说明书一种[1,2,4]三唑[4,3-α]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种 [1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法。
背景技术
由始至终人类从未停止探索未知世界，新化合物的创制一直以来也是化学家研究的重点，在错综纷杂的化合物中，含氮杂环化合物通常具有优异的生物活性，例如对mGlu2 受体的 PAM活性、抗惊厥活性、除草活性等。同样，此类化合物也表现出较好的抗菌活性。其中一些已经开发成为商品化杀菌剂农药，例如，唑啶草酮、丙硫菌唑等。由于含氮杂环具有的多种生物活性，使得在新化合物创制中[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备具有重要意义。
[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的合成已有报道。如：
1989年，Rama, R.报道了[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮与烯烃反应合成[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的方法：
1992年，Sohda, Takashi报道了[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮与卤化物反应合成[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的方法：
2012年，Edlin, Chris D.报道了在N,N-二异丙基乙胺存在下合成[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的方法：
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简便的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的的制备方法。
一种如式（I）所示的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于包括下述步骤：由3-氯-2-肼基吡啶与硫脲在微波辐射下进行关环反应合成制得如式（Ⅱ）所示的8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮，而后8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮与如式（III）所示的RCH2Cl在碱性物质与有机溶液中微波辐射反应制得式（I）所示的产物[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物；
式（III）中式（I）中的R与式（III）中的R相同， R为苯基，3,4-二氯苯基，2-(1-甲氧基亚氨基-2-甲氧基-2-氧代乙基)苯基，乙腈基，4-腈基苯基，3-腈基苯基， 6-氯吡啶-3-基，3-氟苯基，4-溴苯基，4-氯苯基，2-氯苯基。
所述的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于所述重结晶溶剂为石油醚、乙酸乙酯、正己烷或乙醇中的一种或多种。
所述的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为N,N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、1,4-二氧六环或丙酮中的一种或多种。
所述的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于所述碱性物质为碳酸钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾或氢化钠中的一种或多种。
所述的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于所述的3-氯-2-肼基吡啶和硫脲的投料摩尔比为1:2.0～4.0，优选投料摩尔比为1:3.0。
所述的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于所述的8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮, RCH2CL和碱性物质的投料摩尔比为1:1.0~1.5:1.0~2.0，优先投料摩尔比为1:1.1:1.2。
所述的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于所述的3-氯-2-肼基吡啶和硫脲的关环反应温度为180℃，反应时间为30min。
所述的[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物的制备方法，其特征在于所述的8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮和 RCH2Cl的反应温度为90℃，反应时间为15 min。
本发明充分反应后所得的反应液经简单的常规后处理即可得到目标产物，所述的后处理方法可以是：反应结束，反应液直接浓缩得到残余物或将反应液倒入水中，再用乙酸乙酯进行萃取，合并有机层，干燥，浓缩得到残余物，然后将所得残余物用已知方法例如柱层析法或重结晶法来分离和纯化得到目标产物[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮衍生物。柱层析或重结晶所用溶剂可以为石油醚、乙酸乙酯、正己烷、乙醇或它们的混合液。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过采用在微波条件下制备，其制备方法操作简单，产物收率高、反应时间短、反应过程中所用的试剂都比较廉价，具有良好的应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1 8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮的合成
将硫脲(3mmol)，3-氯-2-肼基吡啶(143 mg, 1mmol)加入到CEM Discovery单模微波合成仪特定圆底消解罐中。而后微波辅助合成仪在(180°C, 30min)条件下辐射工作。结束后将混合物倒入至40ml水中形成沉淀后过滤，粗产品在乙醇中重结晶得到8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮，收率95%。
实施例2 3-(苯甲硫基)-8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、苄氯 (1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即3-(苯甲硫基)-8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶，产率94%, m.p.140-141℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.29 (s, 2H, SCH2), 6.62(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 7.09-7.11(m, 2H, Ar-H), 7.15-7.16(m, 3H, Py-H and Ar-H), 7.27(s, 1H, Ar-H), 7.62(d, J=6.8Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C13H10ClN3S: found C 56.74, H 3.76, N 15.43; calcd. C, 56.62; H, 3.66; N, 15.24.
实施例3 8-氯-3-((3,4-二氯苄基)硫基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、1,2-二氯-4-氯甲基苯(1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即8-氯-3-((3,4-二氯苄基)硫基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶，产率 93%, m.p.152-153℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.30 (s, 2H, SCH2), 6.75(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 7.02(d, J=6.2Hz, 1H, Py-H), 7.33(d, J=6.5Hz, 1H, Py-H),. Elemental analysis for C13H8Cl3N3S: found C 45.44, H 2.53, N 11.98; calcd. C, 45.30; H, 2.34; N, 12.19.
