新型含1,3,4-噁二唑环结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及生物活性研究

引用本文: 石玉军, 李阳, 方源, 陈佳, 叶林玉, 葛书山, 戴红. 新型含1,3,4-噁二唑环结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及生物活性研究[J]. 有机化学, 2016, 36(10): 2472-2478. doi: 10.6023/cjoc201605029 shu

Citation: Shi Yujn, Li Yang, Fang Yuan, Chen Jia, Ye Linyu, Ge Shushan, Dai Hong. Synthesis and Biological Activities of Novel Cyanoacrylates Containing 1,3,4-Oxadiazole Moiety[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2016, 36(10): 2472-2478. doi: 10.6023/cjoc201605029 shu

新型含1,3,4-噁二唑环结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及生物活性研究

石玉军 ^{a,b,*,
,} ,
李阳 ^b, ,
方源 ^b, ,
陈佳 ^a, ,
叶林玉 ^a, ,
葛书山 ^a, ,
戴红 ^{a,*,
,}

a.
南通大学化学化工学院南通 226019
b.
江苏科技大学环境与化学工程学院镇江 212003

通讯作者: 石玉军,E-mail:yjshi2015@163.com; 戴红,E-mail:daihong_2015@aliyun.com

基金项目:
江苏省“六大人才高峰” 2013-SWYY-013

南通市科技计划 CP12013002

南通市科技计划 AS2014011

南通市科技计划 MS22015020

国家自然科学基金 21372135

摘要: 为了从氰基丙烯酸酯类化合物中寻找新的活性化合物，通过活性亚结构拼接方法，设计并合成了一系列未见文献报道的新型含1，3，4-噁二唑环的氰基丙烯酸酯类化合物.采用核磁共振氢谱、碳谱和元素分析确认了目标化合物的结构.初步的生物活性测试结果显示，在1500 g/ha剂量下，化合物8b对繁缕的茎叶处理抑制率为80%.化合物8j对小藜的茎叶处理抑制率为70%.另外，化合物8e，8k，8m和8n对人肝癌细胞株表现出较好的抗肿瘤作用，其IC₅₀值分别为8.2，5.9，8.0和12.6 μmol/L.

关键词:

English

Synthesis and Biological Activities of Novel Cyanoacrylates Containing 1,3,4-Oxadiazole Moiety

Shi Yujn ^{a,b,*,
,} ,
Li Yang ^b, ,
Fang Yuan ^b, ,
Chen Jia ^a, ,
Ye Linyu ^a, ,
Ge Shushan ^a, ,
Dai Hong ^{a,*,
,}

a.
College of Chemistry and Chemical Engineering, Nantong University, Nantong 226019
b.
School of Environmental and Chemical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003

Corresponding author: Shi Yujn, yjshi2015@163.com; Dai Hong, daihong_2015@aliyun.com

Received Date: 17 May 2016
Revised Date: 06 June 2016
Fund Project:
Research Foundation of the Six People Peak of Jiangsu Province

Science and Technology Project Fund of Nantong City

Science and Technology Project Fund of Nantong City

Science and Technology Project Fund of Nantong City

National Natural Science Foundation of China

Abstract: In order to find new cyanoacrylate lead compounds, a series of novel cyanoacrylates carrying 1,3,4-oxadiazole moiety were prepared by the method of active substructure combination. The structures of the title compounds were characterized by ¹H NMR, ¹³C NMR and elemental analysis. Preliminary bioassay data displayed that in postemergence treatment compound 8b had 80% herbicidal activity against Stellaria media at 1500 g/ha and compound 8j showed 70% herbicidal activity against Chenopodium serotinum L. at 1500 g/ha. Additionally, compounds 8e, 8k, 8m and 8n exhibited good anti-tumor activity against HepG2 cells with the IC₅₀values of 8.2, 5.9, 8.0 and 12.6 μmol/L, respectively.

