腈吡螨酯（cyenopyrafen）的合成與殺螨活性

程 巖，吳鴻飛，羅艷梅，李 斌

（沈陽中化農藥化工研發(fā)有限公司，新農藥創(chuàng)制與開發(fā)國家重點實驗室，沈陽 110021）

螨類，尤其是以植食性為主的農業(yè)螨類，在世界各地的農作物上都有發(fā)現。其具有個體小、繁殖快、發(fā)育歷期短、行動范圍小、適應性強、突變率高和易產生抗藥性等特點，是公認的難防有害生物群落。因此，結構新穎，作用機制獨特的新型高效殺螨劑的不斷發(fā)現是農業(yè)生產的需要[1]。

2000年之后，日產化學、曹達、石原產業(yè)等農藥公司在大約5年的時間里先后公開了幾十篇丙烯腈類化合物的專利。2009年在日本、韓國上市的新型殺螨劑腈吡螨酯（cyenopyrafen），不僅結構新穎，而且作用機制獨特。結構中叔丁酯水解后對線粒體呼吸鏈復合體II表現出優(yōu)異的抑制作用，與現有殺螨劑無交互抗性，并對非靶標生物安全，是較為理想的殺螨劑。

腈吡螨酯（商品名Starmite）由日產化學工業(yè)株式會社開發(fā)，主要用于水果和蔬菜。2013年，腈吡螨酯進入哥倫比亞和厄瓜多爾市場，主要用于觀賞植物。2016年，腈吡螨酯銷售額接近0.2億美元[2]。腈吡螨酯IUPAC名稱(E)-2-(4-tert-butylphenyl)-2-cyano-1-(1,3,4-trimethyl-1H-pyrazol-5-yl)vinyl 2,2-dimethylpropanoate，分子式C24H31N3O2，相對分子質量393.24，CAS登錄號560121-52-0。純品為白色晶體，熔點為93～94℃?；瘜W結構式如圖1所示。

圖1 腈吡螨酯的化學結構式

本文以丙酮、草酸二乙酯和對叔丁基苯乙腈等為起始原料，經7步反應合成腈唑螨酯，合成路線見圖2。

圖2 腈吡螨酯的合成路線

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

所用試劑為市售化學純或分析純。

Mercury 300（Varian）核磁共振儀（氘代氯仿為溶劑，TMS為內標）；天津分析儀器廠生產的RY-1型熔點儀；Agilent 1100系列高效液相色譜。

1.2 關鍵中間體的合成步驟

1.2.1 2,4-二酮戊酸甲酯（中間體M-1）的合成

冰鹽浴下，將20%甲醇鈉溶液300.00 g（1.10 mol）加入到三口瓶中，加入甲醇500 mL，機械攪拌均勻，慢慢滴加丙酮（58.00 g，1.00 mol）和草酸二乙酯（146.50 g，1.00 mol）的混合液，90 min滴完。滴加過程中溶液變渾濁，有大量固體生成，滴加結束升溫至35℃反應10 h。反應液過濾，所得固體溶于500 mL冰水混合物，用濃鹽酸調節(jié)pH值為3～4。用乙酸乙酯（2×500 mL）萃取，有機相用飽和食鹽水（2×200mL）洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑，得100.10 g紅色油狀物（中間體M-1），收率為69%。

1.2.2 3-甲基-1H-吡唑-5-羧酸甲酯（中間體M-2）的合成

反應瓶內加入2,4-二酮戊酸甲酯100.00 g（0.70mol）和500 mL二氯甲烷，冰水浴中攪拌，將85%水合肼水溶液45.00 g（0.80 mol）滴加到反應瓶中，滴加結束，冰浴保溫反應1 h。反應液脫溶后加入500 mL乙酸乙酯溶解，用水（2×200 mL）洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑，得72.03 g紅色固體（中間體M-2），收率為74%。

1.2.3 1,3-二甲基-1H-吡唑-5-羧酸甲酯（中間體M-3）的合成

將3-甲基-1H-氫吡唑-5-羧酸甲酯3.00 g（0.02 mol）溶于30 mL二氯甲烷中，將硫酸二甲酯4.20 g（0.03 mol）滴入反應液內，升溫至回流，反應8 h。反應液脫溶，加入50 mL水，用100 mL乙酸乙酯萃取，有機相分別用50 mL飽和碳酸氫鈉水溶液洗滌，50 mL飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，脫溶得黃色油狀物3.54 g，采用色譜柱提純得黃色油狀物（中間體M-3）2.33 g，收率71%。

