本發(fā)明涉及一種吡啶聯(lián)噻唑類羧酸衍生物的合成方法，屬于化學合成技術領域。
背景技術：
含氮雜環(huán)結構的化合物在當前醫(yī)用藥及農用藥的創(chuàng)制應用中扮演著越來越重要的角色，其中噻唑、吡啶類化合物因為其廣泛的生物活性而成為新醫(yī)藥及農藥研究的重點和熱點。目前在新醫(yī)用藥和農用藥的研發(fā)和創(chuàng)制中，吡啶、噻唑類的應用越來越廣泛，在人體健康治療和農作物疾病防治過程中發(fā)揮越來越重要的作用。吡啶、噻唑類化合物是當前醫(yī)藥和農藥研究的熱點和重要領域。
文獻有關吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸的制備，Oleg V.Maltsev等報道(Synthesis,2013,2763-2767)3-氰基吡啶、半胱氨酸鹽酸鹽在碳酸氫鈉與氫氧化鈉混合堿、甲醇為溶劑室溫反應制備；,Hans PeterKrimmer等報道(Chemiker-Zeitung,1987，111,357-61)3-氰基吡啶、半胱氨酸鹽酸鹽在碳酸鉀為堿、甲醇水為溶劑反應合成。文獻報道吡啶聯(lián)噻唑羧酸(WO 2012007500)由硫代煙酰胺與3-溴丙酮酸乙酯在氫氧化納水溶液中反應來制備；專利WO 2003027085以4-甲基-3-氰基吡啶制備硫代煙酰胺，再與3-溴丙酮酸反應合成吡啶聯(lián)噻唑羧酸。而由吡啶聯(lián)二氫噻唑衍生物合成吡啶聯(lián)噻唑衍生物一般用二氧化錳氧化法(Mark C.Bagley,Journal ofOrganic Chemistry,2005,70,1389-1399)。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種吡啶聯(lián)噻唑類羧酸衍生物的合成方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：
一種吡啶聯(lián)噻唑類羧酸衍生物的合成方法，先合成吡啶聯(lián)二氫噻唑類羧酸，再酰氯化，酰氯與胺類化合物或醇反應合成其衍生物。
所述的一種吡啶聯(lián)噻唑類衍生物的合成方法，所述吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸的具體合成方法為：將3-氰基-R-吡啶、L-半胱氨酸鹽酸鹽、碳酸氫鈉置于反應容器中，加入無水乙醇，于90℃下加熱12小時，直到原料反應完，冷卻至室溫，旋去無水乙醇得乳白色固體，用水溶解，在冰浴條件下，緩慢加入鹽酸溶液，至測定溶液pH＝3-4，析出白色固體，抽濾，再用冰水洗滌2-3次，干燥后得到吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸。
所述的一種吡啶聯(lián)噻唑類衍生物的合成方法，所述氰基吡啶類化合物為3-氰基吡啶、4-甲基-3-氰基吡啶、2-氯-3-氰基吡啶。
所述的一種吡啶聯(lián)噻唑類衍生物的合成方法，所述3-氰基-R-吡啶與L-半胱氨酸鹽酸鹽的摩爾比為1:1.5-1:2.5。
所述的一種吡啶聯(lián)噻唑類衍生物的合成方法，取化合物吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸于反應容器中，加入二氯甲烷作溶劑，在冰浴條件下慢慢滴入二氯亞砜，撤去冰浴，常溫下反應18小時，完全反應后蒸去二氯甲烷，得到中間產物A，加入15mL二氯甲烷溶解中間產物A，在零攝氏度下，向反應液里逐滴加入三乙胺，然后再逐滴加入胺類化合物，撤去冰浴，常溫下反應16h，直至原料完全消失；向反應體系中加入飽和NaHCO3水溶液來淬滅反應，用二氯甲烷萃取，飽和NaCl溶液洗滌，無水Na2SO4干燥，過濾，蒸去二氯甲烷，用DCM:MeOH＝40:1～10:1或PE:EA＝5:1～3:1，得到吡啶聯(lián)噻唑類酰胺。
所述的一種吡啶聯(lián)噻唑類衍生物的合成方法，取化合物吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸于反應容器中，加入醇類化合物，在冰浴條件下慢慢滴入二氯亞砜，撤去冰浴，加熱到80℃，回流4h，反應完全，旋干溶劑，加入飽和NaHCO3溶液，用DCM萃取三次，再用飽和NaCl洗滌，無水Na2SO4干燥，旋干溶劑，柱層析PE:EA＝2:1,得到吡啶聯(lián)噻唑類酯。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明的合成方法操作過程簡單，無需經過二氫噻唑即可合成噻唑，收率高，合成的吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸具有良好的抑菌活性，同時吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸可進一步合成吡啶聯(lián)噻唑類酰胺和吡啶聯(lián)噻唑類酯，能夠在醫(yī)藥和農用藥領域得到很好的應用，為新農藥和醫(yī)藥的創(chuàng)造提供了新的思路，具有良好的發(fā)展前景。
