本发明属于杂环化合物应用领域，特别涉及一种含1,2,3,4-四氮唑的呋喃硫代甲酸酯类化合物及其制备方法与应用。
背景技术：
四氮唑类杂环化合物是含有四个氮原子的五元芳杂环化合物，这是一类在有机合成中极其重要的中间体，可用来合成医药、农药及工业等领域使用的产品。
在唑类农药中，目前已存在四唑嘧磺隆类、四唑啉酮类除草剂，对单子叶植物具有明显作用的三唑甲硫基四唑类植物生长调节剂，硅氟唑、苯菌灵等杀菌剂以及氟虫腈、三唑磷等杀虫剂，这些农药均具有高效、低毒、对人畜安全的优点，并广泛用于农业生产((a)feng,g.-r.；huo,a.-x.；zhang,s.-x.；wang,h.-r.；wang,h.-q.j.nanjingnormaluniv.(nat.sci.ed.)2007,30,71.(b)li,w.；zhang,y.-m.；wei,t.-b.；gao,l.-m.chin.j.org.chem.2008,28,454.(c)luo,y.-p.；yang,g.-f.j.heterocycl.chem.2007,44,937.(d)luo,y.-p.；yang,g.-f.bioorg.med.chem.2007,15,1716.)。
而近年来，四氮唑类杂环化合物在新型高效环保农药创制中占有的地位越来越高，为寻找结构新颖具有生物活性的化合物，设计和合成各种四氮唑杂环化合物是非常重要的一种途径。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种含1,2,3,4-四氮唑的呋喃硫代甲酸酯类化合物。本发明所述化合物结构中同时含有四氮唑类杂环结构和5-苯基-2-呋喃环结构，其结构新颖，同时化合物对于水稻白叶枯病菌xanthomonasoryzaepv.oryzae和/或水稻细菌性条斑病菌x.oryzaepv.oryzicola均具有很好的抑制作用，其ic50值甚至明显低于叶枯唑和噻菌铜，在防治由上述两种病原菌引发的植物病害中的防治和/或治疗具有极大的应用前景，可制备成为植物杀菌剂进行应用。
本发明的另一目的在于提供所述含1,2,3,4-四氮唑的呋喃硫代甲酸酯类化合物的制备方法。
本发明的再一目的在于提供含1,2,3,4-四氮唑的呋喃硫代甲酸酯类化合物的应用。
本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：
一种含1,2,3,4-四氮唑的呋喃硫代甲酸酯类化合物，所述化合物的结构如式(ⅲ)所述：
其中，所述r选自氢、卤素、硝基、羟基、c1～4烷基、c1～4卤代烷基、c1～4烷氧基或c1～4卤代烷基中的一种或多种。
优选地，所述r选自氢、氟、氯、溴、硝基、羟基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、三氟甲基、三氟甲氧基或三氟乙基中的一种或多种。
优选地，所述r选自氢、2-硝基、3-硝基、4-硝基、2-氟、3-氟、4-氟、2-溴、3-溴、4-溴、2-氯、3-氯、4-氯、2,4-二氟、2,6-二氟、2-甲基、3-甲基、4-甲基、2-甲氧基、3-甲氧基、4-甲氧基、2-三氟甲基、3-三氟甲基或4-三氟甲基。其结构为以下结构中的一种：
更优选地，所述r选自2-氟、4-氟、4-溴、2-氯、3-氯、4-氯、2,4-二氟或2,6-二氟。其结构为以下结构中的一种：
更优选地，所述r选自4-氯、4-氟或2,4-二氟。其结构为以下结构中的一种：
本发明同时还保护所述含1,2,3,4-四氮唑的呋喃硫代甲酸酯类化合物的制备方法，包括如下步骤：
s1.在稀释剂存在下，式ⅰ所示化合物与socl2在加热回流条件下反应，制备式ⅱ化合物；
s2.在稀释剂和无机碱存在条件下，n-甲基-5-巯基-1,2,3,4-四氮唑在常温搅拌下变成硫负离子，继而与式(ⅱ)所述化合物进行反应，即可制备得到式(ⅲ)所述目标化合物：
优选地，步骤s1中，所述回流的温度为80～120℃；回流时间为3～6h；更优选地，所述回流的温度为80～90℃；回流时间为3～4h。
优选地，步骤s2中，反应的温度为20～30℃；反应时间为0.5～1h。
优选地，步骤s2中，所述稀释剂选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、石油醚、己烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚、二异丙醚、二恶烷、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙酮、丁酮、甲基异丁酮、乙腈、丙腈、丁腈、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-甲酰苯胺、n-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、乙酸甲酯、乙酸乙酯、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚或二乙二醇单乙醚中的一种或多种。
更优选地，所述稀释剂选自乙腈、丙酮或四氢呋喃中的一种或多种。
优选地，所述无机碱选自氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、乙醇钠、碳酸氢钠或乙酸钾的一种或多种。
更优选地，所述无机碱为氢氧化钠或碳酸钾中的一种或两种。
优选地，步骤s2中，所述稀释剂、所述式(ⅱ)所示化合物、n-甲基-5-巯基-1,2,3,4-四氮唑与无机碱的物质的量比为300～600:1～2:1～1.5:1～3。
更优选地，所述稀释剂、所述式(ⅱ)所示化合物、n-甲基-5-巯基-1,2,3,4-四氮唑与无机碱的物质的量比为400:1:1:2。
