CN102229600B

CN102229600B - 含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102229600B
Application number: CN201110104409.4A
Authority: CN
Inventors: 薛思佳; 陈艳霞
Original assignee: Shanghai Normal University
Current assignee: Shanghai Normal University; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: CN102229600A; CN102070610A

Abstract

本发明属于农药杀虫剂，公开了一种含1，4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物及其制备和应用。本发明结构如通式(I)，R为一个氢原子被取代的苯基或两个氢原子被取代的苯基。制备方法如下：在乙醇或乙腈中加入丙二腈、芳香醛、烯啶虫胺；加入催化剂哌啶；微波反应。制得通式(I)含1，4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物。本发明的优点是：具有高效杀虫活性，杀虫效果好；毒性低，人畜安全；使用方法简便；制备方法简单；反应时间短。

Description

含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于农药杀虫剂，具体地说是一类含1，4-二氢吡啶环的具有杀虫活性的顺式新烟碱类化合物及其制备和应用。

背景技术

新烟碱杀虫剂的发现可以被认为是在过去三十年农用化学研究中的一个里程碑。新烟碱类杀虫剂是继有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类杀虫剂之后的第四代杀虫剂。新烟碱类物质作为烟碱乙酰胆碱受体(nAChRs)激动剂，对昆虫的神经系统(nAChRs)选择性地起作用，它不仅对(nAChRs)显示了高亲和性，而且还显示了非电离性和中等水溶性等物理化学特性。由于它具有独特的杀虫机理及高效低毒的性能，迅速成为现代农业需要的高效低毒农药新品种。

烯啶虫胺是继吡虫啉之后开发的一种烟酰亚胺类杀虫剂，是目前最新的烟碱类杀虫剂之一。它具有超高效、广谱、用量少、毒性低、药效持久、对作物无药害、使用安全等优点，是替代高毒有机磷农药的新品种。但是由于具有光不稳定性和疏水性差的缺点，推广和应用受到限制；同时害虫对它的抗性越来越严重。

为了克服烯啶虫胺光不稳定性和疏水性差的缺点，本发明通过在烯啶虫胺上引入一个二氢吡啶环而提高了光稳定性，改善了抗性，并测定了该杀虫剂的高效杀虫活性。经检索已有专利文献和公开出版物，本发明是首次以丙二腈、芳香醛和烯啶虫胺为原料合成了一系列含1，4-二氢吡啶环的具有杀虫活性的顺式新烟碱类化合物。

发明内容

本发明目的是为了提供一类含1，4-二氢吡啶环的具有杀虫活性的顺式新烟碱类化合物；

本发明的另一个目的是提供上述含1，4-二氢吡啶环的具有杀虫活性的顺式新烟碱类化合物的制备方法。

本发明还提供了上述化合物的应用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现。

含1，4-二氢吡啶环的新烟碱类化合物，通式为(I)：

其中：R为一个氢原子被取代的苯基或两个氢原子被取代的苯基；

R为一个氢原子被取代的苯基

时，取代基S选自F、Cl、Br、甲基、甲氧基、氰基、羟基、-NO₂、-OCF₃、-N(CH₃)₂或-CH(CH₃)₂；

R为两个氢原子被取代的苯基

时，其中一个取代基X选自F、Cl、Br、甲基、甲氧基或-CF₃，另一个取代基Y选自F、Cl或Br；两个取代基可以相同或不同；即：

上述含1，4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物的制备方法，步骤包括：

a.向乙醇或乙腈中加入丙二腈、芳香醛、烯啶虫胺；加入催化剂哌啶；烯啶虫胺∶丙二腈∶芳香醛的摩尔比1∶1～1.2∶1～1.2，优选为1∶1.2∶1.2；

芳香醛优选为卤代苯甲醛、二卤代苯甲醛或甲氧基苯甲醛。

b.将上述混合液放入微波反应器中，60～70℃下微波反应20～60分钟；优选的温度65℃，微波反应时间30分钟，微波功率1000W～1050W，制得通式(I)含1，4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物；

