含茚基的氯蟲苯甲酰胺類似物的合成與殺蟲活性

龔大偉

（青島科技大學化學與分子工程學院，山東青島 266042）

含茚基的氯蟲苯甲酰胺類似物的合成與殺蟲活性

龔大偉

（青島科技大學化學與分子工程學院，山東青島 266042）

將茚基團引入鄰甲酰胺基苯甲酰胺類殺蟲劑結(jié)構(gòu)中，合成了一系列含有茚基的氯蟲苯甲酰胺類似物，并通過核磁和高分辨質(zhì)譜確定了結(jié)構(gòu)。生物活性測試結(jié)果表明，所合成的含茚基的氯蟲苯甲酰胺類似物殺蟲活性優(yōu)良，具有開發(fā)價值。

鄰甲酰胺基苯甲酰胺；茚基；合成；殺蟲活性

氯蟲苯甲酰胺是魚尼丁受體抑制劑類殺蟲劑，因其具有良好的殺蟲活性以及低毒的特點，成為近來農(nóng)藥開發(fā)、應用的熱點［1-3］。但是，近年來此類藥物的大量使用，使得一些地方的害蟲對其產(chǎn)生了嚴重的抗藥性。2011年在廣州增城監(jiān)測到1例對氯蟲苯甲酰胺產(chǎn)生極高水平抗性的小菜蛾田間種群，其當代和F1代蟲源的LC50值分別為78.78,59.14 mg/L，抗性倍數(shù)分別為606.00和454.92倍，達極高水平抗性，而且大部分增效劑對氯蟲苯甲酰胺無明顯的增效作用［4-5］。

茚是具有共軛芳環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物，共軛芳環(huán)結(jié)構(gòu)可以與氨基酸的芳香殘基形成π-π堆積進而加強殺蟲劑和受體結(jié)合，具有一定殺蟲效果；此外，此種活性結(jié)構(gòu)對哺乳動物和鳥類的毒性遠小于其他類似的殺蟲劑活性基團［6］。因此，我們利用活性基團拼接的方法，保留氯蟲苯甲酰胺的活性基團，并在其吡唑環(huán)3號位上引入茚基活性片段，合成了6個含茚基的苯甲酰胺類化合物，并對其進行殺蟲活性測試。

1 實驗部分

1.1 化合物的合成路線

目標化合物的合成路線參見圖1。

1.2 儀器與試劑

BRUKER Avance 500 MHz型核磁共振儀，德國布魯克公司；RE-52C型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮盛華儀器廠；WRS-1A型數(shù)字熔點儀，北京萬利科學儀器有限公司；IT-TOF型高分辨質(zhì)譜儀，日本島津公司。

1-溴茚（分析純），安耐吉化學品有限公司；2-氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸、2-氨基-3,5-二氯苯甲酸、乙醇、甲基磺酰氯，工業(yè)品；1-（3-氯吡啶-2-基）-3-羥基-1H-吡唑-5-甲酸乙酯，由青島科技大學化學與分子工程學院實驗室制。

圖1 目標化合物的合成路線

1.3 實驗方法

1.3.1 1-（3-氯吡啶-2-基）-3-羥基-1H-吡唑-5-甲酸乙酯（中間體1）的合成

合成方法見參考文獻［7］。

1.3.2 1-（3-氯吡啶-2-基）-3-［（1H-茚-1-基）-甲氧基］-1H-吡唑-5-甲酸乙酯（中間體2）的合成

19.50 g（0.10 mol）1-溴茚、26.75 g（0.10 mol）中間體1加入裝有150 mL乙腈的反應瓶中，再加入15.18 g（0.11 mol）K2CO3粉末，回流反應10 h。冷卻后抽濾，濾渣用乙腈洗滌2次，合并有機相，蒸出溶劑得到棕色油狀物（中間體2），直接用于下一步。

