新颖的4-芳氧基烟酰胺类化合物及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本
发明属于化工和
农药技术领域；特别是指4-芳氧基烟酰胺类化合物的制备方法、作为
杀菌剂和
除草剂在
植物保护领域中的应用，以及作为中间体在合成4-芳氧基烟酸类化合物中的应用。
背景技术
[0002] 烟酸，又名尼克酸、维生素B3，是人体必需的13种维生素之一，在人体内还包括其衍
生物烟酰胺或尼克酰胺。烟酸及烟酰胺是辅酶I和辅酶II的组成部分，参与体内脂质代谢，组织呼吸的氧化过程和糖类分解的过程。烟酸被FDA批准用做降血脂的
治疗药已有50多年的历史(Atherosclerosis，2010，210，353-361.)。烟酸及衍生物也表现出了显著且多样的生物活性和药理学性质，如降血脂、抗氧化、防衰老，促进解毒代谢，修复DNA以及
食品添加剂等等(Eur Food Res Technol，2015，240，1-17；J Clin Lipidol，2008，2，79-90；Mol Pharmacol，2001，59，349-357；Atheroscler Suppl，2013，14，7-13；Diabetes Metab J，2012，36，43-55；Int J Clin Pharmacol Biopharm，1977，15：585-589；Int J Dermatol，
2002，41，476-481；US patent 3777029A；US patent 2004191278；J Am Acad Dermatol，
2008，35，637-642；The EFSA Journal，2009，949，1-20)。同时，烟酸类化合物还可以作为
金属离子的配体，烟酸类化合物经过简单的结构修饰即可获得抗细菌和抗
真菌活性的分子(EXCLI J，2009，8，107-114；Rom J Intern Med，2004，42，491-501；US patent
20070154614；Int J Pharmacol，2010，6，413-418)。
[0003] 烟酰胺类化合物的结构优化和构效关系研究已经成为新医药和新农药开发中的热点研究方向之一。如在新农药开发中，基于烟酸成功开发了杀菌剂啶酰菌胺和除草剂吡氟草胺等。快速高效的制备新型的烟酰胺类化合物对新药开发以及有机合成化学具有重要的意义。4-芳氧基烟酰胺类化合物在药物化学中占有重要的地位，目前已被证实具有TGR5(GPR131)激活剂的作用，具有治疗II型糖尿病的潜
力(Acta Pharmacologica Sinica，2016，37，1359-1369；Eur J Med Chem，2014，82，1-15；J Med Chem.2012，55，10475-10489；
J.Med.Chem.，2015，58(8)，3315-3328；Med Chem Res，2015，24：2561-2572；CN 102850321 A；)。另外还具有抗HIV活性(Bioorg Med Chem Lett，2007，17，712-716；Eur J Med Chem，
2014，87，52-62；Eur J Med Chem，2018，151，339-350；J Med Chem，2016，59(5)，1869-
1879；WO 2002024650A2)，可以作为
磷酸二酯酶4(PDE4)
抑制剂(Bioorg Med Chem Lett，
2009，19，1380-1385)，细菌DNA促旋酶抑制剂(Eur J Med Chem，2014，86，31-38)，和MTH1抑制剂(J.Med.Chem.，2016，59(6)，2346-2361)，另外还具有抗寄生虫活性(WO 2018087036 A1)，抗炎活性(US 7504396 B2；WO 2005009443 A1)等。鉴于此，快速高效的制备4-芳氧基烟酰胺类化合物具有重要的意义和必要性，4-芳氧基烟酰胺类化合物的合成一般以4-卤代烟酸为起始原料，通过
铜催化高温条件下的Ullman反应或者强
碱介导的亲核取代反应来制备，此路线所用的条件相对苛刻，起始原料昂贵(如分析纯4氯烟酸的价格比烟酸高10倍以上)，另外会产生较多的含氯
废水或者废料。
[0004] 本发明以廉价易得的烟酸为起始原料，通过
碳氢键直接官能团化实现了新颖的4-芳氧基烟酰胺类化合物的构建。反应原料简单易得，操作过程易于控制，合成过程中所产生的含氯废料少；在制备4-芳氧基烟酸类化合物过程中所产生的2-(2-噁唑啉基)苯胺可以
