农药学学报  2014, Vol.16 Issue (2): 220-224   PDF    
引用本文
李维洋, 陈蔚燕, 耿丙新, 许良忠. 新型氯虫苯甲酰胺衍生物的合成及其杀虫活性[J]. 农药学学报,2014,(2): 220-224, doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2014.02.17   
LI Weiyang, CHEN Weiyan, GENG Bingxin, XU Liangzhong. Synthesis and insecticidal activity of novel chlorantraniliprole derivatives[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2014,(2): 220-224, doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2014.02.17   
新型氯虫苯甲酰胺衍生物的合成及其杀虫活性
李维洋1, 陈蔚燕1,2, 耿丙新1, 许良忠1    
1. 青岛科技大学 化学与分子工程学院 农用化学品研究所, 山东 青岛 266042;2. 青岛农业大学 化学与药学院 物理化学教研室, 山东 青岛 266109
投稿时间:2013-11-10    最后修改时间: 2014-01-17 .
第一作者简介：李维洋，男，硕士研究生，E-mail：lwy8804@sina.com
通讯作者：许良忠，通信作者（Author for correspondence），男，博士，教授，主要从事新农药创制，E-mail：qustnhs@163.com
摘要：以氯虫苯甲酰胺为先导，设计并合成了一系列结构新颖的邻氨基苯甲酰胺类衍生物，其结构均经核磁共振氢谱和质谱确证。初步杀虫活性测试结果表明，在质量浓度为1 μg/mL时，部分化合物对小菜蛾Plutella xylostella的致死率均超过90%，高于先导化合物氯虫苯甲酰胺。
关键词： 氯虫苯甲酰胺     异丙醇胺     甲基肼     杀虫活性    
Synthesis and insecticidal activity of novel chlorantraniliprole derivatives
LI Weiyang1, CHEN Weiyan1,2, GENG Bingxin1, XU Liangzhong1    
1. Institute of Agrochemicals, College of Chemistry and Molecular Engineering, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao 266042, Shandong Province, China;2. College of Chemistry and Pharmacy, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong Province, China
Abstract: A series of novel chlorantraniliprole derivatives were designed and synthesized based on the structure of chlorantraniliprole. All the compounds were confirmed by 1H NMR and MS. The preliminary results of insecticidal activities indicate that some of the compounds display certain insecticide activities against Plutella xylostella under 1 μg/mL. Compounds 5a, 5'a, 4'a and 4'd showed comparatively higher activity than chlorantraniliprole.
Key words: chlorantraniliprole     isopropanol     methyl hydrazine     insecticidal activity    

随着氯虫酰胺(chlorantraniliprole， Scheme 1)作为杀虫剂的出现及其发展[1, 2]，邻氨基苯甲苯胺已成为新农药分子设计研究的热点[3, 4, 5, 6, 7]。目前，杜邦[8]、拜耳[9]、先正达[10]、三井化学[11]等公司均对该类结构进行了研究。

Scheme 1

为了寻找具有更高杀虫活性的该类化合物，笔者以氯虫苯甲酰胺为先导，在邻位氨基上引入不同的氨基和氨基甲酸酯酰肼，设计合成了一系列新型氯虫苯甲酰胺衍生物，并对其杀虫活性进行了初步研究。目标化合物的合成路线见 Scheme 2。

2a: R2=Cl,R3=H； 2b: R2=Cl,R3=Cl； 2c: R2=F,R3=Cl； 3a: R1=Cl,R2=Cl,R3=H； 3b: R1=Cl,R2=Cl,R3=Cl； 3c: R1=Cl,R2=F,R3=Cl； 3d: R1=CH3,R2=Cl,R3=H； 3e: R1=CH3,R2=Cl,R3=Cl； 3f: R1=CH3,R2=F,R3=Cl； 4a: R1=Cl,R2=Cl,R3=H； 4b: R1=Cl,R2=Cl,R3=Cl； 4c: R1=Cl,R2=F,R3=Cl； 4d: R1=CH3,R2=Cl,R3=H； 4e: R1=CH3,R2=Cl,R3=Cl； 4f: R1=CH3,R2=F,R3=Cl
Scheme 2
1 实验部分 1.1 仪器与药品

Bruker Avance 500 MHz型核磁共振仪(德国布鲁克公司)；Nicolet Avatar 330 FT-IR型红外光谱仪(美国Nicolet公司)；WRS-1A型数字熔点仪(上海精密科学仪器有限公司)；LCQ-Advantage质谱仪(ESI-MS)。

98%的3-溴-1-(3-氯吡啶-2-基)-1H-吡唑-5-甲酸(1a)、98%的3-溴-1-(3,5-二氯吡啶-2-基)-1H-吡唑-5-甲酸(1b)及98%的3-溴-1-(3-氟-5-氯吡啶-2-基)-1H-吡唑-5-甲酸(1c)(徐州瑞凯化工有限公司)；98%的邻氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸、98%的邻氨基-3,5-二氯苯甲酸及固体光气(安耐吉化学试剂公司)；42%的甲基肼(上海协瑞实业发展有限公司)； 多聚甲醛(TCI America 公司)；其他试剂均为市售化学纯或分析纯，所有试剂使用前均经常规处理。

