CN116730946B

CN116730946B - 2-苯基-4-甲基噻唑类化合物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN116730946B
Application number: CN202310710414.2A
Authority: CN
Inventors: 杨平; 彭如群; 谢小保
Original assignee: Institute of Microbiology of Guangdong Academy of Sciences
Current assignee: Institute of Microbiology of Guangdong Academy of Sciences
Filing date: 2023-06-15
Publication date: 2024-11-12
Anticipated expiration: 2043-06-15

Abstract

本发明公开了2‑苯基‑4‑甲基噻唑类化合物及其制备方法和应用。所述的2‑苯基‑4‑甲基噻唑类化合物的结构式如式(IV)所示。本发明通过在噻唑环的C2位引入亲脂性苯基侧链和C5位引入亲水性氨基胍，设计合成了一系列全新结构的2‑苯基‑4‑甲基噻唑类化合物，其制备方法为：以3‑羟基苯甲硫酰胺和3‑氯乙酰丙酮为原料，经Hantzsch噻唑合成反应得到第一步产物(I)，第一步产物(I)与溴代烷(II)反应，制得第二步产物(III)，第二步产物(III)与氨基胍盐酸盐反应，制得最终产物(IV)。该2‑苯基‑4‑甲基噻唑类化合物呈现出抗菌活性，尤其是对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有很好的抗菌活性，可作为抗菌候选化合物。

Description

2-苯基-4-甲基噻唑类化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于抗菌技术领域，涉及一种抗菌药物或工业杀菌剂，具体涉及一种新结构的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物及其制备方法和应用。

背景技术

细菌感染是一种常见疾病，在工业上也是一种常见的物料或产品的变质源头。严重威胁着人类的健康和工业生产。尽管目前医药上和工业上有几个种类的杀菌药或剂可用，但随着这些药剂的长使用历史，微生物的自求生能力促使其产生了一定的耐药性。发现新的靶标和全新结构的杀菌剂变成该领域研究的重要课题。2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)是工业上广泛使用的一类广谱、高效杀菌剂，其结构特点在于五元内同时含有氮、硫杂原子和环上带有酮基，通过同分异构处理和衍生构建结构全新的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物，有可能产生全新结构的杀菌剂。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种结构新颖、对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有显著抗菌活性的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物或其盐。

所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物的结构式如式(IV)所示：

其中，R选自

优选，所述的R选自

本发明的第二个目的是提供一种上述的结构式如式(IV)所示的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物的制备方法，该制备方法以3-羟基苯甲硫酰胺和3-氯乙酰丙酮为原料，经Hantzsch噻唑合成反应得到第一步产物(I)，第一步产物(I)与溴代烷(II)反应，制得第二步产物(III)，第二步产物(III)与氨基胍盐酸盐反应，制得最终产物(IV)，所述的3-羟基苯甲硫酰胺噻唑类化合物的合成反应式为：

其中，R选自

优选，所述的R选自

进一步优选，包括以下步骤：第一步：将3-羟基苯甲硫酰胺、3-氯乙酰丙酮和乙醇加入反应器中，加热搅拌反应，得到第一步产物(I)；第二步：将第一步产物(I)、溴代烷(II)、碳酸钾、N,N-二甲基甲酰胺加入反应器中，加热搅拌反应，得到第二步产物(III)；第三步：将第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐、氯化锂、乙醇加入反应器中，加热搅拌反应，得到上述的结构式如式(IV)所示的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物。

本发明的制备方法，其总收率可在33％～51％。

优选，第一步所述的3-羟基苯甲硫酰胺和3-氯乙酰丙酮的物质的量的比为1:1.2；第二步所述的第一步产物(I)、溴代烷(II)和碳酸钾的物质的量的比为1:1:1.7；第三步所述的第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐和氯化锂的物质的量的比为1:1.3:0.4；所述的加热搅拌反应为70℃下搅拌反应。

优选，所述的溴代烷选自溴代环己烷、溴代环庚烷或1-溴正庚烷。

本发明的第三个目的是提供上述的结构式如式(IV)所示的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物或其盐在制备抗菌药剂中的应用。

优选，所述的抗菌药剂为抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或铜绿假单胞菌药剂。

本发明的第四个目的是提供一种抗菌药剂，该抗菌药剂含有上述的结构式如式(IV)所示的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物或其盐作为活性成分。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明根据现代药物设计理论及有机合成实验技术，对2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)进行改造，通过在噻唑环的C2位引入亲脂性苯基侧链和C5位引入亲水性氨基胍，设计合成了一系列全新结构的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物，并进行了抗菌活性研究。研究结果表明：这类结构新颖的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有显著抗菌活性，在治疗细菌感染的疾病或工业微生物危害中具有较大的应用价值。一些目标物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌有显著抗菌作用，优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)，可作为抗菌候选化合物研究。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1