Key words:

1,3,4-噁二唑类化合物由于其具有广谱生物活性,在农药与医药领域发挥着重要的作用^[1～6]. 在农药中常被用作除草剂和杀虫剂. 如除草剂噁草酮可有效地防除多种一年生单子叶和双子叶杂草^[7],杀虫剂噁虫酮对昆虫具有触杀或胃毒作用,可用于防治蟑螂、蚜虫、叶蝉等害虫^[8]. 近年来,随着对1,3,4-噁二唑衍生物研究的深入,其在抗肿瘤方面的活性也相继被发现^[9～11]. Kumar等^[12]合成的含2,5-二苯基取代的1,3,4-噁二唑化合物对艾氏腹水癌细胞显示较好的抗增殖活性,Dash等^[13]报道的多取代基1,3,4-噁二唑衍生物对艾氏腹水癌细胞表现出良好的抗肿瘤作用. 另外,氰基丙烯酸酯亦是一类重要的生物活性物质,在近十多年的研究中各种活性的氰基丙烯酸酯类衍生物被相继开发出来^[14～20],在生物学与药物研究方面具有广泛的应用. 如Wang等^[21]合成的含吡啶杂环单元的氰基丙烯酸酯化合物NK-9717呈现出优异的除草活性,在300 g/ha剂量下,NK-9717对油菜的茎叶处理抑制率达100%. Zhao等^[22]报道的含喹啉杂环取代的氰基丙烯酸酯衍生物对黄瓜子叶生根具有较好的植物生长调节活性,Ouyang等^[23]合成的吡啶基取代的氰基丙烯酸酯化合物对人表皮癌(A431)和人前列腺癌(PC3)细胞显示出优良的细胞毒性. 为了进一步从氰基丙烯酸酯类化合物中寻找新的活性物质,本文利用活性亚结构与活性叠加原理,将1,3,4-噁二唑环引入到氰基丙烯酸酯分子结构中,设计并合成了一系列未见文献报道的新型含1,3,4-噁二唑环的氰基丙烯酸酯类化合物. 通过 ¹H NMR、¹³C NMR和元素分析等方法对目标化合物的结构进行了表征. 对目标化合物进行了初步的生物活性测试,结果表明部分标题化合物表现出一定的除草活性,部分目标物显示出较好的抗肿瘤活性. 目标化合物的合成路线如Scheme 1所示.

图图式 1 目标化合物8的合成路线

Figure 图式 1. Synthetic route of target compounds 8

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1 结果与讨论

1.1. 目标化合物的合成

我们以目标化合物8a为研究对象,探讨了不同反应条件对8a收率的影响. 由表 1可以看出,采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,室温反应2 h,是制备目标化合物的较佳方法,化合物8a收率为67%. 该方法反应条件温和,后处理较为简便. 因此,采用该法成功地制备了其它的目标物,并利用¹H NMR、¹³C NMR和元素分析等手段对其进行了结构确认.

表1 不同反应条件对目标化合物8a合成收率的影响 Table1. Effects of reaction conditions on the synthesis of the target compound 8a

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Entry	Solvent	Reaction condition	Yield/%
1	C₂H₅OH	Reflux for 2 h	60
2	CH₃CN	Reflux for 2 h	43
3	DMF	Room temperature for 2 h	67
4	DMF	60 ℃ for 2 h	65
5	DMSO	Room temperature for 2 h	40

表1 不同反应条件对目标化合物8a合成收率的影响
Table1. Effects of reaction conditions on the synthesis of the target compound 8a

1.2. 化合物的图谱分析

以目标化合物8a的核磁氢谱和核磁碳谱数据为例进行说明. δ在10.24处的单峰为胺基氢的吸收峰; δ 8.00处的双重峰为苯环上两个氢的吸收峰; δ 7.70处的双重峰为苯环上两个氢的吸收峰; δ 7.29处的三重峰为苯环上两个氢的吸收峰; δ 6.93～6.98间的多重峰为苯环上三个氢的吸收峰; δ 5.19处的单峰对应于NCH₂上两个氢的吸收峰; δ 4.48处的三重峰为与酯基相连的亚甲基上两个氢的吸收峰; δ 4.23处的三重峰为与苯氧基相连的亚甲基上两个氢的吸收峰; δ 2.64处的单峰为甲硫基上三个氢的吸收峰; δ在66.2处的峰为与苯环相连的OCH₂碳原子的信号峰; δ 63.4处的峰为与羰基相连的OCH₂碳原子的信号峰; δ 41.4处的峰为NCH₂碳原子的信号峰; δ 18.4处的峰对应于SCH₃碳原子的信号峰.

