活性的雙雜環(huán)或多雜環(huán)化合物，為其構(gòu)效關(guān)系研究提供支持。

基于此，本文分別以4-甲基-2-氨基苯酚(1)和鄰氨基苯酚(7)為起始原料，以SCH2“橋梁”基團(tuán)，將苯并噁唑基團(tuán)和另一雜環(huán)基團(tuán)進(jìn)行拼合，以SCH2“橋梁”基團(tuán)，將苯并噁唑基團(tuán)和另一雜環(huán)基團(tuán)進(jìn)行拼合，設(shè)計(jì)并合成了9個(gè)苯并噁唑雜芳基硫醚化合物(6a~6e和10a~10d， Scheme 1)，其中6, 10a和10d為新化合物,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR， IR和元素分析表征。采用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽法考察了6和10對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響。結(jié)果表明：在合適的濃度下， 6和10對(duì)小麥種子發(fā)芽率均有促進(jìn)作用。

Scheme 1

1實(shí)驗(yàn)部分

1．1　儀器與試劑

X-4型熔點(diǎn)儀(溫度未校正)；Varian Unity Inova 500 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Bio-Rad Excalibur FTS 3000型紅外光譜儀(KBr壓片)；Perkin-Elmer 2400C型元素分析儀。

2~4[8]和9[9]按文獻(xiàn)方法合成；冬小麥，品種為周麥19，河南周口市農(nóng)科院；其余所用試劑均為分析純。

1．2　合成

(1) 6a~6e的合成通法

氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在三頸瓶中依次加入無(wú)水碳酸鉀2.76 g， 5a~5e 10 mmol和丙酮20 mL，攪拌下緩慢加入5-溴甲基-2-苯乙烯基苯并噁唑(4) 3.93 g(10.0 mmol)，回流(65 ℃~70 ℃)反應(yīng)約4 h(TLC監(jiān)測(cè))。反應(yīng)液傾入50 mL水中，抽濾，濾餅用混合溶劑A[V(二氯甲烷) ∶V(環(huán)己烷)=5 ∶1]重結(jié)晶得6a ~ 6e。

6a: 淡黃色粉末,收率83.2%, m.p.125~127 ℃;1H NMRδ: 3.41(t,J=8.1 Hz, 2H), 4.26(t,J=8.3 Hz, 2H), 4.48(s, 2H), 7.07(d,J=16.3 Hz, 1H), 7.34~7.47(m, 5H), 7.61(d,J=8.6 Hz, 2H), 7.73(s, 1H), 7.79(d,J=16.3 Hz, 1H);13C NMRδ: 165.0, 163.4, 149.8, 142.4, 139.6, 135.1, 133.5, 129.9, 129.0, 127.6, 126.3, 120.3, 113.8, 110.3, 64.2, 36.9, 35.7; IRν: 3 056, 3 025, 2 923, 1 641, 1 580, 1 532, 1 478, 1 263, 968, 758, 697, 633 cm-1; Anal.calcd for C19H16N2OS2: C 64.74, H 4.58, N 7.95; found C 64.77, H 4.61, N 7.92。

6b: 淡黃色粉末,收率80.2%, m.p.190~191 ℃;1H NMRδ: 4.63(s, 4H), 7.06(d,J=16.2 Hz, 2H), 7.37~ 7.48(m, 10H), 7.60(d,J=7.4 Hz, 4H), 7.74(s, 2H), 7.79(d,J=16.2 Hz, 2H);13C NMRδ: 164.6, 163.5, 148.8, 142.5, 139.9, 135.0, 132.4, 129.9, 127.6, 126.5, 120.5, 116.7, 113.8, 110.5, 38.4; IRν: 3 058, 3 025, 2 920, 1 642, 1 578, 1 533, 1 478, 1 263, 968, 752, 699, 647 cm-1; Anal.calcd for C34H24N4O2S3: C 66.21, H 3.92, N 9.08; found C 66.19, H 3.89, N 9.10。

6c: 黃色粉末,收率61.8%, m.p.108~110 ℃;1H NMRδ: 4.72(s, 2H), 7.05(d,J=16.3 Hz, 1H), 7.30(t,J=8.8 Hz, 1H), 7.37~7.46(m, 6H), 7.58(d,J=7.2 Hz, 2H), 7.74(d,J=8.1 Hz, 1H), 7.78(d,J=16.3 Hz, 1H), 7.81(s, 1H), 7.91(d,J=8.5 Hz, 1H);13C NMRδ: 165.2, 163.9, 162.3, 150.1, 142.4, 141.1, 139.5, 135.3, 132.9, 129.9, 129.0, 127.6, 126.7, 126.1, 125.6, 125.4, 123.1, 122.8, 113.8, 110.3, 38.1; IRν: 3 063, 3 031, 2 945, 1 646, 1 579, 1 534, 1 470, 1 262, 961, 759, 694, 627 cm-1; Anal.calcd for C23H16N2OS2: C 53.07, H 4.20, N 12.38; found C 53.04, H 4.18, N 12.36。