1.3.3 1-（3-氯吡啶-2-基）-3-［（1H-茚-1-基）-甲氧基］-1H-吡唑-5-甲酸（中間體3）的合成

將上一步全部產(chǎn)物溶于100 mL甲醇中，加入25 mL 20%NaOH水溶液，于45℃反應2.5 h。蒸出甲醇，加入100 mL水，濃鹽酸調(diào)節(jié)pH值至2～3，抽濾，水洗2次，得淡黃色固體25.4 g（中間體3），質(zhì)量分數(shù)為91%，熔點168～170℃，2步反應總收率65.3%。

1.3.4 ［1-（3-氯吡啶-2-基）-3-［（1H-茚-1-基）-甲氧基］-1H-吡唑-5-基］-8-甲基-6-氯-4H-3,1-苯并嗪-4-酮（4a）

反應瓶中加入15 g吡啶，于-10℃向其中滴加1.26 g（0.011 mol）甲基磺酰氯，攪拌5 min。再加入3.53 g（0.01 mol）中間體3和1.85 g（0.01 mol）2-氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸，攪拌20 min。滴加15 g吡啶，攪拌10 min，緩慢滴入1.26 g（0.011 mol）甲基磺酰氯，攪拌10 min，緩慢升至室溫，反應過夜。加50 mL水，攪拌15 min，抽濾，濾餅用自來水洗滌，烘干，得中間體4a黃色固體3.87 g，質(zhì)量分數(shù)為95%，收率為71.3%。

用相同方法合成中間體4b。

1.3.5 目標化合物5a的合成

5.20 g（0.01 mol）中間體4a加入裝有15 g乙腈的反應瓶中，室溫滴加2.33 g（0.03 mol）40%甲胺水溶液，在此溫度下反應3 h，加入15 mL水，抽濾，濾餅以乙腈洗滌2次，烘干，得白色固體2.7 g（目標化合物5a），質(zhì)量分數(shù)為95%，收率為48.0%。

目標化合物5b～5f參考目標化合物5a方法合成。

2 結(jié)果與討論

2.1 部分中間體及目標物理化數(shù)據(jù)

中間體3為淡黃色固體，熔點為168～170℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）,δ：13.66（s,1H）,8.54-8.53（m,1H）,8.32-8.31（m,1H）,7.76-7.75（m,2H）,7.63（t,J=11 Hz, 1H）,7.61（s,1H）,7.25-7.24（m,1H）,7.19（m,1H）,6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：162.3, 158.8,152.4,148.3,147.7,145.3,142.7,139.8,137.3,136.4, 135.8,134.3,130.5,128.8,127.0,125.3,97.2,95.3。MS（m/z）：C18H12ClN3O3（M+H）+354.056 7（計算值），354.065 2（實測值）。

中間體4a為黃色固體，熔點為157～159℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：8.72（d,J=6.5 Hz,1H）, 8.03-7.95（m,2H）,7.63-7.61（m,2H）,7.23（d,J=5.4 Hz,1H）, 7.21-7.20（m,2H）,7.11-7.10（m,2H）,6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,2.15（s,3H）。MS（m/z）：C26H16Cl2N4O3（M+H）+503.059 9（計算值），503.060 8（實測值）。

中間體4b為白色固體，熔點為166～168℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：8.52（d,J=6.5 Hz,1H）, 8.02-7.98（m,2H）,7.64-7.61（m,2H）,7.43（d,J=5.8 Hz,1H）, 7.21-7.18（m,2H）,7.12-7.11（m,2H）,6.28-6.22（m,2H）,5.64（d,J=5.8Hz,1H）。MS（m/z）：C26H13Cl3N4O3（M+H）+523.0005（計算值），523.005 8（實測值）。