实施例4 (Z)-甲基 2-(2-(((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)甲基)苯基)-2-(甲氧亚胺基)乙酸酯的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、甲基(Z)-2-(2-(氯甲基)苯基)-2-(甲氧亚胺基)乙酸酯 (1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即(Z)-甲基 2-(2-(((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)甲基)苯基)-2-(甲氧亚胺基)乙酸酯，产率93%, m.p.155-156℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 3.77(s, 3H, OCH3), 3.89(s, 3H, OCH3), 4.10 (s, 2H, SCH2), 6.53(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 6.66(d, J=7.0Hz, 1H, Ar-H), 6.90(d, J=7.5Hz, 1H, Ar-H), 7.13(d, J=7.5Hz, 1H, Ar-H), 7.19(t, J=7.5Hz, 1H, Ar-H), 7.25(d, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 7.71(d, J=6.9Hz, 1H, Py-H),. Elemental analysis for C17H15ClN4O3S: found C 52.33, H 3.97, N 14.45; calcd. C, 52.24; H, 3.87; N, 14.33
实施例5 2-((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)乙腈的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、2-氯乙腈(1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即2-((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)乙腈，产率92%, m.p.200-201℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 3.90 (s, 2H, SCH2), 7.00(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 7.48(d, J=7.2Hz, 1H, Py-H), 7.24-7.28(m, 2H, Ar-H), 7.31(d, J=6.5Hz, 1H, Py-H), 7.31(d, J=6.8Hz, 1H, Py-H),. Elemental analysis for C8H5ClN4S: found C 42.97, H 2.31, N 24.99; calcd. C, 42.77; H, 2.24; N, 24.94.
实施例6 4-(((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)甲基)苄腈的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、对氯甲基苄腈 (1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即4-(((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)甲基)苄腈，产率94%, m.p.194-195℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.50 (s, 2H, SCH2), 6.89(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 7.40(d, J=8.1Hz, 1H, Ar-H), 7.45(d, J=6.5Hz, 1H, Py-H), 7.54(d, J=8.1Hz, 1H, Ar-H), 7.82(d, J=6.8Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C14H9ClN4S: found C 55.89, H 2.97, N 18.87; calcd. C, 55.91; H, 3.02; N, 18.63.
实施例7 8-氯-3-(((6-氯吡啶-3-基)甲基)硫基)-[1,2,4]三唑 [4,3-a]吡啶的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、2-氯-5-氯甲基吡啶(1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即8-氯-3-(((6-氯吡啶-3-基)甲基)硫基)-[1,2,4]三唑 [4,3-a]吡啶，产率92%, m.p.150-151℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.40 (s, 2H, SCH2), 6.81(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 7.18(d, J=8.2Hz, 1H, Py-H), 7.34(d, J=7.2Hz, 1H, Py-H), 7.58(dd, J=2.5, 2.5Hz, 1H, Py-H), 7.78(d, J=6.9Hz, 1H, Py-H), 8.31(d, J=2.3Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C12H8Cl2N4S: found C 46.42, H 2.75, N 17.96; calcd. C, 46.32; H, 2.59; N, 18.00.
实施例8 8-氯-3-((3-氟苯基)硫基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、1-氯甲基-3-氟苯 (1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即8-氯-3-((3-氟苯基)硫基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶，产率93%, m.p.99-100℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.30 (s, 2H, SCH2), 6.69(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 6.85-6.91(m, 2H, Ar-H), 6.93(d, J=1.6Hz, 1H, Ar-H), 7.09-7.13(m, 1H, Ar-H), 7.27(d, J=7.2Hz, 1H, Py-H), 7.71(d, J=7.5Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C13H9ClFN3S: found C 53.22, H 2.97, N 14.51; calcd. C, 53.15; H, 3.09; N, 14.30.
实施例9 8-氯-3-((2-氯苯基)硫基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、1-氯-2-氯甲基苯(1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即8-氯-3-((2-氯苯基)硫基)-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶，产率95%, m.p.152-153℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.42 (s, 2H, SCH2), 6.67(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 6.97(d, J=4.0Hz, 2H, Ar-H), 7.13-7.17(m, 1H, Ar-H), 7.27-7.29(m, 1H, Ar-H), 7.34(d, J=7.9Hz, 1H, Py-H), 7.72(d, J=6.9Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C13H9Cl2N3S: found C 50.46, H 2.90, N 13.64; calcd. C, 50.33; H, 2.92; N, 13.55.
