CN101591295B - 水溶性苯基吡唑类季铵盐及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了水溶性苯并吡唑类季铵盐及其制备方法和应用。所述水溶性苯并吡唑类季铵盐因含有季铵离子，与商品化的苯并吡唑类杀虫剂相比，大大增加了水溶性，本发明还提供了两种制备上述季铵盐的方法。本发明还提供了所述水溶性苯并吡唑类季铵盐的应用，是应用于制备防治农业或卫生害虫的农药或用于制备防治动物寄生虫的药物制剂。本发明的水溶性苯并吡唑类季铵盐由于大大增加了水溶性，明显降低对人、畜、水生生物和蜜蜂的毒性；并且所衍生的苯并吡唑类化合物季铵盐具有两亲性，更有利于通过生物膜，容易被植物、动物吸收，对一些隐蔽性强的害虫更有效，可达到增加防治谱的目的，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及苯并吡唑类化合物的盐及其制备方法和应用。
背景技术
苯并吡唑中的氟虫腈(商品名锐劲特等)是由安万特公司开发的第一个用于控制农业害虫的苯基吡唑类杀虫剂，也是第二代作用于害虫氨基丁酸受体阻断氯离子通道的高效杀虫剂。该药结构新颖，作用机理独特，活性高，被国际喻为新一代高技术杀虫剂，开发前景十分广阔。之后安万特公司还开发出了氟虫腈的类似物ethiprole和vaniliprole两个杀虫剂均已获得农药登记。2004年日本三菱化学报道合成了两个新的氟虫腈衍生物：pyrafuprole(V3039)和pyriprole(V3086)，在合成方法和活性上有了改进，我国的大连瑞泽农药股份有限公司研制出丁烯氟虫腈。至今关于氟虫腈衍生改造的文献已经有很多，衍生速度也很快，有的已经商品化。然而，我国农业部、中华人民共和国工业和信息化部和中华人民共和国环境保护部三部联合发布第1157号“关于禁止氟虫腈的农业部文件”规定，鉴于氟虫腈对甲壳类水生生物和蜜蜂具有高风险，在水和土壤中降解慢，按照《农药管理条例》的规定，根据我国农业生产实际，为保护农业生产安全、生态环境安全和农民利益，经全国农药登记评审委员会审议，决定自2009年4月1日起，除卫生用、玉米等部分旱田种子包衣剂和专供出口产品外，撤销已批准的用于其他方面含氟虫腈成分农药制剂的登记和(或)生产批准证书。同时，农药生产企业应当停止生产已撤销登记和生产批准证书的农药制剂。自2009年10月1日起，除卫生用、玉米等部分旱田种子包衣剂外，在我国境内停止销售和使用用于其他方面的含氟虫腈成分的农药制剂，因此目前急需开发出新型的苯并吡唑类农药，代替被禁用的氟虫腈杀虫剂产品。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术的不足，目的在于提供一种高效、对人、兽低毒，且对甲壳类水生生物和蜜蜂低毒，对环境无严重损害的，在水和土壤中 易降解的水溶性苯并吡唑类化合物的季铵盐。
本发明的另一目的是提供上述化合物的制备方法。
本发明还有一个目的是提供上述化合物的应用。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
水溶性苯并吡唑类季铵盐的分子结构如式I：
式I中：
n为0，1或2；m，p为正整数或零，且m+p＝3；当q为0时，z为2，当q为1时，z为0，即C(O)q(H)z是＝CO或＝CH2；k为1～20的整数；
R1、R2和R3相同或不同，均可以是以下基团中的任何一种：
C原子数为1～20的直链或支链烷基，或环烷烃基或带支链的环烷烃基；或C原子数为1～20的烯烃基或带支链的烯烃基；或C原子数为1～20的炔烃基或带支链的炔烃基；或C原子数为1～20直链或带支链烷氧基；或C原子数为1～20的直链或带支链烷硫基；或为苯环或带取代基的苯环；或为呋喃环或带取代基的呋喃环；或为噻吩环或带取代基的噻吩环；或为哌啶环或带取代基的哌啶环；或为喹啉环或带取代基的喹啉环；或为噻唑环或带取代基的噻唑环；或为嘧啶环或带取代基的嘧啶环；或为吡啶环或带取代基的吡啶环；或为吡嗪环或带取代基的吡嗪环；或为蒽醌环或带取代基的蒽醌环；或为萘环或带取代基的萘环；或为吲哚环或带取代基的吲哚环；或为异吲哚环或带取代基的异吲 哚环；或为萘醌环或带取代基的萘醌环；或为吡唑环或带取代基的吡唑环；或为哒嗪环或带取代基的哒嗪环；或为吡嗪环或带取代基的吡嗪环；或为嘌呤环或带取代基的嘌呤环；或为吡咯环或带取代基的吡咯环；或为咪唑环或带取代基的咪唑环；
所述R1、R2或R3的取代基选自氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环烷基、芳烷基、杂芳烷基、卤素、氨基、叠氮基、烷氧基、羟基、羧基、酯基、酮基、醚基、卤代烷基、酰氨基、磺酰基、硝基、氰基、硫醚基、醛基或环氧基。
用结构式表示， 
为：
其中R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10相同或不同，均可以是以下基团中的任何一种：氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环烷基、芳烷基、杂芳烷基、卤素、氨基、叠氮基、烷氧基、羟基、羧基、酯基、酮基、醚基、卤代烷基、酰氨基、磺酰基、硝基、氰基、硫醚基、醛基或环氧基。
本发明所述水溶性苯并吡唑类季铵盐的制备方法有两种：
方法1的步骤为：将适量的苯并吡唑化合物溶于干燥的四氢呋喃，0℃以下，氮气保护，分批加入适量的NaH，30分钟后逐滴加入适量的溴代烷酰溴，室温搅拌反应3h左右，再加入适量叔胺或含氮杂环化合物，继续搅拌至完全反应后过滤，滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，重结晶得目标化合物。