1.3. 化合物的除草活性

表2 目标化合物8a～8q的除草活性(抑制率/%)^a Table2. Herbicidal activities of target compounds 8a～8q (percent inhibition/%)

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化合物	剂量/(g•ha^-1)	阔叶杂草						禾本科杂草
		芥菜		繁缕		小藜		看麦娘		早熟禾		棒头草
		土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶
8a	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8b	1500	0	0	0	80	0	0	0	0	0	0	0	0
8c	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8d	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8e	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8f	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8g	1500	0	0	0	40	0	10	0	0	0	0	0	0
8h	1500	0	0	0	20	0	0	0	0	0	0	0	0
8i	1500	0	0	0	20	0	20	0	0	0	0	0	0
8j	1500	0	0	0	40	0	70	0	0	0	0	0	0
8k	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8l	1500	0	0	0	0	0	50	0	0	0	0	0	0
8m	1500	0	0	0	0	0	40	0	0	0	0	0	0
8n	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8o	1500	0	0	0	0	0	10	0	0	0	0	0	0
8p	1500	0	0	0	30	0	10	0	0	0	0	0	0
8q	1500	0	0	0	50	0	20	0	0	0	0	0	0
噁草酮	1500	100	—	100	—	100	—	100	—	100	—	100	—
NK-9717	750	0	100	0	100	0	90	0	0	0	0	0	0
^a “—” 表示未测试.

表2 目标化合物8a～8q的除草活性(抑制率/%)^a
Table2. Herbicidal activities of target compounds 8a～8q (percent inhibition/%)

目标化合物的除草活性见表 2. 初步的试验结果表明,在1500 g/ha浓度下,采用土壤处理时,所有化合物对芥菜、繁缕、小藜、看麦娘、早熟禾和棒头草均未表现出除草活性; 当采用茎叶处理时,部分目标化合物表现出一定的除草活性,但无明显的规律. 其中,化合物8b,8g,8j和8q对繁缕的茎叶处理抑制率分别为80%,40%,40%和50%; 化合物8j,8l和8m对小藜的茎叶处理抑制率分别为70%,50%和40%. 这为今后继续从事氰基丙烯酸酯化合物的结构优化与研究提供了重要的实验数据.

1.4. 化合物的抗肿瘤活性

目标化合物8a～8q对人胃癌(SGC7901)和人肝癌(HepG2)细胞株的体外抗肿瘤活性结果如表 3所示. 从表 3可以看出,目标化合物对SGC7901癌细胞均未表现出明显的抑制活性,部分目标物对HepG2癌细胞显示较好的抑制效果. 当R¹＝4-Cl,R²＝SCH₃时,4-甲氧基苯基取代物8e对HepG2细胞的抑制率相对较高,其IC₅₀值为8.2 μmol/L,略高于对照药索拉菲尼(Sorafenib )的活性(IC₅₀＝16.2 μmol/L); 当R¹＝4-F,R²＝SCH₃时,苯基取代物8k、4-氯苯基取代物8m和4-甲氧基苯基取代物8n对HepG2细胞的抑制活性相对较好,其IC₅₀值分别为5.9,8.0和12.6 μmol/L,要高于或接近于对照药Sorafenib的活性(IC₅₀＝16.2 μmol/L). 该类型化合物的结构衍生与抗肿瘤活性研究正在进行中.

表3 目标化合物8a～8q的体外抗肿瘤活性 Table3. The cytotoxicity of target compounds 8a～8q

表选项

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Compd.	IC₅₀/(μmol•L^-1)
Compd.	SGC7901	HepG2
8a	＞20	＞20
8b	＞20	＞20
8c	＞20	＞20
8d	＞20	＞20
8e	＞20	8.2
8f	＞20	＞20
8g	＞20	＞20
8h	＞20	＞20
8i	＞20	＞20
8j	＞20	＞20
8k	＞20	5.9
8l	＞20	＞20
8m	＞20	8.0
8n	＞20	12.6
8o	＞20	＞20
8p	＞20	＞20
8q	＞20	＞20
Sorafenib	12.1	16.2