目標化合物5a為白色固體，熔點為147～149℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.16（s,1H）,8.48（d, J=4.7 Hz,1H）,8.27-8.26（m,1H）,8.13（d,J=8.0 Hz,1H）,7.84（s,1H）,7.76（m,2H）,7.56（dd,J=4.7,8.1 Hz,1H）,7.47（s,1H）, 7.33（s,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）,6.28-6.22（m,2H）, 5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,2.65（d,J=4.5 Hz,3H）,2.15（s,3H）。13C NMR （DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3, 147.8,145.3,142.5,139.8,137.3,136.4,135.8,134.3,130.5, 128.8,127.0,125.3,97.2,95.3,29.4,13.5。MS（m/z）：C27H21Cl2N5O3（M+H）+534.102 1（計算值），534.104 4（實測值）。

目標化合物5b為白色固體，熔點為165～167℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.11（s,1H）,8.46（d, J=4.7 Hz,1H）,8.12（d,J=8.0 Hz,1H）,8.08（d,J=7.8 Hz,1H）, 7.83（s,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.7,8.0 Hz,1H）,7.46（s, 1H）,7.29（s,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）,6.28-6.22（m, 2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.93-3.89（m,1H）,2.15 （s,3H）, 1.03（d,J=6.6 Hz,6H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：168.2,162.4, 158.7,152.4,148.3,147.8,145.3,142.5,139.8,137.3,136.4, 135.8,134.3,130.5,128.8,127.0,125.3,97.2,95.3,41.8,23.7, 13.6。MS（m/z）：C29H25Cl2N5O3（M+H）+562.133 2（計算值），562.135 4（實測值）。

目標化合物5c為白色固體，熔點為165～167℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）,δ：10.13（s,1H）,8.47（d, J=4.7 Hz,1H）,8.32-8.30（m,1H）,8.13（d,J=7.1 Hz,1H）,7.83（s,1H）,7.76（m,2H）,7.56（dd,J=4.7,8.1 Hz,1H）,7.48（d,J=2.0 Hz,1H）,7.32（d,J=2.1 Hz,1H）,7.25 （m,1H）,7.19 （m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.33-3.30（m,2H）, 3.29-3.27（m,2H）,3.18（s,3H）,2.16（s,3H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3,147.8,145.3,142.5, 139.8,137.3,136.4,135.8,134.3,130.5,128.8,127.0,125.3, 97.2,95.3,73.6,55.8,51.3,13.5。MS（m/z）：C29H25Cl2N5O4（M+H）+578.134 2（計算值），578.135 4（實測值）。

目標化合物5d為白色固體，熔點為159～162℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.29（s,1H）,8.46（d, J=4.3 Hz,1H）,8.27-8.25（m,1H）,8.10（d,J=7.8 Hz,1H）,7.82（s,1H）,7.81（d,J=2.3 Hz,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.7, 8.0 Hz,1H）,7.45（d,J=2.1 Hz,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.11-3.08（m,2H）, 1.39-1.33（m,2H）,1.27-1.22（m,2H）,0.81（t,J=7.3 Hz,3H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3,147.8, 145.3,142.5,139.8,137.3,136.4,135.8,134.3,130.5,128.8, 127.0,125.3,97.2,95.3,43.3,30.9,15.8,13.5。MS（m/z）：C30H27Cl2N5O3（M+H）+575.153 1（計算值），575.154 4（實測值）。

目標化合物5e為白色固體，熔點為183～185℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：10.33（s,1H）,8.48（d, J=3.9 Hz,1H）,8.30-8.29（m,1H）,8.12（d,J=7.8 Hz,1H）,7.83（s,1H）,7.82（d,J=1.8 Hz,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.8, 7.9 Hz,1H）,7.48（d,J=1.7 Hz,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,2.65（d,J=4.4 Hz, 3H）。13C NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7, 152.4,148.3,147.8,145.3,142.5,139.8,137.3,136.7,135.3, 134.8,131.5,129.8,127.0,125.3,97.2,95.3,30.8。MS（m/z）：C26H18Cl3N5O3（M+H）+553.053 1（計算值），575.054 8（實測值）。

