氟虫腈酰胺化、烷基化和肟类衍生物的合成与表征

发布时间：2020-07-07 22:41

【摘要】：随着有机合成农药的不断发展,农用杀虫剂在保证农作物产量增加有着关键作用。因此开发出新型的高效、低毒、低残留的绿色杀虫剂已成为必然趋势,这使得农药的新药研发成本与难度大幅提高。氟虫腈是一种杀虫广谱的苯基吡唑类杀虫剂,由于对非靶标生物高毒而限制了其使用范围。本论文选择使用“Me-too”策略以氟虫腈为先导化合物,对其官能团进行改造,设计合成了一系列基于氟虫腈苯基吡唑结构的酰胺化、烷基化和肟类衍生物,本论文主要研究工作如下:(1)以氟虫腈为先导化合物,成功的合成了十四种氟虫腈酰胺化衍生物A_1-A_(14),并通过红外和核磁共振等手段进行结构表征,其中A_(13)的结构通过单晶衍射确证。将部分化合物A应用到柞蚕保护中,考察了其对四龄春柞蚕的毒性,发现经过酰胺化修饰后的氟虫腈毒性降低,说明化合物A对柞蚕毒性较小。还进行了部分化合物A对柞蚕饰腹寄蝇的防治效果实验,结果表明化合物A均满足防治效果和归一化营茧率的筛选。此外,还考察了化合物A对柞蚕繁育性能的影响,结果表明化合物A不影响柞蚕的繁育性能。综上表明,氟虫腈酰胺化衍生物在柞蚕保护方面有较好的应用前景。(2)以氟虫腈为母体结构,与溴代烷烃反应,得到了7种氟虫腈单取代烷基化衍生物;以DMF作为溶剂,碳酸钾提供碱性条件,氟虫腈与二溴代烷烃反应,得到了8种氟虫腈双取代烷基化衍生物,通过红外、核磁、质谱和单晶衍射等手段进行表征验证,还得到了S_6、D_2、D_6和D_8的单晶结构。氟虫腈烷基化衍生物反应的最佳合成条件为:碳酸钾作为碱性试剂并且用量为1.5 eq,二甲亚砜作为溶剂,60℃下反应12小时,最终D_2产率可达78%。最后提出对D_5、D_6、D_7和D_8的反应机理。(3)以氟虫腈为先导化合物与盐酸羟胺反应,得到了胺肟化氟虫腈产物;以乙腈为溶剂,三乙胺提供碱性条件,胺肟化氟虫腈与酰氯反应,合成了十四种氟虫腈肟酯化的衍生物,并通过红外、核磁共振、质谱等手段进行表征验证,还得到了胺肟化氟虫腈、E_(11)和E_(12)的单晶结构。以乙腈为溶剂,NaH提供碱性条件,胺肟化氟虫腈与溴代烷烃反应,合成了七种氟虫腈肟醚化的衍生物。最后利用苯甲腈与盐酸羟胺反应生成的苯甲胺肟与氟虫腈的腈基反应生成三唑化氟虫腈,并通过红外、核磁共振、质谱等手段进行表征验证,还得到了三唑化氟虫腈的单晶结构,对生成三唑化氟虫腈的反应提出了可能反应机理。
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ453
【图文】：

新型杀虫剂,研发过程,氟虫腈

利用分子生物学手段找出其构效关系并完善其结构。新型杀虫剂的研发过程见图1.7。图1.7 新型杀虫剂的研发过程1.4 基于“me-too”策略的氟虫腈衍生物合成的国内外研究进展氟虫腈是由 Rhone-Poulenc 公司最早开发的苯基吡唑类广谱性杀虫剂[49]。作为苯基吡唑类杀虫剂的代表，氟虫腈具有高杀虫活性、杀虫谱广及与其他传统杀虫剂无交互抗性等优点，其作用机制为通过抑制害虫体内的 γ-氨基丁酸受体使其失活，从而有效阻塞中枢神经系统的氯离子通道，会导致昆虫神经中枢的过度兴奋直至死亡[50-52]。由于氟虫腈在使用的过程中被证实对甲壳类生物和蝴蝶具有较高风险，且在自然界中降解速度慢。从 2009 年起，我国农业部限制了氟虫腈使用范围[53]。由于氟虫腈本身有着优异的杀虫活性与独特的杀虫机制，国内外科研工作者们一直在研究基于氟虫腈的苯基吡唑骨架合成其衍生物以替代氟虫腈[54-57]。其中最常用的研究手段是使用模仿创新的方法,即常说的“me-too”策略，使用氟虫腈作为先导化合物

示意图,氟虫腈,结构修饰,腈基

选出有效的衍生物[58-60]。使用证。通过这一种方法已经开虫腈）[62]、Vaniliprole[63]和 F基吡唑出发，可以使用“me-t腈基、4 位上的腈基和 5 位

路线图,氟虫腈,衍生物合成,磷酸酯

图 1.12 氟虫腈偶联磷酸酯衍生物合成路线图1.4.4 氟虫腈吡唑环上 5 位氨基的修饰Jiang[69]等设计并制备出了具有双重作用靶点（GABA 受体和乙酰胆碱受体）的杀虫剂，将烟碱类杀虫剂的活性基团-内盐引入到氟虫腈的结构中，合成了一类氟虫腈内盐及酰胺化衍生物，合成路线见图 1.13，并研究了其杀虫活性及构效关系。

【参考文献】