一类含1，2，3-三氮唑的咔唑异丙醇二胺类化合物及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一类含1，2，3‑三氮唑的咔唑异丙醇二胺类化合物及其制备方法和应用。该化合物具有如通式(I)所示的结构：本发明以咔唑为基础，将含氮片段引入到此体系中，合成一系列含异丙醇胺亚结构以及1，2，3三氮唑咔唑类化合物，该类化合物对植物病原细菌如水稻白叶枯病菌、柑橘溃疡病菌、猕猴桃溃疡病菌等具有优异的抑制效果。

说明书

技术领域

本发明涉及药物化学技术领域，尤其是一种含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物及其制备方法与应用。

背景技术

植物细菌性病害是影响全球农业生产的主要因素之一，严重影响农产品的产量和质量，不但造成极大的经济损失，还威胁着人类的健康。如水稻白叶枯病、柑橘溃疡病、猕猴桃溃疡病、烟草青枯病等，每年都会不同程度地爆发，给农民造成巨大的经济损失。长期使用传统杀菌剂，如噻菌铜、叶枯唑、硫酸链霉素等，不仅增加了植物病原菌的抗药性，而且对生态环境和植物的安全都造成了有害影响。因此，迫切需要开发具有高活性、高选择性的新型农药。

据文献报道，咔唑衍生物展示出了广谱生物活性，比如；抗菌、抗真菌、杀虫、除草及调节植物生长、抗肿瘤、抗炎等。根据本课题组前期工作，咔唑类化合物表现出较好的抗植物病原菌活性。

为了寻找高效杀菌的活性化合物，本发明以咔唑为母环，接环氧丙烷，再用炔丙胺开环得到含异丙醇胺亚结构的咔唑中间体，再通过点击化学反应将1，2，3-三氮唑结构连接到咔唑结构中，合成一系列结构新颖的含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物，测试其生物活性，为新农药的研发和创制提供重要的科学基础。

咔唑类化合物的生物活性研究进展如下：

2017年Wang等[Wang，P.Y.；Fang，H.S.；Shao，W.B.；Zhou，J.；Chen，Z.；Song，B.A.；Yang，S.Synthesis and biological evaluation of pyridinium-functionalizedcarbazole derivatives as promising antibacterialagents.Bioorg.Med.Chem.Lett.，2017，27，4294-4297]合成了一系列N-取代吡啶盐类咔唑衍生物，采用浊度法测试了目标化合物对Xoo、Xac和烟草青枯病菌的活性，结果表明部分化合物对三种细菌的最小EC

2017年Clausen等[Clausen，J.D.；Kjellerup，L.；Cohrt，K.O.；Hansen，J.B.；Dalbybrown，W.；Winther，A.M.L.Elucidation of antimicrobial activity andmechanism of action by n-substituted carbazole derivatives.Bioorg.Med.Chem.Lett.，2017，27，4564-4570]合成了一系列以咔唑基异丙醇胺为母体结构的化合物，其中化合物5对酵母菌、白色念珠菌的H

2018年Pattanashetty等[Pattanashetty，S.H.；Hosamani，K.M.；Shettar，A.K.；Shafeeulla，R.M.Design，Synthesis and Computational Studies of Novel CarbazoleN-phenylacetamide Hybrids as Potent Antibacterial，Anti-inflammatory，andAntioxidant Agents.J.Heterocyclic Chem.，2018，55，1765-1774]设计合成了一系列N-苯基乙酰胺取代的咔唑衍生物，并测试了其体外抗金黄色葡萄球菌，枯草芽孢杆菌，大肠杆菌和铜绿假单胞菌，结果表明，其MIC值分别为0.5、0.25、0.25、1μg/mL，优于对照药剂环丙沙星。

2018年Zhang等[Zhang，Y.；Tangadanchu，V.K.R.；Cheng，Y.；Yang，R.G.；Lin，J.M.；Zhou，C.H.Potential antimicrobial isopropanol-conjugated carbazole azolesas dual targeting inhibitors of enterococcus faecalis.ACS Med.Chem.Lett.，2018，9，244-249]设计合成了一系列以异丙醇胺为连接链的含咔唑-唑类化合物，测试了其对粪肠杆菌的活性，结果表明化合物10具有较高的活性(MIC＝2μg/mL)。

发明内容

本发明的目的之一提供了一种含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物。

本发明的另一目的是提供了制备上述化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物的中间体化合物及其制备方法。

本发明还有一目的是提供了一种含有上述化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物的组合物。

本发明还有一目的是提供了上述化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物，或所述组合物的用途。

本发明另一目的是提供了利用上述化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物，或所述组合物防治农业病虫害的方法。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

