CN110041312A - 一类溴代吡咯腈二聚体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一类溴代吡咯腈二聚体及其制备方法和应用，所述的溴代吡咯腈二聚体如式(Ⅰ)和(Ⅱ)所示，本发明所合成的具有通式(Ⅰ)和(Ⅱ)的化合物具广谱的杀虫活，可用于防治多种作物上的以菜青虫、小菜蛾、粘虫等为代表的鳞翅目害虫幼虫；也可用于防治蓟马、叶蝉类、螨类和线虫类等有害生物。单独使用本发明的化合物，可以防治上述提及的有害生物。本发明的化合物也可以与其它生物或化学物质联合使用，这些生物或化学物质可包括其它杀虫剂、杀螨剂、杀线剂、杀菌剂和生长调节剂等。本发明的化合物作为有效成分，可制成所希望任何一种农药剂型，本发明使用方便和应用广泛。

Description

一类溴代吡咯腈二聚体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于农业技术领域，具体涉及一类溴代吡咯腈二聚体及其制备方法和应用。
背景技术
吡咯类化合物具有杀菌、杀虫等广谱生物活性，广泛存在于植物、动物和微生物的代谢产物中。早在1987年，美国研究人员合成筛选出了高活性化合物溴代吡咯腈(tralopyril)，溴代吡咯腈对植物有药害，通过对溴代吡咯腈进一步结构优化，将其转化为前体药物溴虫腈(chlorfenapyr)，从而有效解决药害问题。
溴虫腈作为前体杀虫杀螨剂，现已成功商品化，其主要作用机理是在昆虫中肠的微粒体多功能氧化酶的作用下，脱去吡咯N上的取代基，从而释放出溴代吡咯腈而表现杀虫活性。虽然溴虫腈单体对植物无药害，但在其工业化合成时，由于反应底物溴代吡咯腈不能100％反应完成，且溴虫腈与溴代吡咯腈的位移值差异不大，难于工业化分离纯化，导致工业化生产的溴虫腈原药中均含有溴代吡咯腈残留，从而使得生产的相关溴虫腈制剂对相关作物具药害风险，也因此限制了溴虫腈商品化制剂的应用。
公开号为CN106632270A的专利文献公开了一类谷氨酸-溴代吡咯腈偶合物及其制备方法与应用，其中采用一锅法制备了具优异杀虫活性的端炔中间体，反应式如下：
由于反应底物溴代吡咯腈不能100％反应完成，且生成的端炔中间体与溴代吡咯腈的位移值差异不大，也存在难于分离纯化的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一类溴代吡咯腈二聚体，易于与溴代吡咯腈分离且具杀虫活性。
本发明的技术方案为：一类溴代吡咯腈二聚体，如式(Ⅰ)和(Ⅱ)所示：
其中：
式(Ⅰ)中，n＝0-4；m＝0-5，7；
式(Ⅱ)中，n＝1-3；m＝0-5，7。
为了获得易于与溴代吡咯腈分离且具杀虫活性的化合物，本申请以公开号为CN106632270A的专利文献为基础，将一锅法制备的含溴代吡咯腈端炔中间体的反应物不经纯化，直接将其进行下一步点击化学反应，合成出杀虫活性良好且与溴代吡咯腈的位移值差异很大的化合物。
作为优选，通式(Ⅰ)和(Ⅱ)的化合物是如表1所示，
表1
本发明还提供了上述的一类溴代吡咯腈二聚体的制备方法，包括：
在H2O和CH2Cl2或t-BuOH或DMF中，用CuSO4·5H2O和抗坏血酸钠处理式(Ⅲ)化合物和式(Ⅳ)或式(Ⅴ)双叠氮中间体而分别得到式(Ⅰ)和(Ⅱ)化合物，反应式如下所示；
本发明式式(Ⅰ)和(Ⅱ)所示化合物，可以通过下述详细方法进行制备，其中n和m的数值，除特别说明外均如前所限定。
化合物制备程序一：参照公开号为CN106632270A的专利文献中的方法，将溴代吡咯腈(tralopyril)和溶于THF和溴氯甲烷(10摩尔比)中，加入NaH后室温反应2h，然后滴加式(Ⅵ)化合物的THF溶液，反应一定时间后，将反应液倒入冷水中，用二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥后过滤。向滤液中加入式(Ⅳ)或式(Ⅴ)的双叠氮中间体，然后加入CuSO4·5H2O和抗坏血酸钠的纯净水溶液，室温反应过夜，经相关后处理得式(Ⅰ)和(Ⅱ)所示的化合物。
化合物制备程序二：参照公开号为CN106632270A的专利文献中的方法，将溴代吡咯腈(tralopyril)和溶于THF和溴氯甲烷(10摩尔比)中，加入NaH后室温反应2h，然后滴加式(Ⅵ)化合物的THF溶液，反应一定时间后，将反应液倒入冷水中，用二氯甲烷萃取后浓缩。将浓缩物溶于t-BuOH或DMF，加入式(Ⅳ)或式(Ⅴ)的双叠氮中间体，然后加入CuSO4·5H2O和抗坏血酸钠的纯净水溶液，一定温度下反应4h，经相关后处理得式(Ⅰ)和(Ⅱ)所示的化合物。
