CN106986807B - 5-氨基-4-硝基吡咯酮化合物及制备方法和应用 - Google Patents

5-氨基-4-硝基吡咯酮化合物及制备方法和应用 Download PDF

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    • A01N43/36Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom five-membered rings

Abstract

本发明涉及一种5‑氨基‑4‑硝基吡咯酮类化合物及制备方法和应用,属于药物化学技术领域。本发明所述5‑氨基‑4‑硝基吡咯酮类化合物的结构通式如式式(I);其中,式(I)中,Z为氧原子或氮原子;R为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基;R'为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基、无取代基。本发明所公开的5‑氨基‑4‑硝基吡咯酮类化合物合成方法绿色环保、高效、条件温和、产率高且满足原子经济原则,特别适合工业化生产。本发明化合物具有很好的杀虫活性。本发明在制备杀虫药物方面有广阔的运用前景。

Description

5-氨基-4-硝基吡咯酮化合物及制备方法和应用
技术领域
本发明属于药物化学技术领域,具体涉及一种5-氨基-4-硝基吡咯酮化合物及制备方法和应用。
背景技术
化学合成丰富了人们物质世界的同时,不可避免地带来诸多问题,包括资源和能源的浪费、环境的污染。而如何应对化学合成带来的污染已成为化学工作者急需思考的问题。理想的化学合成应该是一个绿色环保和高效低碳的过程。“绿色化学”认为在设计合成产物和路线时候,应该尽可能的消除或者减少有害物质的产生,遵循原子经济性和过程绿色性等原则。
吡咯酮是一类重要的杂环化合物,可作为合成重要天然产物、药物及有机配体的中间体,吡咯酮衍生物具有广谱的生物活性,如抗肿瘤、抗真菌、抗艾滋、镇静、除草、杀虫等多种活性。目前已有多种吡咯酮药物批准用于临床使用,如具有镇静功能的抗癫痫药物奈拉西坦(nebracetam)、治疗脑损伤的奥拉西坦(Oxiracetam)等。由于吡咯酮类化合物广谱的生物活性,该类化合物多年来一直备受有机化学和药物学家广泛关注,如:
Tummala R.K.Reddy,Chan Li,Xiaoxia Guo,Helene K.Myrvang,PeterM.Fischer,and Lodewijk V.Dekker J.Med.Chem.,2011,54,2080–2094;
Luo Yang,De-Xian Wang,Zhi-Tang Huang and Mei-Xiang WangJ.Am.Chem.Soc.,2009,131,10390–10391;
CN201610329014.7(汪钢强、杨甜宏、蒋龙强、孙绍发、汪舰)公开了一种1,3-二氢-2H-吡咯酮衍生物的合成;
CN201610065858.5(付正云)开了一种药物中间体吡咯酮类化合物的合成方法;
CN201510569833.4(刘冠男)公开了一种吡咯酮类化合物及其制备方法和抗HIV-1应用。
到目前为止已有大量文献报道合成该类化合物的方法,但这些方法通常需要重金属催化或高温等条件,且大多产生有害物质,浪费资源。因此发展“绿色化学”的方法简便合成具有杀虫活性的吡咯酮药物具有重要学术价值和药用价值。因此采用绿色简洁合成吡咯酮类药物可克服现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足,提供一种5-氨基-4-硝基吡咯酮化合物及制备方法和应用,该类化合物具有良好的杀卤虫活性,极具应用前景。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物,其特征在于,该化合物的结构如式(I)所示:
其中,式(I)中,Z为氧原子或氮原子;
R为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基;
R'为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基、无取代基。
本发明还提供一种上述5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,包括如下步骤:
在室温或加热条件下,在有机溶剂或水中,将如式(II)所示的1,1-烯二胺类化合物与如式(III)所示的马来酸酐或马来酰亚胺类化合物进行加成环化反应,制得如式(I)所示5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物;
式(II)中,R为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基;