其中各反应物的摩尔质量比范围可为：苯并吡唑化合物∶NaH∶溴代烷酰溴∶叔胺或含氮杂环化合物＝1∶1～2∶1～2∶0.8～1，优选比例为：NaH∶溴乙酰溴∶叔胺或含氮杂环化合物＝1∶1.2∶1.2∶1。
反应通式为：
方法2的步骤为：将适量的苯并吡唑化合物加入到干燥的甲苯中，再加入适量的溴代烷醛，110℃下，搅拌反应12h左右；脱去甲苯，优选用乙酸乙酯/石油醚重结晶；重结晶产物溶于适量的四氢呋喃中，加入适量的NaBH3CN，室温过夜，加入蒸馏水，氯仿萃取，有机层用无水硫酸钠干燥后过滤，滤液减压蒸馏，用适量的无水四氢呋喃溶解，加入适量的叔胺或含氮杂环化合物，继续搅拌至完全反应后过滤，滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，重结晶得目标化合物。
其中各反应物的摩尔质量比范围可为：苯并吡唑化合物∶溴代烷醛∶NaBH3CN∶叔胺或含氮杂环化合物＝1∶1～2∶1～3∶0.8～1，优选比例为：NaH∶溴乙酰溴∶叔胺或含氮杂环化合物＝1∶1.2∶1.5∶1。
反应通式为：
本发明所述的两种制备方法均为制备所述水溶性苯并吡唑类季铵盐的优选方案，反应物的加入量符合化学反应的一般原理，本领域中的专业技术人员可预见到的合理温度、时间或压力等反应条件均是本发明所要求保护的范围，并不局限于上述反应条件。所述重结晶的方法可以参考虑本领域中的现有技术，本发明所述的重结晶为优选方案。
本发明水溶性苯并吡唑类季铵盐的应用，是应用于制备防治农业或卫生害虫的农药或用于制备防治动物寄生虫的药物制剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的化合物因含有季铵离子，与商品化的苯并吡唑类杀虫剂相比，由于大大增加了水溶性，明显降低对人、畜、水生生物和蜜蜂的毒性。并且所衍生的苯并吡唑类化合物季铵盐具有两亲性，更有利于通过生物膜，容易被植物、动物吸收，对一些隐蔽性强的害虫更有效，可达到增加防治谱的目的。
本发明所选择的制备方法，具有原料易得，反应条件温和，产率高等优点。
本发明成功开发出高效、安全，且对甲壳类水生生物和蜜蜂低毒，在水和土壤中易降解的苯并吡唑类化合物，而且本发明的化合物活性高。
具体实施方式
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。本发明所有实施例中的水溶性苯并吡唑类季铵盐的结构均符合式I的描述。
实施例1
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法为：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.01mol三甲胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率96.7％， m.p.164-166℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：8.03(s，2H，ArH)，4.38(s，2H，CH2)，3.30(s，9H，CH3；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：53.4，54.7，55.2，64.8，104.8，113.4，126.5，126.7，127.0，128.7，134.7，134.9，137.3，139.1，152.8，164.9，167.5；ESIMS m/z(％)：536.1[M+H]+，558.0[M+Na]+。
实施例2
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.01mol三乙胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率93.3％，m.p.171-173℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.97(s，2H，ArH)，4.35(s，2H，CH2)，3.35(s，6H，CH2)，1.87(s，9H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：10.5，12.1，14.5，54.6，55.1，56.3，71.3，101.5，111.3，125.3，126.2，127.0，127.9，134.7，134.9，137.4，139.1，152.8，164.9，167.5；ESIMS m/z(％)：578.1[M+H]+，600.3[M+Na]+，616.0[M+K]+。
实施例3
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分三批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.011mol三特丁基胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率70.3％，m.p.185-187℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.86(s，2H，ArH)，4.32(s，2H，CH2)，1.35(s，27H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：24.7，24.9，25.1，25.7，25.9，26.1，26.3，26.5，26.9，48.8，57.1，57.4，57.8，104.8，113.4，126.5，126.7，127.0，128.7，134.7，134.9，137.3，139.1，152.8，164.9，167.5；ESIMS m/z(％)：662.0[M+H]+，684.1[M+Na]+。
