陳 達(dá)，李 陽，余 勇，巨修練

(武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北省新型反應(yīng)器與綠色化學(xué)工藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430074)

0 引 言

苯基吡唑類殺蟲劑是一類通過阻滯GABA受體氯離子通道來破壞昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起昆蟲神經(jīng)和肌肉的過度興奮，導(dǎo)致昆蟲驚厥、死亡[1-2]的新型殺蟲劑.其中，法國拜耳公司開發(fā)上市的苯基吡唑類殺蟲劑氟蟲腈(fipronil)商品名銳勁特，由于其特殊的殺蟲機(jī)制和高效的生物活性，曾在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起到了舉足輕重的作用.但是，由于其對蜜蜂和魚蝦等水生生物的較大毒性，從而導(dǎo)致的對生物鏈的嚴(yán)重破壞，自2009年7月1日起氟蟲腈已在我國境內(nèi)停止銷售和使用.所以，尋找殺蟲活性好，生物選擇性高，對蜜蜂、水生生物毒副作用小的新型殺蟲劑已成為農(nóng)藥發(fā)展的迫切需求.

郝艷麗對氟蟲腈類化合物進(jìn)行了CoMFA研究，建立了針對家蠅的CoMFA立體場和靜電場等勢圖，并推斷在4位-NH2引入基團(tuán)改變其電負(fù)性，對化合物的生物活性有很大的影響[3].此外，尚未見到相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，在氟蟲腈吡唑環(huán)4位—NH2引入?；蛘咄榛芯科錃⑾x活性和對蜜蜂、水生生物的毒副作用.

基于以上計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)理論依據(jù)，參考國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道[4-8]，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在氟蟲腈吡唑環(huán)4位-NH2引入?；蛘咄榛?，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾合成新化合物，以期發(fā)現(xiàn)殺蟲活性好，對蜜蜂、水生生物毒副作用小的氟蟲腈替代品種.本實(shí)驗(yàn)以2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺為原料，經(jīng)重氮化，與2，3-二氰基丙酸乙酯關(guān)環(huán)生成1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)-3-氰基-5-氨基吡唑，并以此為母體，在吡唑環(huán)4位氨基分別引入?；蛘咄榛铣闪?個(gè)苯基吡唑類衍生物，其中7個(gè)化合物(3a，3b,3c,4b,4d,4e,4f)為未見文獻(xiàn)報(bào)道的新化合物.合成路線如圖1所示.所有目標(biāo)化合物均通過熔點(diǎn)確認(rèn)，1H NMR和MS表征.此外，目標(biāo)化合物殺蟲活性和毒副作用測試已委托北京農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)施.

圖1 芳基吡唑類化合物的合成路線

注：3a：R1=Me;3b：R1=isopropyl;3c:R1=benzyl;4a:R2=Me;4b:R2=isopropyl;4c:R2=phenyl;4d:R2=4-chlorophenyl;4e:R2=4-methoxybenyl;4f:R2=4-nitrophenyl.反應(yīng)條件：(a) NaNO2, H2SO4, AcOH, ethyl 2,3-dicyanopropanoate,NH3·H2O. (b) R1X, NaH, THF. (c) R2COCl, AlCl3, CH2Cl2.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

RY-1型熔點(diǎn)儀；varian Mercury-Vx 300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)或DMSO為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Finnigan Trace LC-MS型質(zhì)譜儀.所用試劑均為分析純.

1.2 1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-氨基吡唑(2)[9]的制備

在冰鹽浴下，向裝有亞硝酸鈉8.3 g(0.12 mol)的三口燒瓶250 mL中，緩慢滴入混酸溶液60 mL(濃硫酸/冰乙酸: 1/1)、保持反應(yīng)溫度在0～5 ℃，得到乳白色稀糊狀物.繼續(xù)攪拌反應(yīng)15 min后，向體系內(nèi)滴加2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺(1)23 g(0.1 mol)的乙酸溶液(50 mL)，滴加完畢，緩慢升溫至55～60 ℃，攪拌反應(yīng)1 h.反應(yīng)液冷卻，得到淺棕色溶液.保持15 ℃以下，滴入2，3-二氰基丙酸乙酯15 g(0.12 mol) 冰乙酸溶液(50 mL)，滴加完畢，繼續(xù)攪拌1 h.反應(yīng)液加水(50 mL)稀釋，用二氯甲烷萃取(50 mL×3)，飽和氯化鈉溶液洗滌，有機(jī)相減壓濃縮至100 mL左右，冷卻至常溫，加入氨水(100 mL)，攪拌反應(yīng)過夜.靜置，分出下層二氯甲烷層，水相用二氯甲烷萃取，合并有機(jī)層，用飽和氯化鈉溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，減壓旋蒸，得棕紅色固體.粗品用甲苯重結(jié)晶，得淡黃色晶體27 g，收率84%, m.p.140～141 ℃(141～142 ℃)[10].