实施例10 3-((4-溴苯基)硫基)-8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、1-溴-4-氯甲基苯(1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即3-((4-溴苯基)硫基)-8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶，产率96%, m.p.168-169℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.42 (s, 2H, SCH2), 6.72(t, J=6.9Hz, 1H, Py-H), 7.04(d, J=7.8Hz, 2H, Ar-H), 7.28-7.33(m, 3H, Ar-H and Py-H), 7.69(d, J=6.9Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C13H9BrClN3S: found C 44.33, H2.61, N 11.68; calcd. C, 44.03; H, 2.56; N, 11.85.
实施例11 3-(((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)甲基)苄腈的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、3-氯甲基苄腈 (1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即3-(((8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3-基)硫基)甲基)苄腈，产率94%, m.p.186-187℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.44 (s, 2H, SCH2), 6.82(t, J=6.9Hz, 1H, Py-H), 7.31-7.37(m, 2H, Ar-H), 7.47(d, J=7.8Hz, 1H, Ar-H), 7.51(d, J=7.8Hz, 1H, Py-H), 7.61(s, 1H, Ar-H), 7.80(d, J=6.7Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C14H9ClN4S: found C 55.89, H 2.88, N 18.86; calcd. C, 55.91; H, 3.02; N, 18.63.
实施例12 8-氯-3-((4-氯苯基)硫基) -[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶的合成
将DMF (5 mL)、8-氯-[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶-3(2H)-硫酮(1mmol)、1-氯-4-氯甲基苯(1.1 mmol) 和NaOH (0.05 g, 1.2mmol) 加入至CEM Discovery单模微波合成仪10ml额定压力罐。而后在(90°C, 15 minutes)条件下微波辐射反应。反应结束后，将混合物倒入碎冰中形成沉淀后过滤，重结晶收集，粗产物通过柱层析进行纯化。即8-氯-3-((4-氯苯基)硫基) -[1,2,4]三唑[4,3-a]吡啶，产率 93%, m.p.162-163℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz), δ: 4.28 (s, 2H, SCH2), 6.69(t, J=7.0Hz, 1H, Py-H), 7.06(d, J=8.4Hz, 2H, Ar-H), 7.14(d, J=8.4Hz, 2H, Ar-H), 7.29(d, J=7.7Hz, 1H, Py-H), 7.67(d, J=7.4Hz, 1H, Py-H). Elemental analysis for C13H9Cl2N3S: found C 50.13, H 3.05, N 13.71; calcd. C, 50.33; H, 2.92; Cl, 22.86; N, 13.55。
实施例13
杀菌活性测试
试验对象：番茄细菌性斑点病、黄瓜枯萎病、番茄灰霉病。
试验方法：采用盆栽试验法。分别将黄瓜种子和番茄种子经过50℃浸泡后，催芽后播种于育苗钵中，待生长至2片真叶供试验。
药剂准备：供试药：取药配成100ppm，取89种化合物各5mg，加丙酮溶解后再加10%土温80，最后加水充分溶解。因100ppm为100mg/L所以加水量 =5mg*1000/100mg=50ml，因有机溶剂最终含量≤1% 所以加丙酮的量=50ml*1%=0.5ml（溶解），因吐温最终含量为0.1% 所以50 ml水里应有吐温 0.05 ml，即：应加10%吐温0.05 ml.
对照药剂：3%中生菌素WP→800倍液 0.01g药+8ml水
75%甲基托布津WP→1000倍液 0.01g药+15ml水
50%嘧菌环胺水分散粒剂→1000倍液 0.01g药+15ml水
施药方法：番茄细菌性斑点病和番茄灰霉病实验中，番茄苗长出两片复叶时，用喷壶将供试药剂与对照药剂均匀喷施在供试植株上。
黄瓜枯萎病实验中，将黄瓜种子浸泡于各要处理2h后进行接种处理。
接种方法：
番茄细菌性斑点病采用菌悬液喷雾法接种：将培养好的番茄细菌性斑点病菌兑蒸馏水稀释成3×107cfu/ml菌悬液，用喷壶喷雾接种。接种后保湿培养。
番茄灰霉病采用打菌丝接种法接种：通过纱布过滤把液体培养基和菌块分开，用粉碎仪把带有少量液体的培养基的菌块打碎，再用过滤好的液体培养基与打碎的菌块混合配成一定浓度的溶液，并用分光光度计测定溶液透光率（λ=630nm，OD=9.8）。
黄瓜枯萎病采用培根浸种法接种：将在PD培养基中培养好的黄瓜枯萎病菌用纱布过滤菌丝，调节孢子浓度到1×106cfu/ml浸泡种子。
待清水充分发病后进行病情调查，并计算病情指数和防治效果。
式中：EF: 相对防治效果；CK: 对照区终期平均病情指数；PT: 处理区终期平均病情指数。
杀菌活性测试试验结果如表1所示。
表1 100ppm下各化合物的杀菌活性（%防效）
。