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CN101423501A - 含杂环5-苯基-2,4-戊二烯-1-酮类化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

含杂环5-苯基-2,4-戊二烯-1-酮类化合物及其制备方法与应用 Download PDF

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CN101423501A
CN101423501A CNA200810224722XA CN200810224722A CN101423501A CN 101423501 A CN101423501 A CN 101423501A CN A200810224722X A CNA200810224722X A CN A200810224722XA CN 200810224722 A CN200810224722 A CN 200810224722A CN 101423501 A CN101423501 A CN 101423501A
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CN
China
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compound
ether
phenyl
medicine
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CNA200810224722XA
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凌云
康铁牛
杨新玲
杨绍祥
孙玉凤
邱庆正
孙亮
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China Agricultural University
Original Assignee
China Agricultural University
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Abstract

本发明公开了一类含杂环5-苯基-2,4-戊二烯酮类化合物及其制备方法与应用。该化合物结构式为式I所示,其中Y为2-硝基亚氨基咪唑烷、2-氰基亚氨基-1,3-噻唑烷、4-硝基亚氨基-1,3,5-噁二嗪以及哌啶等含氮杂环。本发明的化合物对蚜虫、小菜蛾具有良好的化学杀死活性,而且与瑞香狼毒有效成分1,5-二苯基-2-戊烯酮相比,本发明的化合物结构简单,容易制备,可以在农业生产中得到实际应用。

