CN109824742A

CN109824742A - 一类海藻糖酶抑制剂及其制备方法

Info

Publication number: CN109824742A
Application number: CN201910127234.5A
Authority: CN
Inventors: 霍二福; 程伟琴; 冯明; 王柏楠; 王延花; 杨帅; 王毅楠; 杨献红; 王芳; 韩娟; 张谦华; 刘秀伟; 高青环
Original assignee: HENAN CHEMICAL INDUSTRY RESEARCH INSTITUTE CO LTD
Current assignee: HENAN CHEMICAL INDUSTRY RESEARCH INSTITUTE CO LTD
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: CN109824742B

Abstract

本发明属于农药技术领域，具体涉及一类海藻糖酶抑制剂及其制备方法。本发明合成的海藻糖酶抑制剂具有很好的海藻糖酶抑制活性。本发明化合物对水稻白叶枯病菌和辣椒枯萎病菌均具有较高的抑制率。本发明化合物解决了现有海藻糖酶抑制剂对昆虫体壁的穿透性差、竞争性不高、残留期过短问题，可作为海藻糖酶抑制剂类生物农药使用，且具有环境友好、安全、制备简单等优点，具有工业化的大规模应用前景。本发明首次采用含氟取代的氨基吡啶为原料制备海藻糖酶抑制剂，合成工艺简单，反应温度较低、反应时间短，并且后处理简单，经过简单的蒸除溶剂、重结晶、干燥即得到高纯的产品，反应收率高，能耗低，没有三废排放，是绿色的制备工艺。

Description

一类海藻糖酶抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明属于农药技术领域，具体涉及一类海藻糖酶抑制剂及其制备方法。

背景技术

随着农业现代化的进步，人工合成有机杀虫剂和抑菌剂来防治病虫害已成为提高农作物产量的主要手段之一，但是人工合成有机杀虫剂、抑菌剂具有毒性残留、使害虫产生抗药性，病虫害防治的成本越来越高等问题，治理农业生态污染和控制农产品农药残留超标压力加大。新型无公害绿色生物农药的研发已成为农药研究领域的热点，针对昆虫生理过程中特有的一些能源物质如海藻糖、几丁质、生长激素等确定为新的药物作用靶点，已成为农药研发的新途径。

海藻糖是由两个葡萄糖基通过ɑ-ɑ[1,1]糖苷键连接而成的一种非还原性二糖，它是为细菌、真菌以及许多无脊椎动物体内供能的物质。海藻糖水解酶(海藻糖酶trehalaseEC:3.2.1.28)可以专一性地将生物体内的海藻糖水解成两分子的葡萄糖；在昆虫飞行过程中，水溶性的海藻糖通过昆虫血淋巴运输到飞行肌细胞，被可溶性的和颗粒状的肌肉海藻糖酶水解成葡萄糖，进而参加体内的糖酵解，最终被氧化成二氧化碳和水，为昆虫的飞行提供能量。哺乳动物体内没有内源性海藻糖的存在，所以海藻糖酶是一个环境友好、安全、高选择性的靶标，任何能干扰海藻糖酶合成或沉积的物质都会对真菌和昆虫造成影响，海藻糖酶合成抑制剂成为医用抗真菌药物及农用杀虫、杀菌剂研究的热点。

昆虫体内海藻糖的合成需要吸收能量，一分子UDP-葡萄糖与一分子葡萄糖-6-磷酸经海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS，EC：2.4.1.15)催化生成海藻糖-6-磷酸，随后由海藻糖-6-磷酸脂酶(TPP，EC：3.1.3.12)催化生成海藻糖。

针对具体的靶标酶，设计专一的抑制剂是当今研发高效、低毒、特异性强、对环境友好的新型农药的主要途径。目前的海藻糖酶抑制剂存在一定的问题，例如对昆虫体壁的穿透性差，竞争性不高，或者残留期过短。因此，研发具有选择性好、高效低用量、对环境友好、安全性高的农药具有重要的理论与实际意义。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供一类海藻糖酶抑制剂及其制备方法。

本发明的目的可通过以下技术方案来实现：

一种下式(I)所示的化合物：

其中，m、n相同或不同，彼此独立地选自1-4的整数。

根据本发明的实施方案，所述(I)化合物包括如下具体结构：

作为实例，所述式(I)化合物具体为：

本发明还提供上述式(I)化合物的制备方法，所述制备方法包括：化合物(IV)与化合物(V)进行反应，得到式(I)化合物；

根据本发明的实施方案，所述反应可以加入溶剂；所述溶剂选自有机溶剂和酸；所述有机溶剂可以选自腈类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂中的至少一种，所述有机溶剂例如选自乙腈、甲醇、丙酮、四氢呋喃中的至少一种；所述酸可以选自盐酸、醋酸中的至少一种；所述溶剂例如选自腈类溶剂与盐酸溶液的混合物；所述盐酸溶液的浓度可以选自2-20％，例如10％；所述腈类溶剂与盐酸溶液的体积比可以为1：(0.5-1.5)，例如1:1；