具體實施方式
為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。
實施例1
吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸合成反應通式為：
所述吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸的結構式如下：
稱取3-氰基吡啶(10mmol，1.04g)、L-半胱氨酸鹽酸鹽(15mmol)、碳酸氫鈉(60mmol)于100mL圓底燒瓶中，加入無水乙醇30mL，于90℃下加熱12小時，直到原料反應完，冷卻至室溫，旋去無水乙醇得乳白色固體。用水溶解，在冰浴條件下，緩慢加入鹽酸溶液(濃度為2mol/L)，至測定溶液pH＝3-4，反應體系中析出大量的白色固體，抽濾，再用冰水洗滌2-3次，干燥后得到化合物吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸A1，白色固體，收率為87％。
其化學表征為：1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):8.95(1H,d,J＝1.8Hz),8.75(1H,dd,J＝1.2Hz,J＝4.8Hz),8.17(1H,d,J＝7.8Hz),7.55(1H,dd,J＝1.8Hz,J＝4.8Hz),5.35(1H,t,J＝9.0Hz),3.81～3.64(2H,m).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):171.5,166.2,152.4,148.5,135.6,128.1,124.0,78.2,35.2.
稱取4-甲基-3-氰基吡啶(10mmol，1.04g)、L-半胱氨酸鹽酸鹽(20mmol)、碳酸氫鈉(60mmol)于100mL圓底燒瓶中，加入無水乙醇30mL，于90℃下加熱12小時，直到原料反應完，冷卻至室溫，旋去無水乙醇得乳白色固體。用水溶解，在冰浴條件下，緩慢加入鹽酸溶液(濃度為2mol/L)，至測定溶液pH＝3-4，反應體系中析出大量的白色固體，抽濾，再用冰水洗滌2-3次，干燥后得到化合物吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸A2，白色固體，收率為91％。
其化學表征為：1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):8.66(1H,s),8.54(1H,d,J＝4.8Hz),7.40(1H,d,J＝4.8Hz),5.45～5.39(1H,m),3.80～3.65(2H,m),2.51(3H,s).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):171.6,165.8,150.8,149.4,146.2,128.7,126.1,78.8,35.4,19.9
稱取2-氯-3-氰基吡啶(10mmol，1.04g)、L-半胱氨酸鹽酸鹽(25mmol)、碳酸氫鈉(60mmol)于100mL圓底燒瓶中，加入無水乙醇30mL，于90℃下加熱12小時，直到原料反應完，冷卻至室溫，旋去無水乙醇得乳白色固體。用水溶解，在冰浴條件下，緩慢加入鹽酸溶液(濃度為2mol/L)，至測定溶液pH＝3-4，反應體系中析出大量的白色固體，抽濾，再用冰水洗滌2-3次，干燥后得到化合物吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸A3，淺橘黃色粉末狀固體，收率為88％。
其化學表征為：1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):8.54(1H,d,J＝2.4Hz),8.11(1H,d,J＝6.9Hz),7.56～7.52(1H,m),5.32(1H,t,J＝9.0Hz),3.82～3.68(2H,m).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):171.3,165.0,151.3,147.4,139.9,128.7,123.3,78.1,36.3.