所述含1,2,3,4-四氮唑的呋喃硫代甲酸酯类化合物在制备植物病害防治药物中的应用也在本发明的保护范围之内。
优选地，所述植物病害防治药物为植物病害杀菌剂。
更优选地，所述植物病害杀菌剂针对植物病害为由病原菌为水稻白叶枯病菌xanthomonasoryzaepv.oryzae和/或水稻细菌性条斑病菌x.oryzaepv.oryzicola引发的植物病害。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述化合物结构中同时含有四氮唑类杂环结构和5-苯基-2-呋喃环结构，其结构新颖，同时化合物对于水稻白叶枯病菌xanthomonasoryzaepv.oryzae和/或水稻细菌性条斑病菌x.oryzaepv.oryzicola均具有很好的抑制作用，其ic50值甚至明显低于叶枯唑和噻菌铜，降低了18～25倍，在防治由上述两种病原菌引发的植物病害中的防治和/或治疗具有极大的应用前景，可制备成为植物杀菌剂进行应用；
同时，本发明所述化合物的制备方法简单、快速，且产率高，便于实际生产过程中大批量的制备。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1化合物ⅲ-1的合成
化合物ⅲ-1的具体制备过程如下：
50ml单口瓶中依次加入0.44g5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酸(2.0mmol)，5ml二氯亚砜；加热回流3小时，停止加热，待反应液冷却至室温，减压蒸除剩余的二氯亚砜，既得呋喃甲酰氯中间体，该中间体无需纯化，直接用于下一步；
另取50ml单口瓶中加入0.12g(2.0mmol)n-甲基-5-巯基-1,2,3,4-四氮唑，0.55g碳酸钾(4.0mmol)，20ml乙腈，常温搅拌0.5h；室温滴加呋喃甲酰氯的乙腈溶液，滴加完毕后室温反应1h；采用薄层色谱(tlc)监测，待反应完毕后，反应液过滤，滤液旋干得棕色粗产物，粗产品经硅胶柱色谱(二氯甲烷/v:甲醇/v＝100:1)分离纯化，得到分离得到浅黄色固体化合物0.519g，收率：81％。1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.98(dd,j＝7.7,1.8hz,1h),7.53(dd,j＝7.9,1.4hz,1h),7.49(d,j＝3.9hz,1h),7.46–7.38(m,2h),7.36(d,j＝3.9hz,1h),4.13(s,3h).
经鉴定，化合物ⅲ-1的结构如下所示：
实施例2化合物ⅲ-2的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(3-氟苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到深黄色固体ⅲ-2。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.79(q,j＝1.4hz,1h),7.73–7.68(m,1h),7.47(d,j＝3.8hz,1h),7.44–7.40(m,2h),6.94(d,j＝3.8hz,1h),4.13(s,3h).
实施例3化合物ⅲ-3的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(4-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到浅黄色固体ⅲ-3。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.76(d,j＝8.6hz,2h),7.51–7.42(m,3h),6.90(d,j＝3.8hz,1h),4.13(s,3h).
实施例4：化合物ⅲ-4的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(2-氟苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到白色固体ⅲ-4。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.99(td,j＝7.7,1.5hz,1h),7.49(d,j＝3.8hz,1h),7.48–7.40(m,1h),7.34–7.29(m,1h),7.22(dd,j＝10.9,8.6hz,1h),7.09(t,j＝3.6hz,1h),4.13(s,3h).
实施例5化合物ⅲ-5的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(3-氟苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到黄色固体ⅲ-5。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.63–7.59(m,1h),7.54–7.44(m,3h),7.15(tdd,j＝8.4,2.6,0.9hz,1h),6.94(d,j＝3.8hz,1h),4.13(s,3h).
实施例6：化合物ⅲ-6的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(4-氟苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到浅黄色固体ⅲ-6。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.87–7.78(m,2h),7.47(d,j＝3.8hz,1h),7.23–7.14(m,2h),6.86(d,j＝3.8hz,1h),4.13(s,3h).
