田朝瑜，許良忠

（青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，山東青島 266042）

害螨是棉花、茶葉、蔬菜、水果和觀賞性植物等作物上常見的有害生物，它已成為世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要威脅[1]。殺螨劑是控制螨害的有效方式，但由于殺螨劑的頻繁使用以及蟲螨生命周期短，世代重疊，導(dǎo)致害螨對(duì)現(xiàn)有殺螨劑大多具有高抗性[2]。因此，開發(fā)具有新作用機(jī)理，對(duì)非靶標(biāo)生物影響較小的新型殺螨劑具有重要意義[3]。

丙烯腈類化合物因其結(jié)構(gòu)獨(dú)特、作用機(jī)制新穎、生物活性較高，且對(duì)哺乳動(dòng)物和魚類的毒性低，常作為殺蟲劑、殺螨劑、殺菌劑和除草劑等在農(nóng)藥領(lǐng)域使用，且與現(xiàn)有殺蟲劑無(wú)交叉抗性[4-5]。由于丙烯腈類化合物雙鍵兩端取代基變化范圍大，較容易進(jìn)行基團(tuán)修飾，已成為國(guó)內(nèi)外新農(nóng)藥創(chuàng)制研究的重要方向之一[6]。

腈吡螨酯（cyenopyrafen）是日本日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社開發(fā)的新型含吡唑雜環(huán)的丙烯腈類殺螨劑，2009年上市。其可用于防治葉螨等多種害螨，具有速效性良好、持效期長(zhǎng)等特點(diǎn)[7]。腈吡螨酯結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 腈吡螨酯結(jié)構(gòu)式

通過改變模型生物活性分子的藥效團(tuán)，可以提高其生物活性[8]。為了尋找具有高效殺螨活性的丙烯腈類化合物，本文以腈吡螨酯為先導(dǎo)化合物，利用前藥理論、類同合成[9]等方法設(shè)計(jì)合成了尚未報(bào)道的5個(gè)新型雙酯型丙烯腈類化合物，并進(jìn)行了室內(nèi)生物活性測(cè)試。目標(biāo)化合物合成路線見圖2。

圖2 目標(biāo)化合物合成路線

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

X-4顯微熔點(diǎn)儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司）、核磁共振儀（Bruker Avance 500 MHz型，德國(guó)布魯克公司）、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE-52C型，上海亞榮生化儀器廠）、循環(huán)水式真空泵（SHB-D型，鄭州予華儀器制造有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品

對(duì)叔丁基苯乙腈、草酸二乙酯、氯化亞砜、乙醇、金屬鈉、2,3,4,5,6-五氟苯甲酸、鄰三氟甲基苯甲酸、2,2-二甲基丁酰氯、2,4-二氯苯乙酸、3,5-二氯苯甲酸、乙腈、三乙胺，以上藥品均為分析純。

1.3 目標(biāo)化合物的合成步驟

1.3.1 3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-羥基丙烯酸乙酯（M-1）的合成

向250 mL反應(yīng)瓶中加入100 mL乙醇，分批加入2.76 g（0.12 mol）金屬鈉，待金屬鈉完全溶解后，加入17.30 g（0.10 mol）對(duì)叔丁基苯乙腈，攪拌下滴入17.52 g（0.12 mol）草酸二乙酯，室溫反應(yīng)4 h，薄層色譜（TLC）檢測(cè)原料消失。加水稀釋，稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值4～5。乙酸乙酯萃取，有機(jī)相用清水洗滌，無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓蒸除溶劑，得到黃色油狀液體。用石油醚＋乙酸乙酯混合液（體積比為15∶1）重結(jié)晶，得到淡黃色固體（中間體M-1）23.4 g，收率85%。

1H NMR（500 MHz，DMSO-d6）δ：7.68-7.61（m，2H）、7.50-7.43（m，2H）、4.36（q，J=7.1 Hz，2H）、1.34（t，J=7.1 Hz，3H）、1.29（s，9H）。

1.3.2 目標(biāo)化合物（TM）的合成通法

向反應(yīng)瓶中加入2.75 g（0.01 mol）3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-羥基丙烯酸乙酯（M-1）、10 mL乙腈，滴入1.11 g（0.011 mol）三乙胺，冰浴下攪拌滴加0.011 mol相應(yīng)的酰氯，冰浴條件下反應(yīng)，TLC監(jiān)測(cè)至原料消失。加水稀釋，攪拌過夜。抽濾得白色固體，即為目標(biāo)產(chǎn)物。