回收利用；此外本发明所涉及的4-芳氧基烟酰胺类化合物表现出较好的抑菌活性和
除草活性。这对含有4-芳氧基烟酰胺骨架的新药创制具有重要意义，同时为4-芳氧基烟酸类化合物的制备提供了新工艺。
发明内容
[0005] 本发明的目的是开发一种4-芳氧基烟酰胺的构建新方法，提供一类新颖的4-芳氧基烟酰胺类化合物。此类化合物可以用于制备4-芳氧基烟酸类化合物，同时还可以作为具有杀菌活性和除草活性的新分子进行进一步的开发，具有作为杀菌剂和/或除草剂的潜力。
[0006] 本发明以廉价易得的烟酸为起始原料，解决的关键技术问题是利用碳氢键直接官能团化实现4-芳氧基烟酰胺类化合物的构建，制备方法简单、原料易得，是一种适合于大规模制备的简便有效的方法。
[0007] 本发明提供的4-芳氧基烟酰胺类化合物具有如下通式(I)所示的结构。
[0008]
[0009] 通式(I)中：
[0010] Ar表示具有5～15个碳
原子的芳基，其中的芳基可以在其邻、间、对位被烷基、烷氧基、芳氧基、氟、氯、溴、氰基、甲氧羰基、三氟甲基、甲氧羰基、乙氧羰基或硝基取代；芳基选自
萘基、蒽基、菲基、吡啶、噻吩、喹啉和异喹啉；
[0011] 其中，优选的Ar代表苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对甲氧基苯基、邻氟苯基、间氟苯基、对氟苯基、邻氯苯基、间氯苯基、对氯苯基、邻硝基苯基、间硝基苯基、对硝基苯基、邻氰基苯基、间氰基苯基、对氰基苯基、邻三氟甲基苯基、间三氟甲基苯基、对三氟甲基苯基、联苯基、甲氧羰基苯基、乙氧羰基苯基、1-萘基、2-萘基、取代萘基、蒽基、菲基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-喹啉基、3-喹啉基、3-喹啉基、2-喹啉基。
[0012] 取代基R1代表：氟、氯、溴、三氟甲基、具有1～15个碳原子的烷基、具有1～15个碳原子的烷氧基、具有1～15个碳原子的烷胺基、具有3～15个碳原子的环烷基、具有4～15个碳原子的环烷基烷基、具有6～15个碳原子的芳基、具有6～15个碳原子的芳氧基、具有6～15个碳原子的芳胺基、具有7～15个碳原子的芳烷基，其中的芳基可以在其邻间对位含有烷基、烷氧基、芳氧基、氟、氯、溴、三氟甲基、氰基和硝基等。
[0013] 取代基R2代表：氟、氯、溴、三氟甲基、具有1～15个碳原子的烷基、具有1～15个碳原子的烷氧基、具有1～15个碳原子的烷胺基、具有3～15个碳原子的环烷基、具有4～15个碳原子的环烷基烷基、具有6～15个碳原子的芳基、具有6～15个碳原子的芳氧基、具有6～15个碳原子的芳胺基、具有7～15个碳原子的芳烷基，其中的芳基可以在其邻间对位含有烷基、烷氧基、芳氧基、氟、氯、溴、三氟甲基、氰基和硝基等。
[0014] 取代基R3代表：氟、氯、溴、三氟甲基、具有1～15个碳原子的烷基、具有1～15个碳原子的烷氧基、具有1～15个碳原子的烷胺基、具有3～15个碳原子的环烷基、具有4～15个碳原子的环烷基烷基、具有6～15个碳原子的芳基、具有6～15个碳原子的芳氧基、具有6～15个碳原子的芳胺基，其中的芳基可以在其邻间对位含有烷基、烷氧基、芳氧基、氟、氯、溴、三氟甲基、氰基和硝基等。
[0015] 关于取代基R1、R2、和R3：
[0016] 所述的烷基是指具有1～15个碳原子的直链或支链烷基，例如：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、异戊基、仲戊基、新戊基、己基、异己基、仲己基、庚基、异庚基、仲庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等。优选具有1～12个碳原子的直链或支链烷基，特别优选具有3～10个碳原子的直链或支链烷基，最优选具有3～8个碳原子的直链或支链烷基。
[0017] 所述的环烷基是指具有3～15个碳原子的环状烷基，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等，优选环丙基、环戊基、环己基。所述的环烷基烷基是指具有4～15个碳原子的环状烷基，例如环丙基甲基、环丁基甲基、环戊基甲基、环己基甲基、环庚基甲基、环辛基甲基、环丙基乙基、环丁基乙基、环戊基乙基、环己基乙基、环庚基乙基、环辛基乙基、环丙基丙基、环丁基丙基、环戊基丙基、环己基丙基、环庚基丙基、环辛基丙基等，优选环丙基甲基、环戊基甲基、环己基甲基、环庚基甲基、环丙基乙基、环戊基乙基、环己基乙基、环庚基乙基、环丙基丙基、环戊基丙基、环己基丙基、环庚基丙基。