1.3 1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-(N,N-二甲基)吡唑(3a)的制備[11]

在圓底燒瓶中,加入60%的氫化鈉53 mg(2.2 mmol)，四氫呋喃(5 mL)，冰浴下，滴加化合物(2)0.32 g(1 mmol)的四氫呋喃溶液(5 mL)，攪拌反應(yīng)10 min，滴加碘甲烷0.32 g(2.2 mmol)的四氫呋喃溶液(5 mL).滴加完畢，室溫?cái)嚢? h.反應(yīng)液減壓旋干，殘余物加飽和氯化銨溶液淬滅，用二氯甲烷(5 mL×3)萃取，飽和氯化鈉溶液洗滌，減壓旋蒸得棕色固體.粗品柱層析(石油醚/乙酸乙酯: 5/1)，得淺棕色晶體0.29 g，收率83%, m.p. 89～90 ℃.1H NMR(CDCl3) δ: 2.6(s, 6H, CH3), 6.16(s, 1H, ArH), 7.75(s, 2H, ArH); MS (ESI): 349 (M+1).

1.4 用相同投料比,類似方法合成化合物3b～3c

1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-(N,N-二異丙基)吡唑(3b)：淡黃色固體0.23 g，收率56%,m.p. 82～83 ℃.1H NMR(CDCl3)δ:1.2(d, 12H, CH3), 3.5(m, 2H, CH), 5.9(s, 1H, ArH), 7.78(s, 2H, ArH); MS(ESI): 405 (M+1).

1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-(N,N-二芐基)吡唑(3c)：淡黃色固體0.38 g，收率76%,m.p.77～78 ℃.1H NMR(CDCl3)δ:4.0(s, 4H, CH2), 6.19(s, 1H, ArH), 7.05(m, 4H, ArH), 7.25(m, 6H, ArH),7.7(s, 2H, ArH); MS(ESI): 501 (M+1).

1.5 1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-乙酰氨基吡唑(4a)的制備

在50 mL圓底燒瓶中加入化合物(2)0.32 g (1 mmol)，三氯化鋁0.4 g(3 mmol)的二氯甲烷溶液(10 mL), 冰浴下，滴入乙酰氯0.132 g(1.5 mmol)的二氯甲烷溶液(5 mL),室溫?cái)嚢柽^夜.反應(yīng)液加冰水淬滅，用稀鹽酸(1 mol/L)調(diào)pH值至3，分出有機(jī)相，水相用二氯甲烷萃取(5 mL×2)，合并有機(jī)相，再用5%的氫氧化鈉溶液反洗有機(jī)相，無水硫酸鈉干燥，減壓旋蒸，得棕色固體.粗品柱層析(石油醚/乙酸乙酯: 4/1)，用得淡黃色晶體0.34 g，收率93%，m.p. 199～201 ℃ (204～205 ℃)[12].1H NMR(CDCl3)δ:2.15(s, 3H, CH3), 7.1(s, 1H, NH), 7.3(s, 1H, ArH), 7.8(s, 2H, ArH); MS(ESI): 363 (M+1).

1.6 用相同投料比,類似方法合成化合物4b～4f

1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-異丁酰氨基吡唑(4b)：淡黃色晶體0.37 g，收率96%, m.p. 215～217 ℃.1H NMR(CDCl3)δ:1.15(d, 6H, CH3), 2.4(m, 1H, CH), 7.0(s, 1H, NH), 7.1(s, 1H, ArH), 7.8(s, 2H, ArH); MS(ESI): 391 (M+1).

1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-苯甲酰氨基吡唑(4c)：淡黃色晶體0.4 g，收率95%, m.p.215～217 ℃ (210～212 ℃)[13].1H NMR(CDCl3)δ:7.28(s, 1H, ArH), 7.46～7.7(m, 5H, ArH), 7.83(s, 2H, ArH), 8.19(s, 1H, NH); MS(ESI):425 (M+1).

1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-對氯苯甲酰氨基吡唑(4d)：淡黃色晶體0.4 g，收率89%, m.p. 233～235 ℃.1H NMR(DMSO)δ:7.39(s, 1H, ArH), 7.57(d,J= 8.24 Hz, 2H, ArH), 7.6(d, J= 8.24 Hz, 2H, ArH), 8.3(s, 2H, ArH), 11.1(s, 1H, NH); MS(ESI):459 (M+1).

1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-對甲氧基苯甲酰氨基吡唑(4e)：淡黃色晶體0.43 g，收率96%, m.p.250～252 ℃.1H NMR(DMSO)δ:3.8(s, 3H, CH3), 7.0(d, J= 8.56 Hz, 2H, ArH), 7.33(s, 1H, ArH)，7.7(d, J= 8.56 Hz, 2H, ArH), 8.3(s, 2H, ArH), 10.8(s, 1H, NH); MS(ESI):455 (M+1).

1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-對硝基苯甲酰氨基吡唑(4f)：淡黃色晶體0.46 g，收率98%, m.p.241～244 ℃.1H NMR(CDCl3)δ:7.3 (s, 1H, ArH), 7.8(d, 2H, ArH), 8.21(1s, 1H, NH), 8.23～8.4(m, 4H, ArH). MS(ESI): 470 (M+1).

