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张敦林, 夏芳芳, 周业飞, 刘光祥, 薛蒙伟. 2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫的合成方法改进、晶体结构及其抑菌活性[J]. 应用化学, 34(2): 158-162
ZHANG Dunlin, XIA Fangfang, ZHOU Yefei, et al. Improved Synthesis, Crystal Structure and Fungicidal Activity of 2,2'-Dithiobisbenzanilide[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 34(2): 158-162  
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2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫的合成方法改进、晶体结构及其抑菌活性
张敦林a, 夏芳芳a, 周业飞b, 刘光祥a, 薛蒙伟a,*
a 南京晓庄学院 环境科学学院 南京 211171
b南京晓庄学院 食品科学学院 南京 211171
通讯联系人:薛蒙伟,教授; Tel/Fax:025-86178263; E-mail:xmw1102@sina.com; 研究方向:有机合成
收稿日期:2016-03-30 修回日期:2016-09-21 接受日期:2016-10-10
基金:江苏省大学生科研及实践创新训练基金资助项目(201311460050X);
摘要

以邻氨基苯硫酚为原料,经氧化缩合和酰化反应合成了2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫,总收率达80%。 标题化合物结构经质谱、核磁共振和X射线单晶衍射等技术手段表征确认,在晶体中,标题化合物由分子内的C—H•••• O和N—H•••• S键相互作用形成稳定的分子结构,其分子间N—H•••• O和C—H•••• O键相互作用而形成一维链状结构,这些链状结构通过范德华力相互作用而形成稳定的三维晶体。 研究表明,该方法原料廉价易得、操作简便、收率高, 是一条适合中试放大的新合成工艺路线,此外,标题化合物对番茄灰霉病、菌核病和立枯丝核菌3种植物病菌具有优良的的抑制活性。

关键词: 二苯甲酰氨基二苯二硫; 晶体结构; 抑菌活性
中图分类号:O622.7 文献标志码:A 文章编号:1000-0518(2017)02-0158-05
Improved Synthesis, Crystal Structure and Fungicidal Activity of 2,2'-Dithiobisbenzanilide
ZHANG Dunlina, XIA Fangfanga, ZHOU Yefeib, LIU Guangxianga, XUE Mengweia
aSchool of Environmental Science Nanjing Xiaozhuang University,Nanjing 211171,China
bSchool of Food Science,Nanjing Xiaozhuang University,Nanjing 211171,China
Corresponding author:XUE Mengwei, professor; Tel/Fax:025-86178263; E-mail:xmw1102@sina.com; Research interests:organic synthesis
Received:2016-03-30 Revised:2016-09-21 Accepted:2016-10-10
Fund:Supported by Jiangsu Student's Innovation and Entrepreneurship Training Program(No.201311460050X)
Abstract

2,2'-Dithiobisbenzanilide was synthesized with a total yield of 80% via oxidative condensation and acylation reaction. The title compound was extensively characterized by HRMS, NMR and single crystal X-ray diffraction. The single crystal X-ray structural analysis reveals that the crystal packing of the compound was stabilized by intramolecular C—H••••O and C—H••••S, intermolecular N—H••••O and C—H••••O interactions, and even Van der Waals force. The results show that the novel method is suitable for scale-up production with the advantages of easily obtained raw materials, easily conducted procedure and relatively high yield. Moreover, the compound shows excellent inhibitory activity against Botrytis cinerea, Sclerotinia sclerotiorum and Rhizoctonia solani.

Keyword: dithiobisbenzanilide; crystal structure; fungicidal activity

2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫,俗称劈通-22,是橡胶工业中的一种性能优良的橡胶塑解剂。 该化合物无毒、无污染、塑解效果好,对橡胶制品老化性能无影响,亦无喷出现象,特别适用于橡胶制品的高温密炼加工[1]。 在橡胶塑解过程中2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫通过化学作用加速橡胶分子断裂,提高塑化效果,改善橡胶制品加工工艺、提高橡胶制品的质量[2]。

目前合成2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫较为成熟的方法主要有2种:1)以邻氨基苯硫酚和苯甲酰氯为原料,通过酰基化、碱中和两个反应步骤得到(如Scheme 1,式(1)[3]),该法中使用的原料苯甲酰氯在反应中释放出盐酸对反应设备有强腐蚀性。 2)以苯胺和硫氰化钠为原料,经加成、水解、氧化及酰化等反应合成[4]。该法不仅存在原料毒性大,反应步骤长、产率低的缺点,亦存在反应副产物腐蚀设备的不足(Scheme 1,式(2))。

Scheme 1 Previous pathways for the synthesis of 2,2'-dithiobisbenzanilide[3,4]

本文对前述方法进行了改进,首先以邻氨基苯硫酚为初始原料在双氧水的氧化作用下得到2,2'-二氨基二苯二硫,然后将2,2'-二氨基二苯二硫与苯甲酸酐反应得到2,2' -二苯甲酰氨基二苯二硫(Scheme 2),该方法操作简便、反应时间短、收率高且对设备无腐蚀性,这对于合成塑解剂2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫是一种较为新颖的方法。

