发明内容
本发明的目的是提供一种阿维菌素B2a/2b胺基衍生物和衍生物盐,充分利用阿维菌素B2a/2b,提高阿维菌素的杀虫效果。本发明的另一目的是提供一种阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐的制备方法。本发明的再一目的是提供一种阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐的用途。
本发明阿维菌素B2a/2b胺基衍生物,包括六类化合物,六类化合物分别为:① 4”-脱氧-4”-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物,② 23-脱氧- 23-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物,③ 5-脱氧- 5-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物,④ 4”, 23-脱氧-4”, 23-二胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物,⑤ 4”, 5-脱氧-4”, 5-二胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物,⑥ 4”,5,23-脱氧-4”,5,23—三胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物;所述阿维菌素B2a/2b胺基衍生物的结构式为:
其中:
⑴ 4”-脱氧-4”-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物中, R2和 R4代表OH、F、Cl、Br或I,R3 代表胺基NR5R6;
⑵ 23-脱氧- 23-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物中, R2 代表NR5R6,R3, R4代表OH、F、Cl、Br或I ;
⑶ 5-脱氧- 5-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物中, R2和 R3代表OH、F、Cl、Br或I,R4 代表NR5R6;
⑷ 4”,23-脱氧-4”, 23-二胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物中, R2 和R3代表NR5R6, R4代表OH、F、Cl、Br或I;
⑸ 4”,5-脱氧-4”, 5-二胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物中, R2代表OH、F、Cl、Br或I,R3 和R4代表NR5R6;
⑹ 4”,5,23-脱氧-4”,5,23—三胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物: R2、R3 和R4代表NR5R6;
⑴~⑹中R5代表C1-6烷基或氢,R6代表甲酰基、C1-6烷基酰基或氢。R1代表异丙基和仲丁基,R1为异丙基时, 母体阿维菌素为B2b; R1为仲丁基时, 母体阿维菌素为B2a.
NR5R6优选为氨基、甲胺基、二甲胺基、乙酰氨基或乙酰基甲胺基。
本发明阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐,为阿维菌素B2a/2b胺基衍生物与有机酸和无机酸反应形成的盐。有机酸为C1~C6烷基磺酸、苯基磺酸、对甲苯基磺酸,C1~C6烷基膦酸、苯基膦酸、对甲苯基膦酸、C1~C6烷基羧酸、苯甲酸,取代苯基甲酸、苯乙酸或取代苯基乙酸。无机酸为磷酸、硝酸、硫酸或盐酸。
本发明阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐的制备方法,制备过程如下:
⑴ 在惰性溶剂中,有机碱存在下,阿维菌素B2a/2b和叔丁基二甲基氯硅烷(tBuMe2SiCl)或氯甲酸烯丙酯(CH2=CHCH2OCOCl)反应,反应温度为-20~30℃,反应时间1~10h,将B2a/2b的活泼羟基保护,得到保护的B2a/2b。
⑵ 已保护的B2a/2b,在上述有机碱及二甲亚砜存在下,与氧化剂反应,反应温度-40~20℃,反应时间1~24h,用磷酸及碱调节反应液最终pH值到6~8,分出水相,得到阿维菌素B2a/2b酮化合物。