实施例7化合物ⅲ-7的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(2,4-二氟苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到浅黄色固体ⅲ-7。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.98(td,j＝8.6,6.3hz,1h),7.49(d,j＝3.8hz,1h),7.13–6.91(m,3h),4.13(s,3h).
实施例8化合物ⅲ-8的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(2,6-二氟苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到棕色固体ⅲ-8。
1hnmr(600mhz,chloroform-d)δ7.47(d,j＝3.8hz,1h),7.44–7.39(m,1h),7.10–7.05(m,3h),4.12(s,3h).
实施例9化合物ⅲ-9的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(2-硝基苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到淡白色固体ⅲ-9。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.90(dd,j＝8.1,1.1hz,1h),7.82(dd,j＝7.8,1.4hz,1h),7.74(td,j＝7.6,1.3hz,1h),7.65(td,j＝7.8,1.5hz,1h),7.45(d,j＝3.8hz,1h),6.89(d,j＝3.8hz,1h),4.12(s,3h).
实施例10化合物ⅲ-10的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(3-硝基苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到黄色固体ⅲ-10。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ8.64(t,j＝1.9hz,1h),8.30(ddd,j＝8.2,2.2,1.0hz,1h),8.20–8.13(m,1h),7.72(t,j＝8.0hz,1h),7.52(d,j＝3.8hz,1h),7.08(s,1h).
实施例11化合物ⅲ-11的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(4-硝基苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到浅黄色固体ⅲ-11。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ8.39–8.32(m,2h),8.02–7.96(m,2h),7.51(d,j＝3.9hz,1h),7.12(d,j＝3.8hz,1h),4.14(s,3h).
实施例12化合物ⅲ-12的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(4-溴苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到浅黄色固体ⅲ-12。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.72–7.66(m,2h),7.65–7.60(m,2h),7.47(d,j＝3.8hz,1h),6.92(d,j＝3.8hz,1h),4.13(s,3h).
实施例13化合物ⅲ-13的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(4-甲基苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到浅黄色固体ⅲ-13。
1hnmr(400mhz,chloroform-d)δ7.72(d,j＝8.2hz,2h),7.45(d,j＝3.8hz,1h),7.29(d,j＝8.0hz,2h),6.86(d,j＝3.8hz,1h),4.12(s,3h),2.42(s,3h).
实施例14化合物ⅲ-14的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-(4-甲氧基苯基)-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到黄色固体ⅲ-14。
1hnmr(600mhz,chloroform-d)δ7.79–7.74(m,2h),7.44(d,j＝3.8hz,1h),7.01–6.97(m,2h),6.78(d,j＝3.8hz,1h),4.11(s,3h),3.87(s,3h).
实施例15化合物ⅲ-15的合成
方法同实施例1，所不同的是采用5-苯基-2-呋喃甲酰氯替代5-(2-氯苯基)-2-呋喃甲酰氯，得到黄色固体ⅲ-15。
1hnmr(600mhz,chloroform-d)δ7.85–7.81(m,1h),7.70–7.67(m,2h),7.65–7.60(m,2h),7.52–7.48(m,1h),7.46(d,j＝3.8hz,1h),6.91(d,j＝3.8hz,1h),4.12(s,3h).