2-(3-(环己基氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVa)的制备步骤：

将10mmol的3-羟基苯甲硫酰胺、12mmol的3-氯乙酰丙酮、60mL乙醇加入150mL烧瓶中，70℃下搅拌反应3小时，反应完毕，过滤，收集滤渣，风干，得到第一步产物I，即2-(3-羟基苯基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑，收率80％。

将5mmol的第一步产物I、5mmol的溴代环己烷IIa、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应12小时，反应完毕，将反应混合物倒在碎冰上，过滤，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为乙酸乙酯：己烷体积比为3：7)纯化，得到第二步产物IIIa，即2-(3-(环己基氧基)苯基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑，收率70％。

将2mmol的第二步产物IIIa、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应24小时，反应完毕，减压旋干，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为甲醇：二氯甲烷体积比为1：5)纯化，最后得到目标产物(IVa)，收率80％，总收率44％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆,δ):10.97(s,1H,guanidine),7.84(s,3H,guanidine),7.71(d,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.44(t,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.29(s,1H,1-benzene),7.04(d,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),3.64(m,1H,cyclohexane),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),1.95(m,2H,cyclohexane),1.70(m,2H,cyclohexane),1.53(m,2H,cyclohexane),1.44(m,4H,cyclohexane)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]⁺calcd for C₁₉H₂₆N₅OS,372.1858；found372.1871。

实施例2

2-(3-(环庚基氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVb)的制备步骤：

将5mmol的第一步产物I、5mmol的溴代环庚烷IIb、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应12小时，反应完毕，将反应混合物倒在碎冰上，过滤，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为乙酸乙酯：己烷体积比为3：7)纯化，得到第二步产物IIIb，即2-(3-(环庚基氧基)苯基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑，收率80％。

将2mmol的第二步产物IIIb、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应24小时，反应完毕，减压旋干，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为甲醇：二氯甲烷体积比为1：5)纯化，最后得到目标产物(IVb)，收率80％，总收率51％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆,δ):10.97(s,1H,guanidine),7.84(s,3H,guanidine),7.71(d,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.44(t,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.29(s,1H,1-benzene),7.04(d,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),3.50(m,1H,cyclohexane),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),1.75(m,2H,cyclohexane),1.56(m,10H,cyclohexane)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]⁺calcd for C₂₀H₂₈N₅OS,386.2014；found 386.2034。

实施例3

2-(3-(正庚基氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVc)的制备步骤：

将5mmol的第一步产物I、5mmol的1-溴正庚烷IIc、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应12小时，反应完毕，将反应混合物倒在碎冰上，过滤，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为乙酸乙酯：己烷体积比为3：7)纯化，得到第二步产物IIIc，即2-(3-(正庚基氧基)苯基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑，收率60％。

将2mmol的第二步产物IIIc、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应24小时，反应完毕，减压旋干，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为甲醇：二氯甲烷体积比为1：5)纯化，最后得到目标产物(IVc)，收率70％，总收率33％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆,δ):10.97(s,1H,guanidine),7.84(s,3H,guanidine),7.71(d,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.44(t,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.29(s,1H,1-benzene),7.04(d,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),4.06(t,J＝7.0Hz,2H,methylene),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),1.74(m,2H,methylene),1.42(m,2H,methylene),1.26(m,6H,methylene),0.88(m,3H,methyl)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]⁺calcd for C₂₀H₃₀N₅OS,388.2171；found 388.2193。

实施例4

2-(3-(对甲基苄氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVd)的制备步骤：

将5mmol的第一步产物I、5mmol的4-甲基溴苄IId、8.5mmol碳酸钾、15mL的N,N-二甲基甲酰胺加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应12小时，反应完毕，将反应混合物倒在碎冰上，过滤，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为乙酸乙酯：己烷体积比为3：7)纯化，得到第二步产物IIId，即2-(3-(对甲基苄氧基)苯基)-4-甲基-5-乙酰基噻唑，收率80％。

将2mmol的第二步产物IIId、2.6mmol氨基胍盐酸盐、0.8mmol氯化锂、50mL乙醇加入100mL烧瓶中，70℃下搅拌反应24小时，反应完毕，减压旋干，硅胶柱层析(300-400目，洗脱剂为甲醇：二氯甲烷体积比为1：5)纯化，最后得到目标产物(IVd)，收率80％，总收率51％。¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆,δ):10.97(s,1H,guanidine),7.84(s,3H,guanidine),7.71(d,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.44(t,J＝7.5Hz,1H,1-benzene),7.29(s,1H,1-benzene),7.13(m,5H,1-benzene),5.09(s,2H,methylene),2.49(s,3H,methyl),2.38(s,3H,methyl),2.19(s,3H,methyl)。HRMS(ESI)m/z:[M+H]⁺calcd for C₂₁H₂₄N₅OS,394.1701；found 394.1713。

