含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物及制法与用途

技术领域

本发明涉及药用化合物制备领域，具体涉及含7-氨基头孢烷酸的 1,3,4-噻二唑衍生物，本发明还涉及该衍生物的合成方法和用于抑制哈氏弧菌及副溶血弧菌的用途。

背景技术

引起海水养殖鱼类弧菌病的弧菌主要包括副溶血弧菌、鳗弧菌、哈维氏弧菌、霍乱弧菌和创伤弧菌等等，是海洋环境中最常见的细菌类群之一，广泛分布于近岸、河口海区的海水和生物体中，受水体环境、季节、温度等等综合因素的影响较大，是一类条件致病菌。弧菌不仅会引起鱼类发病，某些种类也会造成人或其他动物发病。

副溶血弧菌是一种嗜盐性细菌，能感染海水鱼类、对虾、甲壳类等多种水产动物，同时是引起我国特别是沿海地区细菌性食物中毒危害的首要食源性致病菌，食用被副溶血性弧菌污染的生的或未煮熟的海鲜可能引起急性肠胃炎，副溶血性弧菌引起的急性肠胃炎在细菌性食物中毒排首位。当水产养殖动物在不良的环境条件下，会诱发疾病的产生。

哈氏弧菌感染对象广泛，对水产养殖生物尤其对虾的危害严重，该菌对水产养殖动物尤其是对虾的危害严重，曾引起澳大利亚、印度、印度尼西亚、泰国、菲律宾及我国对虾育苗场斑节对虾幼体的大量死亡。该菌还可引起养殖鱼类感染死亡，例如鲈鱼、大黄鱼以及石斑鱼等，给海水养殖业造成了巨大的经济损失。

对于弧菌病的防治手段有药物防治、免疫防治和生态防治。目前，控制水产动物弧菌病的抗菌药物治疗，主要包括青霉素、链霉素、诺氟沙星，新诺明和磺胺药等，但长期使用出现耐药性菌株。因此，寻找新的先导化合物或化合物骨架修饰、简化并开发出新型水产抗菌药是当前水产病害防控研究的热点之一。

1,3,4-噻二唑是一种含有氢结合域、硫原子和双电子供体氮的五元芳环体系，易与其它分子形成氢键、金属离子配位、疏水作用和耦合作用等等。近几十年来，研究表明噻二唑环是具有广谱生物活性的重要框架。含噻二唑核的化合物具有抗癌、抗炎、抗菌、抗真菌、抗病毒、抗惊厥和抗寄生虫等多种活性。被广泛应用于医药、农药和材料化学领域，尤其在抗菌方面，目前已经成功研发出多种杀菌剂，例如抗黄单孢杆菌的敌枯唑以及具有广谱抗菌性的噻菌铜等。

鉴于此，探索合成噻二唑酰胺类衍生物不仅丰富了噻二唑酰胺类衍生物的种类，而且为噻二唑酰胺类药物抑菌活性的筛选提供了参考，同时对于我国海水养殖业的发展也具有十分积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一种快速、高效合成含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的方法。

本发明的再一个目的在于提供上述含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物在抑制哈氏弧菌和副溶血弧菌方面的应用。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物，其特点是：其结构式如下式I或式II所示：

式I中，所述的R

式II中，所述的R

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。本发明还公开了一种如以上技术方案所述的含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法，其特点是，其步骤如下：

(1)先将取代苯甲酸与三苯基膦、三氯异氰尿酸以及硫氰酸钾反应，生成取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代基R

先将取代苯甲酰氯与硫氰酸钾反应，生成取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代基R

(2)将取代苯甲酰基异硫氰酸酯与2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑反应生成含酰胺基硫脲结构的1,3,4-噻二唑衍生物，取代基R

(3)将取代苯甲酰氯、三乙胺与2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑反应生成含酰胺结构的1,3,4-噻二唑衍生物，取代基R

(4)含酰胺基硫脲结构(或含酰胺结构)的1,3,4-噻二唑衍生物与含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸以及无水碳酸钾条件下发生卤化反应生成系列目标产物，即含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物。所述的取代基R