1.2.4 4-氯甲基-1,3-二甲基-1H-吡唑-5-羧酸甲酯（中間體M-4）的合成

將1,3-二甲基-1H-吡唑-5-羧酸甲酯5.00 g（0.03mol）溶于50 mL 1,4-二氧六環(huán)，攪拌，將多聚甲醛5.80 g（0.20 mol）投入反應液，緩慢滴加濃硫酸5.00 g（0.03 mol），滴畢升溫至90℃，通鹽酸氣攪拌反應8 h。降溫至室溫，向反應液加入100 mL水，用150 mL乙酸乙酯萃取，有機相分別用飽和碳酸氫鈉水溶液（2×100 mL）、飽和食鹽水（2×100 mL）洗滌，無水硫酸鎂干燥，脫溶得黃色油狀物（中間體M-4）3.29g，收率51%。

1.2.5 1,3,4-三甲基-1H-吡唑-5-羧酸甲酯（中間體M-5）的合成

將4-氯甲基-1,3-二甲基-1H-吡唑-5-羧酸甲酯2.00 g（0.01 mol）溶于20 mL甲苯，將三乙胺1.00 g（0.01 mol）滴入反應液內，加入5%鈀碳0.30 g（0.000 2mol），用氮氣置換反應體系內氣體，常溫常壓通氮氣，攪拌反應5 h。反應液過濾，用50 mL乙酸乙酯洗滌濾餅，濾液中加入50 mL乙酸乙酯萃取，有機相分別用50 mL飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，脫溶得黃色油狀物，經色譜柱提純得黃色油狀物（中間體M-5）1.53 g，收率92%。

1.2.6 3-(1,3,4-三甲基-1H-吡唑-5-基)-2-(4-叔丁基苯基)-3-羥基丙烯腈（中間體M-6）的合成

向反應瓶中加入正庚烷20 mL、1,3,4-三甲基-1H-吡唑-5-甲酸甲酯0.85 g（0.005 mol）、對叔丁基苯乙腈0.99 g（0.006 mol），脫水1 h?；亓鳁l件下，緩慢滴加甲醇鈉甲醇溶液，脫甲醇反應，溶液逐漸變?yōu)樽攸S色，并有黃色固體生成。5 h后，將反應液加入冰水（50 mL）中，用乙酸乙酯（10 mL）萃取2次，水相用鹽酸酸化至pH值為1～2，再用乙酸乙酯（50 mL×3）萃取，合并有機相，分別用少量碳酸氫鈉水溶液和水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓脫溶得黃色固體（中間體M-6）1.27 g，收率81%。

1.2.7 腈吡螨酯的合成

將3-(1,3,4-三甲基-1H-吡唑-5-基)-2-(4-叔丁基苯基)-3-羥基丙烯腈2.02 g（0.006 mol）溶于20 mL無水二氯甲烷中，冰浴降溫，加入2,2-二甲基丙酸0.76g（0.006 mol）、4-二甲氨基吡啶1.52 g（0.007 mol），將二環(huán)己基碳二亞胺0.85 g（0.007 mol）溶于10 mL無水二氯甲烷，滴加到反應容器內，滴畢升溫至室溫反應30 min。反應液過濾，所得濾液脫溶，加入100 mL乙酸乙酯、50 mL水，有機相分別用飽和碳酸氫鈉水溶液、飽和氯化鈉水溶液洗滌，無水硫酸鎂干燥，濃縮得黃色油狀物，經柱色譜提純得目標物腈吡螨酯白色固體0.73 g。HPLC歸一質量分數99%，收率28%，熔點93～94℃。

2 殺螨活性的測定

2.1 對朱砂葉螨成螨活性的測定

根據待測化合物的溶解性，腈吡螨酯原藥用丙酮或二甲亞砜溶解，然后用1‰吐溫80溶液配制成所需濃度的待測液50 mL，丙酮或二甲亞砜在溶液中的含量不超過10%。

取2片真葉菜豆苗，接種朱砂葉螨成螨并調查基數后，用手持噴霧器進行整株噴霧處理，每處理3次重復，處理后置于標準觀察室，72 h后調查存活螨數，計算死亡率。結果見表1。

表1 腈吡螨酯的殺螨活性

2.2 殺卵活性的測定

稱取一定量腈吡螨酯，用丙酮制成母液，按試驗設計用含有0.1%吐溫80的靜置自來水稀釋成系列濃度。取2片真葉盆栽菜豆苗，去除1片真葉，然后將健康朱砂葉螨雌成螨10頭接種到葉片上，24 h后去除成螨，調查卵數并進行噴霧處理。5 d后待空白對照卵全部孵化，調查各處理未孵化卵數，計算孵化抑制率。結果見表2。

表2 腈吡螨酯的殺螨卵活性

3 結果與討論

本文以丙酮、草酸二乙酯和對叔丁基苯乙腈等為起始原料經7步反應合成目標化合物腈吡螨酯，目標化合物的結構經1H NMR確證。初步生物活性測試結果表明，腈吡螨酯對朱砂葉螨具有優(yōu)異的活性。本文對腈吡螨酯類似化合物的研究具有重要意義。