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在农药和医药的研究和开发中,含氮杂环化合物发挥着重要作用,是当今药物研究的一大热点。含氮杂环化合物及其衍生物作为农药、医药产品的中间体,应用越来越广泛。在有机化合物中引入含氮杂环化合物,常常会引起有机化合物的生物活性增加。
1,2,4-噁二唑衍生物,1,3,4-噻二唑衍生物均属于五元含氮杂环化合物,因杂环分子掺入供电子原子(氮、氧、硫),显著的增加了配基与配体间形成复合物的亲和力和选择性,所以它们的衍生物在农药和医药中应用非常广泛。
1,2,4-噁二唑衍生物具有抗菌、降压、杀虫以及除草等多种生物活性,因此在新的农药和医药设计中1,2,4-噁二唑环常被作为有效的活性基团。1,3,4-噻二唑衍生物因具有广泛的生物活性,如杀菌、杀虫、除草、抗病毒、抗肿瘤、植物生长调节等,而在农药和医药中扮演着重要的角色。杂环硫醚衍生物具有良好的除草和杀菌活性,其中不少已被开发为农药新品种。砜类化合物大都具有广谱生物活性,如杀虫、杀菌、除草、抗肿瘤、抗癌、抗HIV-1和抗结核等。
在本文中,为了寻找具有较高生物活性的噻二唑衍生物,利用生物电子等排原理和活性亚结构连接法,对噻二唑母体进行修饰,设计并合成了含噻二唑、噁二唑杂环的硫醚和砜共计9个未见报道的新型杂环化合物。
目标产物经元素分析、红外光谱、核磁共振分析,证实与真实结构相符。所有的目标产物均未见文献报道。
首先以乙酸乙酯和水合肼为起始原料经过三步反应合成了5-甲基-2-巯基-1,3,4-噻二唑(3)。
以苯甲腈(4a~4i)为起始原料,与盐酸羟胺反应得到苄胺肟(5a~5i),苄胺肟与氯乙酰氯反应,脱水闭环,得到3-取代苯基-5-氯甲基-1,2,4-噁二唑(6a~6i)。
然后利用5-甲基-2-巯基-1,3,4-噻二唑(3)与含有氯甲基的3-取代苯基-5-氯甲基-1,2,4-噁二唑(6a~6h)在碱性条件下进行亲核取代合成得到一系列噻二唑硫醚化合物,2-甲基-5-[(3-取代苯基-1,2,4-噁二唑-5-基)甲硫基]-1,3,4-噻二唑(7a~7h);2-甲基-5-[(3-对氯苯基-1,2,4-噁二唑-5-基)甲硫基]-1,3,4-噻二唑(7d)在冰醋酸中与过硼酸钠反应氧化生成相应的砜,2-甲基-5-[(3-对氯苯基-1,2,4-噁二唑-5-基)甲砜基]-1,3,4-噻二唑(8d)。
单晶的X-射线衍射分析是现代化学研究中重要的技术手段之一,能从原子水平上研究化学物质微观结构和相互作用。在本文中,将所得的11个具有单晶结构的化合物用X-射线衍射进行了晶体结构分析,确定了它们的微观结构。根据晶体结构数据获知:7a属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数:a=9.926(2)A,b=5.9340(12)A,c=23.049(5)A,α=90.00°,β=100.39(3)°,Y=90.00°;7b属于单斜晶系,空间群为C2,晶胞参数:a=10.309(2)A,b=12.992(3)A,c=10.600(2)A,α=90.00°,β=100.63(3)°,γ=90.00°;7c属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数:a=16.751(3)A,b=10.686(2)A,c=8.0940(16)A,α=90.00°,β=97.12(3)°,γ=90.00°;7d属于单斜晶系,空间群为P21/n,晶胞参数:a=5.8570(12)A,b=27.104(5)A,c=9.0260(18)A,α=90.00°,β=102.85(3)°,γ=90.00°;7e属于三斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数:a=6.139(1)A,b=9.890(2)A,c=12.658(3)A,α=72.45(3)°,β=85.91(3)°,γ=77.12(3)°;7f属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞参数:a=35.939(7)A,b=5.6540(11)A,c=13.714(3)A,α=90.00°,β=92.55(3)°,γ=90.00°;7h属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数:a=12.365(3)A,b=15.956(3)A,c=8.2400(16)A,α=90.00°,β=108.26(3)°,γ=90.00°;5d属于单斜晶系,空间群为P21/a,晶胞参数:a=11.1060(12)A,b=4.8909(9)A,c=14.7280(18)A,α=90.00°,β=100.88(3)°,γ=90.00°;5i属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数:a=5.5220(11)A,b=12.365(3)A,c=9.797(2)A,α=90.00°,β=94.38(3)°,γ=90.00°;6c属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞参数:a=25.462(5)A,b=6.4040(13)A,c=14.589(3)A,α=90.00°,β=122.83(3)°,γ=90.00°;6g属于三斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数:a=7.8610(16)A,b=8.5020(17)A,c=9.5370(19)A,α=80.72(3)°,β=73.90(3)°,γ=70.09(3)°。