表3 目标化合物8a～8q的体外抗肿瘤活性
Table3. The cytotoxicity of target compounds 8a～8q

2 结论

本文运用活性亚结构拼接原理,设计并制备了17个新型含1,3,4-噁二唑结构的氰基丙烯酸酯类衍生物. 初步的生物活性测试结果表明,化合物8b和8j显示出一定的除草活性,在1500 g/ha测试剂量下,化合物8b对繁缕的茎叶处理抑制率达80%. 化合物8j对小藜的茎叶处理抑制率为70%. 此外,化合物8e,8k,8m和8n对人肝癌细胞株具有较好的抗肿瘤活性,其IC₅₀值分别为8.2,5.9,8.0和12.6 μmol/L,要高于或接近于对照药Sorafenib的数值,具有进一步研究的价值.

3 实验部分

3.1. 仪器与试剂

X-4型数字显示熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司),温度计未经校正; Yanaco-CHN CORDER MT-3自动元素分析仪; Bruker AM-400型核磁共振仪,以DMSO-d₆为溶剂,TMS为内标; 柱层析硅胶为H型(青岛海洋化工厂,200～300目). 所用试剂均为分析纯. 化合物4和5参照文献^[24]方法制备,氰基乙酸-2-甲(乙或取代苯)氧基乙酯(2)和2-氰基-3,3-二甲(乙)硫基丙烯酸取代酯(3)参照文献^[21]方法合成.

3.2. 2-氯甲基-5-(4-取代苯基)-1,3,4-噁二唑(6)的合成

在一250 mL反应瓶中加入0.05 mol中间体5、0.075 mol氯乙酸和60 mL二甲苯,冰盐浴冷却条件下,向其中滴加10 mL三氯氧磷,滴加完毕,缓慢升温至回流. TLC跟踪,待原料点消失后,停止加热. 浓缩反应液,得到黄色油状物,冷却后固化,用饱和碳酸氢钠溶液洗涤三次,抽滤得到相应的中间体6,不经纯化直接用于下一步反应.

3.3. 2-甲胺基-5-(4-取代苯基)-1,3,4-噁二唑(7)的合成

在一250 mL反应瓶中加入0.03 mol中间体6、0.03 mol邻苯二甲酰亚胺钾盐及30 mL干燥的DMF,室温搅拌反应4 h. 将反应液倒入80 mL水中,抽滤,得到淡黄色固体. 接下来,在一50 mL圆底烧瓶中,加入15 mmol前面的所得固体、30 mL无水乙醇及21 mmol水合肼,加热回流4 h. 抽滤,固体用无水乙醇洗涤数次,合并滤液,浓缩得到相应的中间体7,未经纯化直接用于下一步反应.

3.4. 目标化合物8的合成

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(2,3-二氯苯氧基)]乙酯(8f): 灰色固体,产率63%. m.p. 169～171 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 7.99 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.68 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),7.19～7.34 (m,3H,Ar-H),5.20 (s,2H,CH₂),4.53 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),4.36 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),2.64 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.3,164.1,163.9,155.6,137.4,132.8,130.2,129.0,128.8,122.9,122.4,120.8,118.2,113.3,68.1,62.9,40.9,18.4. Anal. calcd for C₂₂H₁₇Cl₃N₄O₄S: C 48.95,H 3.17,N 10.38; found C 48.78,H 3.35,N 10.21.

