Synthesis of N-(5-alkyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-N'-(2',3',4',6'tetra-O-acetyl-b-D-glucopyranosyl) thiacarbamides LI Ming, WEN Lirong, YANG Fengke, LI Guoqiang, ZHANG Shusheng (Department of Applied Chemistry, Qingdao Institute of Chemical Technology, Qingdao 266042) Abstract The reaction of 2，3，4，6-tetra-o-acetyl-b-D-glucopyranosyl isothiocyanate(II) with 2-amino-5-alkyl-1，3，4-thiadiazoles(Ⅲ) gives five new compounds of N-(5-alkyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl) -N'-(2',3',4',6'-tetra-o-acetyl- b-D-glucopyranosyl)thiacarbamides(Ⅳ) whose structures have been characterized by elemental analysis，IR，1H NMR and FAB-MS. Those products are of b-configuration. Key Words 1,3,4-Thiadiazole, b-D-Glucopyranosylthiacarbamide, Synthesis 摘要 本文通过2,3,4,6-四-O-乙酰基-b-D-吡喃葡萄糖异硫氰酸酯与2-氨基-5-烷基-1,3,4-噻二唑反应，合成了五种新的N-(5-烷基-1,3,4-噻二唑-2-基)-N'-(2',3',4',6'-四-O-乙酰基-b-D-吡喃葡萄糖基)硫脲类化合物。经元素分析，IR，1H NMR，MS分析证明：产物为 b-型。 关键词 1,3,4-噻二唑，b-D-吡喃葡萄糖硫脲，合成 N-(5-烷基-1,3,4-噻二唑-2-基)-N'-(2',3',4',6'-四-O-乙酰基- b-D-吡喃葡萄糖基)硫脲的合成 李明 文丽荣 杨丰科 李国强 张书圣 (青岛化工学院应用化学系 青岛 266042） 取代硫脲及1,3,4-噻二唑类化合物因具有广谱的生物活性和潜在的医学用途[1,2]，如抗病毒，抗微生物，抗结核及促进植物生长等活性，日益引起化学家的广泛关注。而糖类化合物是生物体内的可适性分子，具有重要的生理功能，生物体内一切重要活动过程都有作为内源物质的糖参与，同时，本身也具有抗病毒及抗肿瘤等生物活性[3]。为了寻求生物活性更好的化合物，我们利用生命内源物质的糖对硫脲分子进行结构修饰，合成了五个文献尚未报道的N-(5-烷基-1,3,4-噻二唑-2-基)-N'-(2',3',4',6'-四-O-乙酰基-b-D-吡喃葡萄糖基)硫脲类化合物。实验结果证明：反应产物为 b-构型。反应方程式如下： R=H(a), CH3(b), C2H5(c), n-C3H7(d), n-C4H9(e) 1 实验部分 1.1仪器及试剂 国产X4型显微熔点仪(温度计未经校正)；Nicolet 510P FT-IR光谱仪(KBr压片)；Brucker AC-80型核磁共振仪(溶剂为CDCl3，内标为TMS)；MOD-1106型元素分析仪；VG ZAB-HS型质谱仪(FAB源，甘油为溶剂)。 乙酸酐，甲苯用前重蒸，其它试剂均为分析纯，用前未经进一步处理。TLC用硅胶GF254，硅胶G及硅胶H为青岛海洋化工集团生产。 1.2 化合物(Ⅰ)～(Ⅲ)的合成 1-溴-2,3,4,6-四-O-乙酰基-a-D-吡喃葡萄糖(Ⅰ)按文献[4]方法制备； 2,3,4,6-四-O-乙酰基-b-D-吡喃葡萄糖异硫氰酸酯(Ⅱ)，按文献[5]方法制备。 白色晶体，m.p.111～113°C(lit[5]:112～113°C)； 2-氨基-5-烷基-1,3,4-噻二唑(Ⅲ)参照文献[6]方法制备。 Ⅲa:191～192°C；Ⅲb:233～235°C；Ⅲc:198～199°C；Ⅲd:210～212°C；Ⅲe:192～193°C。与文献一致。 1.3 (Ⅳ)的合成 将1.5mmol(Ⅲ)溶于10mL四氢呋喃溶剂中，搅拌，加热至70～80°C，使固体溶解，滴加8mL用苯溶解的1.5mmol的(Ⅱ)，0.5h加完，回流3～4h(TLC监测反应完全)，蒸除过量溶剂，粗产物重结晶或减压柱层析得纯品Ⅳa～e。合成化合物的数据如下： Ⅳa：收率80.4%，m.p. 102～104°C；元素分析，C17H22O9N4S2，实测值(计算值)/%：C 41.88(41.63), H 4.32(4.43), N 11.56(11.43)；IR,u/cm-1：3315(N—H), 1752(C=O), 1638(C=N), 1226(C=S), 1039(C—O—C), 908(C1-H)；H NMR， d：2.0(s,12H,CH3CO), 3.7～4.1(m,1H,C'5—H), 4.1～4.4(m,2H,C'6—H), 4.9～5.4(m,3H,C'2,3,4—H), 5.7(d,1H,C'1—H), 6.9(d,1H,Ar—H)。 