目標化合物5f為白色固體，熔點為183～185℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.50（s,1H）,8.46（d, J=4.7 Hz,1H）,8.17-8.15（m,1H）,8.11（d,J=8.0 Hz,1H）,7.83（s,1H）,7.81（d,J=2.3 Hz,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.7, 8.0 Hz,1H）,7.44（d,J=2.3 Hz,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.92-3.85（m,1H）, 1.02（d,J=6.6 Hz,6H）。13C NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3,147.8,145.3,142.5,139.8, 137.3,136.7,135.3,134.8,131.5,129.8,127.0,125.3,97.2, 95.3,41.8,23.5。MS（m/z）：C28H22Cl3N5O3（M+H）+581.084 1（計算值），575.086 8（實測值）。

2.2 活性測定

2.2.1 小菜蛾活性測試

采用國際殺蟲劑抗性行動委員會（IRAC）提出的浸葉法對小菜蛾進行活性測定。實驗結(jié)果見表1。

表1 目標化合物對小菜蛾的殺蟲活性

由表1可知：目標化合物在質(zhì)量濃度為1.00 mg/L時，對小菜蛾的致死率均達到100%，與對照氯蟲苯甲酰胺活性相當。在質(zhì)量濃度為0.25 mg/L時，大多數(shù)目標化合物對小菜蛾的致死率在90%以上，氯蟲苯甲酰胺對小菜蛾的致死率為87.5%。

2.2.2 桃蚜活性測試

采用噴霧法對桃蚜進行室內(nèi)活性測定，實驗結(jié)果見表2。

表2 目標化合物對桃蚜的殺蟲活性

目標化合物5a～5f在質(zhì)量濃度為25 mg/L時，對桃蚜均有著良好的活性，部分目標化合物對桃蚜的致死率在90%左右，效果要優(yōu)于對照藥劑氯蟲苯甲酰胺。

2.2.3 稻飛虱活性測試

采用浸稻芽法，將長10～15 cm的水稻幼苗浸入相應藥液處理中，5 s后取出，放在報紙上攤開吸干多余藥液后，植入100 mL透明飼養(yǎng)瓶中，用適量濕潤細沙固定，剪掉長出瓶口的葉片，再把試蟲放到飼養(yǎng)瓶中，于觀察室內(nèi)保溫保濕飼養(yǎng)。藥后2 d分別調(diào)查各處理活蟲數(shù)、死蟲數(shù)，計算校正死亡率，實驗結(jié)果見表3。

由表3可知，所合成目標化合物在10 mg/L質(zhì)量濃度下對稻飛虱的活性要明顯優(yōu)于對照藥劑氯蟲苯甲酰胺。

表3 目標化合物對稻飛虱的活性

3 結(jié)論

本文合成了一系列未報道過的側(cè)鏈含有茚基的鄰甲酰胺基苯甲酰胺類化合物，通過1H NMR、13C NMR和高分辨質(zhì)譜對其結(jié)構(gòu)進行了鑒定。生物活性測試結(jié)果表明，目標化合物對3種農(nóng)業(yè)害蟲的室內(nèi)活性均優(yōu)于對照藥劑氯蟲苯甲酰胺。此類化合物的合成步驟簡單，操作也適合工業(yè)化生產(chǎn)，值得進一步研究。

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Synthesis and Insecticidal Activity of Chlorantraniliprole Analogues Containing Indenyl Group

GONG Da-wei
（College of Chemistry and Molecular Engineering,Qingdao University of Science and Technology,Shandong Qingdao 266042,China）

A series of indene-chlorantraniliprole compounds were synthesized by introducing indenyl group into the structure of anthranilic diamides.Their structures were conformed by HRMS,1H NMR and13C NMR.The biological activities were tested.The bioassay showed that these novel chlorantraniliprole analogues containing indenyl group exhibited highly insecticidal activities.

anthranilic diamide；indenyl group；synthesis；insecticidal activity

TQ 450.1+1

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2016.03.004

2016-01-08

龔大偉（1989—），男，黑龍江省齊齊哈爾市人，碩士研究生。研究方向：農(nóng)藥研發(fā)。E-mail：806694257@qq.com

柏亞羅）