CN1124272C - 鬼臼毒素类化合物及其在杀虫上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了鬼臼毒素类化合物的结构通式，(I)，并发现C-4为很强的修饰位点，其中R可以为H、OH或X，X为卤素，并在通式的基础上合成筛选出杀虫活性更高R为通式(II)的该化合物衍生物，本发明可为筛选杀虫活性更高的该化合物衍生物提供依据；本发明应用于作为植物杀虫剂，可减少环境污染。

Description

鬼臼毒素类化合物及其在杀虫上的应用

本发明属于鬼臼毒素类化合物。

砂地柏(Sabina vulgaris Antoine)为柏科，圆柏属植物，又名叉子圆柏、新疆圆柏、天山圆柏、双子柏、爬柏、臭柏。砂地柏的枝、杆、根含有芳香油，可用作调制化妆品、皂用香精原料，以后发现砂地柏植株的石油醚提取物对赤拟谷盗、玉米象、小菜蛾、菜青虫、粘虫、棉铃虫有很高的种群抑制作用，并对小菜蛾、菜青虫、粘虫、棉铃虫表现出强烈的拒食作用和胃毒毒杀作用，在此基础上，申请了专利“砂地柏杀虫剂及其制造方法”(专利号：ZL94105885.9)。

通过对砂地柏杀虫活性物质的进一步研究，从中分离出了三种单体化合物，结构鉴定证明，这三种化合物分别是鬼臼毒素、脱氧鬼臼毒素和β-鬼臼毒素，其结构式如图所示：

鬼臼毒素                               脱氧鬼臼毒素

β-鬼臼毒素

鬼臼毒素类化合物在医学上的应用已进行了充分研究，这类化合物抗肿瘤活性较高，通过对其分子结构的改造，已有抗肿瘤药物问世。

本发明目的在于确定具有杀虫活性的鬼臼毒素类化合物的化学通式。

本发明另一目的在于提供按照通式合成鬼臼毒素类化合物衍生物。

本发明目的还在于鬼臼毒素类化合物在杀虫上的应用。

本发明鬼臼类化合物的通式如下：

其空间构型：C-1，为α-构型；C-2、C-3位之间为反式内酯环连接；C-4位的构型可以是α位或β位。

其中C-4为很强的修饰位点，取代基R不同，取代的空间构型不同，形成了不同的鬼臼毒素类化合物。

其中R可以为H、OH或X，X为卤素，

其中R还可以是

上述化合物中R₁可以是少于4个碳的烃基、卤代烃茎、芳香烃或取代芳香烃基。

上述化合物中R₂可以是烃基，卤代烃茎、芳香烃或取代的芳香烃基。

1.R＝H，该化合物为脱氧鬼臼毒素；

脱氧鬼臼的理化性质如下：

(1)白色柱状结晶，易溶于丙酮，不溶于甲醇，熔点160-164℃，

比旋光度[α]²⁵ _D＝-160°(CH₃CL)；

(2)图1为本化合物的红外光谱图

3100-2700cm^-1区的多个吸收属于甲基和亚甲基的伸缩振动；1800-1700cm^-1区吸收峰归属为5元内酯环羟基吸收；1600-1540cm^-1间的强吸收峰，3100-3050cm^-1，1620cm^-1处的吸收为苯环上的C-H和C＝C双键的伸缩振动；