式(III)中,Z为氧原子或氮原子;R'为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基、无取代基。
进一步,优选的是,式(II)1,1-烯二胺类化合物与如式(III)马来酸酐或马来酰亚胺类化合物的摩尔比为1:1~1:2。
进一步,优选的是,反应温度为20~120℃。
进一步,优选的是,反应时间为20分钟~12小时。
进一步,优选的是,所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯、1,4-二氧六环和乙腈中的一种或几种溶剂的混合溶剂。
进一步,优选的是,式(II)1,1-烯二胺类化合物的摩尔与有机溶剂体积比为1mmol:12~30mL。
本发明还同时提供上述5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物及作为制备杀虫药物的应用。
本发明中所述的取代不限于单取代,多取代也是可以的,取代基没有特殊限制。
本发明与现有技术相比,其有益效果为:
本发明利用简单易得的原料式(II)1,1-烯二胺类化合物与如式(III)马来酸酐或马来酰亚胺通过一步反应得到一系列结构新颖的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物(III)。本发明的合成工艺简单绿色环保、高效,条件温和,产率高,且满足原子经济原则。
本发明化合物1~4、9、12、16~17共8个化合物的8小时校正死亡率为33.8%~64.16%,比对照药物吡虫啉的8小时校正死亡率30.26%要高。表明这8个化合物的杀卤虫活性比对照吡虫啉要好。
进一步将这8个化合物进行复筛,按照梯度浓度测试它们对卤虫的杀虫能力,通过SPSS软件模拟求出其8小时的半致死浓度(LD50-8h)。结果表明,这8个化合物的8小时的半致死浓度为0.385~0.683mg/mL,比对照药物吡虫啉的8小时的半致死浓度0.767mg/mL要低,表明化合物1~4、9、12、16~17这8个化合物具有较好的杀虫活性。本发明5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物具有良好的杀虫活性,应用前景显著。
附图说明
图1为化合物1的核磁共振碳谱。
图2为化合物1的高分辨质谱。
图3为化合物2的高分辨质谱。
图4为化合物3的核磁共振氢谱。
图5为化合物4的高分辨质谱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂、仪器等未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的常规产品。
以下进一步解释本发明的硝基吡咯酮化合物合成的一般方法,但本发明硝基吡咯酮化合物的制备方法不局限于此。
本发明的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物方法如下:
在室温或加热条件下,在有机溶剂或水中,将如式(II)所示的1,1-烯二胺类化合物与如式(III)所示的马来酸酐或马来酰亚胺类化合物进行加成环化反应,制得如式(I)所示5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物;
式(II)中,R为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基;
式(III)中,Z为氧原子或氮原子;R'为氢原子、烷基、苯基、取代苯基、苄基、取代苄基、苯乙基、取代苯乙基、无取代基。
反应中,溶剂不作具体规定,常为乙醇、丙酮、甲醇、水、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯、1,4-二氧六环、乙腈中的一种或几种溶剂的混合溶剂;
反应温度不作具体规定,常为20~120℃;
反应时间不作具体规定,常为20分钟~12小时。
反应过程采用TLC检测跟踪,当检测到反应完成,将反应液进行减压浓缩至原体积的1/2-1/4,此时有固体析出,进行抽滤,将所得固体进行洗涤或重结晶,之后烘干,即得到如式(I)所示5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物纯品。
产物重结晶或洗涤分离用溶剂不作具体规定,常为乙醇、乙醇和水的混合溶剂(乙醇和水的体积比=10:1~1:1)、乙醚。
反应中,对于1摩尔的式(II)化合物,式(III)化合物的用量优选为1:1~1:2摩尔。反应的收率常大于90%。
式(II)和式(III)的化合物是公知的,可商购或者可按公知的方法制备。
对于本发明产品的干燥方法本发明没有具体要求,可采用烘干、自然干燥、红外灯下干燥等干燥方法。
杀卤虫活性测定:(王兴红,博士学位论文,鬼臼类植物内生真菌的研究[D].昆明:云南大学生命科学学院,2006.)