[0018] 所述的芳基是指具有6～15个碳原子的芳基。优选为苯基、邻甲基苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、邻甲氧基苯基、间甲氧基苯基、对甲氧基苯基、邻氟苯基、间氟苯基、对氟苯基、邻氯苯基、间氯苯基、对氯苯基、邻三氟甲基苯基、间三氟甲基苯基、对三氟甲基苯基、邻硝基苯基、间硝基苯基、对硝基苯基、邻氰基苯基、间氰基苯基、对氰基苯基、甲氧羰基苯基、乙氧羰基苯基、联苯基、1-萘基、2-萘基、取代萘基、蒽基、菲基等。
[0019] 所述的芳氧基是指具有6～15个碳原子的芳氧基。优选为苯氧基、邻甲基苯氧基、间甲基苯氧基、对甲基苯氧基、邻甲氧基苯氧基、间甲氧基苯氧基、对甲氧基苯氧基、邻氟苯氧基、间氟苯氧基、对氟苯氧基、邻氯苯氧基、间氯苯氧基、对氯苯氧基、邻三氟甲基苯氧基、间三氟甲基苯氧基、对三氟甲基苯氧基、邻硝基苯氧基、间硝基苯氧基、对硝基苯氧基、邻氰基苯氧基、间氰基苯氧基、对氰基苯氧基、联苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、取代萘氧基、蒽氧基、菲氧基等。
[0020] 所述的芳胺基是指具有6～15个碳原子的芳胺基。优选为苯胺基、邻甲基苯胺基、间甲基苯胺基、对甲基苯胺基、邻甲氧基苯胺基、间甲氧基苯胺基、对甲氧基苯胺基、邻氟苯胺基、间氟苯胺基、对氟苯胺基、邻氯苯胺基、间氯苯胺基、对氯苯胺基、邻三氟甲基苯胺基、间三氟甲基苯胺基、对三氟甲基苯胺基、邻硝基苯胺基、间硝基苯胺基、对硝基苯胺基、邻氰基苯胺基、间氰基苯胺基、对氰基苯胺基、联苯胺基、1-萘胺基、2-萘胺基、取代萘胺基、蒽胺基、菲胺基等。
[0021] 取代基R4分别代表：氢、甲基、羟亚甲基、
羧酸烃基酯(1-6碳)、1-6碳烷基、苯基和苄基。
[0022] 优选的R4代表氢、甲基、乙基、苯基、苄基。
[0023] 本发明还包括如通式(I)所示的4-芳氧基烟酰胺类化合物在药物化学上可以接受的盐。
[0024] 本发明涉及的化合物以烟酸类化合物为起始原料，通过缩合反应和碳氢键直接醚化的方法制备，合成路线如下：
[0025]
[0026] 本发明所涉及的2-(2-噁唑啉基)苯胺中间体B可以廉价易得的邻
氨基苯腈为起始原料来进行合成(中国发明
专利申请号：201610762194.8)，烟酸和芳基酚类化合物可以直接购买。
[0027] 烟酰胺类化合物中间体C的合成步骤：将2-(2-噁唑啉基)苯胺中间体B和烟酸溶于无水二氯甲烷(也可用二氯乙烷代替)中，加入1.1倍量的缩合剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺
盐酸盐(EDCI)，随后加入催化量(10mol％)的4-二甲氨基吡啶(DMAP)，室温下搅拌反应，饱和
氯化铵溶液淬灭反应，水洗，脱溶，柱层析分离得中间体C。
[0028] 2-芳氧基烟酰胺类化合物目标产物D的合成(本专利的关键技术)过程中：
[0029] 反应体系用的铜盐选自
硝酸铜水合物、碱式碳酸铜、氯化铜、氯化亚铜、溴化铜、溴化亚铜、碘化铜、碘化亚铜、
硫酸铜、硫酸铜水合物、氧化铜、氧化亚铜、异辛酸铜、三氟磺酸铜、
醋酸铜、醋酸铜水合物、硝酸铜、四氟
硼酸铜、噻吩-2-
甲酸铜或者噻吩-2-甲酸亚铜，所加的量为烟酰胺类化合物C的1mol％～150mol％。
[0030] 反应体系在50～120℃的
温度下进行2～24h。
[0031] 反应所用的碱性物质选自氢氧化
钾、氢氧化钠、磷酸钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、
碳酸氢钠、N-甲基吗啉、三乙胺、吡啶、甲醇钠、
乙醇钠、氢化钠、叔丁醇钾或叔丁醇钠；所加的量为烟酰胺类化合物C的50mol％～500mol％。
[0032] 反应
溶剂选自乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、二甲亚砜(DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、
甲苯、甲基叔丁基醚、乙二醇二乙醚或者他们的混合物。反应体系中烟酰胺类化合物C的浓度0.05M～1M。
[0033] 2-芳氧基烟酰胺类化合物D的典型合成步骤如下：
[0034] 将烟酰胺类化合物中间体C(1equiv.)和碳酸钠(2equiv.)和铜催化剂(0.5equiv.)依次加入到反应瓶中，然后加入溶剂和芳基酚(3equiv.)，加热反应，反应2～