所述反应可以在加热条件下进行，例如在回流条件下进行；

所述反应的时间可以为5-55分钟，例如30分钟；

所述反应还包括后处理步骤，所述后处理步骤具体为：蒸除溶剂，将得到的固体进行重结晶；

所述重结晶使用的溶剂可以为腈类溶剂与醇类溶剂的混合溶剂，例如乙腈与乙醇的混合溶剂；所述腈类溶剂与醇类溶剂的体积比可以为(1-3):1，例如2:1。

本发明还提供上述式(I)化合物的用途，其可作为海藻糖酶抑制剂，用于制备抑菌剂或杀虫剂等农药；

所述抑菌剂可以抑制病菌；所述病菌包括但不限于：水稻白叶枯病菌、辣椒枯萎病菌、水稻细菌性条斑病菌、柑橘溃疡病菌、甘蓝黑腐病菌、花生青枯病菌、稻瘟病菌、香蕉炭疽病菌、小麦赤霉病菌、荔枝霜疫霉菌、甘蔗黑腐病菌、番茄叶霉病菌、烟草青枯病菌、香蕉细菌性软腐病菌、黄单胞杆菌、桃子腐烂病菌、黄皮腐烂病菌、辣椒炭疽菌、胶胞炭疽菌、香蕉枯萎病菌、水稻纹枯病菌、黑粉病菌、十字花科黑腐病菌、番茄青枯病菌、立枯丝核菌、菜软腐病菌、黄瓜角斑病菌、苹果轮纹病病菌、水稻细菌性谷枯病菌、玉米细菌性枯萎病菌、水稻秧苗细菌性立枯病菌、苹果腐烂病菌、黄瓜灰霉病菌、小麦纹枯病菌、小麦全蚀病菌、苹果褐斑病菌、橡胶树红根病菌、橡胶树褐根病菌、橡胶树紫根病菌、橡胶树白根病菌、橡胶树臭根病菌、橡胶树炭疽病菌、芒果炭疽病菌、西瓜枯萎病菌、芒果蒂腐病菌、芭蕉炭疽病菌、番茄灰霉病菌、辣椒黑斑病菌、梨黑斑病菌、番茄早疫病菌、黄瓜枯萎病菌、棉花立枯病菌。

所述杀虫剂可以杀死害虫，所述害虫包括但不限于：蚜虫、蝗虫、蓟马、介壳虫、木虱、卜泥、叶蝉、褐飞虱、玉米螟、斜纹夜蛾、小菜蛾、苹果蠹蛾、纹白蝶、东方果实蝇、米象、白蚁、蛞蝓、鼠妇、马陆、螨、天牛、松毛虫、舞毒蛾。

本发明的有益效果

1.本发明合成的海藻糖酶抑制剂具有很好的海藻糖酶抑制活性。具体地，本发明化合物对水稻白叶枯病菌和辣椒枯萎病菌均具有较高的抑制率，本发明化合物对水稻白叶枯病菌的抑制率可高达65.6％，本发明化合物对辣椒枯萎病菌的抑制率可高达68.1％。本发明化合物解决了现有海藻糖酶抑制剂对昆虫体壁的穿透性差、竞争性不高、残留期过短问题，可作为海藻糖酶抑制剂类生物农药使用，且具有环境友好、安全、制备简单等优点，具有工业化的大规模应用前景。

2.本发明首次采用含氟取代的氨基吡啶为原料制备海藻糖酶抑制剂，合成工艺简单，反应温度较低、反应时间短，并且后处理简单，经过简单的蒸除溶剂、重结晶、干燥即得到高纯的产品，反应母液不需要处理就可以循环使用4-6次，反应收率高，能耗低，没有三废排放，是绿色的制备工艺。