制备反应式为：

含1，4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物可制成乳剂、水悬剂和水乳剂杀虫剂农药。

本发明的要点是：

以丙二腈为原料，与高效低毒新烟碱类杀虫剂烯啶虫胺反应合成具有高效杀虫活性的含1，4-二氢吡啶环的具有杀虫活性的顺式新烟碱类化合物。

本发明以乙醇或乙腈溶液为溶剂，以哌啶为催化剂，采用微波合成法，提高了产率并极大地缩短了反应时间。

本发明采用微波合成法的反应时间可缩短到30分钟，如采用常规加热回流法，通常需要反应12小时。

用通式(I)表示的含1，4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物具有良好的杀虫活性，可用作杀虫剂的有效活性成分，制作成各种农药剂型，例如乳剂、水悬剂和水乳剂等。

本发明的优点是：

1、具有高效杀虫活性，杀虫效果好。

2、毒性低，人畜安全。

3、促进农作物生长。

4、使用方法简便。

5、制备方法简单。

6、反应时间短。

本发明首次以丙二腈、芳香醛和烯啶虫胺为原料合成了系列含1，4-二氢吡啶环的具有杀虫活性的顺式新烟碱类化合物；经测定了该杀虫剂具有高效杀虫活性，在现代农业生产中具有显著的实用性。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例制备的含1，4-二氢吡啶环的具有杀虫活性的顺式新烟碱类化合物是：

(Ia)顺-1-甲基-4-(4-氯基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶；

(Ib)顺-1-甲基-4-苯基-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶；

(Ic)顺-1-甲基-4-(2，4-二氯基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶；

(Id)顺-1-甲基-4-(4-甲氧基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶；

(Ie)顺-1-甲基-4-(2-氟基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶；

(If)顺式-1-甲基4-(4-溴基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶；

(Ig)顺-1-甲基-4-(3-氟基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

实施例1

制备顺-1-甲基-4-(4-氯基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

在250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇，再依次加入12mmol丙二腈、12mmol对氯苯甲醛、10mmol烯啶虫胺，再加入6滴哌啶(约0.1mmol)作为催化剂。将装有上述溶液的圆底三颈烧瓶放入微波反应器中，控制温度在65℃左右，微波反应30分钟，减压除去无水乙醇，加10mL水溶解并用60mL乙酸乙酯分三次萃取。合并萃取液用无水硫酸镁干燥过夜，蒸出溶剂，得到黄色油状物。以乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1柱层析得淡黄色固体，产率85.5％。

元素分析：实测值 C％54.80 H％4.25 N％18.35

计算值 C％54.91 H％4.39 N％18.30

IR(KBr，cm^-1)v_max 2927(CH₃)，3447，3319，3196(NH₂)，2184(CN)，1485-1413(NO₂)，1648，1608，1557(benzene)。

¹H NMR(CDCl₃，400MHz)δ8.30(s，1H，Pyridine)，8.09(s，1H，Pyridine)，7.78(s，1H，Pyridine)，7.21(d，J＝7.3Hz，1H，PhH)，7.10(d，J＝6.8Hz，1H，PhH)，7.01(d，J＝7.8Hz，1H，PhH)，6.94(d，J＝7.5Hz，1H，PhH)，5.01(s，1H，CH)，4.51(s，2H，NH₂)，4.33(d，J＝14.2Hz，1H)，4.10(dd，J＝16.9，10.8Hz，1H)，3.25(m，1H)，3.16(s，3H，NCH₃)，3.14(m，1H)，1.351.20(m，3H，NCH₂CH₃)。

实施例2

制备顺-1-甲基-4-苯基-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

在250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇，再依次加入12mmol丙二腈、12mmol苯甲醛、10mmol烯啶虫胺，再加入6滴哌啶(约0.1mmol)作为催化剂。将装有上述溶液的圆底三颈烧瓶放入微波反应器中，控制温度在65℃左右，微波反应30分钟，减压除去无水乙醇，加10mL水溶解并用60mL乙酸乙酯分三次萃取。合并萃取液用无水硫酸镁干燥过夜，蒸出溶剂，得到黄色油状物。以乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1柱层析得淡黄色固体，产率86.0％。