1.卤虫孵化:在烧杯中加入200mL的人工海水(NaCl 28.150g,KCl 0.670g,MgCl2·6H2O 5.510g,MgSO4·7H2O 6.920g,CaCl2·2H2O 1.450g,加去离子水定容到1000mL,用NaHCO3调节pH值为8.0),在电炉上加热到30℃。加入少许卤虫卵,放入有25W灯泡照明的桶里,30℃孵化24h,用分液漏斗分离出活动力旺盛的卤虫备用。
2.样品处理:在96孔细胞培养板中每孔加入50μL药液和100μL的人工海水,再加入50μL带卤虫的海水,每孔卤虫数6~8尾。对照组加入人工海水,30℃培养。对活性较强的药液,将药液用人工海水稀释成不同的倍数后测定,每个样品重复8孔。
3.观察计数:加样培养8小时后,用双筒解剖镜分别计死亡个体数和总个体数,杀卤虫活性用校正死亡率表示。
存活率=8小时存活个体数/总个体数×100%
校正死亡率=(对照组存活率-处理组存活率)/对照组存活率×100%
运用Spss软件计算各处回归解析法计算各药剂的回归方程、相关系数的平方R2,(R在一元线性方程就直接是因变量自变量的相关系数,多元则是复相关系数R2就是相关系数的平方)、LD50等比较两药剂毒力的大小。
下面结合部分具体实施方案对本发明进行详述。这些实施例仅用于说明本发明,而不用于限制本发明的范围。实施例中的制备方案仅为优选方案,但本发明并不局限于优选制备方案。
第一部分合成实施例
实施例1:2-(5-氨基-1-甲基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物1):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-甲基-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,58.5mg)和马来酸酐(0.75mmol,73.5mg)后,加入乙醇(10mL)磁力搅拌下,20℃反应20分钟后将反应液进行减压浓缩至3毫升时有大量固体析出,进行抽滤,所得固体用1毫升乙醇洗涤得黄色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-甲基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物1),产率91%。熔点:171.9–173.6℃。
波谱数据为:1H NMR(600MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=12.39(br,1H,COOH),9.24(br,2H,NH),3.74(t,J=4.6Hz,1H,CH),3.07(s,3H,CH3),3.03(dd,J=17.2Hz,5.2Hz,1H,COCH2),2.85(dd,J=17.1Hz,4.1Hz,1H,COCH2);13C NMR(150MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=174.1,172.3,157.7,150.3,105.1,40.0,32.3,26.4,如图1所示;HRMS(ESI-TOF,[M+H]+):理论值C7H10N3O5 +,216.0615;实测值,216.0615,如图2所示。
实施例2:合成2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物2):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氟苯基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,98.5mg)和马来酸酐(0.5mmol,49mg)后,加入乙醇(6mL)磁力搅拌下,20℃反应20分钟后将反应液进行减压浓缩至3毫升时有固体析出,进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇重结晶得白色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物2),产率90%。熔点:212.9–215.8℃。
HRMS(ESI-TOF,[M+H]+):理论值C13H14N3O5 +,292.0928;实测值,292.0925,如图3所示。
实施例3:合成2-(5-氨基-1-苄基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物3):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-苄基-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,96.5mg)和马来酸酐(0.75mmol,73.5mg)后加入丙酮(10mL)磁力搅拌下,25℃反应20分钟后将反应液进行减压浓缩至3毫升时有固体析出,进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇重结晶得白色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-苄基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物3),产率91%。熔点:167.2–169.5℃。
波谱数据为:1H NMR(300MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=12.54(br,1H,COOH),9.32(br,1H,NH),9.28(br,1H,NH),7.34-7.39(m,5H,ArH),5.01(d,J=16.5Hz,1H,CH2),4.90(d,J=16.5Hz,1H,CH2),3.95(t,J=4.2Hz,1H,CH),3.19(dd,J=16.5Hz,4.5Hz,1H,COCH2),2.95(dd,J=17.4Hz,3.9Hz,1H,COCH2),如图4所示;13C NMR(75MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=173.7,171.9,156.5,135.1,128.3,127.3,126.7,104.7,66.3,41.9,39.4;HRMS(ESI-TOF,[M+H]+):理论值C13H14N3O5 +,292.0928;实测值,292.0925。
实施例4:合成2-(5-氨基-1-(4-氟苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物4):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氟苄基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,106mg)和马来酸酐(0.75mmol,73.5mg)后,加入二氯甲烷(15mL)磁力搅拌下,20℃反应20分钟后将反应液进行减压浓缩至4毫升时有固体析出,进行抽滤,所得固体用5毫升乙醇重结晶得白色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-(4-氟苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物4),产率90%。熔点:187.2–189.5℃。
