农药学学报  2014, Vol.16 Issue (1): 97-101   PDF    
引用本文
王赛荣, 谢峰, 刘婷婷, 杨果, 袁静, 黄红英, 孔小林, 许天明, 谭成侠. 含氟吡唑-4-肟酯乙酰胺类衍生物的合成及生物活性[J]. 农药学学报,2014,16(1): 97-101  
WANG Sairong, XIE Feng, LIU Tingting, YANG Guo, YUAN Jing, HUANG Hongying, KONG Xiaolin, XU Tianming, TAN Chengxia. Synthesis and biological activity of fluorinated 1H-pyrazole-4-oxime ester-acetamides derivatives[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2014,16(1): 97-101  
含氟吡唑-4-肟酯乙酰胺类衍生物的合成及生物活性
王赛荣1  , 谢峰1, 刘婷婷1, 杨果1, 袁静2, 黄红英2, 孔小林1,2, 许天明2  , 谭成侠1    
1. 浙江工业大学 化学工程与材料学院, 杭州 310014;
2. 中化蓝天浙江省化工研究院有限公司, 杭州 310023
收稿日期:2013-11-20;修回日期: 2013-12-16 .
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划资助项目（2011BAE06B02）.
作者简介：王赛荣，男，硕士研究生，E-mail：13656672820@163.com
通讯作者：许天明，男，高级工程师，主要从事新农药创制研究，E-mail：xutianming@sinochem.com；谭成侠，男，博士，研究员，主要从事新农药研究与开发工作，E-mail：tanchengxia@zjut.edu.cn
摘要：为寻求具有较高生物活性的农药新品种，以杀螨剂pyflubumide为先导，在其母体结构中引入肟酯和二芳基醚结构，设计并合成了7个未见文献报道的1H-吡唑-4-肟酯乙酰胺类化合物，其结构均经核磁共振氢谱、质谱和元素分析确证。初步生物活性测试结果表明，在500 mg/L 质量浓度下，所有目标化合物对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus 均有较强的杀灭作用，大部分化合物对其的致死率达100%，但药效低于对照药剂阿维菌素和炔螨特。
关键词： 1H-吡唑-4-肟酯乙酰胺    合成    生物活性    
Synthesis and biological activity of fluorinated 1H-pyrazole-4-oxime ester-acetamides derivatives
WANG Sairong1, XIE Feng1, LIU Tingting1, YANG Guo1, YUAN Jing2, HUANG Hongying2, KONG Xiaolin1,2, XU Tianming2  , TAN Chengxia1    
1. College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China;
2. Sinochem Lantian Zhejiang Research Institute of Chemical Industry Co.Ltd., Hangzhou 310023, China
Abstract: To find new biological lead compounds with high bioactivity, 7 new 1H-pyrazole-4-oxime ester-acetamides derivatives were designed and synthesized by inserting the oxime esters and tolyloxybenzyl into mother structure of pyflubumide. Their structures were confirmed by 1H NMR, MS and elemental analysis. The acaricidal activity of these compounds was evaluated. The results showed that most of title compounds exhibited inhibiting effect against Tetranychus cinnabarinus with 100% death rate at 500 mg/L. However,the effect is not as well as abamectin or propargite.
Key words: 1H-pyrazole-4-oxime ester-acetamides    synthesis    biological activity    

肟酯类化合物具有优良的杀虫、杀菌、除草和抗植物病毒活性，并因其具有独特的结构和新颖的作用机制，在农药领域应用日趋广泛[1]。而吡唑酰胺类衍生物同样具有广泛的农业生物活性，而且其吡唑环上取代基的位置及种类可有多种变化，作用机制新颖，具有广阔的发展前景[2]。2009年，日本农药株式会社公开了新型吡唑酰胺类杀螨剂pyflubumide(Scheme 1)的专利，其在果树、蔬菜、稻谷以及其他作物上均显示出了良好的杀螨活性[3]。

Scheme 1

研究表明，在农药分子中引入二芳醚结构可以提高其光稳定性及生物活性，降低对哺乳动物的毒性及扩大生物活性谱[4, 5]。

笔者以pyflubumide的母体结构为先导，保留其吡唑酰胺部分活性基团，通过在吡唑环和酰胺结构中间引入不同脂链肟酯结构，同时在酰胺的N原子上连接一分子二芳基醚结构，设计合成了7个未见文献报道的1H-吡唑-4-肟酯乙酰胺类化合物，并进行了杀螨活性测试。目标化合物合成路线见Scheme 2。