2-氰基-3-乙硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(4-氟苯氧基)]乙酯(8q): 灰色固体,产率57%. m.p. 94～96 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.34 (s,1H,NH),8.03～8.06 (m,2H,Ar-H),7.47 (t,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),7.12 (t,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),6.97～7.01 (m,2H,Ar-H),5.21 (d,J＝5.6 Hz,2H,CH₂ ),4.47 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),4.22 (t,J＝4.0 Hz,2H,CH₂),3.19 (q,J＝7.2 Hz,2H,CH₂),1.24 (t,J＝7.2 Hz,3H,CH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 171.0,165.9,164.1,163.7,163.4,158.3,156.0,155.0,129.8,129.7,120.2,118.2,117.4,117.2,116.5,116.2,66.9,63.4,41.3,30.3,15.0. Anal. calcd for C₂₃H₂₀F₂N₄O₄S: C 56.78,H 4.14,N 11.52; found C 56.60,H 4.02,N 11.71.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(4-氯苯氧基)]乙酯(8d): 灰色固体,产率69%. m.p. 126～128 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO- d₆) δ: 10.23 (s,1H,NH),8.00 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),7.70 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.33 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),7.00 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.47 (t,J＝4.0 Hz,2H,CH₂),4.24 (t,J＝4.0 Hz,2H,CH₂),2.64 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,164.1,163.9,157.5,137.4,130.2,129.7,128.8,125.1,122.4,118.3,116.9,66.7,63.3,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₂H₁₈Cl₂N₄O₄S: C 52.29,H 3.59,N 11.09; found C 52.45,H 3.70,N 10.95.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-乙氧基)乙酯(8g): 白色固体,产率66%. m.p. 104～105 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.25 (s,1H,NH),7.99 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),7.69 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.25 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),3.61 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),3.49 (q,J＝7.2 Hz,2H,CH₂),2.65 (s,3H,SCH₃),1.11 (t,J＝7.2 Hz,3H,CH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.2,164.1,163.9,137.4,130.2,128.8,122.4,118.3,68.1,66.1,64.2,41.4,18.4,15.5. Anal. calcd for C₁₈H₁₉ClN₄O₄S: C 51.12,H 4.53,N 13.25; found C 51.30,H 4.36,N 13.08.

在一50 mL 圆底烧瓶中,加入3 mmol中间体7、3 mmol 2-氰基-3,3-二甲(乙)硫基丙烯酸取代酯(3)及20 mL DMF. 将反应液室温搅拌,TLC跟踪. 反应结束后,向反应液中加入50 mL冰水,用80 mL乙酸乙酯萃取,有机层用无水硫酸镁干燥. 抽滤,脱溶,残余物经柱层析[V(石油醚):V(乙酸乙酯)＝4:1]分离得到目标化合物8a～8q.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-苯氧基)乙酯(8k): 红色固体,产率63%. m.p. 124～125 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.25 (s,1H,NH),8.04～8.07 (m,2H,Ar-H),7.28～7.49 (m,4H,Ar-H),6.94～6.98 (m,3H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.23～4.48 (m,4H,2 ×CH₂),2.65 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173. 4,165.9,164.1,163.7,158.7,130.0,129.8,129.7,121.3,120.2,118.3,117.4,117.2,115.0,66.2,63.4,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₂H₁₉FN₄O₄S: C 58.14,H 4.21,N 12.33; found C 58.32,H 4.05,N 12.16.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(2-氟苯氧基)]乙酯(8b): 灰色固体,产率58%. m.p. 143～145 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO- d₆) δ: 7.99 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),7.69 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.18～7.24 (m,2H,Ar-H),7.11～7.15 (m,1H,Ar-H),6.94～6.99 (m,1H,Ar-H),5.20 (s,2H,CH₂),4.50 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),4.32 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),2.65 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,164.1,163.9,153.5,146.6,146.5,137.4,130.2,128.8,125.3,122.4,122.0,121.9,118.3,116.6,116.5,115.9,67.5,63.2,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₂H₁₈Cl- FN₄O₄S: C 54.04,H 3.71,N 11.46; found C 54.21,H 3.55,N 11.62.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(4-甲氧基苯氧基)]乙酯(8n): 灰色固体,产率66%. m.p. 119～121 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.24 (s,1H,NH),8.04～8.07 (m,2H,Ar-H),7.45～7.49 (m,2H,Ar-H),6.84～6.92 (m,4H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.13～4.45 (m,4H,2×CH₂),3.70 (s,3H,Ar-OCH₃),2.65 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,165.9,164.1,163.7,163.4,154.1,152.7,129.7,120.2,118.3,117.4,117.2,116.1,115.1,66.9,63.5,55.8,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₃H₂₁FN₄O₅S: C 57.02,H 4.37,N 11.56; found C 57.21,H 4.23,N 11.38.