波谱数据为:1H NMR(500MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=12.48(br,1H,COOH),9.29(br,2H,NH),7.14-7.41(m,4H,ArH),4.94(d,J=16.5Hz,1H,CH2),4.83(d,J=16.5Hz,1H,CH2),3.88(t,J=3.5Hz,1H,CH),3.15(dd,J=17.5Hz,5.0Hz,1H,COCH2),2.90(dd,J=17.5Hz,3.5Hz,1H,COCH2);13C NMR(125MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=174.2,172.4,162.0(d,1JC–F=242.5Hz),156.9,131.8(d,4JC–F=2.5Hz),129.5(d,3JC–F=7.5Hz),115.6(d,2JC–F=20.0Hz),105.2,41.8,40.1,32.1;HRMS(ESI-TOF,[M+H]+):理论值C13H13N3O5F+,310.0834;实测值,310.0830,如图5所示。
实施例5:合成2-(5-氨基-1-(4-甲氧基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物5):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-甲氧基苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,118.6mg)和马来酸酐(0.75mmol,73.5mg)后,加入甲醇(10mL)磁力搅拌下,20℃反应20分钟后将反应液进行减压浓缩至3毫升时有固体析出,进行抽滤,所得固体用4毫升乙醇重结晶得白色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-(4-甲氧基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物5),产率93%。熔点:1180.4–182.1℃。
高分辨质谱C15H18N3O6 +[M+H]+,理论值336.1190;实测值,336.1185。
实施例6:合成2-(5-氨基-1-(3-氟苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物6):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(3-氟苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,112.5mg)和马来酸酐(1mmol,98mg)后,加入水(15mL)磁力搅拌下,25℃反应20分钟后将反应液进行减压浓缩至4毫升时有固体析出,进行抽滤,所得固体用3毫升乙醚洗涤得白色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-(3-氟苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物6),产率87%。熔点:181.6–182.0℃。
高分辨质谱:C14H15FN3O5[M+H]+,理论值324.0990;实际值,324.0987.
实施例7:合成2-(5-氨基-1-(4-甲基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物7):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-甲基苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,110.5mg)和马来酸酐(0.75mmol,73.5mg)后,加入乙酸乙酯(10mL)磁力搅拌下,室温反应40分钟后将反应液进行减压浓缩至3毫升时有固体析出,进行抽滤,所得固体用5毫升乙醚重结晶白色固体2-(5-氨基-1-(4-甲基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酸(化合物7),产率90%。熔点:182.9–183.9℃。
高分辨质谱C15H18N3O5 +[M+H]+,理论值320.1241;实测值,320.1237。
实施例8:合成2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物8):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氟苯基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,98.5mg)和马来酰亚胺(0.6mmol,58.2mg)后,加入乙腈(10mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用3毫升(乙醇/水体积比=1:1)的混合溶剂重结晶得黄色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物8),产率94%。熔点:224.3–227.8℃。
波谱数据为:1H NMR(600MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=11.15(br,1H,NH),8.18(br,2H,NH),7.32-7.42(m,4H,ArH),4.12(dd,J=9.1Hz,5.7Hz,1H,CH),2.88(dd,J=17.5Hz,9.2Hz,1H,COCH2),2.60(dd,J=17.0Hz,5.2Hz,1H,COCH2);13C NMR(150MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=178.5,178.1,161.3(d,1JC–F=241.5Hz),157.2,132.1,128.7(d,3JC–F=9.0Hz),117.1(d,2JC–F=22.5Hz),107.4,40.1,34.6;HRMS(ESI-TOF,[M+Na]+):理论值C12H11N4O4FNa+,317.0657;实测值,317.0650.
实施例9:合成2-(5-氨基-1-(4-氟苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物9):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氟苄基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,105.5mg)和马来酰亚胺(0.5mmol,48.5mg)后,加入乙醇(10mL)磁力搅拌下,50℃反应4小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升(乙醇/水体积比=10:1)的混合溶剂洗涤沉淀得黄色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-(4-氟苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物9),产率96%。熔点:203.2–204.2℃。
波谱数据为:1H NMR(500MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=11.11(br,1H,NH),10.50(br,1H,NH),8.01(br,2H,NH),7.40-7.42(m,2H,ArH),7.22-7.25(m,2H,ArH),4.56(d,J=16.5Hz,1H,CH2),4.52(d,J=16.0Hz,1H,CH2),4.02(dd,J=9.0Hz,5.5Hz,1H,CH),2.83(dd,J=17.5Hz,9.0Hz,1H,COCH2),2.56(dd,J=17.5Hz,5.5Hz,1H,COCH2);13C NMR(125MHz,DMSO-d6)(δ,ppm):δ=178.5,178.1,162.3(d,1JC–F=241.3Hz),157.5,133.4(d,4JC–F=2.5Hz),130.0(d,3JC–F=8.8Hz),115.9(d,2JC–F=21.3Hz),107.0,44.4,40.1,34.5;HRMS(ESI-TOF,[M+H]+):理论值C13H14N4O4F,309.0994;实测值,309.0987.