3 結(jié)果與討論

本實(shí)驗(yàn)在以中間體1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-氨基吡唑 (2)經(jīng)酰化反應(yīng)制備化合物1-(2，6-二氯-4-三氟甲基) 苯基-3-氰基-5-乙酰氨基吡唑(4a)時(shí)，考察了不同強(qiáng)度的縛酸劑和路易斯酸作為?；磻?yīng)催化劑對反應(yīng)收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示.如表1所示，選用的所有催化劑都可以催化此反應(yīng)，但是縛酸劑作為催化劑反應(yīng)收率均只在60%～75%之間，而選用路易斯酸作為催化劑反應(yīng)收率提高到90%以上.此?；磻?yīng)，相比堿性催化劑，路易斯酸的催化效果更理想.

表1 催化劑對化合物4a合成收率的影響

4 結(jié) 語

基于計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)理論依據(jù)，參考國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在氟蟲腈吡唑環(huán)4位-NH2引入酰基或者烷基，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾合成新化合物，以期發(fā)現(xiàn)殺蟲活性好，對蜜蜂、水生生物毒副作用小的氟蟲腈替代品種.以2，6-二氯-4-三氟甲基苯胺為原料，經(jīng)重氮化，與2，3-二氰基丙酸乙酯關(guān)環(huán)生成1-(2，6-二氯-4-三氟甲基)苯基-3-氰基-5-氨基吡唑，并以此為母體，在吡唑環(huán)4位氨基分別引入?；蛘咄榛铣闪斯?個(gè)苯基吡唑類衍生物，其中7個(gè)化合物(3a，3b,3c,4b,4d,4e,4f)為未見文獻(xiàn)報(bào)道的新化合物.所有目標(biāo)化合物均通過熔點(diǎn)確認(rèn)，1H NMR和MS表征，其活性測試工作已委托相關(guān)單位實(shí)施.此外，本實(shí)驗(yàn)還考察了不同催化劑對化合物4a合成收率的影響，發(fā)現(xiàn)路易斯酸的催化效果更被筆者認(rèn)可.

參考文獻(xiàn)：

[1]Cole L M, Nicholson R A, Casida J E. Action of phenylpyrazole insecticides at the GABA-gated chloride channel [J].Pestic. Biochem.Physiol,1993,46:47-54.

[2]Caboni P, Sammelson R E, Casida J E. Phenylpyrazole Insecticide Photochemistry, Metabolism, and GABA-ergic Action: Ethiprole Compared with Fipronil [J].J. Agric. Food Chem.2003,51:7055-7061.

[3]Hao Yan Li, JU Xiu Lian. CoMFA Analysis on a Set of New Noncompetitive GABAA Receptor Antagonists: Fipronil and Related Analogs[J].Computer and Appwed chemiswy，2005，22(12)：1168.

[4]王勇，馮菊紅，巨修練.新型咪唑啉酮衍生物的合成研究[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(3):32-39.

[5]黃龍，潘潔，黃強(qiáng)，等.3-氰基-1H-吡啶酮類化合物的合成及其反應(yīng)機(jī)理的探討[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(3):40-43.

[6]Robert E S, Pierluigi C, Kathleen A D et al. GABA receptor antagonists and insecticides: common structural features of 4-alkyl-1-phenylpyrazoles and 4-alkyl-1-phenyltrioxabicyclooctanes[J].Casida Bioorganic & Medicinal Chemistry,2004,12:3345-3355.

[7]Banks B J.1-Phenyl-pyrazol derivatives and their use as parasiticidal agents：EP，0846686[P].1998-06-10.

[8]Gladwell I P, Matthews J G, Pettman A J. Process for the preparation of substituted aryl pyrazoles：WO，2005023773[P].2005-03-17.

[9]陳震，曹曉群，王玉民，等.芳基吡唑腈的合成工藝研究[J].精細(xì)化工中間體,2007,37(3):30-32.

[10]Hawkins D W, Roberts D A, Wilkinson J H. New Processes for Preparing Pestieidal Intermediates：WO， 9732843[P]. 1997-09-12.

[11]Zydowsky T, Ali S F, Yeager W H et al. Prepar-ation of pesticidal 5-di-(substituted)aminopyrazole derivatives:WO,2006138147 A1[P]. 2006-12-28.

[12]Yang Zhi Ping, Zhong Ping, Guo Shen Grong. Acta Crystallographica, Section E: Structure Reports Online[J/OL]. http://journals.iucr.org/issues/2004/07/00/cv636/index.htm/2004,E60.(7):1277-1278.

[13]Zhong Ping, Yang Zhi Ping, Li Shu Yan, et al. Acta Crystallographica, Section E: Structure Reports Online[J/OL]. http://journals.iucr.org/issues/2004/07/00/cv636/index. htm/2004,E60(12):2395-2396.