本发明还提供了一类溴代吡咯腈二聚体在农业杀虫、杀螨或杀线虫上的应用。
作为优选，将所述的一类溴代吡咯腈二聚体与其它物质联合使用，其它物质包括杀虫剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀菌剂以及生长调节剂中的至少一种。
本发明还提供了上述的一类溴代吡咯腈二聚体在制备农业杀虫剂或杀螨剂上的应用。
本发明还提供了一种包括上述的一类溴代吡咯腈二聚体的农药。
作为优选，所述农药为水分散粒剂、可溶性粉剂或油悬浮剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明所合成的具有通式(Ⅰ)和(Ⅱ)的化合物具广谱的杀虫活，可用于防治多种作物上的以菜青虫、小菜蛾、粘虫等为代表的鳞翅目害虫幼虫；也可用于防治蓟马、叶蝉类、螨类和线虫类等有害生物。单独使用本发明的化合物，可以防治上述提及的有害生物。本发明的化合物也可以与其它生物或化学物质联合使用，这些生物或化学物质可包括其它杀虫剂、杀螨剂、杀线剂、杀菌剂和生长调节剂等。
(2)本发明的溴代吡咯腈二聚体呈现良好的杀虫活性，易于工业化生产中分离出不含溴代吡咯腈的目标产物单体，对作物不产生药害，可用于制备农业杀虫剂、杀螨剂和杀线虫剂。
(3)本发明的化合物作为有效成分，可制成所希望任何一种农药剂型，本发明使用方便和应用广泛。
具体实施方式
实施例1
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a的合成；按此合成方法可成功合成式(Ⅰ)所示其它化合物。
将溴代吡咯腈(10.5g，30mmol)和溶于THF(200mL)和溴氯甲烷(39g，300mmol，10equiv)中，分批加入NaH(60％in oil，2.88g，72mmol)后，室温反应2h，然后滴加式(Ⅵ)中m＝0的中间体(炔丙醇，30mmol)的THF(100mL)溶液，65℃反应48h后，将反应液倒入冰水中，用二氯甲烷萃取3次，合并有机层，无水硫酸钠干燥并浓缩。将浓缩溶于DMF，加入式(Ⅳ)中n＝0的双叠氮中间体(10mmol)，然后加入CuSO4·5H2O(6mmol)和抗坏血酸钠(12mmol)的纯净水溶液，55℃反应4h，向反应中加入水100mL，用乙酸乙酯萃取3次，合并有机层，无水硫酸钠干燥并浓缩，浓缩物经柱层析(先用石油醚:乙酸乙酯＝5:1的体系将残留的溴代吡咯腈洗出完全，然后用石油醚:乙酸乙酯＝1:4的体系洗出产物)得化合物1a。
1H NMR(400MHz，DMSO-d 6)：δ7.83(s，2H)，7.64(m，8H)，5.33(s，4H)，4.82(s，4H)，4.35(s，4H)。13C NMR(100MHz，DMSO-d 6):δ144.46*2，142.23*2，135.84*2，131.90*2，129.28*4，125.26*6，124.45*2，121.28*2，113.58*2，103.28*2，97.91*2，75.40*2，61.28*2，49.02*2.API-ES(m/z):970.8[M+Na]+。
实施例2
此实施例中，详细描述了式(Ⅱ)中化合物1b的合成；按此合成方法可成功合成式(Ⅱ)所示其它化合物。
将溴代吡咯腈(10.5g，30mmol)和溶于THF(200mL)和溴氯甲烷(39g，300mmol，10equiv)中，分批加入NaH(60％in oil，2.88g，72mmol)后，室温反应2h，然后滴加式(Ⅵ)中m＝0的中间体(炔丙醇，30mmol)的THF(100mL)溶液，65℃反应48h后，将反应液倒入冰水中，用二氯甲烷萃取3次，合并有机层，无水硫酸钠干燥后过滤并用二氯甲烷定溶至180mL。向滤液中加入式(Ⅴ)中n＝1的双叠氮中间体(10mmol)，然后加入CuSO4·5H2O(6mmol)和抗坏血酸钠(12mmol)的纯净水溶液(60mL)，室温反应过液，向反应中加入水100mL，用乙酸乙酯萃取3次，合并有机层，无水硫酸钠干燥并浓缩，浓缩物经柱层析(先用石油醚:乙酸乙酯＝5:1的体系将残留的溴代吡咯腈洗出完全，然后用石油醚:乙酸乙酯＝1:4的体系洗出产物)得化合物1b。