⑶ 阿维菌素B2a/2b酮化合物与胺化试剂在胺化催化剂的存在下进行胺化反应,反应温度0~100℃,反应时间2-10h,得到阿维菌素B2a/2b的亚胺取代物,降至室温;在-20~10℃,经硼氢化钠还原,反应1~5h得到保护的胺基衍生物。
在脱保护催化剂的作用下脱去保护基,反应2~5h,调节反应液最终pH值到6~8,分出水相,得到B
2a/2b的氨基衍生物。
步骤
中B
2a/2b的氨基衍生物与有机酸或无机酸反应,生成相应的盐,减压蒸出溶剂,加入正己烷或石油醚,搅拌均匀,过滤,得产品阿维菌素B
2a/2b胺基衍生物盐。
惰性溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、醋酸仲丁酯、二甲基亚砜或DMF,有机碱为三乙胺、四甲基乙撑二胺或三丁胺。惰性溶剂的用量为阿维菌素B2a/2b摩尔量的1.0~1.3倍;有机碱量为阿维菌素B2a/2b摩尔量的1.0~2.0倍。氧化剂为草酰氯、三氟醋酸酐或磷酸苯酯二酰氯。氧化剂用量为阿维菌素B2a/2b摩尔量的0.5-2.0倍。胺化试剂为醋酸铵(NH4OAc)、盐酸甲胺(MeNH3Cl)、醋酸甲胺(MeNH3OAc)、七甲基二硅氮烷((CH3)7Si2N)。胺化试剂用量为阿维菌素B2a/2b摩尔量的1.0~3.0倍。胺化催化剂为醋酸锌、氯化锌或三氟醋酸锌。胺化催化剂用量为阿维菌素B2a/2b摩尔量的0.5~5.0%。脱保护催化剂为脱氯甲酸烯丙酯保护催化剂和脱有机硅保护催化剂。脱氯甲酸烯丙酯保护催化剂为醋酸钯、氯化钯或三苯基膦氯化钯。脱有机硅保护催化剂为四丁基氟化铵或氟化铵。脱除甲酸烯丙酯保护的催化剂用量为阿维菌素B2a/2b摩尔量的0.01~0.1%;脱除有机硅保护的催化剂用量为阿维菌素B2a/2b摩尔量的0.1~1.0倍。有机酸为C1-C6烷基磺酸、苯基磺酸和对甲苯基磺酸、C1-C6烷基膦酸、苯基膦磺酸、对甲苯基膦磺酸、C1-C6烷基羧酸、苯甲酸、取代苯基甲酸、苯乙酸或取代苯基乙酸。无机酸为磷酸、硝酸、硫酸或盐酸。
阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐具有独特的杀虫杀菌活性,用于防治动植物有害生物。有害生物包括细菌、害虫等。
本发明以阿维菌素B2a/2b为母体进行制备,如式(I)所示的B2a/2b分子结构, R2,R3 和 R4 均为羟基,在C25位上带有仲丁基的大环内酯为B2a,含量通常为80%-97%,C25位上带有异丙基的内酯为B2b,含量通常小于15%。制备本发明阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐的起始原料为B2a、B2b的混合物,不必分离。
阿维菌素B2a/2b胺基衍生物及衍生物盐合成的共同点是根据阿维菌素B2a/2b 中4”,5和23 位上三个羟基的不同反应活性,选择一种或两种保护剂,将其中的一些羟基保护,将剩下羟基氧化为相对应的酮,进而胺化还原得到这些胺基衍生物和衍生物盐。阿维菌素B2a/2b 的4”,5和23 位上三个羟基由于其所处的空间环境不同,反应活性明显不同。阿维菌素B1a/1b在5位的羟基的活性大于4”位羟基的活性,阿维菌素B2a/2b 的5位羟基的活性最高,4”位羟基的活性次之,23位羟基的活性最低。7位的羟基周围由于空间位阻大,加之是叔羟基,多数反应条件下不参加反应。羟基的反应活性次序从大到小次序为5 > 4”> 23 > 7。
制备阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐的反应历程如下:
4”-脱氧-4”-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物及盐合成:
23-脱氧-23-胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物及盐合成方法如下式2所示:
4”, 5-脱氧-4”, 5-二胺基取代的阿维菌素B2a/2b衍生物及盐合成方法如下式3所示:
本发明涉及的阿维菌素B2a/2b胺基衍生物分子中的卤素,通过卤化B2a/2b中的羟基的反应来合成。卤化方法可参照文献报道的方法(Current Organic Chemistry , 2009, 13, 47-70)。卤素优选氯和氟。本发明各步反应中控均使用液相色谱跟踪反应结果,最终产品经核磁共振氢谱和液质分析确定结构。