实施例4
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分五批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.011N，N-二甲基苯胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率82.6％，m.p.188-190℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.85(m，2H，ArH)，7.71-7.52(m，3H，ArH)， 7.32(s，2H，ArH)，4.13(s，2H，CH2)，3.72(s，6H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：53.7，53.9，71.2，107.0，114.3，121.6，121.7，123.2，123.6，124.2，125.7，126.0，128.8，129.2，130.8，131.3，135.3，135.5，141.1，142.3，146.1，185.8；ESIMS m/z(％)：598.0[M+H]+，620.2[M+Na]+。
实施例5
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.011mol N，N-二甲基-4-溴-苯胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率80.2％，m.p.180-182℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.98-7.71(m，4H，ArH)，7.33(s，2H，ArH)，4.26(s，2H，CH2)，3.27(s，6H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：53.9，54.3，71.5，107.2，114.4，121.7，122.1，123.3，123.6，123.9，125.3，126.5，128.9，129.1，130.9，131.3，135.3，135.4，142.1，142.4，148.2，187.8；ESIMS m/z(％)：678.1[M+H]+，700.8[M+Na]+。
实施例6
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol N-甲基-二苯胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率80.2％，m.p.195-197℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.95(m，4H，ArH)，7.62-7.57(m，6H，ArH)，7.33(s，2H，ArH)，4.43(s，2H，CH2)，2.93(s，3H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：37.7，71.2，107.2，114.4，120.6，121.2，121.6，121.8，122.1，122.3，122.7，123.6，123.9，124.1，125.6，126.0，127.8，128.2，128.6，128.8，131.3，135.3，135.7，141.0，142.1，155.5，186.4；ESIMS m/z(％)：660.4[M+H]+，682.1[M+Na]+。
实施例7
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝0；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.20g 5-氨基-1-(2，6-二氯-4-(三氟甲基)苯基)-4-(三氟甲基硫基)-1H-吡唑-3-腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.011mol三甲胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率84.7％，m.p.155-157℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.75(s，2H，ArH)，3.92(s，2H，CH2)，2.59(s，9H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：55.0，55.2，55.6，68.1，102.4，114.4，123.1，123.6，123.8，131.3，135.2，135.6，135.8，142.5，142.7，147.3，168.5；ESIMS m/z(％)：521.3[M+H]+，543.0[M+Na]+。
实施例8