Scheme 2
1 实验部分
1.1 仪器与试剂

WRS-1A型数字熔点仪(温度计未校正)；Varian-400型核磁共振仪(以CDCl3为溶剂，以TMS为内标)；LCQ-Advantage质谱仪(ESI-MS)；Yanaco MT-3CHN元素分析仪。 97%阿维菌素(abamectins)原药(浙江一帆化工有限公司)；98%炔螨特(propargite)原药(南京仁信化工有限公司)；其余试剂均为化学纯或试剂纯，未经处理。

1.2 化合物的合成
1.2.1 1,3,5-三甲基-1H-吡唑(3) 的合成

参考文献[6]的方法制备，得橙黄色液体，收率99.0%，m.p.34.0~36.0 ℃。文献值[6]：收率99%，m.p. 35.0~37.0 ℃。

1.2.2 2-羰基-2-(1,3,5-三甲基-1H-吡唑-4-基)乙酰氯(5)的合成

参考文献[7]的方法。向制得的10.9 g(0.1 mol)中间体3中加入10 mL(0.12 mol)草酰氯和2 mL的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，搅拌回流反应1 h，于室温下保温24 h。脱溶，得酰氯粗品12.7 g，不经提纯直接用于下一步反应。

1.2.3 3-甲基-4-(4-三氟甲氧基苯氧基)硝基苯(8)的合成

参考文献[8]的方法。称取17.8 g (0.1 mol) 化合物7，用70.0 mL DMF溶解，加入17.2 g (0.1 mol)化合物6和20.7 g(0.15 mol)碳酸钾，升温至100 ℃，搅拌反应5 h，薄层层析(TLC) [展开剂V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶3] 跟踪至反应结束。将反应液倒入冰水中，用乙酸乙酯萃取(50 mL×2)，干燥脱溶后得棕黄色液体(8)26.6 g，收率85.0%。1H NMR，δ: 2.11(s, 3H, Ar-CH3), 6.56(d, 2H, J=8.0 Hz, Ar-H), 6.62(s, 1H, Ar-H), 6.78~6.84(m, 2H, Ar-H), 7.10(d, 2H, J=8.0 Hz, Ar-H)。

1.2.4 3-甲基-4-(4-三氟甲氧基苯氧基)苯胺(9)的合成

参考文献[9]的方法。在25.04 g(0.08 mol)中间体8中，加入100 mL乙醇、50 mL水和12.6 mL氯化铵饱和溶液，回流搅拌，分批加入8.96 g(0.16 mol)铁粉， 反应3 h后，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶4] 跟踪至反应结束，趁热过滤，滤液用乙酸乙酯萃取(45 mL×2)，干燥脱溶后得红褐色液体18.56 g，收率82.2%。1H NMR,δ: 2.09(s, 3H, Ar-CH3), 3.58(s, 2H,NH2), 6.55(d, 2H, J=8.0 Hz, Ar-H), 6.61(s, 1H, Ar-H), 6.77~6.83(m, 2H, Ar-H), 7.10(d, 2H, J=8.0 Hz, Ar-H)。

1.2.5 2-羰基-2-(1,3,5-三甲基-1H-吡唑-4-基)-N-(3-甲基-4-(4-(三氟甲氧基)苯氧)苯基)乙酰胺(10)的合成

参考文献[10]的方法。室温下，称取13.8 g(0.08 mol) 中间体5，用120 mL四氢呋喃溶解，加入22.6 g(0.08 mol) 中间体9和12.1 g(0.12 mol) 三乙胺，搅拌反应5 h后，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2] 跟踪至反应结束，过滤，脱溶后得灰白色固体，经柱层析[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2]分离，得到白色固体18.6 g，产率54.1%。1H NMR(DMSO)， δ: 2.16(s, 3H, Ar-CH3), 2.27(s, 3H, pyrazolyl-3-CH3), 2.43(s, 3H, pyrazolyl-5-CH3), 3.73(s, 3H, pyrazolyl-N-CH3), 6.97~7.02 (m,2H,Ar-H), 7.34(d, 2H, J=8.0 Hz, Ar-H), 7.55(d, 2H, J=8.0 Hz, Ar-H), 7.67(s, 1H, Ar-H), 10.77(s, 1H, -CONH)。