6d: 白色粉末,收率88.5%, m.p.135~136 ℃;1H NMRδ: 2.41(s, 6H), 4.52(s, 2H), 6.69(s, 1H), 7.05(d,J=16.2 Hz, 1H), 7.37~7.43(m, 5H), 7.59(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.76(d,J=16.2 Hz, 1H), 7.79(s, 1H);13C NMRδ: 170.5, 167.1, 163.2, 149.6, 142.2, 139.4, 135.2, 129.8, 129.0, 127.6, 126.6, 120.4, 115.9, 113.9, 110.0, 35.1, 23.9; IRν: 3 058, 3 024, 2 926, 1 644, 1 580, 1 531, 1 475, 1 263, 964, 764, 702, 633 cm-1; Anal.calcd for C19H15N3OS: C 70.75, H 5.13, N 11.25; found C 70.78, H 5.16, N 11.29。

6e: 黃色粉末,收率78.6%, m.p.132~134 ℃;1H NMRδ: 2.69(s, 3H), 4.62(s, 2H), 7.05(d,J=16.2 Hz, 1H), 7.33~7.46(m, 5H), 7.58(d,J=7.5 Hz, 2H), 7.72(s, 1H), 7.78(d,J=16.2 Hz, 1H);13C NMRδ: 165.2, 164.7, 163.5, 150.0, 142.6, 138.8, 135.0, 132.7, 129.9, 129.0, 127.6, 126.6, 120.4, 113.8, 110.4, 38.3, 15.7; IRν: 3 058, 2 925, 1 638, 1 578, 1 533, 1 476, 1 264, 965, 752, 701, 650 cm-1; Anal.calcd for C22H19N3OS: C 70.75, H 5.13, N 11.25; found C 70.76, H 5.16, N 11.29。

(2) 10a~10d的合成通法

在三頸瓶中依次加入2-氯甲基苯并噁唑(9) 1.68 g(10.0 mmol)， 5a~5d 10 mmol，無(wú)水碳酸鉀2.76 g(20.0 mmol)和丙酮10 mL，攪拌下回流反應(yīng)3 h(TLC監(jiān)測(cè))。冷卻至室溫，抽濾，除鹽，濾液蒸除部分丙酮，殘余物用混合溶劑A重結(jié)晶得黃色或淡黃色粉末10a~10d。

10a: 收率78.7%, m.p.51~52 ℃;1H NMRδ: 3.45(t,J=8.3 Hz, 2H), 4.24(t,J=8.3 Hz, 2H), 4.65(s, 2H), 7.34(t,J=7.6 Hz, 2H), 7.52(d,J=7.5 Hz, 1H), 7.72(d,J=7.5 Hz, 1H);13C NMRδ: 163.6, 162.2, 151.1, 141.1, 125.2, 124.5, 120.1, 110.7, 64.0, 36.3, 28.9; IRν: 3 059, 3 010, 2 904, 1 589, 1 548, 1 467, 1 252, 705 cm-1; Anal.calcd for C11H10N2OS2: C 52.78, H 4.03, N 11.19; found C 52.76, H 4.06, N 11.21。

10b: 收率82.4%, m.p.147~148 ℃;1H NMRδ: 4.79(s, 4H), 7.35(t,J=7.2 Hz, 4H), 7.52(d,J=7.6 Hz, 2H), 7.71(d,J=7.3 Hz, 2H);13C NMRδ: 163.8, 161.1, 151.1, 141.0, 125.6, 124.7, 120.3, 110.8, 30.4; IRν: 3 057, 3 018, 2 906, 1 512, 1 573, 1 456, 1 239, 697 cm-1; Anal.calcd for C18H12N4O2S3: C 52.41, H 2.93, N 13.58; found C 52.44, H 2.96, N 13.57。

10c: 收率88.5%, m.p.97~98 ℃;1H NMRδ: 4.91(s, 2H), 7.33~7.42(m, 4H), 7.51~7.91(m, 4H);13C NMRδ: 164.8, 163.6, 162.6, 151.2, 141.1, 136.3, 127.2, 126.0, 125.8, 124.6, 123.6, 122.4, 120.3, 110.7, 32.7; IRν: 3 057, 2 925, 1 589, 1 535, 1 455, 1 268, 696 cm-1; Anal.calcd for C15H10N2OS2: C 60.38, H 3.38, N 9.39; found C 60.41, H 3.41, N 9.37。