實施例2吡啶聯(lián)噻唑類酰胺合成反應通式為：
所述吡啶聯(lián)噻唑羧酰胺的結構式如下：
稱取化合物吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸A(0.2mmol)于25mL圓底燒瓶中，加入二氯甲烷(8mL)作溶劑，在冰浴條件下慢慢滴入0.14mL二氯亞砜，撤去冰浴，常溫下反應18小時，減壓蒸干，加入15mL二氯甲烷溶解，在零攝氏度下，向反應液里逐滴加入三乙胺(2.5eq)，然后用注射器再逐滴加入胺(1.1eq)，撤去冰浴，常溫下反應16h，直至原料完全消失。向反應體系中加入20mL飽和NaHCO3水溶液淬滅反應，用3×15mL的二氯甲烷萃取，25mL飽和NaCl溶液洗滌，無水Na2SO4干燥，過濾，蒸去二氯甲烷，用DCM:MeOH＝40:1～10:1或PE:EA＝5:1～3:1，得到目標產物B。
目標產物吡啶聯(lián)噻唑羧酰胺B1的化學表征如下：黃色油狀液體，收率為78％；1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):9.20(1H,d,J＝2.1Hz),8.72～8.68(2H,m),8.23～8.20(1H,m),8.15(1H,s),7.42(1H,dd,J＝3.4Hz,J＝8.1Hz),3.60(2H,q,J＝6.0Hz),2.63～2.55(6H,m),1.84～1.75(2H,m),1.08(6H,t,J＝7.2Hz).13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):164.5,160.8,151.9,151.2,147.7,133.7,129.1,123.8,123.3,52.0,47.1,39.5,26.0,11.7.
目標產物吡啶聯(lián)噻唑羧酰胺B2的化學表征如下：橙紅色色油狀液體，收率為74％；1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):8.88(1H,s),8.54(1H,d,J＝2.1Hz),8.44(1H,s),8.23(1H,s),7.71(1H,d,J＝7.8Hz),7.36(1H,d,J＝7.8Hz),7.10～7.26(4H,m),4.65(2H,t,J＝7.2Hz),3.27(2H,t,J＝7.2Hz),2.61(3H,s).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):164.7,161.4,150.4,150.0,148.0,146.2,136.3,128.98.128.3,127.5,126.1,122.4,122.1,119.4,118.8,111.6,111.3,65.7,24.8,20.8.
目標產物吡啶聯(lián)噻唑羧酰胺B3的化學表征如下：黃色油狀液體，收率為73％，熔程：91.5～93.1℃，1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):8.58(1H,dd,J＝1.8Hz,J＝7.8Hz),8.44(1H,dd,J＝1.8Hz,J＝4.5Hz),8.32(1H,s),7.83(1H,s),7.39～7.25(6H,m),4.69(2H,d,J＝6.0Hz).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):161.5,160.8,150.3,149.9,148.3,139.2,138.1,128.8,128.1,127.9,127.6,125.6,122.8,43.4.
實施例3吡啶聯(lián)噻唑類酯合成反應通式為：
所述吡啶聯(lián)噻唑羧酯的結構式如下：
稱取化合物A(0.5mmoL)，于25mL圓底燒瓶中，加入10eq醇溶解，零攝氏度下緩慢滴加0.145mL二氯亞砜，加熱到80℃，回流4h，反應完全，旋干溶劑，加入10mL飽和NaHCO3溶液溶液，用3×10Ml DCM萃取三次，再用15mL飽和NaCl洗滌，無水Na2SO4干燥，旋干溶劑，柱層析PE:EA＝2:1,得到目標化合物C。
目標產物C1的表征如下：白色固體，收率為75％，熔程：114.4～115.9℃；1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):9.19(1H,d,J＝1.8Hz),8.70(1H,dd,J＝0.9Hz,J＝4.5Hz),8.35(1H,dd,J＝1.8Hz,J＝8.1Hz),8.21(1H,s),7.44～7.38(3H,m),6.93～6.90(2H,d,J＝8.4Hz),5.37(2H,s),3.82(3H,s).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):165.4,161.1,159.9,151.5,148.3,148.0,134.2,130.51,128.9,127.9,127.7,123.8,114.0,67.1,55.3
目標產物C2的表征如下：白色粉末狀固體，收率為70％，熔程：76.3～76.8℃；1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):8.78(1H,s),8.43(1H,d,J＝4.8Hz),8.21(1H,s),7.15(1H,d,J＝4.5Hz),4.36(2H,q,J＝6.9Hz),2.51(3H,s),1.33(3H,t,J＝7.2Hz).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):164.6,161.2,150.4,145.0,1478.0,145.9,128.8,128.1,125.9,61.5,20.6,14.3.
