N-(3-氟苯甲酰基)-N′-芳基硫脲衍生物的合成及其生物活性*

胡昌秋, 秦敬东, 胡 冰, 魏太保

(西北师范大学 化学化工学院 甘肃省高分子材料重点实验室,甘肃 兰州 730070)

含氟农药因具有高效、低毒等优点，成为当今农药开发的重点之一[1，2]。在芳香族化合物中引入氟原子后，可使其产生许多新的、特殊的功能，为此芳香族含氟化合物的合成与开发应用，深受国内外工业界、科学界的广泛关注[3，4]。酰基硫脲类化合物由于具有广泛的生物活性受到人们的普遍重视，被用作杀虫剂[5]、除草剂[6]及植物生长调节剂[7]等。具有良好植物生长调节活性的芳酰基硫脲衍生物已有文献报道[7～9]，但是对含氟酰基硫脲类化合物的生物活性研究较少。

有鉴于此，作为研究硫脲及其衍生物的合成[7]、生物活性[8]、晶体结构[10]及配位性能[11]等工作的一部分, 我们将超声辐射与相转移催化技术联用，以PEG-400为相转移催化剂,通过3-氟苯甲酰氯与硫氰酸铵反应制得3-氟苯甲酰基异硫氰酸酯(2); 2与芳胺(3a～3k)反应,高产率地合成了11种未见文献报道的3-氟苯甲酰基硫脲衍生物(1a～1k, Scheme 1)。初步生物活性实验结果表明，1对油菜幼苗的胚根生长具有明显的促进作用。

CompabcdefAr4-MeC6H4-2-MeC6H4-3-MeC6H4-2-ClC6H4-3-ClC6H4-4-ClC6H4-CompghijkAr2-pyridyl3-pyridyl4-MeOC6H4-4-EtOC6H4-2-NO2C6H4-

Scheme1

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

X-4型数字显微熔点仪(温度计未经校正)；Varian Mereury plus-400型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；FT-IR型红外光谱仪(KBr压片)；PE-2400 CHN型元素分析仪。

3-氟苯甲酸,南京天尊泽众化学有限公司;其余所用试剂均为分析纯。

1.2 1的合成通法

在反应瓶中加入3-氟苯甲酸1.54 g(11 mmol)和新蒸SOCl22.38 g(20 mmol),搅拌下回流反应8 h,蒸馏去除SOCl2得3-氟苯甲酰氯[12]。

在干燥的烧瓶中分别加入干燥研磨过的NH4SCN粉末0.99 g(13 mmol),乙酸乙酯15 mL,相转移催化剂PEG-400 30 mg(NH4SCN质量的3%)和3-氟苯甲酰氯，在99%的功率(220 W)超声辐射下，于室温反应40 min得3-氟苯甲酰基异硫氰酸酯(2);加乙酸乙酯10 mL,搅拌下滴加芳胺(3a～3k) 10 mmol，滴毕,超声辐射下于室温反应20 min。过滤，滤液旋蒸去除溶剂,残余物用75%乙醇润洗1次，50%乙醇润洗3次,无水乙醇重结晶得1a～1k。

1的实验结果见表1。

表 1 合成1的实验结果Table 1 The experimental result of synthesizing 1

表 2 1的波谱数据Table 2 The spectral data of 1

2 结果与讨论

2.1 1的合成与表征

1的波谱数据见表2。由表2可见，1(以1a为例)由于共扼效应和分子内氢键相互作用，羰基的红外吸收频率出现在1 683 cm-1，与正常的羰基吸收频率1 710 cm-1相比明显下降，且振动强度变弱；苯环的CH振动强度比羰基的强，这一反常现象说明分子内氢键存在；3 196 cm-1谱带归属于νN(1)-H振动，弱而宽的吸收带3 048 cm-1归属于N(2)-H振动，均说明存在分子内氢键作用。1H NMR谱中一个存在分子内氢键的NH质子化学位移移至低场12.37处。

2.2 1的生物活性

配制c(1)分别为100 mg·L-1, 50 mg·L-1, 10 mg·L-1的溶液，采用平皿培养法[13]，研究其对双子叶植物油菜幼苗根系的生长调节作用，用蒸馏水作空白实验，相同浓度的吲哚乙酸溶液作标准对照。控制温度25 ℃，黑暗培养油菜籽4 d，测量油菜胚根生长长度。用下式计算1对油菜幼苗胚根的生长调节活性(A/%),实验结果见表3。