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝0；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.20g 5-氨基-1-(2，6-二氯-4-(三氟甲基)苯基)-4-(三氟甲基硫基)-1H-吡唑-3-腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol N，N-二甲基-环己胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率62.3％，m.p.131-133℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.86(s，2H，ArH)，4.02(s，2H，CH2)，1.31-2.84(m，17H，CH3，C6H11)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：25.5，25.5，25.5，27.6，27.6，51.3，51.4，62.2，63.7，95.2，111.4，126.5，129.8，130.6，134.5，136.6，138.1，139.8，140.5，142.9，147.9，169.5；ESIMS m/z(％)：589.5[M+H]+，611.4[M+Na]+。
实施例9
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝0；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶 中加入4.20g 5-氨基-1-(2，6-二氯-4-(三氟甲基)苯基)-4-(三氟甲基硫基)-1H-吡唑-3-腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol三乙烯二胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率78.3％，m.p.176-178℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.91(s，2H，ArH)，3.82(s，2H，CH2)，2.61-2.35(m，12H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：50.8，51.9，52.5，60.4，62.6，63.3，68.6，103.2，114.4，126.8，128.6，129.3，131.3，136.2，138.9，139.8，141.3，142.3，149.5，169.2；ESIMS m/z(％)：574.6[M+H]+，596.9[M+Na]+。
实施例10
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝0；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.20g 5-氨基-1-(2，6-二氯-4-(三氟甲基)苯基)-4-(三氟甲基硫基)-1H-吡唑-3-腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol吡啶，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率90.3％，m.p.153-155℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：8.67-7.71(m，7H，ArH，Pyridine)，5.33(s，2H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：39.8，101.3，117.2，125.7，126.3，128.6，131.3，132.4，135.3，136.2，136.2，138.9，140.5，146.5，149.6，149.8，150.8，152.6，168.2；ESIMS m/z(％)：541.3[M+H]+，563.7[M+Na]+。
实施例11
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入12mmol N，N-二甲基-2-噻吩胺，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率70.6％，m.p.141-143℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.98-7.17(m，5H，ArH，thiophene)，4.15(s，2H，CH2)，3.42(s，6H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：48.4，48.6，69.7，102.4，117.4，118.0，123.6，123.9，124.6，125.5，126.7，131.3，136.2，137.4，139.6，140.3，142.3，151.3，155.5，168.5；ESIMS m/z(％)：605.4[M+H]+，627.3[M+Na]+。
实施例12
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol N-甲基-哌啶，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率82.3％，m.p.124-126℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.83(s，2H，ArH)，3.73(s，2H，CH2)，2.15-3.37(m，13H，CH3，Piperidine)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：22.5，22.7，24.9，52.3，56.5，57.7，63.6，101.4，118.4，123.9，124.7，127.6，135.7，137.2，139.3， 141.5，143.3，149.5，155.60，1698.4；ESIMS m/z(％)：577.8[M+H]+，599.4[M+Na]+。
实施例13