(3)图2为该化合物的’HNMR谱

以(CD₃)₂CO为溶剂，TMS为基准物，测得基¹H的核磁共振谱如图1.2所示；

(4)图3为本化合物的定NMR谱

用(CD₃)₂CO为溶剂，用AM-400核磁共振仪测得其它核磁共振谱如图1.3；

(5)图4为该化合物的MS图

其中M/Z398处有(M⁺)的分子离子峰，因此可确定该化合物分子量为398；

(6)TLC之R_f值

二氯甲烷∶丙酮＝25∶1 R_f＝0.75

二氯甲烷∶丙酮＝8∶1  R_f＝0.95

在相同条件下，该化合物与标准脱氧鬼臼毒素的R_f值始终相同。

2.当R＝αOH时，该化合物为鬼臼毒素；

本化合物的理化性质如下：

(1)熔点114℃，比旋度[α]²⁵ _D＝-113°；

(2)图5为本化合物的质谱图；

其中M/Z414处有(M⁺)的分子离子峰，396(M⁺-18，H₂₀)，383(M⁺-31，OCH₃)；

(3)图6为本化合物的’HNMR图

其中C₂、C₃、C₄、C₅、C₈、C₁₁、C2’(C6’)、OCH₂O、C4’、C3’(C5’)、’H吸收位置分别为：2.82(dd)；2.75(m)；4.77(t)；7.12(s)；6.15(s)；4.60(S)，4.08(m)；6.37(d)；5.97(d)；3.61(s)；3.75(s)。

3.当R＝βOH时，该化合物为β-鬼臼毒素(表鬼臼)

本化合物的理化性质如下：

(1)熔点157-158℃，比旋度[α]²⁵ _D＝+84℃；

(2)图7为该化合物的MS谱

其中M/Z414(M⁺)处吸收为分子离子峰，397(M⁺-18+1，H₂O，A+1)

(4)图8为该化合物的’HNMR图

其中C₂、C₃、C₄、C₅、C₈、C₁₁、C₂’(C₆’)、OCH₂O、C₄’、C₃’(C₅’)、H的吸收位置分别为

4.62(d)，3.27(d)，2.84(d)，4.87(s)，6.68(s)，6.55(s)，4.34-4.39(m)，6.27(s)，4.36(m)，3.79(s)，3.74(s)。

4.当R＝cl时，该化合物为氯代鬼臼。

本化合物的理化性质如下：

(1)熔点，190-191℃，比旋度[α]²⁵ _D＝-27；

(2)图9为该化合物的MS图

其中M/Z432处有(M^-)的分子离子峰，434处为同位素峰，397处为(M^--35，CL)。

5.当R＝βC1CH₂C-O时，该化合物为4β-O-氯乙酰基鬼臼毒素

本化合物的理化性质如下：

(1)熔点160-162℃，比旋度[α]²⁵ _D＝-308.7°＜C＝0.5，CHCl₃)；

(2)图10为该化合物的MS谱

其中M/Z490处(M^-)为分子离子峰，492为同位素峰；

(3)图11为该化合物的’HNMR图

以CDCl₃为溶剂，TMS为标准物，以AC-80核磁共振仪测得该化合物的

’HNMR图如11；

(4)图12为该化合物的IR图

·用KBr压卡法，测得其主要吸收有：1778(γ-lactone)，1740(ester)，1589，1506，1483(aromatic，c＝＜).

6.当R＝β-间氟苯甲酰胺基时，该化合物为4β-间氟苯甲酰胺基-4-去氧鬼臼毒素。

本化合物的物化性质如下：

(1)熔点124-127℃，比旋度[α]²⁵ _D＝-82°(C＝0.5，CHCC₃)；

(2)图13为该化合物的MS图

其中M/Z535处(M⁺)为分子离子峰；

(3)图14为该化合物的’HNMR图

其中PPM：7.20-7.56(4H，间氟苯基上4个H的化学位移；

(4)图15为该化合物的IR图；

用KBr压片法测得其IR图如图15。

(5)元素分析C₂₉H₂₆O₈NF·H₂O

实验值：C62.93，H5.06，N2.53。

本发明化合物可用于昆虫防治，如本发明化合物对粘虫、菜青虫、小菜蛾、棉铃虫均表现出高的拒食活性和胃毒毒杀作用；并对多种农业害虫有种群抑制作用。本发明化合物脱氧鬼臼毒素的制备方法见图16