实施例5

目标化合物的抗菌活性测试：

以2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)为对照药剂，采用微量稀释法测定目标物的MIC，测定目标化合物(实施例1-4制备的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物)对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 6538P)、大肠杆菌(Escherichia coli ATCC 8739)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027)的抗菌活性。

微量稀释法实验步骤如下：

在96孔板的第1列加入200μL浓度为256μg/mL的待测样(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮以及实施例1-4制备的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物)，第2-12列分别加入100μL MH肉汤，然后从第1列取100μL加入到第2列混合，再从第2列取100μL加入到第3列混合，依次类推，最后从第10列取100μL加入到第11列混合后取出100μL多余的液体丢弃。取100μL浓度为10⁶cfu/mL的菌液加入第1-11列每孔中，取100μL浓度为10⁶cfu/mL的菌液加入第12列前四孔中，取100μL MH肉汤加入第12列后四孔中，最终每孔的体积都为200μL，第1-11列待测样浓度依次为128、64、32、16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.12μg/mL，第12列前四孔为加菌不加药(阳性生长对照)，第12列后四孔为不加菌不加药(无菌对照)。每个待测样做三个重复。将96孔板在37℃烘箱中培养24小时后，用酶标仪测OD₆₀₀值，OD₆₀₀值接近无菌对照的孔的浓度为最低抑菌浓度MIC。

结果显示：

(1)2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为16μg/mL、16μg/mL、16μg/mL。

(2)2-(3-(环己基氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVa)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为1μg/mL、2μg/mL、4μg/mL，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)。

(3)2-(3-(环庚基氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVb)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为1μg/mL、1μg/mL、2μg/mL，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)。

(4)2-(3-(正庚基氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVc)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为2μg/mL、4μg/mL、4μg/mL，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)。

(5)2-(3-(对甲基苄氧基)苯基)-4-甲基-5-(1-(胍基亚氨基)乙基)-噻唑(IVd)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌的MIC分别为8μg/mL、8μg/mL、16μg/mL，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌作用优于对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)，对铜绿假单胞菌的抑菌作用与对照药剂2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)相当。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.2-苯基-4-甲基噻唑类化合物或其盐，所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物的结构式如式(IV)所示：

所述的R选自

2.根据权利要求1所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物，其特征在于，所述的R选自

3.一种权利要求1所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物的制备方法，其特征在于，以3-羟基苯甲硫酰胺和3-氯乙酰丙酮为原料，经Hantzsch噻唑合成反应得到第一步产物(I)，第一步产物(I)与溴代烷(II)反应，制得第二步产物(III)，第二步产物(III)与氨基胍盐酸盐经Schiff碱反应，制得最终产物2-苯基-4-甲基噻唑类化合物(IV)，所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物的合成反应式为：

其中，所述的R选自

4.根据权利要求3所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物的制备方法，其特征在于，所述的R选自

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：将3-羟基苯甲硫酰胺、3-氯乙酰丙酮和乙醇加入反应器中，加热搅拌反应，得到第一步产物(I)；第二步：将第一步产物(I)、溴代烷(II)、碳酸钾、N,N-二甲基甲酰胺加入反应器中，加热搅拌反应，得到第二步产物(III)；第三步：将第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐、氯化锂、乙醇加入反应器中，加热搅拌反应，得到2-苯基-4-甲基噻唑类化合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，第一步所述的3-羟基苯甲硫酰胺和3-氯乙酰丙酮的物质的量的比为1:1.2；第二步所述的第一步产物(I)、溴代烷(II)和碳酸钾的物质的量的比为1:1:1.7；第三步所述的第二步产物(III)、氨基胍盐酸盐和氯化锂的物质的量的比为1:1.3:0.4；所述的加热搅拌反应为70℃下搅拌反应。

7.权利要求1所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物或其盐在制备抗细菌药剂中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的抗细菌药剂为抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或铜绿假单胞菌药剂。

9.一种抗细菌药剂，其特征在于，含有权利要求1所述的2-苯基-4-甲基噻唑类化合物或其盐作为活性成分。

10.根据权利要求9所述的抗细菌药剂，其特征在于，所述的抗细菌药剂为抗金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和/或铜绿假单胞菌药剂。