1,2,4-三唑是一种重要的含氮五元杂环化合物,分子内含有三个氮原子和π-π共轭体系,具有较强的络合金属离子和形成氢键的能力,这种独特结构性质使三唑类化合物表现出广谱的生物活性及某些特殊性能。结构不同的三唑类化合物往往具有不同的生物活性,研究开发新结构类型的三唑化合物已成为该类化合物的研究热点。目前三唑类化合物不仅在医药和农药领域得到了广泛应用,同时在超分子化学、材料科学、生命科学等领域具有潜在的开发价值。许多衍生物已应用于工业,且在医学上表现出很好的抗癌、消炎、止痛、杀菌等性能。因此,近年来,1,2,4-三唑衍生物已成为新药分子设计、合成及生物活性研究中的一个十分活跃的领域。为了获得活性高、毒性低的新型先导化合物,寻找杀菌、抗肿瘤的新靶点,结合课题组前期研究成果,本文采用电子等排原理、活性亚结构拼接方法,分别将具有多种生物活性的环状亚胺、3,4,5-三甲氧基苯基功能团引入到1,2,4-三唑类化合物中,设计、合成了29个新型1,2,4-三唑类化合物Ⅱ、Ⅲ。结构通式见图1。图1目标化合物Ⅱ、Ⅲ的分子结构并对目标化合物的合成方法、结构、波谱性质、生物活性进行了研究,初步总结了生物活性构效关系。具体研究内容如下:1、全面系统地总结了具有杀菌及抗肿瘤活性的1,2,4-三唑衍生物的结构、生物活性、作用机制等方面的研究进展。2、以各种取代苯甲酸为起始原料,经酯化、肼解、成盐、环化反应得到关键中间体3-巯基-4-氨基-5-取代苯基-1,2,4-三唑,再分别与邻苯二甲酸酐进行氨解反应、与各种卤代烃进行亲核反应,以中等偏高收率得到目标化合物Ⅱ。以3,4,5-三甲氧基苯甲酸为起始原料,经酯化、肼解、成盐、环化反应得到关键中间体3-巯基-4-氨基-5-(3,4,5-三甲氧基)-1,2,4-三唑,然后与不同取代醛缩合,脱水后生成中间体席夫碱,再与各种卤代物进行烷基化反应,生成目标化合物Ⅲ。全文共设计合成了两大类29个新型1,2,4-三唑类衍生物。合成化合物采用1H NMR、MS、元素分析进行了结构表征,其具体结构类型归纳如下:Ⅱa-o:3-取代巯基-4-邻苯二甲酰亚胺-5-取代苯基-1,2,4-三唑(15个)Ⅲa-n:3-取代巯基-4-E-取代苯基甲叉亚胺基-5-(3,4,5-三甲氧基苯基)-1,2,4-三唑(14个)3、晶体结构表征用乙醇溶剂培养得到了一个代表性化合物的单晶Ⅲn,并测定了晶体基本数据。晶体结构解析结果表明,席夫碱C=N双键几何构型为反式(E),同时也进一步表明了,在我们所选择的反应条件下1,2,4-三唑硫酮席夫碱与卤代物反应时,硫原子的亲和性大于三唑环上的氮原子,烷基化产物为硫醚Ⅲ。代表性化合物的晶体结构解析结果如下:化合物Ⅲn的晶体属于单斜晶系,空间群P21/n,席夫碱C=N双键几何构型为反式构型,键长N1-C9= 1.281 A,低于三唑环上两个C=N键[N3-C11 = 1.3177 A,N4-C10 = 1.3079 A].分子内存在 C(9)-H(9)..S(1),C(17)-H(17)…N(1),C(19)-H(19A)…O(5)以及 C(23)-H(23A).0(6)相互作用,分子间存在C(3)-H(3)O(6),C(18)-H(18A)…N(4),C(19)-H(19C)…O(4),C(20)-H(20B)…O(1)以及C(21)-H(21B)…O(3)相互作用。4、测试了大部分化合物的杀菌、抗肿瘤活性(其他化合物的生物活性测试正在进行中)。(1)杀菌活性:采用生长速率法,以香蕉枯萎菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)、椰子灰斑菌(Pestalotiopsispalmarum)、橡胶孢菌(Corynespora cmssiicola(Berk&Curt.)Wei)、芒果炭痕菌(Colletotrichum gloeosporioides PenZ)、水稻纹枯菌(Rhizoctonia solani)为测试对象,在150 mg/L浓度下,对化合物进行了杀菌活性的初步筛选。(2)抗肿瘤活性:实验结果表明,部分化合物对测试细胞显示出了较显著的抗肿瘤活性。尤其是化合物Ⅱo对肺癌细胞A549、肝癌细胞HepG2、前列腺癌细胞 PC-3M、胃癌细胞 MNK-45 的 IC50 值分别为 6.76 μmol/L、9.44 μmol/L、11.71μmol/L、9.62μmol/L,Ⅱn对肺癌细胞A549、肝癌细胞HepG2、前列腺癌细胞 PC-3M、胃癌细胞 MNK-45 的 IC50值分别为 9.03 μmol/L、22.03 μmol/L、20.69 μmol/L、26.64 μmol/L,两个化合物的抗肿瘤活性均明显优于对照药品5-氟尿嘧啶(5-Fu)。此外,化合物Ⅱi、Ⅲ也体现出了与对照药品5-Fu相当的抗肿瘤活性。上述化合物的抗肿瘤活性达到了一定的水平,体现出进一步研究的价值。