Description

含杂环5-苯基-2,4-戊二烯-1-酮类化合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一类结构新颖的含杂环5-苯基-2,4-戊二烯-1-酮类化合物,其制备方法以及该类化合物在防治农业害虫中的应用。
背景技术
利用天然产物一直以来就是人们防治病虫害的常用手段之一。这主要是因为天然产物中的某些次生代谢物质具有特异的生物活性。由于次生代谢物质是植物自身防御与昆虫的适应演变协同进化的结果,该类物质往往还具有高度的选择性和专一性,并且天然产物中活性物质的化学结构极其多样。随着现代分离技术和波谱结构鉴定技术的发展,从天然活性物质中寻找新颖的化学结构,以此为先导,设计开发具有独特作用方式及良好环境相容性的新农药已成为创制农药的有效手段,从烟碱到吡虫啉的开发成功即是有力佐证。
我国天然产物资源丰富,现在已发现多种植物对病虫害有良好的防治效果,瑞香狼毒便是近年来人们新发现的一类对有害生物具有生物活性的天然物质。瑞香狼毒(Stellera chamaejasme L.)系瑞香科狼毒属植物,又称狼毒、西北狼毒和断肠草等。其根可入药,性味苦平、有毒,有逐水祛痰破积杀虫之功效。目前,瑞香狼毒的开发利用主要应用在医学上,利用瑞香狼毒活性成分治疗白血病、胃癌、肠癌和肺癌的研究已显示出积极的治疗效果。1,5-二苯基-2-戊烯酮(式-1)是从瑞香狼毒(Stellera chamaejasme L.)根中提取的一种具有较高杀蚜活性的二苯基酮类物质。通过对蚜虫生物活性的研究及田间小区试验结果表明,该物质对农业上几种重要的蚜虫(麦蚜、棉蚜、桔蚜、桃蚜)均有很显著的毒杀和拒食活性。对哺乳动物的毒性实验表明,1,5-二苯基-2-戊烯酮是一种低毒性物质,对该物质进行结构修饰,极有可能发现活性优异、对环境友好的新型农药先导化合物。
Figure A200810224722D00031
式-1
已有一些1,5-二苯基-2-戊烯酮类似物公开于下列文献中:如2007年Hou taiping等(Synthesis and structure-activity study of botanical aphicides 1,5-diphenyl-1-pentanoneanalogues.Pesticide Biochemistry and Physiology,2007,89:60~64),该文献所涉及的类似物,主要局限于对碳链长度的变化,并没有引入杂环和改变双键数目;为了开发活性更高、具有良好环境相容性的结构新颖的蚜虫控制剂,本发明通过引入含氮杂环和增加双键数目对1,5-二苯基-2-戊烯酮进行结构优化,即在1,5-二苯基-2-戊烯酮的结构上,首次引入具有很好化学杀蚜效果的新烟碱类农药含氮杂环活性基团,并增加一个双键。
发明内容
本发明涉及一类新的含不同杂环的5-苯基-2,4-戊二烯-1-酮类化合物,其制备方法以及该类化合物在防治农业害虫中的应用。
本发明所提供的含不同杂环的5-苯基-2,4-戊二烯-1-酮类化合物,其结构式为式I:
Figure A200810224722D00041
(式I)
其中,式I中,Y为:
本发明所提供的化合物可以按照如下方法进行制备:
制备方法:将5-苯基-2,4-戊二烯酰氯与Y在碱性化合物存在下,在有机溶剂中进行缩合反应,通过反应式a得到式I所示化合物:
反应式a:
Figure A200810224722D00043
制备方法中,所述碱性化合物的用量是反应底物苯基戊烯酰氯与Y总质量的10—50%;
所述方法中,Y所示的化合物的来源为:
1)当Y为2-氰基亚氨基-1,3-噻唑烷,可以通过滨海欣兴化工有限公司购买;
2)当Y为2-硝基亚氨基-1,3-咪唑烷,可以通过江苏省如东世联精细化工厂购买;
3)当Y为3-甲基-4-硝基亚氨基-1,3,5-噁二嗪,可以通过扬州天辰精细化工有限公司购买;
4)当Y为哌啶,可以通过陇西化工厂购买;
所述方法中,所述有机溶剂包括脂肪族、脂环族或芳族的烃或其卤代产物:诸如,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、四氯化碳等;醚类:如乙醚、二异丙醚、四氢呋喃或乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚等;酮类:如丙酮、丁酮或甲基异丁酮等;腈类:如乙腈、丙腈或丁腈等;酰胺类:如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-甲酰苯胺、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺等;酯类:如乙酸甲酯或乙酸乙酯等;亚砜类:如二甲基亚砜;醇类:如甲醇、乙醇、正-或异丙醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚等中的一种或一种以上任意组合。所述有机溶剂优选为甲苯、苯、乙睛、石油醚和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或一种以上任意组合。
所述的碱性化合物为有机碱或无机碱,优选为哌啶、氢氧化钠、碳酸钾、吡啶、三乙胺、碳酸钠、甲醇钠和氢化钠等中的一种或一种以上任意组合。
上述反应可以在相对宽的温度范围内进行的,反应温度可为—10℃至120℃,优选为20℃至100℃。
所述方法中,还包括将反应产物进行层析纯化。
本发明所述化合物的制备方法,操作简单,成本低。与瑞香狼毒中的活性成分1,5-二苯基-2-戊烯酮(式-1)相比,更易合成,有在农业生产中实际应用的价值。
实验证明,本发明的化合物具有明显的杀虫活性,对蚜虫、小菜蛾有直接的化学防治效果,可以制备为蚜虫、小菜蛾防治剂。
以本发明化合物为活性成分的防治蚜虫和小菜蛾的药物也属于本发明的保护范围。
在需要的时候,在所述药物中还可以加入一种或多种农药制剂中可接受的载体,所述载体包括农药制剂中常规的稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、吸收促进剂、表面活性剂、润滑剂、稳定剂等。制成的药物的剂型也是多样的,可以是粉剂、乳剂、水剂、颗粒剂等。
具体实施方式
本发明可用以下实施例作进一步说明,但本发明并不仅限于这些实施例,下述实施例中的方法,如无特别说明,均为常规方法。
实施例1、瑞香狼毒类似物(2E)-1-(2-氰基亚氨基-噻唑烷-3-基)-5-苯基-2,4-戊二烯酮(式II所示的化合物)的制备