本发明以阿维菌素B2a/2b为母体合成阿维菌素B2a/2b胺基衍生物、衍生物盐,扩大了阿维菌素B2的利用范围,提高了阿维菌素B2a/2b的杀虫效果。阿维菌素B2a/2b胺基衍生物、衍生物盐有较高的生物活性,胺基化后对蝇、粘虫、小菜蛾等动植物害虫有较高的生物活性。生化实验结果表明,阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐对蝇、麦蛾、小菜蛾虫毒力明显高于阿维菌素阿维菌素B2a/2b。本发明阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐制备方法,制备过程缓和,反应原料来源充足、廉价,制备的阿维菌素B2a/2b胺基衍生物盐收率和纯度高。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细描述,本发明的保护范围不限于以下实例。
实例1 4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐的制备
将10g阿维菌素B 2a/2b (含量B2a 93%, B2b 3%)溶于100m1 二氯甲烷中,降温至-30℃,加入3.0g 醋酸烯丙酯和3.0g四甲基乙撑二胺,反应2小时。升温至-20℃再加入5.0g四甲基乙撑二胺5.0g二甲亚砜及5.0g磷酸苯酯二酰氯,反应3小时。分别加入5%磷酸溶液及10%氢氧化钠溶液,先调pH值到2,再调至7-8,分层,用硫酸钠干燥有机相,在减压下除去溶剂。将剩余物溶于甲苯,加入10g七甲基二硅氮烷、1.0g氯化锌,75℃保温6小时。开始降温,加入10g乙醇,降温至0℃时2.0g硼氢化钠,保持1小时。加入10g乙醇,0.005g四三苯基膦钯、2.0g硼氢化钠,0-5℃反应2小时。用20%的醋酸溶液终止反应,调节PH = 2-3,然后用10%碳酸钠溶液调节PH = 7-8,分层。水相用20g甲苯萃取两次,合并油相。加入1.4g含量96.0%的苯甲酸,常温搅拌0.5h后升温减压蒸馏,真空度0.09MPa蒸出部分溶剂后,加入正己烷溶剂,常温搅拌1h后得到白色固体9.2g,即为:4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐,含量为95.0%,收率为83.7 %。核磁共振氢谱和液质分析结果: lH NMR (CDCl3, 500Hz) σ 8.12 (d, J = 8.0, 2H), 7.55 (t, J = 8.0, 1H), 7.45 (t, J = 8.0, 2H), 5.87 (m, lH), 5.76 (m, 1H ), 5.55 (m, lH), 5.43-5.37 (m, 3H), 5.22 (v br, active H), 5.00 (m, lH), 4.76 (m, lH), 4.69 (m, 2H), 4.30 (br d, J = 6.1, lH), 4.03 (m, lH), 3.98 (m, lH), 3.94 (br s, lH), 3.88 (m, 2H), 3.82 (m, lH), 3.74 (m, lH), 3.58 (m, lH), 3.50 (m, lH), 3.42 (s, 3H), 3.40 (s, 3H), 3.30 (m, 2H), 3.23 (m, lH), 2.87 (m, lH), 2.65 (s,3H, N-Me), 2.52 (m, lH), 2.31-2.25 (m, 3H), 2.21 (dd, J = 12.7, 5.0, lH), 2.05-1.90 (om, 2H), 1.87 (br s, 4H), 1.84(m, 2H), 1.78 (m, lH), 1.63-1.46 (om, 6H), 1.49 (br s, 3H), 1.34 (d, J = 6.7,3H), 1.25(d, J =6.2, 3H), 1.18(d, J =7.0, 3H), 0.96 (m, 10H)。 液质分析LC-MS [M+H]+:905 (对4”-脱氧-4-甲胺基阿维菌素B2a的M+H计算值:905)。
实例 2 23-脱氧-23-甲胺基阿维菌素B2a/2b磷酸盐的制备
将10g阿维菌素B2a/2b(含量B2a 93%, B2b 3%)溶于100m1 二氯甲烷中,降温至-30℃,加入3.0g 叔丁基二甲基氯硅烷和3.0g四甲基乙撑二胺,反应2小时。升温至-20℃加入8.0g四甲基乙撑二胺,8.0g二甲亚砜及8.0g磷酸苯酯二酰氯,反应3小时。加入磷酸溶液及氢氧化钠溶液,先调pH值到2,再调至7-8,分层,用硫酸钠干燥有机相,并在减压下除去溶剂。