2-氰基-3-乙硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-甲氧基)乙酯(8h): 灰色固体,产率62%. m.p. 112～114 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.33 (s,1H,NH),7.99 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.70 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),5.21 (d,J＝5.6 Hz,2H,CH₂),4.27 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),3.58 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),3.29 (s,3H,CH₃),3.19 (q,J＝7.6 Hz,2H,CH₂),1.24 (t,J＝7.6 Hz,3H,CH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 170.7,164.1,163.9,137.4,130.2,128.8,122.4,118.3,70.2,64.0,58.7,41.3,30.3,15.1. Anal. calcd for C₁₈H₁₉ClN₄O₄S: C 51.12,H 4.53,N 13.25; found C 51.01,H 4.72,N 13.40.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(4-氯苯氧基)]乙酯(8m): 红色固体,产率57%. m.p. 85～86 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.25 (s,1H,NH),8.03～8.06 (m,2H,Ar-H),7.44～7.49 (m,2H,Ar-H),7.33 (d,J＝12.0 Hz,2H,Ar-H),7.01 (d,J＝12.0 Hz,2H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.47 (s,2H,CH₂),4.24 (s,2H,CH₂),2.65 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,165.9,164.1,163.7,163.4,157.5,129.8,129.7,125.1,120.2,118.2,117.4,117.2,116.9,66.7,63.3,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₂H₁₈ClFN₄O₄S: C 54.04,H 3.71,N 11.46; found C 54.23,H 3.54,N 11.62.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(4-甲氧基苯氧基)]乙酯(8e): 灰色固体,产率54%. m.p. 149～151 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.24 (s,1H,NH),8.00 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.69 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),6.84～6.92 (m,4H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.45 (t,J＝4.0 Hz,2H,CH₂),4.16 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),3.69 (s,3H,Ar-OCH₃),2.65 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,164.1,163.9,154.1,152.7,137.4,130.2,128.8,122.4,118.3,116.1,115.1,66.8,63.5,55.8,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₃H₂₁ClN₄O₅S: C 55.14,H 4.23,N 11.18; found C 55.32,H 4.06,N 11.33.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-乙氧基)乙酯(8j): 红色固体,产率60%. m.p. 120～122 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.24 (s,1H,NH),8.03～8.06 (m,2H,Ar-H),7.44～7.49 (m,2H,Ar-H),5.18 (d,J＝5.6 Hz,2H,CH₂),4.25 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),3.61 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),3.49 (q,J＝6.8 Hz,2H,CH₂),2.65 (s,3H,SCH₃),1.11 (t,J＝6.8 Hz,3H,CH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.2,165.9,164.1,163.7,163.4,129.8,129.7,120.2,118.3,117.4,117.2,68.1,66.1,64.2,41.3,18.4,15.5. Anal. calcd for C₁₈H₁₉FN₄O₄S: C 53.19,H 4.71,N 13.79; found C 53.01,H 4.90,N 13.97.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(2-氯苯氧基)]乙酯(8c): 红色固体,产率63%. m.p. 156～158 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO- d₆) δ: 10.23 (s,1H,NH),8.00 (d,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),7.69 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.40～7.42 (m,1H,Ar-H),7.19～7.32 (m,2H,Ar-H),6.95～6.99 (m,1H,Ar-H),5.20 (s,2H,CH₂),4.51 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),4.32 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),2.64 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,164.1,163.9,154.1,137.4,130.5,130.2,128.8,122.4,122.1,118.2,114.9,67.5,63.1,41.4,18.3. Anal. calcd for C₂₂H₁₈Cl₂N₄O₄S: C 52.29,H 3.59,N 11.09; found C 52.12,H 3.78,N 11.26.