24h，TLC检测反应
进程，至中间体C完全消失，冷却至室温，加入乙酸乙酯稀释反应体系，随后向体系中加入
氨水，除去铜催化剂。用乙酸乙酯萃取，有机相合并后分别用饱和碳酸氢钠溶液和水洗，然后用无水硫酸钠干燥，快速柱层析分离后得到目标产物D。
[0035] 本发明涉及合成的4-芳氧基烟烟酸类化合物如化合物E所示，取代基R1、R2、R3和Ar代表的基团与通式(I)一致。
[0036] 4-芳氧基烟酰胺类化合物D通过碱性条件下的
水解反应获得4-芳氧基烟酸类化合物E。
[0037]
[0038] 此水解反应溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、二甲亚砜(DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、以及它们的混合物。反应所用的碱性物质选自氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠、乙醇钠、氢化钠、叔丁醇钾或叔丁醇钠；反应温度20～100℃。
[0039] 典型的步骤如下：
[0040] 2-芳氧基烟酸类化合物E的合成步骤：将2-芳氧基烟酰胺类化合物D(1equiv.)和氢氧化钠(40equiv.)加入到反应瓶中，然后加入乙醇，加热至80℃反应，磁力搅拌反应，TLC检测反应进程，至中间体D完全消失，蒸除乙醇，冷却至室温，水相中加入乙酸乙酯萃取洗涤后，加入稀盐酸，调节pH至4，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，柱层析得到目标化合物4-芳氧基烟酸类化合物E。
[0041] 本发明所提供的通式(I)所示的4-芳氧基烟酰胺类化合物的的抑菌活性，优选但不局限于水稻纹枯病菌、小麦纹枯病菌、油菜菌核病菌、小麦赤霉病菌、小麦全蚀病菌、番茄灰霉病菌、
马铃薯晚疫病菌、辣椒疫霉病菌、番茄早疫病菌、水稻恶苗病菌、马铃薯干腐病菌、黄瓜
炭疽病菌、水稻稻瘟病菌。
[0042] 本发明所提供的通式(I)所示的4-芳氧基烟酰胺类化合物的除草活性，优选但不局限于猪殃殃、婆婆纳、堇菜、马塘、稗草和蓼。
[0043] 本发明的优点和积极效果：
[0044] 本发明以廉价易得的烟酸及取代烟酸为起始原料，首次通过碳氢键直接官能团化实现4-芳氧基烟酰胺类化合物的构建。反应原料简单易得，操作过程易于控制，合成过程中所产生的含氯废料少；在制备4-芳氧基烟酸类化合物过程中所产生的2-(2-噁唑啉基)苯胺可以回收利用；此外本发明所涉及的4-芳氧基烟酰胺类化合物表现出较好的抑菌活性和除草活性，有作为新农药进行开发的潜力。这对含有4-芳氧基烟酸骨架的药物合成新工艺的开发和新药创制具有重要意义。
具体实施方式
[0045] 通过下述
实施例可进一步说明和理解本发明，但并不意味着限制本发明。
[0046] 实施例一：烟酰胺类化合物C1的合成
[0047]
[0048] 称取邻(4，5-二氢-2-噁唑基)苯胺中间体B1(1mmol)、烟酸A(1mmol)、以及4-二甲氨基吡啶DMAP(0.2mmol)于50mL茄型瓶中，溶于5mL二氯甲烷(DCM)中，
冰浴下加入缩合剂EDCI(1.2mmol)，常温搅拌，薄层色谱(TLC)
跟踪监测反应进程，约6h后处理。加水10mL淬灭反应，分液后用二氯甲烷(15mL×3)萃取，二氯甲烷相合并后分别用水(10mL×2)、饱和
氯化钠溶液(10mL×2)洗涤后，无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，
硅胶柱层析后(洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯＝10∶1)，得到化合物C1，产率74％。LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+H：C15H14N3O2]：268.11，Found：268.16。
[0049] 实施例二：4-芳氧基烟酰胺类化合物D1的合成
[0050]
[0051] 称取烟酰胺类化合物C1(1mmol)、碳酸钠(2mmol)和醋酸铜(0.5mmol)依次加入到反应瓶中，向其中加入DMSO(5mL)，然后向其中加入3-甲基
苯酚(3mmol)，在80℃下反应8小时，冷却至室温，加入乙酸乙酯(EtOAc，20mL)稀释，接着加入(28％-30％)