Scheme 2 The novel method for the synthesis of 2,2'-dithiobisbenzanilide

此外,经过化学结构对照发现,一些有机二硫类化合物可作为有机硫杀菌剂,例如福美双和代森锰锌等[5]。 鉴于此,我们研究了2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫的抑制植物病菌活性,以期开发其新的用途。

1 实验部分
1.1 仪器和试剂

Nicolet 5700型傅里叶变换红外光谱仪(美国Thermo公司);Bruker AXSSMART APEXⅡ CCD型X射线单晶衍射仪( 德国Bruker AXS公司);BRUKER AVANCE AV-300型核磁共振仪(瑞士BRUKER公司);Agilent 1100型液质联用仪(美国Agilent公司);X-4型显微熔点测定仪(北京泰克公司)。

邻氨基苯硫酚和二乙二醇二甲基醚(阿拉丁化学品公司),苯甲酸酐(国药集团化学试剂有限公司)。 所用试剂均为市售分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 2,2'-二氨基二苯二硫的合成 参考文献[4],向100 mL的三口烧瓶中依次加入20 mL质量分数10%氢氧化钠、6 mL 10%双氧水和2.5 g(10 mmol)邻氨基苯硫酚,室温下反应1 h,过滤,重结晶得到黄色固体2.2 g,产率为88%,mp 90~91 ℃(理论值:91~92 ℃)。

1.2.2 2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫的合成 向50 mL的三口烧瓶中加入1.24 g(5 mmol)2,2'-二氨基二苯二硫,1.12 g(5 mmol)苯甲酸酐和5 mL二乙二醇二甲醚,160 ℃回流反应0.5 h,薄层色谱法(TLC)监测反应直至原料点消失( V(乙酸乙酯): V(石油醚)=1:3),反应完全后冷却至室温,加入20 mL水,抽滤,然后用20 mL的50%(体积分数)乙醇重结晶,得淡黄色固体2.07 g,收率91%。 产物用乙酸乙酯溶解,常温下缓慢挥发溶剂,培养得到淡黄色晶体。 mp 142~143 ℃。 IR(KBr), σ/cm-1:3369(w, νN—H),3035(s, νC—H),1673(s, ν C=O),1632(s),1510(s),1431(s),753(s, νS—S),737( νC—H),707(s, νS—S)。1H NMR(300 MHz,CDCl3), δ:6.95(t, J=7.5 Hz,2H),7.30(t, J=7.8 Hz,2H),7.41~7.58(m,8H),7.69(d, J=7.5 Hz,4H),8.50(d, J=8.4 Hz,2H),8.93(s,2H,N—H);13C NMR(75 MHz,CDCl3), δ:164.88,139.89,136.72,136.54,134.29,134.25,132.35,132.29,131.96,128.80,
127.95,127.59,124.26,123.52,123.50,120.58,120.53;HRMS(ESI)计算值C26H20N2O2S2[M+H]+:457.0966,实测值:457.0976。

1.4 X射线单晶结构测定与精修

选择晶体大小为0.26 mm×0.46 mm×0.58 mm的化合物在Bruker Smart APEX II CCD仪器上、Mo Kα光源( λ=0.071073 nm)、室温下收集单晶的衍射数据。 化合物晶体结构由SHELXS-97程序[6]直接法解出并精修。 对所有非氢原子坐标和各向异性温度因子进行全矩阵最小二乘法修正,氢原子(不包括水分子上的氢原子)坐标由理论加氢程序确定。(CCDC: 1031578)

1.5 抑菌活性的测定

参考文献[7,8]方法测定了标题化合物对番茄灰霉病、菌核病和立枯丝核菌3种植物病菌的抑菌活性. 抑菌活性按照以下公式计算:

抑菌活性(inhibition)/%= Ac-AtAc×100

式中, Ac和 At分别为在空白实验和实验化合物的存在下对菌丝体抑制的平均直径。 实验化合物分别配成10、50和100 mg/L进行了体外测试。 做3次平行实验,记录平均抑制活性值。

2 结果与讨论
2.1 反应条件的筛选

因本文所述的2,2'-二氨基二苯二硫的合成方法(第一步反应)文献[4]已报道,因而在此重点筛选第二步反应的条件。 我们对反应中的溶剂用量、反应时间进行了试验筛选。 结果如表1所示,当溶剂二乙二醇二甲醚的用量为3 mL,其它条件不变,仅改变反应时间时,反应30 min的收率最高;当反应时间为30 min,其它条件不变,仅改变溶剂的用量时,二乙二醇二甲醚的用量为5 mL的收率最高。