1H NMR(400MHz，DMSO-d 6)：δ7.72(s，2H)，7.59(m，8H)，5.31(s，4H)，4.42(t，4H，J＝4.8Hz)，4.34(s，4H)，3.71(t，4H，J＝7.6Hz).13C NMR(100MHz，DMSO-d 6):δ144.63*2，142.13*2，136.05*2，132.00*2，129.42*4，125.34*6，124.76*2，121.50*2，113.87*2，103.51*2，98.07*2，75.43*2，68.63*2，61.39*2，49.44*2.API-ES(m/z):1014.7[M+Na]+
实施例3
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中优选化合物1a-3a和式(Ⅱ)中优选化合物1b-3b对茶树的安全性评价。将式中的式(Ⅰ)中部分化合物1a-3a和式(Ⅱ)中化合物1b-3b用少量DMF溶解后，用含0.1％TW80的水配制成浓度为2mM药液；同样配制方法，另设0.2mM和2mM溴代吡咯腈以及30％溴虫腈悬浮剂药液(按溴虫腈含量2mM配制)作阳性对照。将配好的药液喷雾于三年生茶树上，药后7天观察一次，共观察63天。其分级标准为：0–10分，1级；11–20分，2级；21–30分，3级；31–40分，4级；41–50分，5级；51–60分，6级；61–70分，7级；71–80分，8级；81–90分，9级；91–100分，10级。药害现象及其分值如表2所示。
表2药害结果
由表2可知，溴代吡咯腈对茶树均有药害，其中0.2mM达7级，2mM达8级；30％溴虫腈悬浮剂表现轻度药害，而化合物1a-3a和化合物1b-3b均不表现药害。
实施例4
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a-3a和式(Ⅱ)中化合物1b-3b对小菜蛾的活性。将化合物1a-3a、化合物1b-3b和溴虫腈用少量DMF溶解，然后用用含0.1％TW80的水配制成浓度为1mM、0.5mM和0.25mM的药液。采用浸叶法测式各化物对小菜蛾3龄幼虫的活性，处理后48h统计分析。测试结果(见表3)表明，化合物1a-3a和化合物1b-3b均对小菜蛾3龄幼虫表现不同程度的毒杀活性。
表3各化合物对小菜蛾3龄幼虫的活性
实施例5
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a-3a和式(Ⅱ)中化合物1b-3b对茶棍蓟马的防效，另设溴虫腈作为药剂对照。将所有化合物用少量DMF溶解，然后用用含0.1％TW80的水配制成浓度为1mM的药液。将茶棍蓟马若虫接种于1年生水培茶苗，培养48h后喷施药液，继续培养，分别于24h、48h和96h后调查并统计分析。测试结果(见表4)表明，化合物1a-3a和化合物1b-3b均对茶棍蓟马幼虫表现不同程度的防效，药后96h，防效均达85％以上。
表4各化合物对茶棍蓟马的毒杀活性

Claims (8)

1.一类溴代吡咯腈二聚体，其特征在于，如式(Ⅰ)和(Ⅱ)所示：
其中：
式(Ⅰ)中，n＝0-4；m＝0-5，7；
式(Ⅱ)中，n＝1-3；m＝0-5，7。
2.如权利要求1所述的一类溴代吡咯腈二聚体，其特征在于，通式(Ⅰ)和(Ⅱ)的化合物如表1所示，
表1
3.如权利要求1或2所述的一类溴代吡咯腈二聚体的制备方法，其特征在于，包括：
在H2O和CH2Cl2或t-BuOH或DMF中，用CuSO4·5H2O和抗坏血酸钠处理式(Ⅲ)化合物和式(Ⅳ)或式(Ⅴ)双叠氮中间体而分别得到式(Ⅰ)和(Ⅱ)化合物，反应式如下所示；
4.如权利要求1或2所述的一类溴代吡咯腈二聚体在农业杀虫、杀螨或杀线虫上的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，将所述的一类溴代吡咯腈二聚体与其它物质联合使用，其它物质包括杀虫剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀菌剂以及生长调节剂中的至少一种。
6.如权利要求1或2所述的一类溴代吡咯腈二聚体在制备农业杀虫剂或杀螨剂上的应用。
7.一种包括如权利要求1或2所述的一类溴代吡咯腈二聚体的农药。
8.如权利要求7所述的农药，其特征在于，所述农药为水分散粒剂、可溶性粉剂或油悬浮剂。
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