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol喹啉，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率62.4％，m.p.103-105℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：8.72-7.51(m，9H，ArH，quinoline)，5.37(s，2H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：43.5，102.4，116.3，118.7，127.1，128.4，129.6，129.8，130.3，130.4，131.6，132.4，133.3，133.8，134.6，136.1，137.2，140.5，142.3，150.1，153.5，155.6，169.4；ESIMS m/z(％)：607.4[M+H]+，629.6[M+Na]+。
实施例14
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅 拌反应3h。加入0.012mol噻唑，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率63.1％，m.p.98-100℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：8.57-7.64(m，5H，ArH，thiazole)，5.14(s，2H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：37.7，101.4，118.1，119.6，123.5，125.6，126.4，133.5，136.1，137.2，140.4，142.3，144.6，150.5，152.8，155.5，168.4；ESIMSm/z(％)：563.6[M+H]+，585.5[M+Na]+。
实施例15
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol嘧啶，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率91.3％，m.p.103-105℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：9.27-7.83(m，6H，ArH，pyrimidine)，5.21(s，2H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：36.2，102.5，120.4，120.9，123.1，124.6，124.8，132.3，135.1，136.2，141.5，142.3，150.5，154.9，155.6，156.4，159.3，167.2；ESIMS m/z(％)：558.3[M+H]+，580.4[M+Na]+。
实施例16
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝1；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol异吲哚，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率62.3％，m.p.113-115℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.93-7.71(m，6H，ArH，)，7.63-7.51(t，1H，CH)，2.32-2.21(m，4H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：30.5，63.9，102.6，112.4，117.4，123.1，123.6，126.6，127.3，128.1，131.3，131.8，132.2，135.1，135.4，141.5，142.3，145.9，149.4，155.1，163.8，170.2；ESIMS m/z(％)：595.3[M+H]+，617.7[M+Na]+。
实施例17
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝0；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.20g 5-氨基-1-(2，6-二氯-4-(三氟甲基)苯基)-4-(三氟甲基硫基)-1H-吡唑-3-腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol N-甲基吡咯，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率56.4％，m.p.132-134℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.72(s，2H，ArH，)，6.26-6.02(m，4H，pyrrole)， 4.73(s，2H，CH2)，3.16(s，3H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：44.6，63.8，102.6，109.4，110.0，114.5，125.7，127.2，128.1，128.6，129.6，131.8，136.2，137.1，139.8，141.5，142.3，150.2，169.2；ESIMS m/z(％)：543.6[M+H]+，665.7[M+Na]+。
实施例18