表1 反应条件的筛选 a Table 1 Optimization of reaction conditions a
2.2 晶体结构

标题化合物的晶体结构见图1,三维空间堆积图见图2。 晶体结构精修数据和精修参数见表2,部分键长、键角值见表3,氢键数据见表4。

图1 标题化合物的X射线单晶结构Fig.1 X-ray single-crystal structure of the title compound

图2 标题化合物在一个晶胞中的堆积图Fig.2 Packing diagram of the title compound in a unit cell

表2 标题化合物的晶体数据和结构优化参数 Table 2 Crystallographic data and structure refinement parameters of the title compound
表3 标题化合物的部分键长、键角和扭转角 Table 3 Selected bond lengths(nm), bond angles(°) and torsion angles(°) for the title compound

标题化合物由分子内的C—H •••• O和N—H••••S键相互作用形成稳定的分子结构,其分子间N—H••••O和C—H •••• O键相互作用而形成一维链状结构,这些链状结构通过范德华力相互作用而形成稳定的三维晶体结构。

表4 标题化合物的氢键 Table 4 Hydrogen bonds for the title compound
2.3 抑菌活性

浓度分别为10、50和100 mg/L的标题化合物对番茄灰霉病、菌核病和立枯丝核菌的抑制作用结果见表5。 结果表明,标题化合物在每个剂量均表现出良好的抑制真菌活性,与福美双相比较,标题化合物对番茄灰霉病、菌核病的抑制活性更高,而对立枯丝核菌的抑制活性则略低。 因此,2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫可作为一个潜在的抑菌剂。

表5 标题化合物对番茄灰霉病、菌核病和立枯丝核菌的抑制率(%) Table 5 Inhibition ratio of the title compound to Botrytis cinerea pers, Sclerotinia sclerotioram and Rhizoctonia solani(%)
3 结 论

以邻氨基苯硫酚为初始原料,经氧化缩合和酰化反应两步合成了2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫,产物经熔点、红外、高分辨质谱、核磁共振以及X射线单晶衍射验证。 该方法操作简便、反应时间短、收率高且对设备无腐蚀性,这对于合成塑解剂2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫是一种较为新颖的方法。 此外,2,2'-二苯甲酰氨基二苯二硫表现出良好的抑菌活性,可作为一种潜在的抑菌剂。

参考文献
[1] GUO Jizhong. Agent of Rubber Plastic Solution[J]. J Jiangxi Chem Ind, 1995, (3): 35-39(in Chinese).
郭济中. 橡胶塑解剂[J]. 江西化工, 1995, (3): 16-20. [本文引用:1]
[2] XU Jianhua. TheTechnological Progress of Cleaned Technology of Rubber Agent and Its Intermediates[J]. Chem Intermed, 2006, (7): 1-5(in Chinese).
许建华. 橡胶助剂及其中间体清洁工艺技术进展[J]. 化工中间体, 2006, (7): 1-5. [本文引用:1]
[3] WANG Pingsheng, ZHAO Shijie, LIU Zhiqiang, et al. Preparation of Zinc Salt of 2, 2'-Dibenzamidodiphenyl-disulfide: CN104649947A[P], 2015-05-27(in Chinese).
王平生, 赵士杰, 刘志强, 等. 一种2, 2'-二苯甲酰氨基二苯二硫锌盐的制备方法: 中国, CN104649947A[P], 2015-05-27. [本文引用:1]
[4] FAN Guozhi, ZOU Bing, ZHAO Lei. Synthesis of Rubber Peptizer 2, 2'-Dibenzamidodiphenyldisulfide[J]. J Wuhan Polytech Univ, 2010, 29(2): 32-34(in Chinese).
范国枝, 邹兵, 赵磊. 橡胶塑解剂2, 2'-二苯甲酰氨基二苯基二硫的合成[J]. 武汉工业学院学报, 2010, 29(2): 32-34. [本文引用:1]
[5] WU Wenjun, LUO Wanchun. Agricultural Pharmacy[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2008(in Chinese).
吴文君, 罗万春. 农药学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2008. [本文引用:1]
[6] Sheldrick G M. SHELXS 97. Program for the Solution of Crystal Structure. University of Göttingen[M]. Germany, 1997. [本文引用:1]
[7] Lu G H, Chu H B, Chen M, et al. Synthesis and Bioactivity of Novel Strobilurin Derivatives Containing the Pyrrolidine-2, 4-Dione Moiety[J]. Chinese Chem Lett, 2014, 25(1): 61-64. [本文引用:1]
[8] ZHENG Yuguo, GUO Qingqing, ZHOU Li, et al. Synthesis and Biological Activity of Novel 1, 2, 4-Triazolothiadiazine Derivatives Containing Pyrazole Unit[J]. Chinese J Appl Chem, 2015, 32(2): 151-157(in Chinese).
郑玉国, 郭晴晴, 周莉, 等. 含吡唑1, 2, 4-三唑噻二嗪衍生物的合成及抑菌活性[J]. 应用化学, 2015, 32(2): 151-157. [本文引用:1]