10d: 收率84.2%, m.p.110~112 ℃;1H NMRδ: 2.39(s, 6H), 4.73(s, 2H), 6.72(s, 1H), 7.31(t,J=7,4 Hz, 2H), 7.49~7.70(m, 2H);13C NMRδ: 165.8, 165.2, 162.5, 151.0, 141.3, 125.4, 124.8, 116.1, 113.2, 111.6, 36.1, 23.9; IRν: 3 056, 2 973, 2 915, 1 612, 1 568, 1 454, 1 244, 697 cm-1; Anal.calcd for C14H13N3OS: C 61.97, H 4.83, N 15.49; found C 61.95, H 4.81, N 15.51。

1．3　生物活性

采用培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽法測(cè)定小麥種子發(fā)芽率[10]。挑選粒大飽滿的小麥種子，用0.1%HgCl2溶液消毒15 min后，依次用自來(lái)水和去離子水沖洗數(shù)次；用去離子水(30 ℃)浸種36 h，于28 ℃催芽36 h。選取發(fā)芽一致的種子(100粒)均勻放置在墊有幾層濾紙的培養(yǎng)皿中(分別裝有c=5 mg·L-1, 15 mg·L-1, 25 mg·L-1和35 mg·L-1的6或10的水溶液)，每組重復(fù)3次，以去離子水作空白對(duì)照。按國(guó)家種子質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算發(fā)芽率。

2結(jié)果與討論

2．1　表征

(1)1H NMR

由1H NMR分析可知，5中SCH2的質(zhì)子峰位于δ4.48~4.91附近； 6和10中苯并噁唑環(huán)和芳環(huán)的質(zhì)子峰位于δ7.30~7.91附近； 6d和10d中嘧啶環(huán)的質(zhì)子峰位于δ6.69和δ6.72處； 6a~6e在δ7.05和δ7.78處各有一組J=16.2 Hz的吸收峰，其歸屬為烯鍵中反式烯氫的信號(hào)峰，表明6中苯并噁唑環(huán)與苯環(huán)處于反式位置。

(2) IR

由IR分析可知， 6和10中亞甲基的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰和面外彎曲振動(dòng)吸收峰分別位于2 920 cm-1和1 470 cm-1附近；苯環(huán)骨架振動(dòng)和苯環(huán)C-H伸縮振動(dòng)吸收峰分別位于1 580 cm-1和1 530 cm-1附近； 6中C=C伸縮振動(dòng)吸收峰位于1 640 cm-1處； 965 cm-1處的特征吸收峰則進(jìn)一步表明6中雙鍵上的氫處于反式位置。

表 1　6和10對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響

*c/mg·L-1

2．2　6和10對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響

6和10對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，隨著6和10的c增大，小麥種子發(fā)芽率呈先提高后降低的趨勢(shì)；當(dāng)c=35 mg·L-1時(shí)， 6和10的促進(jìn)作用最強(qiáng)，發(fā)芽率最高，分別為88%， 81%， 90%， 83%， 84%和72%;當(dāng)c(6d)=15 mg·L-1和c(6e, 10d)=25 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率也較高(87%, 82%和84%)。與文獻(xiàn)[11-12]報(bào)道相比，6和10對(duì)發(fā)芽率的促進(jìn)作用稍弱。因此，我們考慮在今后的實(shí)驗(yàn)中將SCH2更換為甲酰胺基，繼續(xù)考察其生活活性。

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·研究論文·

Synthesis of Novel Benzoxazole Heteroaryl Thioether Compounds

and Their Effects on Wheat Seed Germination Rate

LIU Xia1*，MA Cai-lian1,YI Ze2

(1. Shanxi Coal Mining Administrators College, Jinzhong 030600, China;

2. Tianjin Caring Technology Development Co., Ltd, Tianjin 300392, China)

Abstract：Nine benzoxazole heteroaryl thioether compounds(6, 10a and 10d were novel compounds) were designed and syntheiszed by active group combination principle with SCH2as “bridge group”, using 2-amino-4-methylphenol and 2-amino-phenol as materials. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR, IR and elemental analysis. Effects of 6 and 10 on wheat seed germination rate were investigated by petri dish-filter paper germination method. The results indicated that 6 and 10 could promote wheat seed germination rate at proper concentration.

Keywords：benzoxazole; sulfur ether; group combination; synthesis; wheat seed germination rate

中圖分類號(hào):O623.82； O626.24

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

DOI:10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.01.14406

作者簡(jiǎn)介:劉霞(1982-)，女，漢族，山西夏縣人，博士研究生，主要從事有機(jī)合成的研究。E-mail: 741239179@qq.com

基金項(xiàng)目:天津市功能分子結(jié)構(gòu)與性能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目

收稿日期:2014-11-19；

修訂日期:2015-07-14