附图说明

图1为本发明合成出的海藻糖酶抑制剂反应式。

图2为本发明实施例2合成出的N-(5-氟吡啶)-D-吡喃葡萄糖胺的核磁共振氢谱。

图3为本发明实施例2合成出的N-(5-氟吡啶)-D-吡喃葡萄糖胺的核磁共振碳谱。

图4为本发明实施例5合成出的N-(3,5-二氟吡啶)-D-吡喃葡萄糖胺的核磁共振氢谱。

图5为本发明实施例5合成出的N-(3,5-二氟吡啶)-D-吡喃葡萄糖胺的核磁共振碳谱。

具体实施方式

下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。

实施例1

将75.28克(0.8mol)的2-氨基吡啶、126.1克(0.7mol)的D-吡喃葡萄糖和乙腈与10％盐酸溶液(体积比1:1)的混合液200毫升加入到500毫升的圆底烧瓶中，加热回流30分钟，自然冷却至室温后，抽滤，用乙腈:乙醇＝2:1的混合液重结晶，60℃真空干燥10个小时，得到158.6克白色固体产品，收率为88.41％；熔点：162-164℃；IR(KBr压片,cm^-1):3481.51,3321.42,2953.02,2920.23,1608.63,1577.77,1537.27,1473.62,1442.75,1386.82,1328.95,1294.24,1211.3,1172.72,1143.79,1087.85,1062.78,1018.41,991.41,951.91,885.33,848.68,781.17,761.88,734.88,715.59,651.94,626.87,601.79,518.85,449.41；¹H NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):7.98-7.99(d,1H),7.40-7.44(m,1H),6.88-6.91(d,1H),6.53-6.61(m,2H),4.81-4.89(m,1H),4.76-4.78(d,1H),4.63-4.70(m,1H),4.51-4.55(m,1H),4.36-4.37(d,1H),3.70-3.72(m,1H),3.53-3.64(m,2H),3.50-3.72(m,4H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):158.15,147.41,136.99,113.03,108.38,82.77,75.92,74.34,70.08,68.35,60.48。MS(m/z)/(M⁺):256。

实施例2

将31.7克(0.28mol)的2-氨基-5-氟吡啶、40.57克(0.23mol)的D-吡喃葡萄糖和乙腈与10％盐酸溶液(体积比1:1)的混合液130毫升加入到250毫升的圆底烧瓶中，加热回流30分钟，自然冷却至室温后，抽滤，用乙腈:乙醇＝2:1的混合液重结晶，60℃真空干燥10个小时，得到51.52克白色固体产品，收率为81.67％；熔点：160-162℃；IR(KBr压片,cm^-1):3327.21,2889.37,1618.28,1591.27,1533.41,1481.33,1406.11,1375.25,1319.31,1284.59,1230.58,1209.37,1176.58,1145.72,1118.71,1087.85,1062.78,1016.49,947.05,904.61,883.4,817.82,771.53,702.09,669.3,624.94；¹H NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):7.96-7.97(d,1H),7.39-7.43(m,1H),6.96-6.98(d,1H),6.56-6.59(m,1H),4.76-4.81(m,2H),4.69-4.70(d,1H),4.52-4.54(m,1H),4.36-4.37(d,1H),3.69-3.71(m,1H),3.34-3.50(m,5H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):155.07,154.27,151.89,133.68,133.44,125.20,125.00,109.01,108.97,83.19,75.91,74.32,70.06,68.33,60.46。MS(m/z)/(M⁺):274。

实施例3

将31.7克(0.28mol)的2-氨基-4-氟吡啶、40.57克(0.23mol)的D-吡喃葡萄糖和乙腈与10％盐酸溶液(体积比1:1)的混合液130毫升加入到250毫升的圆底烧瓶中，加热回流30分钟，自然冷却至室温后，抽滤，用乙腈:乙醇＝2:1的混合液重结晶，60℃真空干燥10个小时，得到53.66克白色固体产品，收率为85.07％；熔点：192-194℃；IR(KBr压片,cm^-1):3323.35,2895.15,1625.99,1585.49,1541.12,1458.18,1309.67,1192.01,1122.57,1085.92,1053.13,1018.41,975.98,873.75,796.60,775.38；¹H NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):8.00-8.04(dd,1H),7.23-7.25(d,1H),6.47-6.51(m,1H),6.31-6.35(dd,1H),4.80-4.84(t,1H),4.72-4.76(m,2H),4.52-4.54(m,1H),4.37-4.38(d,1H),3.69-3.71(m,1H),3.34-3.51(m,5H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):170.31,167.79,160.75,150.29,101.48,93.97,82.73,76.01,74.25,69.95,68.32,60.51。MS(m/z)/(M⁺):274。