一种含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物，该化合物具有如通式(I)所示的结构：

其中，R

R

优选地，R

更优选地，选自下述化合物：

本发明还提供了一种制备所述的含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物的中间体化物：

本发明还提供了所述的含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物的制备方法，包括下述步骤：

其中，R

R

本发明还提供了一种组合物，其含有所述的化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物，以及农业上可用的助剂或杀菌剂、杀虫剂或除草剂；优选地，所述组合物的剂型选自乳油(EC)、粉剂(DP)、可湿性粉剂(WP)、颗粒剂(GR)、水剂(AS)、悬浮剂(SC)、超低容量喷雾剂(ULV)、可溶性粉剂(SP)、微胶囊剂(MC)、烟剂(FU)、水乳剂(EW)、水分散性粒剂(WG)。

所述的化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物，或所述的组合物可用于防治农业病虫害，优选地，所述农业病虫害为植物细菌性或真菌性病害；更优选地，所述农业病虫害为植物叶枯病和植物溃疡病；最优选地，所述农业病虫害为水稻白叶枯病、黄瓜白叶枯病、魔芋白叶枯病、柑橘溃疡病、葡萄溃疡病、番茄溃疡病、猕猴桃溃疡病、苹果溃疡病、黄瓜灰霉病菌、辣椒枯萎病原菌、油菜菌核病菌、小麦赤霉病菌、马铃薯晚疫病菌。

本发明还提供了一种防治农业病虫害的方法，使所述的化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物，或所述的组合物作用于有害物或其生活环境；优选地，所述农业病虫害为植物细菌性或真菌性病害；更优选地，所述农业病虫害为水稻白叶枯病、烟草青枯病菌、黄瓜白叶枯病、魔芋白叶枯病、柑橘溃疡病、葡萄溃疡病、番茄溃疡病、猕猴桃溃疡病、苹果溃疡病、黄瓜灰霉病菌、辣椒枯萎病原菌、油菜菌核病菌、小麦赤霉病菌、马铃薯晚疫病菌。

本发明还提供了一种用于保护植物免受农业病虫害侵害的方法，其包括其中使植物与所述的化合物或其立体异构体、或其盐或其溶剂化物，或所述的组合物接触的方法步骤。

此处用到的术语“烷基”是包括具有特定数目碳原子的支链和直链饱和烃基。例如“C

“烯基”是既包括直链或支链结构的烃，且具有一个或多个出现在链中任何稳定点的碳-碳双键。例如“C

此处用到的术语“取代的”指的是在指定原子或基团上的任意一个或多个氢原子以选择的指定基团取代，前提是不超过指定原子的一般化合价。如果没有其它说明，取代基命名至中心结构。例如，可以理解的是当(环烷基)烷基是可能的取代基，该取代基至中心结构的连接点是在烷基部分中。此处使用的环双键是形成于两个临近环原子之间的双键(如C＝C、C＝N或N＝N)。当提到取代时，特别是多取代时，指的是多个取代基在指定基团上的各个位置上取代，如二氯苄基指的是2，3-二氯苄基、2，4-二氯苄基、2，5-二氯苄基、2，6-二氯苄基、3，4-二氯苄基和3，5-二氯苄基。

取代基和变量的组合是允许的，仅当这些组合产生稳定的化合物或有用的合成中间体。稳定的化合物或稳定结构暗示所述化合物以有用的纯度从反应混合物分离出来时是足够稳定的，随之配制形成有效的治疗试剂。

术语“杂芳基”指的是取代和非取代芳香5或6元单环基团，9-或10-元双环基团，和11到14元三环基团，在至少一个环中具有至少一个杂原子(O，S或N)，所述含杂原子的环优选具有1、2或3个选自O、S和N中的杂原子。含杂原子的杂芳基的每个环可含一个或两个氧或硫原子和/或由1到4个氮原子，前提是每个环中杂原子的总数是4或更少，且每个环具有至少一个碳原子。完成双环和三环基团的稠合环可仅含有碳原子，并可以是饱和、部分饱和或不饱和。氮可任选被氧化及被季铵化。双环或三环的杂芳基必须包括至少一个全芳香环，氮其它稠合环可为芳香性或非芳香性的。杂芳基可在任何环的任何可利用氮或碳原子上连接。

示例性单环杂芳基包括吡咯基、吡唑基、吡唑啉基、咪唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、噻二唑基、呋喃基、噻吩基、噁二唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基及其类似物。