在100mL的三口烧瓶中,投入1.27g 2-氰基亚氨基-噻唑烷(Y),1.5g哌啶和30mL乙腈,搅拌,再向其中加入2.1g 5-苯基-2-戊烯酰氯的乙腈溶液,滴加完毕,于40℃反应5h。将反应液冷却至室温,减压脱去溶剂,得到红色液体。然后将脱去溶剂后的产物直接过硅胶柱进行层析分离,用体积比为1:1的乙酸乙酯和石油醚的混合液洗脱,减压脱溶,得到黄色固体2.2g,即为(2E)-1-(2-氰基亚氨基-噻唑烷-3-基)-5-苯基-2,4-戊二烯酮,产率80.1%。
元素分析,结果为:C,63.48%;H,4.66%;N,14.57%.;理论值:C,63.58%;H,4.62%;N,14.83%。
1H NMR谱,结果为δ:3.49~3.54(t,J=7.26Hz2H,CH2-S);4.33~4.37(t,J=7.29Hz,2H,N-CH2);7.15~7.65(m,9H,Ar-2,3,4,5,6,CH=CH-CH=CH)。
Figure A200810224722D00061
(式II)
实施例2、瑞香狼毒类似物(2E)-1-(2-硝基亚氨基咪唑烷-1-基)-5-苯基-2,4-戊二烯酮(式III所示的化合物)的制备
按照实施例1制备方法制备(2E)-1-(2-硝基亚氨基咪唑烷-1-基)-5-苯基-2,4-戊二烯酮,其中,以2-硝基亚氨基-1,3-咪唑烷为反应原料替代2-氰基亚氨基-噻唑烷,所用溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,用氢化钠替代哌啶,反应温度为80℃,反应时间为8h。
按照实施例1所述的纯化方法对反应产物进行纯化,得到白色固体1.6g,即为(2E)-1-(2-硝基亚氨基咪唑烷-1-基)-5-苯基-2-戊烯酮,重量产率为42.2%。
元素分析,结果为C,58.82%;H,5.00%;N,19.35%.,理论值:C,58.73%;H,4.93%
1H NMR谱,结果为δ:3.63~3.69(m,2H,CH2-N),3.94~4.00(m,2H,N-CH2),7.11~7.65(m,9H,Ar-2,3,4,5,6,CH=CH-CH=CH);10.03(s,1H,NH)。
Figure A200810224722D00062
(式III)
实施例3、瑞香狼毒类似物(2E)-1-(5-甲基-4-硝基亚氨基-1,3,5-噁二嗪-3-基)-5-苯基-2,4-戊二烯酮(式IV所示的化合物)的制备
按照实施例1制备方法制备(2E)-1-(5-甲基-4-硝基亚氨基-1,3,5-噁二嗪-3-基)-5-苯基-2,4-戊二烯酮,其中,以3-甲基-4-硝基亚氨基-1,3,5-噁二嗪为反应原料替代2-氰基亚胺基-1,3-噻唑烷,所用溶剂为甲苯,所用碱性物质为吡啶,反应温度为100℃,反应时间为6h。
按照实施例1所述的纯化方法对反应产物进行纯化,得到白色固体2.2g,即为(2E)-1-(5-甲基-4-硝基亚氨基-1,3,5-噁二嗪-3-基)-5-苯基-2,4-戊二烯酮,产率为73.8%。
元素分析,结果为:C,56.90%;H,5.33%;N,17.68%;理论值:C,56.96%;H,5.10%;N,17.71%。
1H NMR谱,结果为δ:3.06(s,3H,N-CH3),5.09(s,2H,O-CH2-N),5.33(s,2H,N-CH2-O),6.53(d,J=14.73Hz,1H,=CH-C=O),7.06~7.61(m,8H,Ar-2,3,4,5,6,CH=CH-CH-C=O)。
Figure A200810224722D00071
(式IV)
实施例4、瑞香狼毒类似物(2E)-1-哌啶基-5-苯基-2,4-戊二烯酮(式V所示的化合物)的制备
按照实施例1制备方法制备(2E)-1-哌啶基-5-苯基-2,4-戊二烯酮,其中,以哌啶为反应原料替代2-氰基亚胺基-1,3噻唑烷,所用溶剂为四氢呋喃,所用碱性物质为吡啶,反应温度为110℃,反应时间为6h。
按照实施例1所述的纯化方法对反应后产物进行纯化,得到黄色固体2.1g,即为(2E)-1-哌啶基-5-苯基-2,4-戊二烯酮,产率为86.0%。
元素分析,结果为:C,79.85%;H,7.92%;N,5.77%。理论值:C,79.63%;H,7.94%;N,5.80%。
1H NMR谱,结果为δ:1.48~1.64(m,6H,Piperidine-3,4,5),3.52(br-s,4H,Piperidine-2,6);6.77(d,J=14.29Hz,1H,=CH-C=O);6.95(d,J=15.39Hz,1H,Ar-CH=C);7.06~7.54(m,7H,Ar-H,=CH-CH=)。
Figure A200810224722D00072
(式V)
实施例5、本发明化合物的杀蚜活性
将阳性对照药剂吡虫啉原药(由江苏长隆化工有限责任公司提供)和实施例1—4所得化合物样品,分别用万分之一天平于20ml称量瓶称取12mg(折百)化合物样品,再用1~5ml移液枪取2ml丙酮/甲醇(1:1)混合溶剂加入称量瓶,待其充分溶解后,加入18ml含有0.1%吐温-80的水溶液,充分混匀,得600μg/mL的测定液。选择带蚜木槿叶,留下3日龄若蚜,将带蚜叶片在药液中浸渍5s,晾干后记录虫数放入加有保湿滤纸的培养皿中,加盖后放入(25±1)℃光照培养箱中。每个药剂处理30头以上。48小时后检查结果。死亡判断标准为:轻触虫体,不能正常爬行的害虫个体视为死亡计算校正死亡率。结果如表-1所示,结果表明,本发明的部分化合物对蚜虫具有显著的致死效果,初步判断该类化合物是具有良好应用前景的新型蚜虫控制剂。
表-1 系列化合物对棉蚜的杀虫活性
Figure A200810224722D00081
实施例6、本发明化合物对小菜蛾的生物活性
将阳性对照药剂90.4%多杀菌素(由陶氏益农提供)和实施例1—4所得化合物样品,分别用万分之一天平于20ml称量瓶称取12mg(折百)化合物样品,再用1~5mL移液枪取2mL丙酮/甲醇(1:1)混合溶剂加入称量瓶,待其充分溶解后,加入18ml含有0.1%吐温-80的水溶液,充分混匀,得600μg/mL的测定液。同法配得多杀菌素10μg/mL。用打孔器器将干净甘蓝叶打成直径2cm叶碟,在药液中浸渍5s,晾干后叶背向上放入加有保湿滤纸的直径6cm培养皿中,接入小菜蛾2龄幼虫10头,加盖后放入(27±1)℃光照培养箱中。72小时后检查结果。死亡判断标准为:轻触虫体,不能正常爬行的害虫个体视为死亡。结果如表-2所示,结果表明,本发明的部分化合物对小菜蛾具有显著的致死效果,尤其是实施例1所示化合物,校正死亡率为100%。初步判断该类化合物对小菜蛾具有良好的应用前景。
表-2 系列化合物对小菜蛾的杀虫活性
Figure A200810224722D00082