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝0；n＝0；q＝1；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.20g 5-氨基-1-(2，6-二氯-4-(三氟甲基)苯基)-4-(三氟甲基硫基)-1H-吡唑-3-腈，加入40mL干燥的四氢呋喃，搅拌溶解，冰浴下，氮气保护，分批加入0.80g 36％NaH，30分钟后逐滴加入7mL溴乙酰溴，室温搅拌反应3h。加入0.012mol吡嗪，继续搅拌至完全反应。滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率84.2％，m.p.126-128℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：8.95-8.62(m，4H，pyrazine)，7.87(s，2H，ArH，)，4.89(s，2H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：37.5，103.5，115.4，123.8，124.6，126.6，133.3，135.2，136.1，137.3，141.2，146.3，147.8，147.9，150.9，154.0，154.2，172.6；ESIMS m/z(％)：542.8[M+H]+，564.5[M+Na]+。
实施例19
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝2；n＝1；q＝0；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入80mL干燥的甲苯，搅拌溶解，再加入0.012mol溴乙醛，110℃下，搅拌反应12h。脱去甲苯，乙酸乙酯/石油醚重结晶。产物 溶于40mL四氢呋喃中，加入0.015mol NaBH3CN，室温过夜，加入蒸馏水，氯仿萃取，有机层无水硫酸钠干燥，滤液减压蒸馏，30mL无水四氢呋喃溶解，加入0.012mol三甲胺，继续搅拌至完全反应，滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率34.6％，m.p.106-108℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：7.73(s，2H，ArH，)，4.17-3.32(m，4H，CH2)，3.01(s，9H，CH3)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：45.6，52.3，56.8，59.1，66.9，102.4，116.1，122.5，123.6，132.3，134.2，136.9，140.5，142.3，149.1，153.5；ESIMSm/z(％)：523.3[M+H]+，545.7[M+Na]+。
实施例20
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝2；n＝1；q＝0；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入80mL干燥的甲苯，搅拌溶解，再加入0.012mol溴乙醛，110℃下，搅拌反应12h。脱去甲苯，乙酸乙酯/石油醚重结晶。产物溶于40mL四氢呋喃中，加入0.015mol NaBH3CN，室温过夜，加入蒸馏水，氯仿萃取，有机层无水硫酸钠干燥，滤液减压蒸馏，30mL无水四氢呋喃溶解，加入0.012mol吡啶，继续搅拌至完全反应，滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率25.2％，m.p.142-144℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：8.98-7.70(m，7H，ArH，Pyridine)，4.74-3.62(m，4H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：48.3，52.6，104.3，117.1，123.5，123.9，124.6，130.7，131.5，134.9，135.2，135.2，141.3，142.3，146.8，147.3，147.4，148.8，155.4；ESIMS m/z(％)：543.5[M+H]+，565.8[M+Na]+。
实施例21
制备一种水溶性苯并吡唑类季铵盐，其结构如式I，其中m＝0；p＝3；z＝2；n＝1；q＝0；k＝1；
制备方法：向装备有磁力搅拌器、干燥管和滴液漏斗的100mL三口烧瓶中加入4.40g氟虫腈，加入80mL干燥的甲苯，搅拌溶解，再加入0.012mol溴乙醛，110℃下，搅拌反应12h。脱去甲苯，乙酸乙酯/石油醚重结晶。产物溶于40mL四氢呋喃中，加入0.015mol NaBH3CN，室温过夜，加入蒸馏水，氯仿萃取，有机层无水硫酸钠干燥，滤液减压蒸馏，30mL无水四氢呋喃溶解，加入0.012mol吡嗪，继续搅拌至完全反应，滤液减压蒸馏后进行柱层析得到目标产物，甲醇/石油醚重结晶得白色晶体，产率41.1％，m.p.133-135℃。
1H NMR(CDCl3，600MHz)δ：8.81-7.82(m，6H，ArH，pyrazine)，4.61-3.54(m，4H，CH2)；13C NMR(CDCl3，150MHZ)δ：47.4，52.5，102.3，115.1，123.4，123.5，124.3，132.3，135.2，136.1，140.2，142.3，144.2，145.2，145.9，146.9，150.3，156.4；ESIMS m/z(％)：544.7[M+H]+，566.4[M+Na]+。