以上所述的合成方法，进一步优选的技术方案如下：

1.在步骤(1)中：取代苯甲酸与三苯基膦、三氯异氰尿酸以及硫氰酸钾摩尔比例为1：(1-1.5)：(0.38-0.5)：(1.5-3.5)，溶剂为乙腈，反应温度为0℃-80℃，反应时长为1.5h-8.5h。

2.在步骤(1)中，取代苯甲酰氯与硫氰酸钾摩尔比例为1： (1.5-3.5)，溶剂为乙腈或二氯甲烷，反应温度0℃-80℃，反应时间为1.5-6.5h。

3.在步骤(2)中：取代苯甲酰基异硫氰酸酯与2-氨基-5-巯基 -1,3,4-噻二唑摩尔比例为1：(0.5-1)，溶剂为乙腈或丙酮，反应温度 25℃-80℃，反应时间为5-10h。

4.在步骤(3)中：2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、取代苯甲酰氯、与三乙胺摩尔比例为1：(1-1.5)：(1-2)，溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃，反应温度20℃-65℃，反应时间为3-18h。

5.在步骤(4)中：含酰胺基硫脲结构(或含酰胺结构)的1,3,4- 噻二唑衍生物与含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸以及无水碳酸钾摩尔比例为1：(0.9-1.1)：(1-2.5)，溶剂为丙酮或二氧六环，反应温度20℃-60℃，反应时间为5-16h。

6.在步骤(4)中所述含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸制备方法如下：7-氨基头孢烷酸加入溶剂中搅拌，加入无水碳酸钾，冰水浴缓慢滴加氯乙酰氯，然后室温搅拌至反应结束，得到目标化合物。7- 氨基头孢烷酸、氯乙酰氯和无水碳酸钾摩尔比例为1：(1-1.5)：(1-2)，溶剂为二氧六环或丙酮或二氯甲烷，反应温度0℃-30℃，反应时间为 1-5h。

本发明还公开了所述的一种含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物或者以上合成方法技术方案中任何一项方法所合成的含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的抑菌用途，所述的用途为含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物在制备抑菌药物的用途，所抑的菌为哈氏弧菌和副溶血弧菌。

本发明合成方法的路线如下：

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种新的化合物含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物。它对哈氏弧菌和副溶血弧菌有较好抑制作用。

2、本发明衍生物的合成方法将不同取代的苯甲酸或苯甲酰氯制成取代苯甲酰基异硫氰酸酯；然后将取代苯甲酰基异硫氰酸酯(或者取代苯甲酰氯)与2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑反应生成含酰胺基硫脲结构(或含酰胺结构)的1,3,4-噻二唑，并将其作为反应原料与含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸发生卤化反应生成系列目标产物，即含 7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物。本发明原料易得，反应条件温和，合成方法操作简单安全、环境污染小、后处理较方便，拓宽了适用范围。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便更好地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法，其步骤如下：

(1)取代苯甲酰基异硫氰酸酯的合成1：将三苯基膦、三氯异氰尿酸依次加入含溶剂的单口烧瓶中搅拌，紧接着加入取代苯甲酸搅拌15min，冰水浴条件下添加硫氰酸钾，而后室温条件下反应直到实验结束，得到化合物取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代苯甲酸与三苯基膦、三氯异氰尿酸以及硫氰酸钾摩尔比例为1：1.5：0.5：3.5，溶剂为乙腈，反应温度为0℃-30℃，反应时长为8.5h。

取代苯甲酰基异硫氰酸酯的合成2：在含适量溶剂的单口烧瓶中加入取代苯甲酰氯并搅拌，冰水浴条件下添加硫氰酸钾，反应0.5h 后，撤出冰水浴。室温条件下反应直到实验结束，抽滤，溶液旋干得到化合物取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代苯甲酰氯与硫氰酸钾摩尔比例为1：3.5，溶剂为乙腈，反应温度0℃-30℃，反应时间为6h。