1.2 化合物的合成 1.2.1 3-溴-1-(3-氯吡啶-2-基)-1H-5-吡唑甲酰氯(2a)的合成

于500 mL四口烧瓶中加入30.3 g (0.1 mol) 化合物1a和200 mL甲苯，室温搅拌下滴加30 mL (0.5 mol)氯化亚砜，滴毕，升温回流反应5 h，薄层色谱(TLC)跟踪反应[V(甲醇)∶V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶1∶1]至原料点消失，旋转蒸发除去甲苯和过量的氯化亚砜，得浅黄色油状液体29.4 g，产率为91.4%。同法合成化合物2b和2c。 1.2.2 化合物3a的合成

于250 mL四口烧瓶中，依次加入20.6 g (0.1mol) 3,5-二氯邻氨基苯甲酸和100 mL乙腈，常温搅拌下滴加42 mL(0.3 mol)三乙胺，滴毕，冰水浴搅拌下滴加40 mL化合物2a，继续搅拌2 h，缓慢滴加10 mL(0.12 mol)甲基磺酰氯，室温搅拌2 h，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2] 跟踪反应至原料点消失。脱溶，水洗，抽滤，烘干得灰色固体40.7 g，产率为86.4%，熔点128～131 ℃。同法合成化合物3b和3c。 1.2.3 化合物4a的合成

于250 mL四口烧瓶中，加入23.65 g(0.05 mol)化合物3a和100 mL乙酸乙酯，常温搅拌下滴加30 mL(0.05 mol) 42%的甲基肼水溶液，滴毕，室温搅拌2 h，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶1] 跟踪反应至原料点消失。脱溶，水洗，抽滤，烘干得灰色针状晶体23.5 g，产率为90.2%，熔点143～145 ℃。同法合成化合物4b和4c。 1.2.4 化合物5a的合成

于100 mL三口烧瓶中，加入5.19 g (0.01 mol)化合物4a和50 mL乙腈，常温搅拌下滴加1.89 mL(0.02 mol)乙酸酐与10 mL乙腈的混合溶液，滴毕，升温至回流，反应3 h，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2] 跟踪反应至原料点消失。脱溶，烘干，产物经柱层析[V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶4]分离得到目标化合物5a。同法制得5b～5f。 1.2.5 目标化合物5′a的合成

于100 mL三口烧瓶中，加入5.19 g (0.01 mol)化合物4a和50 mL乙腈，常温搅拌下滴加1.65 mL(0.02 mol)氯甲酸甲酯与10 mL乙腈的混合溶液，滴毕，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2] 跟踪反应至原料点消失，后处理方法同1.2.4节。同法制得5′b和5′c。 1.2.6 目标化合物4′a的合成

于100 mL三口烧瓶中，加入4.52 g (0.01 mol)化合物3a和50 mL乙酸乙酯，常温下滴加0.77 mL(0.01 mol)异丙醇胺和10 mL乙腈的混合溶液，滴毕，室温搅拌2 h，TLC [V(乙酸乙酯)∶V(石油醚)=1∶2] 跟踪反应至原料点消失。旋蒸，烘干，后处理方法同1.2.4节，得到目标化合物4′a。同法制得4′b～4′f。 1.3 杀虫活性测定

采用国际抗性行动委员会(IRAC)提出的浸叶法[12]，测试质量浓度为1 μg/mL，试虫为小菜蛾Plutella xylostella。将甘蓝叶片在供试药液中浸渍3～5 s 后取出，每次1片，每种药液浸渍处理3片。待药液干后，将其放入10 cm长的直型管内，接入2龄小菜蛾幼虫30头，用纱布封口，置于标准处理室内，72 h时以拨针轻触虫体，不动者为死亡，计算死亡率。以氯虫苯甲酰胺为对照药剂。试验重复3次，取平均值。

2 结果与讨论 2.1 化合物的合成

目标化合物的理化常数和质谱数据见表 1，核磁共振氢谱数据见表 2。所有鉴定数据与化合物的结构相符。

表 1 目标化合物的理化性质和质谱数据 Table 1 Physico-chemical constants and ESI-MS data of the target compounds

表 2 表2 目标化合物的核磁共振氢谱数据 Table 2 1H NMR data of the target compounds
2.2 杀虫活性

测定结果(表 3)表明：目标化合物在1 μg/mL下对2龄小菜蛾具有一定的杀虫活性，其中5a、5 d、5′a、4′a 和4′d的致死率大于90%，活性高于氯虫苯甲酰胺。从结构上看，活性较高的几个化合物中的R2均为氯原子，R3为氢原子，而在R2为氯原子取代、R3为其他原子取代时则杀虫活性降低。进一步的结构优化工作正在进行中。

表 3 目标化合物对小菜蛾 Plutella xylostella的 杀虫活性(1 μg/mL) Table 3T Insecticidal activity of the target compounds against Plutella xylostella(1 μg/mL)
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