元素分析：实测值C％59.28H％4.34N％19.62

计算值C％59.36H％4.98N％19.78

IR(KBr，cm-1)vmax 2974(CH3)，3327，3197(NH2)，2184(CN)，1457，1409(NO₂)，1648，1614，1557(benzene)。¹HNMR(CDCl₃，400MHz)δ8.08(d，J＝12.4Hz，1H，Pyridine)，7.34(d，J＝8.9Hz，1H，Pyridine)，7.24(s，3H，PhH)，7.08(d，J＝7.8Hz，1H，Pyridine)，7.056.95(m，2H，PhH)，5.06(s，1H，CH)，4.79(s，2H，NH₂)，4.33 (d，J＝14.8Hz，1H)，4.06(d，J＝14.6Hz，1H)，3.35-3.20(m，1H)，3.17(s，3H，NCH₃)，3.10(dd，J＝13.8，7.3Hz，1H)，1.33-1.21(m，3H，NCH₂CH₃)。

实施例3

制备顺式-1-甲基-4-(2，4-二氯基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

在250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇，再依次加入12mmol丙二腈、12mmol 2，4-二氯苯甲醛、10mmol烯啶虫胺，再加入6滴哌啶(约0.1mmol)作为催化剂。将装有上述溶液的圆底三颈烧瓶放入微波反应器中，控制温度在65℃左右，微波反应30分钟，减压除去无水乙醇，加10mL水溶解并用60mL乙酸乙酯分三次萃取。合并萃取液用无水硫酸镁干燥过夜，蒸出溶剂，得到黄色油状物。以乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1柱层析得淡黄色固体，产率79.1％。

元素分析：实测值 C％50.57 H％3.67 N％17.08

计算值 C％51.08 H％3.88 N％17.02

IR(KBr，cm^-1)v_max 2975，2913(CH₃)，3328，3199(NH₂)，2186(CN)，1410(NO₂)，1656，1614，1557(benzene)。¹H NMR(CDCl₃，400MHz)δ8.27(s，1H，Pyridine)，7.78(s，1H，Pyridine)，7.35(s，1H，Pyridine)，7.31(s，1H，PhH)，7.14(d，J＝24.2Hz，2H，PhH)，6.63(s，1H，PhH)，5.32(d，J＝13.2Hz，1H，CH)，4.57(s，2H，NH₂)，4.42(d，J＝13.2Hz，1H)，4.12-4.04(m，1H)，3.30(s，1H)，3.25(s，3H，NCH₃)，3.14(d，J＝0.5Hz，1H)，1.38-1.26(m，3H，NCH₂CH₃)。

实施例4

制备顺-1-甲基-4-(4-甲氧基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基) -N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

在250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇，再依次加入12mmol丙二腈、12mmol对甲氧基苯甲醛、10mmol烯啶虫胺，再加入6滴哌啶(约0.1mmol)作为催化剂。将装有上述溶液的圆底三颈烧瓶放入微波反应器中，控制温度在65℃左右，微波反应30分钟，减压除去无水乙醇，加10mL水溶解并用60mL乙酸乙酯分三次萃取。合并萃取液用无水硫酸镁干燥过夜，蒸出溶剂，得到黄色油状物。以乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1柱层析得淡黄色固体，产率80.5％。

元素分析：实测值 C％57.56 H％5.22 N％18.35

计算值 C％58.09 H％5.01 N％18.47

IR(KBr，cm^-1)v_max 2928(CH₃)，3412，3330(NH₂)，2184(CN)，1507，1417(NO₂)，1653，1608，1559(benzene).¹HNMR(CDCl₃，400MHz)NMR(400MHz)δ8.30(s，1H，Pyridine)，8.11(s，1H，Pyridine)，7.80(s，1H，Pyridine)，7.12(d，J＝6.4Hz，1H，PhH)，7.01(d，J＝7.2Hz，1H，PhH)，6.93(d，J＝7.5Hz，1H，PhH)，6.77(d，J＝8.0Hz，1H，PhH)，4.98(s，1H，CH)，4.45(d，J＝22.7Hz，2H，NH₂)，4.33(d，J＝14.3Hz，1H)，4.07(d，J＝14.3Hz，1H)，3.80(s，3H，OCH₃)，3.30-3.21(m，1H)，3.18(s，3H，NCH₃)，3.15-3.06(m，1H)，1.29(dd，J＝17.0，9.9Hz，3H，NCH₂CH₃)。