Ⅳb：收率87.6%，m.p 152～154°C；元素分析，C18H24O9N4S2，实测值(计算值)/%：C 43.04(42.86), H 4.64(4.76), N 11.34(11.11)；IR,u/cm-1：3312(N—H), 1751(C=O), 1623(C=N), 1226(C=S), 1038(C—O—C), 910(C1—H)；H NMR， d：2.0(s,12H,CH3CO), 2.72(s,3H,Ar—H), 3.8～4.1(m,1H,C'5—H), 4.1～4.4(m,2H,C'6—H), 5.0～5.4(m,3H,C'2,3,4—H), 5.72(d,1H,C'1—H), 7.9～8.2(d,2H,2N—H)；m/z：505([M+1]+)。 Ⅳc：收率83.2%，m.p. 172～174°C；元素分析，C19H26O9N4S2，实测值(计算值)/%：C 43.86(44.02), H 4.84(5.02), N 10.92(10.81)；IR,u/cm-1：3311(N-H), 1755(C=O), 1645(C=N), 1224(C=S), 1038(C—O—C), 909(C1—H)；H NMR， d：1.4(t,3H,CH3), 2.0(s,12H,CH3CO), 2.9～3.3(q,2H,—CH2—Ar), 3.7～4.0(m,1H,C'5—H), 4.1～4.3(m,2H,C'6—H), 5.0～5.5(m,3H,C'2,3,4—H), 5.8(d,1H,C'1—H), 7.9～8.2(m,2H,N—H)。 Ⅳd：收率89.2%, m.p. 156～158°C；元素分析，C20H28O9N4S2，实测值(计算值)/%：C 45.32(45.11), H 5.18(5.26), N 10.72(10.53)；IR,u/cm-1：3323(N—H), 1750(C=O), 1647(C=N), 1226(C=S), 1038(C—O—C), 910(C1—H)；H NMR， d：1.0-1.3(m,5H,CH3CH2), 2.0(s,12H,CH3CO), 2.9～3.2(t,2H,Ar—CH2), 3.8～4.1(m,1H,C'5—H), 4.1～4.4(m,2H,C'6—H), 5.0～5.5(m,3H,C'2,3,4—H), 5.9(d,1H,C'1—H), 7.8～8.2(m,2H,2N—H)； m/z：533([M+1]+)。 Ⅳe：收率83.7%，m.p. 130～132°C；元素分析，C21H30O9N4S2，实测值(计算值)/%：C 46.33(46.15), H 5.65(5.50), N 10.38(10.26)；IR,u/cm-1：3318(N—H), 1755(C=O), 1647(C=N), 1228(C=S), 1039(C—O—C), 909(C1-H)；H NMR， d：0.9～1.8(m,7H,C3H7-), 2.0(s,12H,CH3CO), 2.9～3.1(t,2H,Ar—CH2), 3.8～4.1(m,1H,C'5—H), 4.1～4.3(m,2H,C'6—H), 4.9～5.5(m,3H,C'2,3,4—H), 5.8(d,1H,C'1—H), 7.9～8.1(m,2H,2N—H)；m/z：547([M+1]+)。 2 结果与讨论 2.1 合成 曾有文献报道，2，3，4，6-四-O-乙酰基-b-D-吡喃葡萄糖异硫氰酸酯与某些芳胺作用，得到含糖的硫脲类化合物，发现其具有一定的抗菌及抗微生物活性[5]，但和1，3，4-噻二唑类化合物反应未见报道。已报道的大多数硫脲类化合物不论水溶性和脂溶性均较差，这种性质可能会影响生物活性及其代谢。为了改善该类化合物的溶解性，提高其生物活性，我们利用生命内源物质——糖，对含噻二唑的硫脲进行结构修饰，发现其水溶性和脂溶性大为改观。 由于(II)中的—N=C=S受半缩醛C1—O键强烈的诱导效应的影响,致使—N=C=S中的C原子带有明显的正电性,易被(Ⅲ)中的NH2进攻,而发生亲核加成反应。 一般合成含糖基硫脲类反应，大多采用乙醇作溶剂[3]，笔者发现，乙醇可以和含糖基的—N=C=S生成亲核加成产物。为了避免该副产物的生成，采用四氢呋喃作溶剂，得到高收率的目标产物。 2.2 波谱性质 从红外光谱数据看，所有化合物均在900～910cm-1之间出现特征吸收峰，而核磁数据显示C1—H的化学位移值在5.7～6.1之间,且裂分为双峰，偶合常数J为6.7～9.0HZ，这与已知的 b-D-吡喃葡萄糖数据相一致[7,8](b 型：d=5.75，d，J=7～10HZ；a 型：d=6.35，d，J=2.5～3.5HZ)。以上数据表明，该反应生成产物均为 b—型。 由于噻二唑环系本身具有明显的C和I效应，致使与该环系直接相连的甲基或亚甲基向低场移动，出现在2.72～3.2区域。 以甘油为底物，利用FAB—MS(快原子轰击质谱)对化合物Ⅳb,d,e进行了分析，发现该类化合物均出现非常明显的[M+1]+。 3 参考文献 [1] 张自义，杨柯新．高等学校化学学报，1989，9(3):239. [2] Vappal K S. J. Agric. Chem.，1985，18(1):85. [3] 于建新，刘方明等．应用化学，1999，16(4):41. [4] Whister R L, Wolfrom M L. Methods in Carbohydrate Chemistry. London: Academic Press Inc., 1963,Vol2: 221. [5] Deshmukh S P et al．J. Indian Chem. Soc.,1986,LXⅢ:315. [6] 胡秉方，李增民．高等学校化学学报，1987，8(9):802. [7] 谢晶曦．红外光谱在有机化学和药物化学中的应用，北京：科学出版社，1978:77. [8] 余诚方，刘倩，蔡孟深．科学通报，1989，20:1550. 李明 男，36岁，副教授，从事有机化学教学及杂环化学研究。 兰州大学应用有机国家重点实验室及山东省青年科学基金资助课题(Q99B16)。 2000-12-12收稿，2001-03-20修回。