Claims (9)

1、一类含杂环5-苯基-2,4-戊二烯-1-酮类化合物,其结构式为式I,
Figure A200810224722C00021
(式I)
其中,式I中,Y为
Figure A200810224722C00022
2、权利要求1所述的化合物的制备方法,是在碱性化合物存在下,在有机溶剂中由5-苯基-2,4-戊二烯酰氯与结构式如式Y所示的化合物进行缩合反应,得到式I所述的化合物;
3、根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述碱性物质选自哌啶、氢氧化钠、碳酸钾、吡啶、三乙胺、碳酸钠、甲醇钠或氢化钠中的一种或一种以上任意组合;所述有机溶剂选自苯、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、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、丙腈或丁腈、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-甲酰苯胺、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺、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、二乙二醇单乙醚中的一种或一种以上任意组合,优选为甲苯、丁酮、苯、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈或石油醚;所述有机溶剂特别优选为甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、丁酮。
4、根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述缩合反应的温度为-10℃—120℃;优选为20℃—100℃。
5、根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述方法中,还包括将反应产物进行层析纯化。
6、权利要求1所述化合物在蚜虫防治中的应用。
7、权利要求1所述化合物在小菜蛾防治中的应用。
8、以权利要求1所述化合物为活性成分的药物。
9、根据权利要求8所述的药物,其特征在于:所述药物是用于防治蚜虫、小菜蛾的药物。
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