实施例10:合成2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物10):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氯苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,120.8mg)和马来酰亚胺(0.7mmol,67.9mg)后,加入乙醇(10mL)磁力搅拌下,60℃反应4小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇/水体积比=5:1的混合溶剂洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物10),产率94%。熔点:194.9–195.8℃。
高分辨质谱C14H16ClN4O4 +[M+H]+,理论值339.0855;实测值339.0862。
实施例11:合成2-(5-氨基-1-(4-甲基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物11):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-甲基苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,110.5mg)和马来酰亚胺(0.6mmol,58.2mg)后,加入1,4-二氧六环(10mL)磁力搅拌下,100℃反应4小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇/水体积比=1:1的混合溶剂洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-甲基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)乙酰胺(化合物11),产率95%。熔点:196.9–197.8℃。
高分辨质谱C15H19N4O4 +[M+H]+,理论值319.1401;实测值,319.1403。
实施例12:合成2-(5-氨基-1-甲基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物12):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-甲基-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,58.5mg)和N-苯基马来酰亚胺(0.6mmol,103.9mg)后,加入N,N-二甲基甲酰胺(10mL)磁力搅拌下,120℃反应3小时。过滤后用1毫升乙醇洗涤沉淀,得白色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-1-甲基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物12),产率92%。熔点:182.0–183.5℃。
高分辨质谱C13H14N4O4Na+[M+Na]+,理论值313.0907;实测值,313.0911。
实施例13:合成2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物9):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氟苯基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,98.5mg)和N-苯基马来酰亚胺(0.6mmol,103.9mg)(0.6mmol,58.2mg)后,加入甲苯(10mL)磁力搅拌下,100℃反应4小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物13),产率94%。熔点:219.2–220.7℃。
高分辨质谱C18H15FN4O4Na+[M+Na]+,理论值393.0970;实测值,393.0969。
实施例14:合成2-(5-氨基-1-(4-氟苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物14):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氟苄基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,105.5mg)和N-苯基马来酰亚胺(0.6mmol,103.9mg)(0.6mmol,58.2mg)后,加入乙醇(10mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-氟苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物14),产率95%。熔点:213.0–214.3℃。
高分辨质谱C19H17FN4O4Na+[M+Na]+,理论值407.1126;实测值,407.1128。
实施例15:合成2-(5-氨基-1-(4-甲氧基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物15):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-甲氧基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,118.5mg)和N-苯基马来酰亚胺(0.6mmol,103.9mg)(0.6mmol,58.2mg)后,加入乙醇(10mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-甲氧基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物15),产率90%。熔点:198.3–199.0℃。
高分辨质谱C20H21N4O4 +[M+H]+,理论值381.1557;实测值,381.1566。
实施例16:合成2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物16):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氯苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,120.8mg)和N-苯基马来酰亚胺(0.6mmol,103.9mg)后,加入乙醇(10mL)磁力搅拌下,40℃反应4小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇/水体积比=1:1的混合溶剂洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-苯基乙酰胺(化合物16),产率91%。熔点:192.9–194.5℃。