化合物ⅲ-1～ⅲ-15的结构、外观、质谱及元素分析结果如表1所示。
表1化合物ⅲ-1～ⅲ-15的结构、外观、质谱及元素分析结果
实施例16化合物ⅲ-1～ⅲ-15的杀菌活性
采用的供试病原菌为水稻白叶枯病菌(xoo)以及水稻细菌性条斑病菌(xoc)。本试验所用的病原菌均是从田间农作物、大棚蔬菜及贮藏果实的发病部位采样，从受病部位采取病原，在相应的培养基上接种与纯化，经鉴定为水稻白叶枯病菌xoo(xanthomonasoryzaepv.oryzae)和水稻细菌性条斑病菌xoc(x.oryzaepv.oryzicola)。
(1)供试化合物对水稻白叶枯病菌(xoo)的杀菌活性
化合物的测试浓度：待测化合物及对照杀菌剂叶枯唑原药、噻菌铜原药分别溶解于dmso，用0.1％吐温20的无菌水溶液稀释至200μg·ml-1和100μg·ml-1。测试菌种为水稻白叶枯病菌(xanthomonasoryzaepv.oryzae)。
将表1中的15个化合物，即化合物ⅲ-1～ⅲ-15，采用比浊法，针对xoo(xanthomonasoryzaepv.oryzae)进行离体杀菌活性的筛选试验：向4ml的nb液体培养基中加入1ml待测样品溶液和40μl含xoo菌体的培养液，28℃条件下180r/min培养36～48小时。将各个浓度的菌液在酶标仪上测定od值(od595)，dmso做阴性对照。抑菌率计算公式如下：
抑制率(％)＝(空白组od595-实验组od595)/空白组od595×100
每种化合物的每个浓度重复试验三次，测得的结果如表2所示，然后在根据测得的结果，调整化合物的浓度梯度，测试化合物对xoo的ec50值，测得结果见表2所示。
测得的数据利用logistic模型分析评价，使用统计数据分析处理系统分析得到目标化合物对xoo的ec50值，结果见表2。
表2化合物对xoo的离体抗菌活性
从表2可以看出，化合物ⅲ-1～ⅲ-15对xoo的杀菌活性均高于叶枯唑和噻菌铜，其中化合物ⅲ-1、ⅲ-3、ⅲ-4、ⅲ-6、ⅲ-7、ⅲ-8在200μg/ml的浓度下表现出百分百的抑菌活性，在100μg/ml的浓度下，化合物ⅲ-3、ⅲ-6、ⅲ-7仍然表现出百分百的抑制率。半数抑制浓度(ec50)表明，所有化合物的抑菌活性优于叶枯唑(94.35±1.95μg/ml)和噻菌铜(124.83±3.66μg/ml)；其中，化合物ⅲ-3(4.83±0.52μg/ml)、ⅲ-6(5.83±0.66μg/ml)和ⅲ-7(6.35±0.81μg/ml)表现出明显的抑菌活性，其ec50值与叶枯唑和噻菌铜相比，降低了18～25倍。
从表2中所述化合物的结构和活性数据来看，在苯环上引入吸电子基团(如氯、氟)对化合物的活性有利，提高了其抑菌活性；而引入给电子基团(如甲基、甲氧基)不利于其抑菌活性的提高；同时，同一取代基在苯环上不同位置发生取代时，对化合物的活性也有影响，其中，其在苯环上的取代位置依据活性的高低排列顺序为：对位＞邻位＞间位。
(2)供试化合物对水稻细菌性条斑病菌(xoc)的活性。
化合物的测试浓度：待测化合物及对照杀菌剂叶枯唑、噻菌铜溶解于dmso，用0.1％吐温20的无菌水溶液稀释至200μg/ml和100μg/ml；测试菌种为水稻细菌性条斑病菌xoc(x.oryzaepv.oryzicola)。
将表1中的15个化合物，即化合物ⅲ-1～ⅲ-15，采用比浊法，针对xoc(x.oryzaepv.oryzicola)进行离体杀菌活性的筛选试验：向4ml的nb液体培养基中加入1ml待测样品溶液和40μl含xoc菌体的培养液，28℃条件下180r/min培养36～48小时。将各个浓度的菌液在酶标仪上测定od值(od595)，dmso做空白对照。抑菌率计算公式如下：
抑制率(％)＝(空白组od595-实验组od595)/空白组od595×100
每个化合物的每个浓度重复试验三次，根据所得抑制率，利用logistic模型分析评价，使用统计数据分析处理系统分析得到目标化合物对xoc的ec50值；结果见表3。
表3化合物对xoc的离体抗菌活性
从表3可以看出，化合物ⅲ-1～ⅲ-15对xoc的离体抑菌活性均高于叶枯唑和噻菌铜，其中化合物ⅲ-1、ⅲ-3、ⅲ-4、ⅲ-6、ⅲ-7、ⅲ-8在200μg/ml的浓度下表现出百分百的抑菌活性，在100μg/ml的浓度下，化合物ⅲ-3、ⅲ-6、ⅲ-7仍然表现出百分百的抑制率。半数抑制浓度(ec50)表明，所有化合物的抑菌活性均优于叶枯唑(166.78±4.38μg/ml)和噻菌铜(254.76±6.52μg/ml)；其中，化合物ⅲ-3(9.88±0.73μg/ml)、ⅲ-6(12.67±1.25μg/ml)、ⅲ-7(24.39±1.26μg/ml)、ⅲ-8(36.78±2.03μg/ml)表现出明显的抑菌活性，其ec50值与叶枯唑和噻菌铜相比降低了18～25倍。
从表3中所述化合物的结构和活性数据来看，在苯环上引入吸电子基团(如氯、氟)对化合物的活性有利，提高了其生物活性；而引入给电子基团(如甲基、甲氧基)不利于其活性的提高；同时，同一取代基在苯环上不同位置发生取代时，对化合物的活性也有影响，其中，其在苯环上的取代位置依据活性的高低排列顺序为：对位＞邻位≈间位。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。