实施例4

将31.7克(0.28mol)的2-氨基-3-氟吡啶、40.57克(0.23mol)的D-吡喃葡萄糖和乙腈与10％盐酸溶液(体积比1:1)的混合液130毫升加入到250毫升的圆底烧瓶中，加热回流90分钟，自然冷却至室温后，旋蒸去溶剂，用乙腈重结晶，固体60℃真空干燥10个小时，得到50.96克白色固体产品，收率为80.79％；熔点：159-161℃；IR(KBr压片,cm^-1):3419.79,3377.36,2941.44,1625.99,1521.84,1473.62,1446.61,1249.87,1188.15,1116.78,1053.13,1020.34,800.46,781.17,750.31,605.65,572.86；¹H NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):7.85-7.86(d,1H),7.37-7.42(m,1H),6.87-6.89(d,1H),6.61-6.64(m,1H),5.09-4.13(t,1H),4.67-4.68(d,2H),4.37-4.38(d,1H),4.30-4.31(d,1H),4.23-4.24(d,1H),3.69-3.71(m,1H),3.60-3.63(m,1H),3.50-3.56(m,1H),3.36-3.47(m,3H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):147.47,145.05,142.57,121.13,112.85,92.57,81.56,76.21,75.02,68.78,60.52。MS(m/z)/(M⁺):274。

实施例5

将36.8克(0.28mol)的2-氨基-3,5-二氟吡啶、40.57克(0.23mol)的D-吡喃葡萄糖和乙腈与10％盐酸溶液(体积比1:1)的混合液130毫升加入到250毫升的圆底烧瓶中，加热回流30分钟，自然冷却至室温后，抽滤，用乙腈:乙醇＝2:1的混合液重结晶，60℃真空干燥10个小时，得到59.52克白色固体产品，收率为88.55％；熔点：189-191℃；IR(KBr压片,cm^-1):3442.94,3371.57,3323.35,3086.11,2972.31,2947.23,2912.51,1631.78,1598.99,1533.41,1489.05,1276.88,1240.23,1190.08,1116.78,1085.92,1053.13,989.48,981.77,883.4,653.87,592.15,569.00；¹H NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):7.93-7.94(d,1H),7.63-7.69(m,1H),6.92-6.95(d,1H),5.01-5.06(t,1H),4.73-4.74(d,2H),4.65-4.67(d,1H),4.49-4.52(m,1H),4.30-4.31(d,1H),3.62-3.64(m,1H),3.59-3.60(m,1H),3.45-3.53(m,1H),3.35-3.41(m,3H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-D₆)δ(ppm):170.31,167.79,160.76,150.29,101.48,93.97,82.73,76.01,74.25,69.95,68.32,60.51。MS(m/z)/(M⁺):292。

实施例6

将36.8克(0.28mol)的2-氨基-4,5-二氟吡啶、40.57克(0.23mol)的D-吡喃葡萄糖和乙腈与10％盐酸溶液(体积比1:1)的混合液200毫升加入到500毫升的圆底烧瓶中，加热回流30分钟，自然冷却至室温后，抽滤，用乙腈:乙醇＝2:1的混合液重结晶，60℃真空干燥10个小时，得到61.15克白色固体产品，收率为90.97％；熔点：186-188℃；HRMS(ESI)m/z(M⁺):292.2355。

实施例7

将35.59克(0.28mol)的4-氟-2,6-二氨基吡啶、82.87克(0.46mol)的D-吡喃葡萄糖和乙腈与10％盐酸溶液(体积比1:1)的混合液200毫升加入到500毫升的圆底烧瓶中，加热回流30分钟，自然冷却至室温后，抽滤，用乙腈:乙醇＝2:1的混合液重结晶，60℃真空干燥10个小时，得到92.28克白色固体产品，收率为88.88％；HRMS(ESI)m/z(M⁺):451.4001。

实施例8-15

参照实施例1-实施例7的合成方法合成以下具体化合物，如下表：

表1

实施例16

发明人对制备的海藻糖酶抑制剂的抑制率进行测试。采用含毒介质法测定化合物对各种病菌的抑菌效果。具体测定方法为：将合成的目标化合物先配制成1000ppm的稀释液，吸入1mL稀释液滴到直径为9cm玻璃培养皿中；再在培养皿中滴入9mL熔融的病菌培养基，并与稀释液充分混匀，制成含药平板，待其冷却凝固后，在含药平板中央接种一粒病菌菌核，置于27℃左右生化培养箱中培养2天，量取菌落生长直径，与空白对照，计算抑菌率(％)。