将剩余物溶于甲苯,加入10g七甲基二硅氮烷、1.0g氯化锌,75℃保温6小时。开始降温,加入10g乙醇,降温至0℃加入2.0g硼氢化钠,1小时后,加入10g乙醇,0.005g四三苯基膦钯、2.0g硼氢化钠,0-5℃反应2小时。用20%的醋酸溶液终止反应,调节PH= 2-3,然后用10%碳酸钠溶液调节PH = 7-8,分层,水相用20g甲苯萃取两次。合并油相,加入1.3g含量85.0%的磷酸,常温搅拌0.5h后升温减压蒸馏,真空度0.09MPa蒸出部分溶剂后,加入正己烷溶剂,常温搅拌1h后得到8.6g白色固体23-脱氧-23-甲胺基阿维菌素B2a/2b磷酸盐,含量91.1%,液质分析LC-MS [M+H]+:905, lH NMR (CDCl3, 500Hz) σ 5.80 (m, lH), 5.71 (m, 1H ), 5.53 (m, lH), 5.40-5.35 (m, 3H), 5.24 (v br, active H), 5.02 (m, lH), 4.79 (m, lH), 4.67 (m, 2H), 4.36 (br d, J = 6.1, lH), 4.00 (m, lH), 3.97 (m, lH), 3.96 (br s, lH), 3.89 (m, 2H), 3.86 (m, lH), 3.75 (m, lH), 3.56 (m, lH), 3.51 (m, lH), 3.43 (s, 3H), 3.45 (s, 3H), 3.32 (m, 2H), 3.25 (m, lH), 2.90 (m, lH), 2.64 (s, 3H, N-Me), 2.53 (m, lH), 2.30-2.26 (m, 3H), 2.22 (dd, J = 12.7, 5.0, lH), 2.00-1.90 (om, 2H), 1.88 (br s, 4H), 1.84(m, 2H), 1.76 (m, lH), 1.60-1.46 (om, 6H), 1.48 (br s, 3H), 1.36 (d, J = 6.7,3H), 1.26(d, J =6.2, 3H), 1.20(d, J =7.0, 3H), 1.01 (m, 10H)。分析LC-MS [M+H]+:905, 23-脱氧-23-甲基胺基阿维菌素B2a的M+H计算值:905。
实例3 4”,23-脱氧-4”,23-二(N-甲基胺基)阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐的制备
将10g阿维菌素B 2a/2b (含量B2a 93%, B2b 3%)溶于100m1 二氯甲烷中,降温至-30℃,加入1.5g 叔丁基二甲基氯硅烷和1.0g四甲基乙撑二胺,反应2小时。升温至-20℃加入8.0g四甲基乙撑二胺、8.0g二甲亚砜及8.0g磷酸苯酯二酰氯,反应3小时。加入磷酸溶液及氢氧化钠溶液,先调pH值到2,再调至7-8,分层,用硫酸钠干燥,有机相在减压下除去溶剂。
将剩余物溶于甲苯,加入15g七甲基二硅氮烷、1.5g氯化锌,75℃保温6小时。开始降温,加入10g乙醇,降至0℃加入4.0g硼氢化钠,保持1小时。加入10gTHF, 2g四丁基氟化铵,25-30℃反应2小时,用20%的醋酸溶液终止反应,调节PH= 2-3。然后用10%碳酸钠溶液调节PH = 7-8,分层,水相用20g甲苯萃取两次。合并油相,加入2.8g含量96.0%的苯甲酸,常温搅拌0.5h后升温减压蒸馏,真空度0.09MPa。蒸出溶剂后,再用高真空抽干剩余溶剂,加入石油醚,常温搅拌1h后得到7.0g,白色固体4”,即为23-脱氧-4”,23-二(N-甲基胺基)阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐,含量90.5%,液质分析LC-MS [M+H]+:932, 4”,23-脱氧-4”,23-二(N-甲基胺基)阿维菌素B2a的M+H计算值:932。
实例4 阿维菌素B2a/2b及4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对小菜蛾的杀虫活性
室内生化测试结果表明, 4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b 苯甲酸盐对小菜蛾有较好的杀虫活性,试验方法为摄食毒力测定。实验数据采用机率值分析法进行回归,用Probit-Lu软件计算出回归方程及致死中浓度LC50、LC95、95%置信区间,见表1。具体的测定结果见表2。4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b对小菜蛾48小时摄食毒力测定LC50为3.899,阿维菌素B2a/2b对小菜蛾48小时摄食毒力测定LC50为11.632。t值测验结果t=2.93>1.96,即t>t0.05表明阿维菌素B2衍生物苯甲酸盐与阿维菌素B2致死中浓度差异显著,4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对小菜蛾4-5龄幼虫毒力明显高于阿维菌素B2a/2b。
