含硫化合物的电化学合成及其抑菌活性研究

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在过去的十年中,电化学技术的使用为制备和修饰含硫化合物提供了一种绿色、可持续和安全的替代方法。与使用氧化剂或还原剂的传统化学合成相比,电合成通过分子-电极电子转移提供可持续的活化模式而引起了越来越多的关注。含硫化合物广泛存在于食品、药物、天然产物和功能材料以及农药染料中,与我们的生活和生产息息相关。苯并噻吩是一个苯环并一个噻吩环,其大量存在于天然和非天然化合物中。苯并噻吩由于具有特殊的共轭结构和独特的药理和生物活性,在农药、医药和材料等领域有着广泛应用。另外一个方面,向药物分子中引入含氟官能团常常会显著改变母体化合物的脂溶性,增强分子的代谢稳定性,并对其生物活性如药物的吸收、分布以及给-受体的相互作用造成影响。本人通过调研文献,以电化学合成作为手段,用严谨的实验研究了电化学促进苯并噻吩及三氟甲硫基取代的螺[5,5]三烯酮化合物的合成。现代农药逐渐被超高效、低毒、低残留新颖的结构所替代,开发低毒无害的绿色化学农药成为未来农药的重要发展方向。苯并噻吩和含氟官能团作为经典的农药骨架结构一直活跃在农药世界中,含有苯并噻吩和含三氟甲基结构的农药也层出不穷。因此,对这两类化合物的绿色合成新方法研究具有重要的实际意义。利用电化学合成具有生物活性的含硫三氟甲基化合物对新农药的研发是非常具有吸引力的。含噻吩官能团以及螺环类化合物在药物分子中有广泛的应用,因此期望利用电化学设计、合成结构新颖的含上述骨架的化合物,并对其进行抑菌生物活性研究,探求寻找到活性较高的化合物。本文围绕两类重要化合物——苯并噻吩类化合物和含硫三氟甲基螺环化合物化合物的绿色合成展开研究,主要包括以下几个方面:发展了 3-砜基苯并噻吩的电化学合成并测定了这类化合物的杀菌活性,在室温下以官能化内炔与芳基亚磺酸钠作为反应试剂,通过自由基加成/环化串联反应策略实现无催化剂和无外源氧化剂的条件下3-砜基苯并噻吩的合成。在最优条件下探究了该方法的底物普适性,并应用高分辨质谱、核磁共振等表征手段确定合成化合物的结构。利用自由基抑制实验及循环伏安法实验对反应的历程进行了研究,提出了可能的机理。此外。本文还考察了 3-砜基苯并噻吩的杀菌活性,在100 μg/mL浓度下大部分化合物水稻白叶枯病菌展现出了高于65%的杀菌活性。三氟甲硫基是一个重要的含氟官能团,引入到药物分子后可增强药物分子的脂溶性,增强其穿透过细胞膜的能力,直接增进化合物的跨膜吸收。步骤简洁且高效实现炔烃双官能团化是一类非常重要的反应,此类反应可以直接实现从简单原料到高附加值产物的转化。AgSCF3作为一种稳定且简单易得的三氟甲硫基源,在过去的十年中已被广泛应用于炔烃的自由基串联环化反应构筑三氟甲硫基化的杂环中。然而,已知的文献报道均依赖于使用过硫酸盐、较长的反应时间以及较高的反应温度。因而,发展无金属以及无催化剂条件下,SCF3自由基的新生成方式依然具有很高的研究价值。本文开发了一种电化学三氟甲基硫化和螺环化反应,利用AgSCF3作为三氟甲硫基化试剂与方便易得的二芳基炔酮衍生物反应,通过自由基环化和脱芳构化合成了含SCF3的螺[5,5]三烯酮衍生物。该策略表现出良好的官能团耐受性,并通过自由基环化和脱芳构化得到相应的产物。本文对合成的化合物进行了抑菌活性测定,多数药物对水稻纹枯病菌产生了一定的抑制活性,化合物3-3h以及3-3z对在100 μg/mL的浓度下表现出对病菌具有良好抑菌活性。虽然化合物3-3h与3-3z的EC50生物活性与多菌灵相比略显不足,但也表现出了一定的生物活性,体现了该类螺环化合物对真菌病害具有潜在的活性。
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