测试数据如表2所示。

表2海藻糖酶抑制剂的抑制率

本发明以吡喃型葡萄糖为先导化合物，采用N＝C-N结构单元生物电子等排取代原理为设计原则，对先导化合物进行结构和取代基修饰，以取代的2-氨基吡啶环为母体合成一系列的海藻糖酶抑制剂，通过海藻糖酶抑制剂的抑制率测试结果表明(见表2)，将氟取代基引入到吡啶环上，增加了对水稻白叶枯病菌和辣椒枯萎病菌的抑制活性；氟取代基的数量大于一时，化合物体现出较好的杀菌活性，化合物对水稻白叶枯病菌的抑制率达到55.2％以上，例如，双氟取代化合物对水稻白叶枯病菌的抑制活性高于单氟取代化合物的抑制活性。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.下式(I)所示的化合物，

其中，m、n相同或不同，彼此独立地选自1-4的整数。

2.根据权利要求1所述的式(I)化合物，其特征在于，所述(I)化合物包括如下化合物：

3.根据权利要求1或2所述的式(I)化合物，其特征在于，所述式(I)化合物包括如下化合物：

4.权利要求1-3任一项所述的式(I)化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：化合物(IV)与化合物(V)进行反应，得到式(I)化合物；

5.根据权利要求4所述的式(I)化合物的制备方法，其特征在于，所述反应可以加入溶剂；所述溶剂选自有机溶剂和酸；

优选地，所述有机溶剂选自腈类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂中的至少一种；

所述酸选自盐酸、醋酸中的至少一种；

例如，所述溶剂选自腈类溶剂与盐酸溶液的混合物；

优选地，所述盐酸溶液的浓度选自2-20％；

所述腈类溶剂与盐酸溶液的体积比可以为1：(0.5-1.5)。

6.根据权利要求4或5所述的式(I)化合物的制备方法，其特征在于，所述反应可以在加热条件下进行，例如在回流条件下进行。

7.根据权利要求4-6任一项所述的式(I)化合物的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为5-55分钟，例如30分钟。

8.根据权利要求4-7任一项所述的式(I)化合物的制备方法，其特征在于，所述反应包括后处理步骤，所述后处理步骤为：蒸除溶剂，将得到的固体进行重结晶；

优选地，所述重结晶使用的溶剂为腈类溶剂与醇类溶剂的混合溶剂，例如乙腈与乙醇的混合溶剂；

优选地，所述腈类溶剂与醇类溶剂的体积比为(1-3):1，例如2:1。

9.权利要求1-3任一项所述式(I)化合物的用途，其特征在于，所述式(I)化合物可作为海藻糖酶抑制剂，用于制备抑菌剂或杀虫剂等农药。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述抑菌剂可以抑制病菌；所述病菌包括：水稻白叶枯病菌、辣椒枯萎病菌、水稻细菌性条斑病菌、柑橘溃疡病菌、甘蓝黑腐病菌、花生青枯病菌、稻瘟病菌、香蕉炭疽病菌、小麦赤霉病菌、荔枝霜疫霉菌、甘蔗黑腐病菌、番茄叶霉病菌、烟草青枯病菌、香蕉细菌性软腐病菌、黄单胞杆菌、桃子腐烂病菌、黄皮腐烂病菌、辣椒炭疽菌、胶胞炭疽菌、香蕉枯萎病菌、水稻纹枯病菌、黑粉病菌、十字花科黑腐病菌、番茄青枯病菌、立枯丝核菌、菜软腐病菌、黄瓜角斑病菌、苹果轮纹病病菌、水稻细菌性谷枯病菌、玉米细菌性枯萎病菌、水稻秧苗细菌性立枯病菌、苹果腐烂病菌、黄瓜灰霉病菌、小麦纹枯病菌、小麦全蚀病菌、苹果褐斑病菌、橡胶树红根病菌、橡胶树褐根病菌、橡胶树紫根病菌、橡胶树白根病菌、橡胶树臭根病菌、橡胶树炭疽病菌、芒果炭疽病菌、西瓜枯萎病菌、芒果蒂腐病菌、芭蕉炭疽病菌、番茄灰霉病菌、辣椒黑斑病菌、梨黑斑病菌、番茄早疫病菌、黄瓜枯萎病菌、棉花立枯病菌；

所述杀虫剂可以杀死害虫，所述害虫包括：蚜虫、蝗虫、蓟马、介壳虫、木虱、卜泥、叶蝉、褐飞虱、玉米螟、斜纹夜蛾、小菜蛾、苹果蠹蛾、纹白蝶、东方果实蝇、米象、白蚁、蛞蝓、鼠妇、马陆、螨、天牛、松毛虫、舞毒蛾。