表1: 阿维菌素B2a/2b及4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对小菜蛾毒力测定统计结果
*处理后24h结果,**处理后48h结果
表2: 阿维菌素B2a/2b及4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对小菜蛾摄食毒力测定结果
实例5 阿维菌素B2a/2b及4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对麦蛾的杀虫活性
室内生化测试结果表明4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对麦蛾有较好的杀虫活性,试验方法为摄食毒力测定。实验数据采用机率值分析法进行回归,用Probit-Lu软件计算出回归方程及致死中浓度LC50、LC95、95%置信区间,见表3。具体的测定结果见表4。
4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对麦蛾48小时摄食毒力测定LC50为37.33,阿维菌素B2a/2b对麦蛾48小时摄食毒力测定LC50为109.71。t值测验结果t=2.58>1.96,即t>t0.05,表明4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐与阿维菌素阿维菌素B2a//b致死中浓度差异显著,4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对麦蛾4-5龄幼虫毒力明显高于阿维菌素阿维菌素B2a/2b。
表3: 阿维菌素B2a/2b及4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对麦蛾毒力测定统计结果
*处理后24h结果,**处理后48h结果
表4: 阿维菌素B2a/2b及4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对麦蛾毒力测定结果
实例6 4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对家蝇的杀虫活性;
室内生化测试结果表明, 4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对家蝇有较好的杀虫活性,试验方法为摄食毒力测定。实验数据采用机率值分析法进行回归,用Probit-Lu软件计算出回归方程及致死中浓度LC50、LC95、95%置信区间(表5)。具体的测定结果见表6。
阿维菌素B2衍生物对家蝇48小时摄食毒力测定LC50为0.6224,阿维菌素B2a/2b对家蝇48小时摄食毒力测定LC50为7.440。4”-脱氧-4-甲胺基阿维菌素B1a/1b苯甲酸盐对家蝇48小时摄食毒力测定LC50为0.8583。t值测验结果t=2.397>1.96,即t>t0.05,表明4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐与阿维菌素B2a/2b致死中浓度差异显著,4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对家蝇成虫毒力明显高于阿维菌素B2a/2b。4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐对家蝇48小时摄食毒力LC50与甲胺基阿维菌素B1a/1b苯甲酸盐LC50相比,t值测验结果t=0.08<1.96,即t<t0.05,表明4”-脱氧-4”-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐与4”-脱氧-4-甲胺基阿维菌素B1a/1b苯甲酸盐两药剂对家蝇成虫的毒力无明显差异。
表5: 4”-脱氧-4-甲胺基阿维菌素B1a/1b苯甲酸盐4”-脱氧-4-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐和阿维菌素B2a/2b对家蝇毒力测定统计结果
*处理后24h结果,**处理后48h结果
表6: 4”-脱氧-4-甲胺基阿维菌素B1a/1b,苯甲酸盐,4”-脱氧-4-甲胺基阿维菌素B2a/2b苯甲酸盐和阿维菌素B2a/2b对家蝇毒力测定结果。