2-氰基-3-乙硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-乙氧基)乙酯(8p): 灰色固体,产率55%. m.p. 93～94 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.33 (s,1H,NH),8.03～8.06 (m,2H,Ar-H),7.47 (t,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),5.20 (d,J＝4.4 Hz,2H,CH₂ ),4.26 (t,J＝4.8 Hz,2H,CH₂),3.61 (t,J＝4.8 Hz,2H,CH₂),3.49 (q,J＝7.2 Hz,2H,CH₂),3.19 (q,J＝7.2 Hz,2H,CH₂),1.24 (t,J＝7.2 Hz,3H,CH₃),1.11 (t,J＝7.2 Hz,3H,CH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 170.7,165.9,164.1,163.7,163.4,129.8,129.7,120.2,118.3,117.4,68.1,66.1,64.3,41.3,30.3,15.5,15.0. Anal. calcd for C₁₉H₂₁FN₄O₄S: C 54.27,H 5.03,N 13.33; found C 54.10,H 5.21,N 13.15.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸[2-(2-氟苯氧基)]乙酯(8l): 红色固体,产率60%. m.p. 82～83 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 8.03～8.07 (m,2H,Ar-H),7.44～7.49 (m,2H,Ar-H),7.11～7.24 (m,3H,Ar-H),6.94～6.99 (m,1H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.32～4.50 (m,4H,2×CH₂),2.65 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,165.9,164.1,163.7,163.4,153.5,151.1,146.5,129.8,125.3,122.0,120.2,118.2,117.4,117.2,116.6,116.5,115.9,67.5,63.3,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₂H₁₈F₂N₄O₄S: C 55.93,H 3.84,N 11.86; found C 55.75,H 4.02,N 11.69.

2-氰基-3-乙硫基-3-[5-(4-氟苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-甲氧基)乙酯(8o): 红色固体,产率59%. m.p. 80～81 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.34 (s,1H,NH),8.03～8.07 (m,2H,Ar-H),7.48 (t,J＝8.8 Hz,2H,Ar-H),5.20 (d,J＝4.8 Hz,2H,CH₂),4.27 (t,J＝4.8 Hz,2H,CH₂),3.58 (t,J＝4.8 Hz,2H,CH₂),3.29 (s,3H,CH₃),3.19 (q,J＝7.2 Hz,2H,CH₂),1.24 (t,J＝7.6 Hz,3H,CH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 170.8,164.1,163.7,163.4,129.8,129.7,120.2,118.3,117.4,117.2,70.2,64.0,58.7,41.3,30.3,15.1. Anal. calcd for C₁₈H₁₉FN₄O₄S: C 53.19,H 4.71,N 13.79; found C 53.36,H 4.53,N 13.61.

2-氰基-3-甲硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-苯氧基)乙酯(8a): 黄色固体,产率67%. m.p. 147～149 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.24 (s,1H,NH),8.00 (d,J＝8.0 Hz,2H,Ar-H),7.70 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.29 (t,J＝8.0 Hz,2H,Ar-H),6.93～6.98 (m,3H,Ar-H),5.19 (s,2H,CH₂),4.48 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),4.23 (t,J＝4.4 Hz,2H,CH₂),2.64 (s,3H,SCH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 173.4,164.1,163.9,158.7,137.4,130.2,130.0,128.8,122.4,121.3,118.3,115.0,66.2,63.4,41.4,18.4. Anal. calcd for C₂₂H₁₉ClN₄O₄S: C 56.11,H 4.07,N 11.90; found C 56.30,H 4.21,N 11.72.

2-氰基-3-乙硫基-3-[5-(4-氯苯基)-1,3,4-噁二唑-2-甲基]胺基丙烯酸(2-乙氧基)乙酯(8i): 红色固体,产率63%. m.p. 102～104 ℃; ¹H NMR (400 MHz,DMSO-d₆) δ: 10.34 (s,1H,NH),7.99 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),7.69 (d,J＝8.4 Hz,2H,Ar-H),5.20 (d,J＝5.6 Hz,2H,CH₂),4.26 (t,J＝4.8 Hz,2H,CH₂),3.61 (t,J＝4.8 Hz,2H,CH₂),3.49 (q,J＝7.2 Hz,2H,CH₂),3.19 (q,J＝7.2 Hz,2H,CH₂),1.24 (t,J＝7.6 Hz,3H,CH₃),1.11 (t,J＝6.8 Hz,3H,CH₃); ¹³C NMR (100 MHz,DMSO-d₆) δ: 170.7,164.1,163.9,137.4,130.2,128.8,122.3,118.3,68.1,66.1,64.3,41.3,30.3,15.5,15.0. Anal. calcd for C₁₉H₂₁ClN₄O₄S: C 52.23,H 4.84,N 12.82; found C 52.40,H 4.65,N 12.65.