4β-O-氯乙酰基鬼臼毒素的制备：

将50mmol鬼臼毒素和50mmol相应的羧酸溶于20ml干燥的CH₂CL₂中，用冰盐溶液将反应液冷却至-10℃左右，在搅拌下滴加1mlBF₃·Et₂O溶液，加完后在-10℃继续搅拌，TLC检测无原料为止。滴入0.6ml吡啶，产生少量白色沉淀，加入20mlCH₂CL₂稀释后，过滤除去沉淀，滤液依次用水、5％HCl、饱和NaHCO₃、水洗涤、无水Na₂SO₁干燥，减压蒸除溶剂后所得粗产物用柱层析分离纯化，用石油醚/丙酮＝4/1～2/1淋洗，分离出目标产物，浓缩，得本产品。

4β-间氟苯甲酰胺基-4-去氧鬼臼毒素的制备：

取0.40gNH₂-PPT、1.2mmol DCC(0.2472g)及20ml无水CH₂CL₂，自平衡漏斗逐滴加入等摩尔的酸及10ml无水CH₂CL₂的混合溶液。在冰水浴中搅拌，TLC检测大部分原料(80％)已转化，延长搅拌时间转化率提高不多，停止搅拌，滴加几滴冰醋酸分解过量的DCC，过滤，除去沉淀，滤液以5N的氨水洗涤，再用蒸馏水洗两次，以无水Na₂SO₄干燥，蒸除溶剂，得白色固体，以硅胶柱层析分离产物，以CHCL₃/CH₃OH的适当比便分离出目标产物，用丙酮作溶剂重结晶，得晶体。

昆虫毒理学研究表明，鬼臼毒素类似物对昆虫有拒食、抑制生长发育的作用。初步研究表明，其作用机理为：鬼臼毒素类化合物进入虫体后可能分布在体壁、脂肪体、中肠、马氏管中，从而导致虫体壁变薄、角质化程度增高，使表皮不能形成，中肠内食物结块；体内水分代谢失衡，最终导致试虫死亡；这类药物可能抑制昆虫的DNA基因位点，使其基因发生异常组合，幼虫推近代蛹；也可能作用于神经内分泌系统，从而形成畸形蛹、死蛹、变化后不能飞翔的症状。

本发明有益效果：(1)、本发明提出了鬼臼类化合物的结构通式，在此基础上，可筛选出抗虫活性更高的衍生物；(2)、确定鬼臼类化合物在抗虫上的应用，扩大了植物杀虫剂的范围，同时为人工合成提供了依据。(3)、将鬼臼类化合物作为植物农药在生产上应用，减少了环境污染。

实施例：

1.供试昆虫

1)菜青虫(Pieris rapae)：自近期内未施过药的甘蓝地采回菜青虫幼虫，经室内饲养，挑选个体大小一致，发育正常的5龄前期幼虫，饥饿2-3h后供试。

2)小菜蛾(Plutella xylostella L.)：从深圳引回抗性种群，于室内用蛭石培养萝卜苗饲养，试验时挑选健康，整齐的3龄幼虫，饥饿2-3h供试。

3)粘虫(Mythimna separata Walker)：用诱虫灯诱捕活成虫，让其产卵于室内(T＝25±2℃；RH＝65-80％；L/D＝12h/12h)以小麦叶片或玉米叶片人工饲养繁殖。试验时挑选个体大小一致的3龄中期幼虫，饥饿2-3h供试。

2.样品及溶剂

1)样品由兰州大学化学系有机分析组提供或自己制备

2)溶剂为丙酮，西安化学试剂厂生产，分析纯

3.生测方法

1)菜青虫生测法

采用小叶碟添加法；在直径5cm的塑料培养皿底部铺一层滤纸，并加水保湿。每皿挑试虫一头，将待试样品用丙酮稀释成一定浓度，从没施过药的新鲜甘蓝叶片上用打孔器制出直径1cm的叶碟，在配好的药液内浸1-2S，自然晾干(另设丙酮液为对照组)。于每皿内加一片叶碟，室温(T＝25±2℃；RH＝65-80％)下饲养，待试虫吃完一片叶碟后再加入处理叶碟。夜晚视试虫取食情况可多加几片，记录试虫取食的叶碟数量，按公式(1)计算拒食率，48h开始以正常叶片饲养。将试虫按实验中观察到的生长发育、死亡情况分为5个级别，分级标准为：0.死于5龄幼虫阶段；1.死于预蛹或化为畸形蛹；2.死于蛹期，蛹内未发育为成虫状；3.已发育为成虫状，但不能正常脱壳羽化；4.可羽化为正常成虫。统计各级虫数及死、活虫数，计算：