高分辨质谱C20H19ClN4O4Na+[M+Na]+,理论值437.0987;实测值,437.0989。
实施例17:合成2-(5-氨基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物17):在25毫升圆底烧瓶中加入2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,51.5mg)和N-对氟苯基马来酰亚胺(0.6mmol,114.6mg)后,加入乙醇(15mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体,红外灯下干燥产品2-(5-氨基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物17),产率92%。熔点:222.2–224.0℃。
高分辨质谱C12H11FN4O4Na+[M+Na]+,理论值317.0657;实测值,317.0662。
实施例18:合成2-(5-氨基-1-(4-甲基苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物18):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-甲基苄基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,103.6mg)和N-对氟苯基马来酰亚胺(0.6mmol,114.6mg)后,加入乙醇(15mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-甲基苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物18),产率92%。熔点:218.5–219.5℃。
高分辨质谱C20H20FN4O4 +[M+H]+,理论值399.1463;实测值,399.1468。
实施例19:合成2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物19):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氯苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,120.8mg)和N-对氟苯基马来酰亚胺(0.6mmol,114.6mg)后,加入乙醇(15mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物19),产率91%。熔点:194.0–195.6℃。
高分辨质谱C20H19ClFN4O4 +[M+H]+,理论值433.1073;实测值,433.1081。
实施例20:合成2-(5-氨基-1-(4-甲基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物20):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-甲基苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,110.6mg)和N-对氟苯基马来酰亚胺(0.6mmol,114.6mg)后,加入乙醇(15mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-甲基苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(4-氟苯基)乙酰胺(化合物20),产率90%。熔点:205.4–206.3℃。
高分辨质谱C21H22FN4O4 +[M+H]+,理论值413.1620;实测值,413.1629。
实施例21:合成(5-氨基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物21):在25毫升圆底烧瓶中加入2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,51.5mg)和N-对甲基苯基马来酰亚胺(0.6mmol,112.2mg)后,加入乙醇(15mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体,红外灯下干燥产品合成(5-氨基-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物21),产率87%。熔点:198.9–200.5℃。
高分辨质谱C13H14N4O4Na+[M+Na]+,理论值313.0907;实测值,313.0911。
实施例22:合成2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物22):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氟苯基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,97.1mg)和N-对甲基苯基马来酰亚胺(0.6mmol,112.2mg)后,加入乙醇(15mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用2毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-氟苯基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物22),产率95%。熔点:195.7–200.2℃。
高分辨质谱C19H17FN4O4Na+[M+Na]+,理论值407.1126;实测值,407.1131。
实施例23:合成2-(5-氨基-1-(4-甲基苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物23):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-甲基苄基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,103.6mg)和N-对甲基苯基马来酰亚胺(0.6mmol,112.2mg)后,加入氯仿(15mL)磁力搅拌下,40℃反应6小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用3毫升乙醇洗涤沉淀得白色固体2-(5-氨基-1-(4-甲基苄基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物23),产率92%。熔点:216.9–219.7℃。
高分辨质谱C21H23N4O4 +[M+H]+,理论值395.1714;实测值,395.1723。