示例性双环杂芳基包括吲哚基、苯并噻唑基、苯并二氧杂环戊烯基、苯并噁唑基、苯并噻吩基、喹啉基、四氢异喹啉基、异喹啉基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、吲哚嗪基、苯并呋喃基、色酮基、香豆素基、苯并呋喃基、噌啉基、喹喔啉基、吲唑基、吡咯并吡啶基、氟代吡啶基、二氢异吲哚基、四氢喹啉基及其类似物。

如果没有其它说明，本发明的化合物理解为包括游离态和其盐。术语“盐”表示以无机和/或有机酸和碱形成酸式和/或碱式盐。另外，术语“盐可包括两性离子(内盐)，如当式I化合物含有碱性片段如胺或吡啶或咪唑环，和酸式片段如羧酸。药物上可接受的(即非毒性、生理学上可接受的)盐是优选的，如可接受的金属和胺盐，其中阳离子没有显著贡献毒性或盐的生物活性。然而，其它盐可是有用的，如在制备过程中采用分离或纯化步骤，因此也包含于本发明范围中。

优选地，C

当提到取代基为烯基、烷基、芳基、苄基、环烷基时，或这些取代基具体的为某个具体的烯基、烷基、芳基、苄基、环烷基时，指的是一个到三个上述取代基。如氯苄基指的是一个到三个氯取代的苄基。

通过采用上述技术方案，本发明以咔唑为起始原料，合成一系列含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物，且发现该化合物对致病植物病原细菌具有良好的抑制作用，针对病原细菌[如水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xoo)、柑橘溃疡病菌(Xanthomonas axonopodis pv.citri，Xac)和猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringaepv.actinidiae，Psa)等]均具有良好的抑制效果，为新农药的研发和创制提供重要的科学基础。

实施例

下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。实施例中用到的所有原料和溶剂均为市售产品。

实施例1：中间体9-(2，3-环氧丙基)-9H-咔唑的制备

将咔唑(6.0mmol)和KOH(0.90mmol)及10mL DMF加入到100mL圆底烧瓶中，在冰浴条件下搅拌30分钟，然后在体系中缓慢滴加环氧溴丙烷(6.0mmol)，冰浴反应5h后，结束反应；使用乙酸乙酯(50mL)进行萃取，再用饱和NH

实施例2：中间体1-(9H-咔唑-9-基)-3-(炔丙氨基)-2-丙醇的制备

将9-(2，3-环氧丙基)-9H-咔唑(0.90mmol)，K

同时，其它带手性的中间体，除将环氧溴丙烷换成左/右旋环氧氯丙烷之外，其余实验步骤及投料比例与实施例1一致。

实施例3：目标化合物16(1-(9H-咔唑-9-基)-3-(((1-(4-氟苯基)-1H-1，2，3-三氮唑-4-基)亚甲基)氨基)-2-丙醇)的制备

将1-(9H-咔唑-9-基)-3-(炔丙氨基)-2-丙醇(1.08mmol)和对氟苯基叠氮(4.32mmol)溶于5mLDCM中并投入到15mL反应瓶中，将NaASC(0.22mmol)和CuSO

实施例4：目标化合物21(1-(9H-咔唑-9-基)-3-(N-甲基-((1-(4-氟苯基)-1H-1，2，3-三氮唑-4-基)亚甲基)氨基)-2-丙醇)的制备

将1-(9H-咔唑-9-基)-3-(2-炔丙基氨基)-2-丙醇(1.08mmol)和氯甲烷(1.98mmol)溶解于5mL CH

其它目标化合物，采用相应的原料或取代基，参照上述实施例步骤合成。

合成的含异丙醇胺亚结构的1，2，3-三氮唑咔唑类化合物的结构及核磁共振氢谱和碳谱数据如表1所示，物化性质如表2所示。

表1本申请化合物的核磁共振氢谱和碳谱数据

表2本申请化合物的理化性质

药理实施例1：

EC

采用浊度法测试目标化合物对植物病原菌的有效中浓度EC50，试验对象为水稻白叶枯病菌(Xoo)、柑橘溃疡病菌(Xac)和猕猴桃溃疡病菌(Psa)。DMSO溶解在培养基中作为空白对照。将水稻白叶枯病菌(水稻白叶枯病原菌在M210固体培养基)放到NB培养基中，在28℃、180rpm恒温摇床中振荡培养到对数生长期备用；将柑橘溃疡病菌(在M210固体培养基上)放到NB培养基中，在28℃、180rpm恒温摇床中振荡培养到对数生长期备用。将药剂(化合物)配置成不同浓度(例：100，50，25，12.5，6.25μg/mL)的含毒NB液体培养基5mL加入到试管中，分别加入40μL含有植病细菌的NB液体培养基，在28℃、180rpm恒温摇床中振荡，其水稻白叶枯病原菌培养36h，柑橘溃疡病菌培养48h，猕猴桃溃疡病菌培养36h。将各个浓度的菌液在分光光度计上测定OD