实施例5

制备顺式-1-甲基-4-(2-氟基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

在250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇，再依次加入12mmol丙二腈、12mmol邻氟基苯甲醛、10mmol烯啶虫胺，再加入6滴哌啶(约0.1mmol)作为催化剂。将装有上述溶液的圆底三颈烧瓶放入微波反应器中，控制温度在65℃ 左右，微波反应30分钟，减压除去无水乙醇，加10mL水溶解并用60mL乙酸乙酯分三次萃取。合并萃取液用无水硫酸镁干燥过夜，蒸出溶剂，得到黄色油状物。以乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1柱层析得淡黄色固体，产率为72.3％。

元素分析：实测值 C％56.86 H％4.60 N％18.87

计算值 C％56.95 H％4.55 N％18.98

IR(KBr，cm^-1)v_max2973(CH₃)，3331，3199(NH₂)，2186(CN)，1507-1411(NO₂)，1648，1613，1608(benzene)。¹H NMR(CDCl₃，400MHz)δ8.27(d，J＝19.0Hz，1H，Pyridine)，7.80(s，1H，Pyridine)，7.31(d，J＝7.2Hz，1H，Pyridine)，7.25-6.87(m，5H，PhH)，4.97(s，1H，CH)，4.37(d，J＝15.8Hz，1H)，4.01(d，J＝14.7Hz，2H，NH₂)，3.45-3.28(m，1H)，3.25(s，3H，NCH₃)，3.11(dd，J＝13.6，6.6Hz，1H)，1.29(dd，J＝20.1，7.0Hz，3H，NCH₂CH₃)。

实施例6

制备顺-1-甲基-4-(4-溴基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

在250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇，再依次加入12mmol丙二腈、12mmol对溴基苯甲醛、10mmol烯啶虫胺，再加入6滴哌啶(约0.1mmol)作为催化剂。将装有上述溶液的圆底三颈烧瓶放入微波反应器中，控制温度在65℃左右，微波反应30分钟，减压除去无水乙醇，加10mL水溶解并用60mL乙酸乙酯分三次萃取。合并萃取液用无水硫酸镁干燥过夜，蒸出溶剂，得到黄色油状物。以乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1柱层析得淡黄色固体，产率为76.1％。

元素分析：实测值 C％50.10 H％4.15 N％16.75

计算值 C％50.07 H％4.00 N％16.68

IR(KBr，cm^-1)v_max 2973(CH₃)，3330，3199(NH₂)，2185(CN)，1465-1412(NO₂)，1648，1611，1556(benzene)。¹H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.11(s，1H，Pyridine)，7.78(s，1H，Pyridine)，7.38(d，J＝7.5Hz，2H，Pyridine，PhH)，7.166.86(m，3H，PhH)，5.01(s，1H，CH)，4.60(s，2H，NH₂)，4.35(d，J＝13.6Hz，1H)，4.09(d，J＝14.1Hz，1H)，3.27(d，J＝7.2Hz，1H)，3.20(s，3H，NCH₃)，3.08(d，J＝5.0Hz，1H)，1.29(t，J＝10.7Hz，3H，NCH₂CH₃)。

实施例7

制备顺-1-甲基-4-(3-氟基苯基)-3-氰基-2-氨基-6-[N-(6-氯-3吡啶甲基)-N-乙基]氨基-5-硝基-1，4-二氢吡啶。

在250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇，再依次加入12mmol丙二腈、12mmol间氟基苯甲醛、10mmol烯啶虫胺，再加入6滴哌啶(约0.1mmol)作为催化剂。将装有上述溶液的圆底三颈烧瓶放入微波反应器中，控制温度在65℃左右，微波反应30分钟，减压除去无水乙醇，加10mL水溶解并用60mL乙酸乙酯分三次萃取。合并萃取液用无水硫酸镁干燥过夜，蒸出溶剂，得到黄色油状物。以乙酸乙酯∶石油醚＝3∶1柱层析得淡黄色固体，产率为79.1％。

元素分析：实测值 C％56.83 H％4.42 N％18.85

计算值 C％56.95 H％4.55 N％18，98

IR(KBr，cm^-1)v_max 2984(CH₃)，3327，3201(NH₂)，2186(CN)，1486～1411(NO₂)，1650，1610，1589(benzene)。¹H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.31(s，1H，Pyridine)，8.07(s，1H，Pyridine)，7.36(s，1H，Pyridine)，7.236.56(m，5H，PhH)，5.06(s，1H，CH)，4.69(s，2H，NH₂)，4.35(d，J＝14.3Hz，1H)，4.09(d，J＝14.8Hz，1H)，3.36 3.24(m，1H)，3.21(s，3H，NCH₃)，3.16(d，J＝6.5Hz，1H)，1.36-1.27(m， 3H，NCH₂CH₃)。