实施例22
对稻纵卷叶螟的生物活性测定，采用平皿法：将一定量的化合物溶于丙酮中，丙酮含量为5％，用水稀释到浓度为5mg/kg，浸稻叶凉干后置保湿皿内，接初孵幼虫每皿10头，重复3次，于24h后调查，以氟虫腈为对照药，丙酮为空白对照，结果见表1：
表1化合物对稻纵卷叶螟幼虫毒力效果
| 化合物 | 死亡率(％) | 化合物 | 死亡率(％) |
| 实施例1 | 91.2 | 实施例13 | 71.5 |
| 实施例2 | 92.5 | 实施例14 | 100 |
| 实施例3 | 100 | 实施例15 | 87.4 |
| 实施例4 | 87.6 | 实施例16 | 71.2 |
| 实施例5 | 84.3 | 实施例17 | 37.3 |
| 实施例6 | 51.7 | 实施例18 | 40.7 |
| 实施例7 | 43.1 | 实施例19 | 100 |
| 实施例8 | 31.8 | 实施例20 | 83.6 |
| 实施例9 | 72.9 | 实施例21 | 84.3 |
| 实施例10 | 30.6 | 氟虫腈 | 80.3 |
| 实施例11 | 98.3 | 空白对照 | 0 |
| 实施例12 | 82.4 |
田间小区试验按随机区组设计，每处理9m2，3次重复，设清水对照，喷药前和喷药后第3d分别检查每小区随机取样10丛稻株的幼虫数。药剂配制：取一定量的化合物用少量丙酮溶解，加吐温-80作为表面活性剂，用量为5％，水稀释到50mg/kg，直接喷雾，以氟虫腈为对照药。
防治效果见表2：
表2化合物对稻纵卷叶螟田间防治效果
| 化合物 | 防治效果(％) | 化合物 | 防治效果(％) |
| 实施例1 | 83.29 | 实施例13 | 83.62 |
| 实施例2 | 88.32 | 实施例14 | 93.27 |
| 实施例3 | 100 | 实施例15 | 71.36 |
| 实施例4 | 91.02 | 实施例16 | 83.28 |
| 实施例5 | 85.37 | 实施例17 | 42.39 |
| 实施例6 | 32.15 | 实施例18 | 59.22 |
| 实施例7 | 40.24 | 实施例19 | 100 |
| 实施例8 | 27.29 | 实施例20 | 98.27 |
| 实施例9 | 63.48 | 实施例21 | 93.18 |
| 实施例10 | 21.89 | 氟虫腈 | 70.41 |
| 实施例11 | 100 | ||
| 实施例12 | 100 |
实施例23
对水生生物的毒性采用半静态法，具体操作步骤为：试验用水为经存放曝气24h以上的自来水，pH为7左右。试验温度(20±1)℃。试验容器为25L的玻璃缸，每缸放20L试液和10只供试生物(选取大小、年龄一致的罗氏沼虾)，每处理3重复，接上充气装置，48h更换一次药液。供试浓度为10mg/kg，以 氟虫腈为对照药，丙酮为空白对照。分别于施药后24h、48h、72h和96h时观察记录供试罗氏沼虾的死亡数，计算死亡率，结果见表3：
表3化合物对罗氏沼虾的毒性
实施例24
对蜜蜂的毒性：将移栽开花的油菜苗转入小网室中，每个小网室放3株油菜苗。采用喷雾法，喷雾后2h，放入蜜蜂30头，于接蜜蜂后24h，调查死亡数。药剂配制：取一定量的化合物用少量丙酮溶解，加吐温-80作为表面活性剂，用量为5％，水稀释到50mg/kg，直接喷雾，以氟虫腈为对照药，结果见表4：
表4化合物对蜜蜂的毒性
| 化合物 | 死亡数(只) | 化合物 | 死亡数(只) |
| 实施例1 | 1 | 实施例13 | 0 |
| 实施例2 | 1 | 实施例14 | 0 |
| 实施例3 | 0 | 实施例15 | 0 |
| 实施例4 | 0 | 实施例16 | 1 |
| 实施例5 | 0 | 实施例17 | 0 |
| 实施例6 | 0 | 实施例18 | 0 |
| 实施例7 | 0 | 实施例19 | 0 |
| 实施例8 | 0 | 实施例20 | 0 |
| 实施例9 | 2 | 实施例21 | 2 |
| 实施例10 | 0 | 氟虫腈 | 30 |
| 实施例11 | 2 | 空白 | 0 |
| 实施例12 | 0 |
Claims (4)
1.水溶性苯基吡唑类季铵盐，其分子结构如式I：
式I中：
n为0，1或2；m，p为正整数或零，且m+p＝3；
q为0，z为2；或者q为1，z为0；
k为1～20的整数；
R1、R2和R3相同或不同，均是以下基团中的任何一种：
C原子数为1～20的直链或支链烷基，或环烷烃基；或苯环或带取代基的苯环，所述取代基选自卤素；或为噻吩环。
2.水溶性苯基吡唑类季铵盐，其分子结构如式I：
式I中：
m＝0，p＝3，z＝0，n＝1，q＝1，k＝1，
为
或者m＝0，p＝3，z＝0，n＝0，q＝1，k＝1，
为
或者m＝0，p＝3，z＝2，n＝1，q＝0，k＝1，
为
3.一种权利要求1所述水溶性苯基吡唑类季铵盐的制备方法，其特征在于反应步骤为：将适量的苯基吡唑化合物溶于干燥的四氢呋喃，0℃以下，氮气保护，分批加入适量的NaH，30分钟后逐滴加入适量的溴代烷酰溴，室温搅拌反应3h左右，再加入适量叔胺，继续搅拌至完全反应后过滤，滤液减压蒸馏后进行柱层析，重结晶得目标化合物，反应通式为：
其中m、n、p、k、R1、R2和R3如权利要求1所定义。
4.权利要求1所述水溶性苯基吡唑类季铵盐的应用，其特征是应用于制备防治农业或卫生害虫的农药或用于制备防治动物寄生虫的药物制剂。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20110427 Termination date: 20180703 |