1.2.6 2-羟亚氨基-2-(1,3,5-三甲基-1H-吡唑-4-基)-N-(3-甲基-4-(4-(三氟甲氧基)苯氧)苯基)乙酰胺(11)的合成

参考文献[11]的方法。称取4.2 g(0.06 mol)盐酸羟胺、5.6 g(0.07 mol)乙酸钠于50 mL水中，室温搅拌至无气泡时止，配成羟胺水溶液备用。称取17.2 g(0.04 mol)中间体10，溶于200 mL乙醇中，缓慢滴加羟胺水溶液，滴毕，于80 ℃下回流，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2]跟踪至反应结束。降至室温，将反应液倒入100 mL水中，用200 mL乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液脱溶，柱层析[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2]分离得白色固体。 1H NMR，δ: 2.24(s, 3H, Ar-CH3), 2.43(s, 3H, pyrazolyl-3-CH3), 2.51(s, 3H, pyrazolyl-5-CH3), 3.77(s, 3H, pyrazolyl-N-CH3), 6.89(d, 2H, J=8.8 Hz, Ar-H), 6.94(d, 1H, J=8.4 Hz, Ar-H), 7.15~7.20(m, 2H,Ar-H), 7.49(d, 2H, J=8.8 Hz, Ar-H), 7.60(s, 1H, Ar-H), 8.75(s, 1H, -CONH); MS (ESI); m/z: 463[M+H]+; 元素分析(计算值)： C 57.30(57.14), H 4.59(4.58), N 12.15(12.12)。

1.2.7 目标化合物(ZJ1~ ZJ7)的合成通法

参考文献[12]的方法。室温下将0.5 g (1.2 mmol) 化合物11溶解到20.0 mL四氢呋喃中，加入1.8 mmol 氯甲酸酯和0.14 g (6 mmol) 氢化钠，室温下搅拌，TLC[展开剂V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶3] 跟踪至反应完毕。将反应液倒入冰水中，用乙酸乙酯萃取，脱溶后，柱层析[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶3]得固体(ZJ1~ZJ7)。

1.3 杀螨活性测定

参照《国家南方农药创制中心生测标准程序》[13] 进行。以含质量分数为0.1%吐温-80的DMF为溶剂，将目标化合物配制成质量分数为5%的母液，再用蒸馏水分别稀释成500、250和100 mg/L 的药液。以阿维菌素和炔螨特原药作阳性对照，以DMF作空白对照。

采用活体盆栽法[13]测试目标化合物对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus的杀螨活性。用小盆钵(直径5 cm)播种蚕豆，待苗高约5~8 cm时，在每株苗上接入20头成螨；采用Potter喷雾法，将接入成螨的蚕豆苗置入喷雾塔，分别用不同质量浓度的药液和DMF喷雾，5~10 d后调查活虫数。统计各处理的死虫数和活虫数，计算校正死亡率(Abbott's公式)。

2 结果与讨论
2.1 化合物的合成

目标化合物的理化、质谱及元素分析数据见表1；核磁共振氢谱数据见表2。

在制备化合物5时，化合物3与草酰氯反应完毕后，反应液浓缩，未经纯化处理，直接与化合物9进行酰胺化反应，TLC跟踪发现得到2种产物。经柱层析分离，得到2种酰胺：化合物10和副产物1,3,5-三甲基-N-(3-甲基-4-(4-(三氟甲氧基)苯氧)苯基)-1H-吡唑-4-甲酰胺，其结构均经核磁共振氢谱确证。表明在化合物3的酰化反应中，生成了2种酰氯(化合物5和副产物1,3,5-三甲基-1H-吡唑-4-甲酰氯)。实验发现，酰化反应回流时间为1 h左右较好，时间越长，副产物越多。

此外， 在合成化合物8时，为减少副反应、提高收率，需控制反应温度在100℃以上。

表1 化合物ZJ的理化、质谱及元素分析数据

Table 1 Physicochemical LC-MS and elemental analysis data of ZJ compounds


表2 化合物ZJ的核磁共振氢谱数据

Table 2 1H NMR data of ZJ compounds

2.2 杀螨活性

结果(表3)表明，目标化合物均具有一定的杀螨活性，其中，大部分化合物在 500 mg/L下对朱砂叶螨的致死率达100%，化合物ZJ2和ZJ6在250 mg/L下对朱砂叶螨的致死率达90%，但活性不及对照药剂阿维菌素和炔螨特。有关此类化合物的构效关系还有待进一步研究。