实施例24:合成2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物24):在25毫升圆底烧瓶中加入(E)-N-(4-氯苯乙基)-2-硝基乙烯-1,1-二胺(0.5mmol,120.8mg)和N-对甲基苯基马来酰亚胺(0.6mmol,112.2mg)后,加入乙醇和乙腈各5mL,磁力搅拌下,40℃反应12小时后将反应液进行减压浓缩至3毫升时进行抽滤,所得固体用3毫升乙醇重结晶得白色固体2-(5-氨基-1-(4-氯苯乙基)-4-硝基-2-氧代-2,3-二氢-1H-吡咯-3-基)-N-(对甲苯基)乙酰胺(化合物24),产率91%。熔点:204.3–206.8℃。
高分辨质谱C21H22ClN4O4 +[M+H]+,理论值429.1324;实测值,429.1328。
以上所合成的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物,结构如表1所示:
表1 5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的结构式
第二部分本发明化合物的杀虫效果
卤虫模型是筛选具有杀虫活性物质快速简便的方法。我们随机选择20个化合物进行卤虫活性初步筛选。将农药吡虫啉和本发明的化合物作对比,用0.500mg/mL的浓度测得8小时各化合物的校正死亡率。数据证实,本发明的化合物对卤虫有明显的生物活性。数据结果如表2所示。
表2本发明化合物对卤虫的8小时校正死亡率
通过和吡虫啉对照,本发明化合物1~4、9、12、16~17共8个化合物的8小时校正死亡率为33.8%~64.16%,比对照药物吡虫啉的8小时校正死亡率30.26%要高。表明这8个化合物的杀卤虫活性比对照吡虫啉要好。
进一步将这8个化合物进行复筛,按照梯度浓度测试它们对卤虫的杀虫能力,通过SPSS软件模拟求出其8小时的半致死浓度(LD50-8h)。数据结果如表3所示。结果表明,这8个化合物的8小时的半致死浓度为0.385~0.683mg/mL,比对照药物吡虫啉的8小时的半致死浓度0.767mg/mL要低,表明化合物1~4、9、12、16~17这8个化合物具有较好的杀虫活性。
表3本发明代表性化合物对卤虫的8小时半致死浓度(LD50-8h)
化合物 回归方程 LD<sub>50</sub>(mg/mL) 相关系数/r
1 y=1.600+5.591x 0.517 0.981
2 y=0.674+4.705x 0.683 0.961
3 y=0.506+2.114x 0.576 0.993
4 y=0.256+0.744x 0.452 0.993
9 y=0.976+3.106x 0.485 0.953
12 y=1.033+4.011x 0.553 0.987
16 y=1.368+4.762x 0.516 0.998
17 y=0.935+2.254x 0.385 0.985
吡虫啉 y=0.267+2.321x 0.767 0.983
注:R在一元线性方程就直接是因变量自变量的相关系数,多元则是复相关系数,R越接近于1,拟合程度越好,相关性也越高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物,其特征在于,该化合物的结构如式(I)所示:
其中,式(I)中,Z为氧原子或氮原子;
R为氢原子、苯基、苄基、苯乙基;
R'为氢原子、苯基、苄基、苯乙基、无取代基。
2.权利要求1所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在室温或加热条件下,在有机溶剂或水中,将如式(II)所示的1,1-烯二胺类化合物与如式(III)所示的马来酸酐或马来酰亚胺类化合物进行加成环化反应,制得如式(I)所示5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物;
式(II)中,R为氢原子、苯基、苄基、苯乙基;
式(III)中,Z为氧原子或氮原子;R'为氢原子、苯基、苄基、苯乙基、无取代基。
3.5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物,其特征在于,该化合物的结构如式(I)所示:
其中,式(I)中,Z为氧原子,R为甲基、对氟苯基、苯甲基、对氟苯甲基、对甲氧基苯乙基、间氟苯乙基、对甲基苯乙基,R'为无取代基;
Z为氮原子,R为对氟苯基、对氟苯甲基、对氯苯乙基、对甲基苯乙基,R'为氢原子;
Z为氮原子,R为甲基、对氟苯基、对氟苯甲基、对甲氧基苯乙基、对氯苯乙基,R'为苯基;
Z为氮原子,R为氢原子、对甲基苯甲基、对氯苯乙基、对甲基苯乙基,R'为对氟苯基;
Z为氮原子,R为氢原子、对氟苯基、间甲基苯甲基、对氯苯乙基,R'为对甲基苯基。
4.权利要求3所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在室温或加热条件下,在有机溶剂或水中,将如式(II)所示的1,1-烯二胺类化合物与如式(III)所示的马来酸酐或马来酰亚胺类化合物进行加成环化反应,制得如式(I)所示5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物;
其中,Z为氧原子,R为甲基、对氟苯基、苯甲基、对氟苯甲基、对甲氧基苯乙基、间氟苯乙基、对甲基苯乙基,R'为无取代基;
Z为氮原子,R为对氟苯基、对氟苯甲基、对氯苯乙基、对甲基苯乙基,R'为氢原子;
Z为氮原子,R为甲基、对氟苯基、对氟苯甲基、对甲氧基苯乙基、对氯苯乙基,R'为苯基;
Z为氮原子,R为氢原子、对甲基苯甲基、对氯苯乙基、对甲基苯乙基,R'为对氟苯基;
Z为氮原子,R为氢原子、对氟苯基、间甲基苯甲基、对氯苯乙基,R'为对甲基苯基。
5.根据权利要求2或4所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,其特征在于,式(II)1,1-烯二胺类化合物与如式(III)马来酸酐或马来酰亚胺类化合物的摩尔比为1:1~1:2。
6.根据权利要求2或4所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,其特征在于,反应温度为20~120℃。
7.根据权利要求2或4所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,其特征在于,反应时间为20分钟~12小时。
8.根据权利要求2或4所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,其特征在于,所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯、1,4-二氧六环和乙腈中的一种或几种溶剂的混合溶剂。
9.根据权利要求2或4所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物的制备方法,其特征在于,式(II)1,1-烯二胺类化合物的摩尔与有机溶剂体积比为1mmol:12~30mL。
10.权利要求1或3所述的5-氨基-4-硝基吡咯酮类化合物作为制备杀虫药物的应用。
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