3.5. 生物活性测试

抗肿瘤活性测试所用细胞株分别为人胃癌(SGC7901)和人肝癌(HepG2)细胞株. 阳性对照药为索拉菲尼(Sorafenib). 采用MTT法测定了目标化合物的体外抗肿瘤活性,具体方法参照文献^[25～27].

辅助材料(Supporting Information) 化合物8a～8q的¹H NMR和¹³C NMR图谱. 这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

除草试验方法如下: 对于化合物,用分析天平(0.0001 g)称取一定质量的原药,用含1%吐温-80乳化剂的DMF溶解配置成1.0%母液,然后用蒸馏水稀释备用. 盆栽法(普筛),苗前土壤处理和苗后茎叶处理. 供试靶标为芥菜、繁缕、小藜、看麦娘、早熟禾和棒头草. 取内径7.5 cm花盆,装复合土[V(菜园土):V(育苗基质)＝1:2]至3/4处,直接播种上述六种杂草靶标(芽率≥85%),覆土0.2 cm,待杂草长至3叶期左右进行苗后茎叶喷雾处理,而苗前土壤处理则在喷药前一天进行播种覆土并加水保持土壤湿润. 根据提供的样品量,各化合物按照750～1500 g/ha剂量在自动喷雾塔(型号: 3WPSH-700E)施药后,待杂草叶面药晾干后移入室温培养,35 d后调查对杂草的活性(%),对照药分别为噁草酮和2-氰基-3-甲硫基-3-(2-氯-5-吡啶)甲胺基丙烯酸乙氧乙酯(NK-9717).

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图式 1 目标化合物8的合成路线

Scheme 1 Synthetic route of target compounds 8

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表 1 不同反应条件对目标化合物8a合成收率的影响

Table 1. Effects of reaction conditions on the synthesis of the target compound 8a

Entry	Solvent	Reaction condition	Yield/%
1	C₂H₅OH	Reflux for 2 h	60
2	CH₃CN	Reflux for 2 h	43
3	DMF	Room temperature for 2 h	67
4	DMF	60 ℃ for 2 h	65
5	DMSO	Room temperature for 2 h	40

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表 2 目标化合物8a～8q的除草活性(抑制率/%)^a

Table 2. Herbicidal activities of target compounds 8a～8q (percent inhibition/%)

化合物	剂量/(g•ha^-1)	阔叶杂草						禾本科杂草
		芥菜		繁缕		小藜		看麦娘		早熟禾		棒头草
		土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶	土壤	茎叶
8a	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8b	1500	0	0	0	80	0	0	0	0	0	0	0	0
8c	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8d	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8e	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8f	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8g	1500	0	0	0	40	0	10	0	0	0	0	0	0
8h	1500	0	0	0	20	0	0	0	0	0	0	0	0
8i	1500	0	0	0	20	0	20	0	0	0	0	0	0
8j	1500	0	0	0	40	0	70	0	0	0	0	0	0
8k	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8l	1500	0	0	0	0	0	50	0	0	0	0	0	0
8m	1500	0	0	0	0	0	40	0	0	0	0	0	0
8n	1500	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
8o	1500	0	0	0	0	0	10	0	0	0	0	0	0
8p	1500	0	0	0	30	0	10	0	0	0	0	0	0
8q	1500	0	0	0	50	0	20	0	0	0	0	0	0
噁草酮	1500	100	—	100	—	100	—	100	—	100	—	100	—
NK-9717	750	0	100	0	100	0	90	0	0	0	0	0	0
^a “—” 表示未测试.

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表 3 目标化合物8a～8q的体外抗肿瘤活性

Table 3. The cytotoxicity of target compounds 8a～8q

Compd.	IC₅₀/(μmol•L^-1)
Compd.	SGC7901	HepG2
8a	＞20	＞20
8b	＞20	＞20
8c	＞20	＞20
8d	＞20	＞20
8e	＞20	8.2
8f	＞20	＞20
8g	＞20	＞20
8h	＞20	＞20
8i	＞20	＞20
8j	＞20	＞20
8k	＞20	5.9
8l	＞20	＞20
8m	＞20	8.0
8n	＞20	12.6
8o	＞20	＞20
8p	＞20	＞20
8q	＞20	＞20
Sorafenib	12.1	16.2

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142