(2)含取代苯甲酰基硫脲结构1,3,4-噻二唑，即N-((5-巯基-1,3,4- 噻二唑-2-基)氨甲硫酰)取代苯甲酰胺(I)合成：在含有取代苯甲酰基异硫氰酸酯的乙腈溶液中加入2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，80℃搅拌反应10h，反应液冷却后，固体抽滤得到化合物(I)。取代苯甲酰基异硫氰酸酯和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑摩尔比例为1：1。

(3)含取代苯甲酰胺基结构1,3,4-噻二唑，即N-(5-巯基-1,3,4- 噻二唑-2-基)取代苯甲酰胺(II)的合成：在含有二氯甲烷的单口瓶中加入2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和三乙胺，搅拌条件下缓慢加入取代苯甲酰氯，室温条件下反应18h，固体抽滤、水洗得化合物(II)。 2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、取代苯甲酰氯、与三乙胺摩尔比例为1： 1.5：2，反应温度20℃-25℃。

(4)含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物(IV、V)的合成：在含有丙酮的单口瓶中加入化合物I(或者化合物II)以及无水碳酸钾，搅拌10min，加入含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸，即化合物 III，室温下反应16h，抽滤，固体溶于水，稀盐酸调节PH至3-5，析出大量固体，抽滤得到目标化合物IV(或者化合物V)。化合物I(或者化合物II)与含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸以及无水碳酸钾摩尔比例为1：0.9：2.5，反应温度20℃-30℃。

实施例2，含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法，其步骤如下：

(1)取代苯甲酰基异硫氰酸酯的合成1：将三苯基膦、三氯异氰尿酸依次加入含溶剂的单口烧瓶中搅拌，紧接着加入取代苯甲酸搅拌15min，冰水浴条件下添加硫氰酸钾，而后室温条件下反应直到实验结束，得到化合物取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代苯甲酸与三苯基膦、三氯异氰尿酸以及硫氰酸钾摩尔比例为1：1.25：0.38：2.5，溶剂为乙腈，反应温度为0℃-30℃，反应时长为6.5h。

取代苯甲酰基异硫氰酸酯的合成2：在含适量溶剂的单口烧瓶中加入取代苯甲酰氯并搅拌，冰水浴条件下添加硫氰酸钾，反应0.5h 后，撤出冰水浴。室温条件下反应直到实验结束，抽滤，溶液旋干得到化合物取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代苯甲酰氯与硫氰酸钾摩尔比例为1：2.5，溶剂为二氯甲烷，反应温度0℃-30℃，反应时间为6h。

(2)含取代苯甲酰基硫脲结构1,3,4-噻二唑，即N-((5-巯基-1,3,4- 噻二唑-2-基)氨甲硫酰)取代苯甲酰胺(I)合成：在含有取代苯甲酰基异硫氰酸酯的丙酮溶液中加入2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，60℃搅拌反应8h，反应液冷却后，固体抽滤得到化合物(I)。取代苯甲酰基异硫氰酸酯和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑摩尔比例为1：1。

(3)含取代苯甲酰胺基结构1,3,4-噻二唑，即N-(5-巯基-1,3,4- 噻二唑-2-基)取代苯甲酰胺(II)的合成：在含有四氢呋喃的单口瓶中加入2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和三乙胺，搅拌条件下缓慢加入取代苯甲酰氯，65℃条件下反应4h，固体抽滤、水洗得化合物(II)。 2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、取代苯甲酰氯、与三乙胺摩尔比例为1： 1.5：2。

(4)含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物(IV、V)的合成：在含有二氧六环的单口瓶中加入化合物I(或者化合物II)以及无水碳酸钾，搅拌10min，加入含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸，即化合物III，室温下反应16h，抽滤，固体溶于水，稀盐酸调节pH至3-5，析出大量固体，抽滤得到目标化合物IV(或者化合物V)。化合物I (或者化合物II)与含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸以及无水碳酸钾摩尔比例为1：1：2，反应温度20℃-30℃。