表3 目标化合物对朱砂叶螨的杀螨活性

 Table 3 The acaricidal activity of title compounds against Tetranychus cinnabarinus

参考文献
[1] 宋宝安, 刘新华, 杨松, 等. 肟类衍生物的合成与农药生物活性的研究进展[J]. 有机化学, 2005, 25(5): 507-525. SONG Baoan, LIU Xinhua, YANG Song, et al. Recent advance in synthesis and biological activity of oxime derivatives[J]. Chin J Org Chem, 2005, 25(5): 507-525. (in Chinese)
[2] 孔令华, 欧阳贵平, 冯道全. 吡唑酰胺类衍生物的生物活性及研究进展[J]. 精细化工中间体, 2009, 39(2): 1-6. KONG Linghua, OUYANG Guiping, FENG Daoquan. Biological activity of pyrazole lactams and their research progress[J].Fine Chem Intermed, 2009, 39(2): 1-6. (in Chinese)
[3] TAKASHI F, HIDEO K, KOZO M, et al. Substituted pyrazolecarboxylic acid anilide derivative or salt thereof, intermediate thereof, agent for agricultural and horticultural use and use thereof: US 20090105325[P]. 2009-04-23.
[4] KR?MER W, SCHIRMER U. Modern Crop Protection Compounds[M]. New York: Wiley, 2007: 462-463.
[5] 王鸣华, 杨春龙, 蒋木庚. 含二芳醚类农药的研究进展[J]. 世界农药, 2002, 24(2): 13-15. WANG Minghua, YANG Chunlong, JIANG Mugeng. The research progress of pesticide containnig tolyloxy benzyl[J]. Word Pesticides, 2002, 24(2): 13-15. (in Chinese)
[6] TEXIER-BOULLET F, KLEIN B, HAMLLIN J. Pyrrole and pyrazole ring closure in heterogeneous media[J]. Synthesis, 1986, 24: 409-411.
[7] CHIRIAC C I. The direct carboxylation of pyrazoles[J]. Synthesis, 1986, 24: 753-755.
[8] 童建颖, 石延霞, 刘幸海, 等. 含邻氟苯基的1, 2, 4-三唑类衍生物的合成及杀菌活性研究[J]. 有机化学, 2012, 32(12): 2373-2377. TONG Jianying, SHI Yanxia, LIU Xinghai, et al. Synthesis and fungicidal activity of 1, 2, 4-triazole derivatives containing 2-fluoro-phenyl moiety[J]. Chin J Org Chem, 2012, 32(12): 2373-2377. (in Chinese)
[9] PRIME M E, ANDERSEN O A, BAKER J J, et al. Discovery and structure-activity relationship of potent and selective covalent inhibitors of transglutaminase 2 for huntington's disease[J]. J Med Chem, 2012, 55(3): 1021-1046.
[10] XUE Y L, LIU X H, ZHANG Y G. Synthesis crystal structure and biological activity of 1-cyano-N-phenylcyclopropanecar-boxamide[J]. Asian J Chem, 2012, 24(4): 1571-1574.
[11] 张春艳, 陈守聪, 王道全, 等. 新的 α -单取代环十二酮肟的合成及晶体结构[J]. 化学学报, 2010, 68(10): 989-995. ZHANG Chunyan, CHEN Shoucong, WANG Daoquan, et al. Synthesis and crystal structure of novel α -monosubstituted cyclodode canone oxime[J]. Acta Chimica Sinica, 2010, 68(10): 989-995. (in Chinese)
[12] HIDEAKI M, KOICHI R. Retinoid prodrug compound: US 20100286427[P]. 2010-11-11.
[13] 胡伟群, 朱卫刚, 陈定花, 等. 甲氧基丙烯酸酯类新化合物ZJ1621的生物活性[J]. 农药学学报, 2007, 9(3): 240-244. HU Weiqun, ZHU Weigang, CHEN Dinghua, et al. Biological activity of novel strobilurin compound ZJ1621[J]. Chin J Pestic Sci, 2007, 9(3): 240-244. (in Chinese)