校正OD值＝含菌培养基OD值-无菌培养基OD值

抑制率％＝[(校正后对照培养基菌液OD值-校正含毒培养基OD值)/校正后对照培养基菌液OD值]×100

本发明实施例辅以说明本发明的技术方案，但实施例的内容并不局限于此，目标化合物实验结果如表3所示。

表3本申请化合物对植物病原细菌的EC

从表3中可以看出，在离体试验中，目标化合物对植物致病病原菌(如水稻白叶枯病菌、柑橘溃疡病菌和猕猴桃溃疡病菌)表现出了良好的抑制活性。其中结构中含有苄基以及苯基的大部分化合物对水稻白叶枯病菌、柑橘溃疡病菌的EC

药理实施例2：

基于化合物16对水稻白叶枯病菌显示出最好的活性(EC

保护活性：将化合物16，对照药叶枯唑(90％有效成分)以及噻菌酮(20％含量制剂)分别用小于1％的Tween20溶液配成200μg/mL的含药溶液，再多配制两份浓度为200μg/mL的化合物16溶液，分别加入小于5％体积的有机硅，橘皮精油；将配置好的药液分别喷在已经生长8周的水稻叶片表面，直到有液滴滴下为止；24h后，在叶片距离叶尖2cm处用沾有OD

首先测量每片叶子的斑点面积和整个叶子面积，然后测量整个斑点面积的百分比计算叶面积。其次，按照以下等级标准对这些叶子进行分类：1级，病斑面积不到整个叶子面积的5％。3级，病斑面积占全叶面积的6-10％；5级，病斑面积5占全叶面积的11-20％；7级，病斑面积占全叶面积的21-50％；9级，病斑面积占整个叶片面积的50％以上；

病情指数的计算方法如下：

病情指数＝∑(每个等级的叶片数×相应等级)/(叶片总数×最高级)

防效计算方法如下：

防效％＝(对照组病情指数-处理组病情指数)/对照组病情指数×100％

治疗活性：在叶片距离叶尖2cm处用沾有OD

本发明实施例辅以说明本发明的技术方案，但实施例的内容并不局限于此，目标化合物实验结果如表4所示。

表4本申请化合物以及添加助剂后对水稻白叶枯病菌的保护和治疗活性

从表4中可以看出，在活体试验中，化合物16对水稻白叶枯病菌表现出了良好的治疗活性(50.78％)和保护活性(53.23％)。优于对照药叶枯唑(治疗活性43.79％；保护活性42.51％)和噻菌酮(治疗活性39.04％；保护活性38.26％)；实验发现当在化合物16中添加小于5％体积的农药助剂时，会使其活体活性大大提高，例如，当在化合物16中添加小于5％体积的有机硅时，治疗活性提高到61.38％；保护活性提高到60.79％；当添加小于5％体积的橘皮精油时，治疗活性提高到58.36％；保护活性提高到65.50％；由此，可知此类化合物极具研究前景，将化合物与农药助剂混合使用，可用于制备高抗植物致病病原细菌农药。

药理实施例3：

基于化合物18对猕猴桃溃疡病菌显示出最好的活性(EC

保护活性：选取长势一致的猕猴桃植株，用小刀在猕猴桃植株的枝干上制造宽0.1cm的伤口，将特定浓度的化合物18加入伤口中，以DMSO做阳性对照，噻菌铜(TC)作为阴性对照；将加完药的植株置于室内晾干，再放入培养箱，培养条件为光照条件，10-20℃培养24h；然后接种OD

校正斑长＝实际斑长-伤口宽度

控制效率％＝(对照组校正斑长-处理组校正斑长)/对照组校正斑长×100％

治疗活性：在猕猴桃植株伤口上接种OD

本发明实施例辅以说明本发明的技术方案，但实施例的内容并不局限于此，目标化合物实验结果如表5所示。

表5本申请化合物对猕猴桃溃疡病菌的保护和治疗活性

从表5中可以看出，在活体试验中，浓度为200μg/mL的目标化合物18对猕猴桃溃疡病菌表现出了良好的治疗活性(78.74％)和保护活性(79.42％)。优于对照药噻菌酮(治疗活性55.42％；保护活性59.36％)；说明该系列化合物在离体和活体活性又有很大突破，可用于制备抗植物致病病原细菌农药。