实施例3，含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法，其步骤如下：

(1)取代苯甲酰基异硫氰酸酯的合成1：将三苯基膦、三氯异氰尿酸依次加入含溶剂的单口烧瓶中搅拌，紧接着加入取代苯甲酸搅拌15min，冰水浴条件下添加硫氰酸钾，而后80℃条件下反应直到实验结束，得到化合物取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代苯甲酸与三苯基膦、三氯异氰尿酸以及硫氰酸钾摩尔比例为1：1：0.38：2.5，溶剂为乙腈，反应温度0℃-80℃，反应时长为1.5h。

取代苯甲酰基异硫氰酸酯的合成2：在含适量溶剂的单口烧瓶中加入取代苯甲酰氯并搅拌，冰水浴条件下添加硫氰酸钾，反应0.5h 后，撤出冰水浴。80℃条件下反应直到实验结束，抽滤，溶液旋干得到化合物取代苯甲酰基异硫氰酸酯。取代苯甲酰氯与硫氰酸钾摩尔比例为1：1.5，溶剂为乙腈，反应温度0℃-80℃，反应时间为1h。

(2)含取代苯甲酰基硫脲结构1,3,4-噻二唑，即N-((5-巯基-1,3,4- 噻二唑-2-基)氨甲硫酰)取代苯甲酰胺(I)合成：在含有取代苯甲酰基异硫氰酸酯的丙酮溶液中加入2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，60℃搅拌反应6h，反应液冷却后，固体抽滤得到化合物(I)。取代苯甲酰基异硫氰酸酯和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑摩尔比例为1：0.5。

(3)含取代苯甲酰胺基结构1,3,4-噻二唑，即N-(5-巯基-1,3,4- 噻二唑-2-基)取代苯甲酰胺(II)的合成：在含有四氢呋喃的单口瓶中加入2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和三乙胺，搅拌条件下缓慢加入取代苯甲酰氯，65℃条件下反应4h，固体抽滤、水洗得化合物(II)。2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、取代苯甲酰氯、与三乙胺摩尔比例为1： 1：2。

(4)含7-氨基头孢烷酸的1,3,4噻二唑衍生物(IV、V)的合成：在含有丙酮的单口瓶中加入化合物I(或者化合物II)以及无水碳酸钾，搅拌10min，加入含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸，即化合物III，60℃下反应5h，抽滤，固体溶于水，稀盐酸调节pH至3-5，析出大量固体，抽滤得到目标化合物IV(或者化合物V)。化合物I (或者化合物II)与含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸以及无水碳酸钾摩尔比例为1：1.1：2。

实施例4，实施例1-3所述的含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法中：步骤(4)中所述的含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸的制备方法如下：

7-氨基头孢烷酸加入溶剂中搅拌，加入无水碳酸钾，冰水浴缓慢滴加氯乙酰氯，然后室温搅拌至反应结束，得到目标化合物III。7- 氨基头孢烷酸、氯乙酰氯和无水碳酸钾摩尔比例为1：1.2：2，溶剂为二氧六环，反应温度0℃-30℃，反应时间为5h。

实施例5，实施例1-3所述的含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法中：步骤(4)中所述的含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸的制备方法如下：

7-氨基头孢烷酸加入溶剂中搅拌，加入无水碳酸钾，冰水浴缓慢滴加氯乙酰氯，然后室温搅拌至反应结束，得到目标化合物III。7- 氨基头孢烷酸、氯乙酰氯和无水碳酸钾摩尔比例为1：1：2，溶剂为丙酮，反应温度0℃-30℃，反应时间为3h。

实施例6，实施例1-3所述的含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成方法中：步骤(4)中所述的含氯乙酰胺结构的7-氨基头孢烷酸的制备方法如下：