用以上几个指标，主要是“发育抑制率”，结合“MID”值(Mean ofInhibitory Degree，即各处理中死亡虫体被阻止发育的平均级别数)，来综合评判各样品对5龄菜青虫的生长发育抑制作用及毒效。

2)小菜蛾的生测方法采用叶片分级法：在养虫盒(Φ：3.9cm；h：7cm，盒盖上有一通气孔)中放一张滤纸(φ：4cm)，加水保湿，每盒中放入10头3龄中期幼虫；以丙酮将样品稀释成一定浓度的溶液，将新鲜甘蓝叶片用1cm打孔器打制成1cm的叶碟，于药液内浸1-2S，晾干后每盒内放3片，每样品设3个重复(即用试虫30头)。采用叶片分级法48h检查试虫取食叶片量和中毒死亡情况，按公式(8)计算48h拒食率。48h后换以正常叶片饲喂，直到化蛹，按公式(10)计算最终死亡率。叶片分级标准：0级：叶片上无取食痕迹；1级：叶片上有零星取食痕迹；2级：叶片上有明显取食缺刻；3级：叶片被取食面积约占1/3；4级：叶片被取食面积约占1/2；5级：仅留下少量残渣。

3)粘虫的生测方法

在直径9cm的养虫盒底部铺一层滤纸，加水保湿，每盒中放入5头健壮、饥饿12h的3龄粘虫，以丙酮将样品稀释成一定浓度的溶液，将新鲜小麦叶剪成1×2cm的叶片，于药液内浸1-2秒，晾干后放入盒内，每样品设6个重复(即用试虫30头)。记录48h试虫的取食情况，按公式(1)计算48h拒食率。鬼臼毒素类化合物的生物活性测定结果见表1。表1鬼臼毒素类化合物的生测结果：化合物名称               菜青虫    小菜蛾     粘虫

48h拒食率(％)           发育指数    (％)  发率抑制率(％)     校正死亡率(％)         MID值48h拒食率(％)   最终死亡率     (％)  48h拒食率脱氧鬼臼毒素    97.3a   0      100.0  100.0   0      76.3   4.9   76.3鬼臼毒素        96.4a   20.0   77.8   100.0   0.44   56.3   73.3  56.0β-鬼臼毒素     99.7a   77.5   13.9   37.5    2.52   24.9   0     42.8氯代表鬼臼      95.2a   60.0   33.3   50.0    1.34   25.4   20.04β-O-氯乙酰基鬼臼毒素

            96.3    5.8    93.2   100.0   0.27    -      -    68.14β-间氟苯甲酰胺基-4-去氧鬼臼毒素

            70.9    47.4   44.5   86.7    1.945   -      -    81.4注：(1)测定时，T＝25±2℃，RH＝65-80％；

(2)每处理用试虫菜青虫10头；小菜蛾3个重复，每重复10头；粘虫6个重复，每重复5头；

(3)各样品浓度均为4mg·ml-1；

(4)拒食率后的相同字母表示方差分析(DMRT)中5％水平上无显著差异。

Claims (1)

1、鬼臼类化合物，其特征在于其化学通式为：

其中空间构型为：C-1，α构型；C-2、C-3之间连接为反式内酯环；C-4位的构型可以是α位或β位；

其中C-4位的取代基R可以是：

(1)R＝H，该化合物为脱氧鬼臼毒素；

(2)R＝OH，空间构型为α构型，为鬼臼毒素；空间构型为β构型，为β-鬼臼毒素或表鬼臼；

(3)R＝X，X为卤素；

(4) ，R的空间构型为β构型；R₁可以是少于4个碳的烃基，卤代烃茎，芳香烃或取代芳香烃基。

(5) ，R的空间构型为β构型；R₂可以是烃基，卤代烃茎，芳香烃或取代的芳香烃基

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