氢氧化铵(NH3·H2O，8mL)溶液至反应体系中，继续搅拌20min，用乙酸乙酯(EtOAc，20mL×3)萃取，有机相合并后用饱和碳酸氢钠溶液洗(NaHCO3，10mL×3)，水洗(10mL×3)，饱和氯化钠(NaCl，10mL×3)溶液洗，将有机相用无水硫酸钠(Na2SO4)干燥，浓缩后，进行柱层析(V石油醚∶V乙酸乙酯＝12∶1)，得到白色固体D1，产率83％。
[0052] LC-MS(ESI+)m/z：Calcd.for[M+H：C22H20N3O3]：374.15，Found：374.17。
[0053] 1H-NMR(400MHz，CDCl3)δ，2.39(s，3H)，3.74(t，J＝9.44Hz，2H)，4.25(t，J＝9.44Hz，2H)，6.67(d，J＝5.8Hz，1H)，6.97～7.02(m，2H)，7.08～7.16(m，2H)，7.35(dd，J＝
7.68Hz，7.68Hz，1H)，7.52(m，1H)，7.87(dd，J＝7.92Hz，1.64Hz，1H)，8.46(d，J＝5.92Hz，
1H)，8.95(dd，J＝8.52Hz，1.12Hz，1H)，9.16(s，1H)，12.83(s，1H).
[0054] 13C-NMR(100MHz，CDCl3)δ，21.39，54.87，65.99，110.23，114.25，118.37，121.03，121.18，122.01，122.95，126.77，129.34，129.97，132.38，139.48，140.68，153.04，153.37，
153.40，162.41，162.99，164.01.
[0055] 实施例三：4-芳氧基烟酸类化合物E1的合成
[0056]
[0057] 称取2-(3-三氟甲基)苯氧基烟酰胺类化合物D1(1mmol)、氢氧化钠(40mmol)于反应瓶中，加入5mL乙醇，在80℃下反应6h，反应完全后，蒸干
有机溶剂，加入水，用乙酸乙酯(EtOAc)进行萃取(15mL×3)，有机相合并后加入无水硫酸钠干燥，浓缩后柱层析(洗脱剂：V石油醚∶V乙酸乙酯＝20∶1)，回收噁唑啉胺B1 125mg，产率为77.6％。在水相中加入1M盐酸(HCl)溶液，将pH调到4，用乙酸乙酯(EtOAc)进行萃取(15mL×3)，加入无水硫酸钠干燥，浓缩后柱层析(洗脱剂：V石油醚∶V乙酸乙酯＝2∶1)，得到4-(3-甲基)-苯氧基烟酸E1，产率77％。
[0058] 实施例四：本申请通式(I)4-芳氧基烟酰胺类化合物的抑菌活性
[0059] 采用平板抑制菌丝生长速率法进行离体抑菌活性评价，选取测试菌株于PDA平板进行活化，包括水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)，小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealis)，油菜菌核病菌(Sclerotinia scleotiorum)，小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)，小麦全蚀病菌(Gaeumanomyce graminis)，番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)，马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)，辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)，番茄早疫病菌(Alternaria solani)，水稻恶苗病菌(Fusarium fujikuroi)，马铃薯干腐病菌(Fusarium sulphureum)，黄瓜炭疽病菌(Colletotrichum lagenarium)，水稻稻瘟病菌(Phyricularia cerealis)。将化合物配置成10mg/L浓度的PDA含药平板，将测试菌株制成5mm直径菌饼置于含药培养皿中央，25℃恒温培养至空白对照皿的测试菌株长至接近培养皿边缘时，用十字交叉法测量各含药平板的菌落直径，计算化合物对菌丝生长的抑制率，每个处理重复3次取平均值，对病害的抑制率按照如下公式计算：
[0060]
[0061] 在10mg/L的浓度下，部分化合物的抑菌活性如表1所示。从表中可以看出，本申请涉及的4-芳氧基烟酰胺类化合物对植物病害有较好的抑制作用。芳基和噁唑啉上的取代基对抑菌活性有显著的影响。
[0062] 表1 部分4-芳氧基烟酰胺类化合物的抑菌活性
[0063]