7-氨基头孢烷酸加入溶剂中搅拌，加入无水碳酸钾，冰水浴缓慢滴加氯乙酰氯，然后室温搅拌至反应结束，得到目标化合物III。7- 氨基头孢烷酸、氯乙酰氯和无水碳酸钾摩尔比例为1：1.5：2，溶剂为二氯甲烷，反应温度0℃-30℃，反应时间为5h。

实施例7，含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成试验一：

在含有20mL丙酮的50mL单口瓶中加入化合物I，即N-((5- 巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)氨甲硫酰)苯甲酰胺0.2g以及无水碳酸钾 0.186g，搅拌10min，加入0.235g化合物III(化合物的代号与前述反应路线一致，下同)，室温下反应16h，反应液抽滤，固体溶于水，稀盐酸调节PH至3-5，析出大量固体，抽滤得到目标化合物粗品，纯化后得到7-(2-((5-(3-苯甲酰硫脲)-1,3,4-噻二唑-2-基)硫代) 乙酰胺)头孢烷酸，淡黄色固体，产率89.5％。m.p.155.0-157.0℃； IR(KBr)v:3427,2968,1772,1673,1533,1390,1249,1176,1072,1042, 706,667；

实施例8，含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成试验二：

在含有25mL丙酮的50mL单口瓶中加入化合物II，即N-(5- 巯基-1,3,4-噻二唑-2-基)-4-硝基苯甲酰胺0.25g以及无水碳酸钾 0.245g，搅拌10min，加入0.339g化合物III，室温下反应16h，反应液抽滤，固体溶于水，稀盐酸调节PH至3-5，析出大量固体，抽滤得到目标化合物粗品，纯化后得到7-(2-((5-(4-硝基苯甲酰胺)-1,3,4- 噻二唑-2-基)硫代)乙酰胺)头孢烷酸，黄色固体，产率87.0％。 m.p.167.2-168.3℃；IR(KBr)v:3422,3265,2973,2925,1781,1738, 1668,1529,1381,1348,1310,1230,1045,852,709；

实施例9，含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的合成试验三：合成方法参照实施例7和8，制备化合物的取代基结构、反应时间和产物收率如下表所示。

实施例10，含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物的抑菌活性测试：

本发明抗菌活性测试物为合成的目标化合物含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物。抗菌活性测试采用菌株为哈氏弧菌和副溶血弧菌。

采用牛津杯法鉴定化合物抗细菌活性，化合物通过介质扩散，使药物周围的细菌被杀死或者受到抑制，从而产生抑菌圈，抑菌圈的大小反映了测定物对指示菌的抑制程度。对于活性较好的化合物，进一步测定最小抑菌浓度(MIC)。

测试物抗菌活性测定：无菌环境下，向平板中倒入约20mL已灭菌的牛肉膏蛋白胨琼脂培养基，凝固后，加入200μL的菌悬液，涂布棒涂布均匀，静置10min。将牛津杯垂直均匀放置于培养基上，在杯中加入200μL的待测样品，每个样品进行3次平行实验，移至37℃恒温培养箱培养18h后，用电子数显卡尺测定抑菌圈直径。结果取三次测量结果的平均值。

测试液浓度为1mg/mL的浓度下化合物对哈氏弧菌的抑菌圈直径，表示为平均值±标准差，n＝3。

该系列化合物均用甲醇(除8以外，8溶剂为DMSO)配置成1 mg/mL的溶液，对于抑菌圈直径大于20mm的化合物进一步测定其 MIC，具体测试结果见下表：

结果测得合成的目标化合物含7-氨基头孢烷酸的1,3,4-噻二唑衍生物对哈氏弧菌和副溶血弧菌均有不同程度的抑制作用，且抑菌效果较好。当苯环上取代基为H时活性基本比其它取代基要高；当取代基为3,4,5-三羟基时，活性相对较低。

综上可知，本发明方法操作简单安全、经济性高、适用范围广且此方法后处理简便，是一种快速有效的合成方法；原料易得且价格不高。同时合成出的化合物对哈氏弧菌和副溶血弧菌均有不同程度的抑制作用，因而此类结构化合物具有较大的实施价值和潜在社会经济价值。