各化合物的理化數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)表征如下。

3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-[2,3,4,5,6-(五氟)苯甲酰氧基] 丙烯酸乙酯（TM-1）為白色固體，熔點(diǎn)為116.0～118.4℃。

3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-[2-(三氟甲基)苯甲酰氧基] 丙烯酸乙酯（TM-2）為白色固體，熔點(diǎn)為107.3～110.0℃。

3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-(2,2-二甲基丁酰氧基)丙烯酸乙酯（TM-3）為白色固體，熔點(diǎn)為40～43℃。

3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-(2,4-二氯苯乙酰氧基)丙烯酸乙酯（TM-4）為白色固體，熔點(diǎn)為89.0～91.5℃。

3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-(3,5-二氯苯甲酰氧基)丙烯酸乙酯（TM-5）為白色固體，熔點(diǎn)為113～115℃。

1.4 生物活性測(cè)試

將目標(biāo)化合物用丙酮溶解，配制成質(zhì)量濃度為1 g/L的溶液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的吐溫-80水溶液稀釋至待測(cè)濃度。

將5頭朱砂葉螨（Tetranychus cinnabarinus）成蟲接種到蠶豆葉碟中，產(chǎn)卵24 h后去除成螨。將附有螨卵的葉碟在藥液中浸漬5 s，取出輕輕甩干，用吸水紙將葉碟表面的藥液吸干，置于恒溫條件下保濕培養(yǎng)。并以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的吐溫-80水溶液作空白對(duì)照，定時(shí)統(tǒng)計(jì)空白對(duì)照的螨卵孵化率，待其超過70%時(shí)，對(duì)所有藥劑處理進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，計(jì)算死亡率。每組3次重復(fù)，取平均值[10]。

2 結(jié)果與討論

2.1 對(duì)朱砂葉螨的殺螨活性結(jié)果

目標(biāo)化合物對(duì)朱砂葉螨的生物活性結(jié)果見表1。

表1 目標(biāo)化合物對(duì)朱砂葉螨的殺螨活性

由表1結(jié)果可知：在質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，5個(gè)新化合物對(duì)朱砂葉螨螨卵致死率均為100%。在質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)，除化合物TM-2外，其他4個(gè)新化合物對(duì)朱砂葉螨螨卵致死率均為100%。在質(zhì)量濃度為10 mg/L時(shí)，化合物TM-3、TM-5對(duì)朱砂葉螨螨卵致死率在85%以上，其中化合物TM-5對(duì)朱砂葉螨螨卵致死率達(dá)到93%。由化合物TM-5和TM-4活性可知，芳環(huán)上鹵原子的取代位置對(duì)目標(biāo)化合物的活性影響較大，需要進(jìn)一步研究。化合物TM-3的拼接部分為殺螨劑螺螨酯的活性基團(tuán)，該化合物表現(xiàn)出較高的殺螨活性。

3 結(jié)論

本文以腈吡螨酯為先導(dǎo)化合物，對(duì)叔丁基苯乙腈和草酸二乙酯先反應(yīng)得到3-[4-(叔丁基)苯基] -3-氰基-2-羥基丙烯酸乙酯，進(jìn)而與常用的酰氯化合物進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到5種未見報(bào)道的雙酯型丙烯腈類化合物。合成路線簡(jiǎn)便、原料易得。

室內(nèi)生物活性測(cè)試結(jié)果表明，目標(biāo)化合物TM-5和TM-3均表現(xiàn)出較好的殺螨活性，化合物TM-5在質(zhì)量濃度為10 mg/L時(shí)，對(duì)朱砂葉螨螨卵的致死率達(dá)到93%。當(dāng)式中R為苯環(huán)取代基時(shí)，其鹵原子的取代位置對(duì)目標(biāo)化合物的生物活性具有重要影響。后續(xù)將會(huì)對(duì)R取代基上鹵素原子的位置以及種類進(jìn)行系統(tǒng)研究，并基于目標(biāo)化合物TM-5室內(nèi)生物活性測(cè)試的優(yōu)異活性，在合成工藝、制劑、復(fù)配和田間藥效等方面進(jìn)行深入研究。