实施例8杀虫活性测试

1.试验靶标

苜蓿蚜(Aphis medicaginis)、水稻褐飞虱(Nilaparvata legen)。

2.仪器设备

培养皿、电子分析天平、Potter喷雾塔、移液枪、毛笔等。

3.药剂处理

用分析天平(0.0001g)称取一定量目标化合物的药剂，加含有0.1％吐温-80的溶剂(如丙酮或氯仿)，配制成1～5wt％制剂。称取一定质量的制剂，加蒸馏水稀释配制成测定所需浓度的药液。普筛浓度一般为500mg/L。

4.试验方法

A.苜蓿蚜筛选——浸渍法

将蚕豆叶片打成叶碟，背面朝上放在小块棉花上，置于塑料培养皿内，加少量水，接苜蓿蚜若蚜混合种群。待试虫在叶片上稳定后，将叶片在药液中充分浸润10s后，重新置于棉花上，自然晾干后置于观察室内饲养和观察。48h后检查结果。以0.1％吐温水为空白对照。

B.褐飞虱筛选——喷雾法

采用Potter喷雾法。即将4～6根2叶1心的水稻幼苗(长约3～4cm)用白石英沙固定于Φ7cm的培养皿内，水稻褐飞虱3龄中期若虫用CO2麻醉后，每皿接30～40头，置于Potter喷雾塔下定量(2.5mL)喷雾处理(压力为5Ib/iW2，沉降量为4.35mg/cm2)，试验设含最高浓度的有机溶剂的吐温水为空白对照，喷雾后用透明塑料杯罩住，置于27℃，14h光照的观察室内培养，3d后调查结果。

以毛笔轻触虫体，无反应视为死虫。

试验统计和进筛标准：

统计各个处理的死虫数和活虫数，计算死亡率(Abbott’s公式)。

实施例化合物Ia～Ig杀虫测试结果：

目标化合物Ia～Ig对苜蓿蚜(Aphis medicaginis)、水稻褐飞虱(Nilaparvata legen)的杀虫活性，以烯啶虫胺(Nitenpyram)做对照，活性数据见表1。

表1实施例化合物(Ia-Ig)及烯啶虫胺对苜蓿蚜和水稻褐飞虱的致死率

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物，其特征在于，选自以下化合物之一：

顺-1-甲基-4-（4-氯基苯基）-3-氰基-2-氨基-6-[N-（6-氯-3吡啶甲基）-N-乙基]氨基-5-硝基-1,4-二氢吡啶；或，

顺-1-甲基-4-（2,4-二氯基苯基）-3-氰基-2-氨基-6-[N-（6-氯-3吡啶甲基）-N-乙基]氨基-5-硝基-1,4-二氢吡啶；或，

顺-1-甲基-4-（4-甲氧基苯基）-3-氰基-2-氨基-6-[N-（6-氯-3吡啶甲基）-N-乙基]氨基-5-硝基-1,4-二氢吡啶；或，

顺-1-甲基-4-（3-氟基苯基）-3-氰基-2-氨基-6-[N-（6-氯-3吡啶甲基）-N-乙基]氨基-5-硝基-1,4-二氢吡啶。

2.权利要求1所述含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.向乙醇或乙腈中加入丙二腈、芳香醛、烯啶虫胺；加入催化剂哌啶；烯啶虫胺、丙二腈和芳香醛的摩尔比为1:1.2:1.2。

b.将上述混合液放入微波反应器中，65℃下微波反应30分钟，微波功率1000W～1050W，制得含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物。

3.权利要求2所述含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物的制备方法，其特征在于，步骤a中芳香醛选自卤代苯甲醛、二卤代苯甲醛或甲氧基苯甲醛。

4.权利要求1所述含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物在制备杀灭杀虫剂方面的应用。

5.一种杀虫剂，其特征在于，含有权利要求1所述含1,4-二氢吡啶环的顺式新烟碱类化合物。

6.权利要求5所述一种杀虫剂，其特征在于，为乳剂、水悬剂或水乳剂杀虫剂。