目標產物C3的表征如下：白色粉末狀固體，收率為82％，熔程：98.8～99.5℃，1H-NMR(300MHz,CDCl3),δ(ppm):8.76(1H,dd,J＝1.8Hz,J＝7.8Hz),8.47(1H,dd,J＝1.8Hz,J＝4.5Hz),8.34(1H,s),7.46(1H,t,J＝1.8Hz),7.41(1H,dd,J＝4.8Hz,J＝8.1Hz),6.54(1H,d,J＝3.3Hz),6.40(1H,t,J＝1.8Hz),5.38(2H,s).
13C-NMR(75MHz,CDCl3),δ(ppm):162.2,160.8,150.4,149.1,148.2,146.6,143.5,139.9,129.7,128.2,122.9,111.4,110.7,58.9.
抑菌活性測定實驗
(1)培養(yǎng)基的制作
稱取5克氯化鈉，10克蛋白胨以及5克酵母抽提物，分別溶解在熱水中，加熱煮沸(LB固體培養(yǎng)基將瓊脂煮化)，定容為1L。將配制好的培養(yǎng)基分裝于三角瓶或試管中，放置在滅菌鍋中高溫滅菌20分鐘。
(2)溶劑選擇
選取丙酮：水＝10:1(V/V)的混合溶液作為吡啶聯(lián)二氫噻唑羧酸的溶劑，配制成500ppm的化合物溶液A；
用蒸餾水配制500ppm的硫酸鏈霉素溶液B；用丙酮：水＝10:1(V/V)的混合溶液作為溶劑對照C。
(3)實驗步驟
用溶劑溶解一定量的新化合物配制成500ppm的溶液待用，于LB液體培養(yǎng)基中接種丁香假單胞菌，并置于25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24小時。取約0.3ml菌液均勻涂布于LB平皿上，晾干，用濾紙片吸附溶劑、硫酸鏈霉素溶液和新化合物溶液，分別再將濾紙片放在平皿的三個點上，并置于25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24-36小時，觀察濾紙片周圍無菌圈的大小，平行三次。
實驗結果見下表：
可見，吡啶聯(lián)噻唑羧酸酰胺和吡啶聯(lián)噻唑羧酸酯對丁香假單胞菌的生長有明顯的抑制作用。
吡啶聯(lián)噻唑類化合物的抗癌活性實驗
(1)緩沖液的配置：緩沖溶液a:用鹽酸溶液調節(jié)50mM Tris和18mM NaCl至該溶液PH＝7.20。緩沖溶液b:5×反應終止液:0.25％溴酚藍，4.5％SDS和45％甘油。TBE電泳緩沖溶液:將4.5g EDTA，27.5g H3BO3和54g Tris溶于1000mL二次蒸餾水中，得到SXTBE的硼酸體系溶液，使用時需要將溶液稀釋5倍，最后得到濃度為89mM的H3BO3溶液，89mM Tris和2mM EDTA(pH＝8.3)。
(2)瓊脂糖凝膠電泳實驗
在含有等量的DNA的溶液中分別加入不同體積的配合物溶液，混勻，移取20uL的反應終溶液，在365nm長光源下照射一定時間后加入溴酚藍溶液終止反應。上樣至0.8％的瓊脂糖凝膠板孔槽里，在TBE中以95V電泳1.2小時。最后在化學熒光成像分析系統(tǒng)下記錄分析電泳圖片。
(3)Topo II抑制實驗
Topo II購買于GE公司，直接使用。反應混合物(20uL)包含10mM Tris-HCl(pH＝7.9)，5.0mM MgC12，50mM KCI，50mM NaCI，15ug/mL BSA，1.0mM ATP，0.1mM EDTA，2Unit Topo II，0.1ug pBR322DNA和一定范圍內不同濃度的Ru(II)配合物。在30℃條件下將反應混合物溫育15min后，加入4uL×5的反應終止液使反應終止。電泳方法和分析方式同上。將抑制50％的Topo II活性的新化合物的濃度定義為IC50。
新化合物對TopoII的抑制作用結果
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。