式中：A为样品植物生长调节活性，N为溶液中油菜胚根的生长长度，N0为蒸馏水中油菜胚根的生长长度

表 3 1对油菜幼苗胚根的生长调节活性Table 3 The growth regulatory activity of 1 for rape radicle

从表3可以看出，c(1)=100 mg·L-1时，1对油菜胚根的生长具有一定的抑制活性，抑制率84.9%～14.3%；而当c(1)=10 mg·L-1时，大部分1对油菜胚根生长表现出促进活性，尤其当Ar上的取代基为乙氧基或氯时,促进作用尤为明显，这与文献[9]结果类似;其中1j表现最好，可能是芳醚型活性子[14]加强化合物活性的结果。

3 结论

本文将超声辐射与相转移催化相结合，合成了一系列N-(3-氟苯甲酰基)-N′-芳基硫脲衍生物。采用超声辐射与相转移催化技术联用，不仅可以缩短反应时间，提高产率，减少相转移催化剂用量，而且可以提高产品纯度,使反应趋向于绿色、简便、高效。

[1] Min J,Min S. Reactions of methylenecyclopropanes and vinylidenecyclopropanes withN-fluorodibenzenesulfonimide[J].Tetrahedron,2009,65(27): 5222-5227.

[2] Larissa V K, Antonella P, Ioana M U,etal. Syntheses and structure-activity relationships of novel 3′-difluoromethyl and 3′-trifluoromethyl-taxoids[J].Journal of Fluorine Chemistry,2008,129(9):817-828.

[3] Dagant R. Exchanging fluorines on highly fluorinated heteroaromatics is a useful strategy formaking other highly substituted heterocycles[J].Chem Eng News, 2001,79(9):40-43.

[4] Schlosser M, Ransis T, Bobbi C. Rerouting nucleophilic substitution from the 4-position to the 2- or 6-position of 2,4-dihalopyridines and 2,4,6-tTrihalopyridines:The solution to a long-standing problem[J].Organic Letters,2005,7(1):127-129.

[5] 陈立民,张自义,张贤,等. 1-苯并噻唑硫乙酰基-4-芳酰氨基硫脲类化合物的合成[J].高等学校化学学报,1988,9(3):284-287.

[6] 严曼,石德清.N-(4,6-二取代嘧啶-2-基)-N′-[1-(杂芳基)甲基-5-甲基-1H-1,2,3-三唑基-4-甲酰基]硫脲的合成与除草活性研究[J].有机化学,2008,28(4):736-740.

[7] Lin Q, Yao H, Wei T B,etal. Synthesis and plant growth regulatory activity ofo-nitrobenzoylthiourea derivatives[J].Indian Journal Chemistry,2009,48B:124-127.

[8] 魏太保,陈继畴,王秀春,等.N-芳基N′-(5-芳基-2-呋喃甲酰基)硫脲衍生物的合成及其生物活性的研究[J].高等学校化学学报,1992,13(9):1217-1221.

[9] 王子云,龚银香,赵新筠,等.N-(5-对三氟甲基苯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-N′-芳酰基硫脲的合成及生物活性[J].合成化学,2005,13(5):477-450.

[10] Zhang Y M, Wei T B, Xian L,etal.N-ethoxycarbonyl-N′-phenylthiourea[J].Acta Crystallogr,2003,E59(7):905-906.

[11] Xian L, Wei T B, Zhang Y M. Synthesis and crystal structure of bis(N-o-methylphenyl-N′-ethoxycarbonylthiourea copper(Ⅰ) chloride[J].Journal of Coordination Chemistry,2004,57(6):453-457.

[12] Elena O S, Leonel P M, Osvaldo E H,etal. Aroylthioureas:New organic ionophores for heavy-metal ion selective electrodes[J].J Chem Soc Perkin Trans 2,2001,2:2211-2218.

[13] 朱有全,胡方中,邹小毛,等. 1-苄基-3-[α-羟基-(未)取代苄基叶立德]吡咯啉-2,4-二酮的合成与生物活性[J].有机化学,2005,25(4):419-423.

[14] 王元正. 活性子方法及其在农药设计中的应用[J].化学世界,1994,35(3):122-124.