1,3,5-二嗪类衍生物的合成及生物活性研究进展

费 强,吴文能,裴娟娟,郭正美,张永露,欧阳贵平

(贵州大学精细化工研究与开发中心,贵州贵阳550025)

费 强,吴文能,裴娟娟,郭正美,张永露,欧阳贵平

(贵州大学精细化工研究与开发中心,贵州贵阳550025)

1,3,5-二嗪类化合物具有独特的六元环结构骨架,广泛应用于农药领域。综述了近年来1,3,5-二嗪类衍生物的合成及生物活性研究进展,提出了今后的研究方向。

1,3,5-二嗪;农药;合成;生物活性

1 前言

图1 噻嗪酮与噻虫嗪的结构式Fig.1 The structural formula of buprofezin and thiamethoxam

此后,诺华公司经过一系列的研究与开发,于1998年推出了结构独特的新烟碱类化合物噻虫嗪(图1)。噻虫嗪具有杰出的、广谱的杀虫活性,能有效防治鳞翅目、鞘翅目、缨翅目等害虫,尤其是对同翅目害虫有很高的活性[2]。其母体结构1,3,5-二嗪Ⅲ能用来进一步合成高活性化合物,其一般是以硝基胍为原料,与甲胺反应后,再经环化反应制得。1,3,5-二嗪的合成路线[2,3]见图2。

图2 1,3,5-二嗪的合成路线Fig.2 The synthetic route of 1,3,5-oxadiazine

2 1,3,5-二嗪类化合物的研究进展

2002年,Chai等[4]合成了一系列含1,3,4-二唑结构的1,3,5-二嗪衍生物,合成路线见图3。将所合成的化合物进行对蚜虫及粘虫的杀虫活性测试,结果表明,活性较好的化合物a(R=5-F)、b (R=3-NO2)及c(R=4-NO2)也仅有接近20%的抑制率,但这一结果却为进一步研制出高活性的新型化合物奠定了基础。

2003年,Chee等[5]设计并合成了一系列二(三氟甲基)取代的1,3,5-二嗪衍生物(图4),并指出该类物质能作为害虫综合防治的潜在试剂。

图3 含1,3,4-二唑环的1,3,5-二嗪类化合物的合成路线Fig.3 The synthetic route of 1,3,5-oxadiazine compounds containing 1,3,4-oxadiazole

图4 二(三氟甲基)取代的1,3,5-二嗪衍生物Fig.4 Bis(trifluoromethyl)substituted 1,3,5-oxadiazine derivatives

2003年,Maienfisch等[6]合成了叠氮吡啶类1,3, 5-二嗪衍生物(图5)。生物活性测试表明,a(R =H)和b(R=CH3)都对桃蚜表现出较好的活性。此外,Ⅵa和Ⅵb还有可能替代噻虫嗪进行深入的作用机制研究。

2010年,Maienfisch等[7]合成了一系列杂环取代的1,3,5-二嗪衍生物(图5),这些化合物能够作为农药的活性成分,可指导农药设计及合成。

图5 叠氮吡啶类1,3,5-二嗪衍生物(Ⅵ)及杂环取代1,3,5-二嗪衍生物(Ⅶ)Fig.5 Azidopyridyl(Ⅵ)and heterocyclic(Ⅶ)substituted 1,3,5-oxadiazine derivatives

2005年,Roush等[8]合成了一系列含杂环的1,3, 5-二嗪衍生物(图6),指出该类化合物能广泛用作杀虫剂及杀螨剂。

图6 杂环取代的1,3,5-二嗪衍生物Fig.6 Heterocyclic substituted 1,3,5-oxadiazine derivatives

2007年,Metelkina[9]在无催化剂条件下合成了1,3,5-二嗪硝基衍生物和(图7),但并未对其应用作进一步论述。

图7 硝基取代的1,3,5-二嗪化合物Fig.7 Nitro group substituted 1,3,5-oxadiazine compounds

2009年,Patel等[10]合成了3-三唑-1,3,5-二嗪-4-硫酮类化合物,其合成方法见图8。生物活性测试结果显示,所制备的化合物对测试细菌均有一定活性,并且大多数化合物的活性与对照药氨苄青霉素相当,从而使进一步研究其潜在的杀菌活性及更广泛的应用成为可能。

图8 3-三唑-1,3,5-二嗪-4-硫酮类化合物的合成路线Fig.8 The synthetic route of 3-triazyl-1,3,5-oxadiazine-4-thione compounds

2011年,Yang等[11]合成了一系列含α,β-不饱和酮结构的1,3,5-二嗪酰胺衍生物(图9),并对其进行杀虫活性测试(测试害虫包括棉蚜、小菜蛾及红蜘蛛)。结果表明,大多数化合物对棉蚜表现出较好的活性,部分化合物的相对抑制率达到了100%;化合物a(R1=Me,R2=4-OEt-C6H4)和b(R1=i-Pr,R2= 2-furyl)对小菜蛾的相对抑制率也达到了100%;这类化合物对红蜘蛛的抑制作用也较为明显,其中部分化合物的相对抑制率达80%以上。这些数据为进一步优化结构及研究构效关系奠定了基础。

图9 含α,β-不饱和酮结构的1,3,5-二嗪酰胺衍生物Fig.9 1,3,5-Oxadiazine amide derivatives containing α,β-unsaturated ketone skeletons

2012年,Zhang等[12]合成了新型1,3,5-二嗪氮氧化类似物(图10),并选取豌豆蚜来测试其杀虫活性。结果表明,在250 mg·m L-1浓度下,24 h后,豌豆蚜致死率为90.5%,LC50值为47.411 mg· m L-1。虽然该类化合物表现出较好的生物活性,但相比于原来的新烟碱,其活性还是有所下降。

图10 新型1,3,5-二嗪氮氧化类似物Fig.10 Novel 1,3,5-oxadiazine N-oxide analogues

3 结语

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Research Advances in Synthesis and Biological Activities of 1,3,5-Oxadiazine Derivatives

FEI Qiang,WU Wen-neng,PEI Juan-juan,GUO Zheng-mei,ZHANG Yong-lu,OUYANG Gui-ping
(Centre for Research and Development of Fine Chemicals,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

1,3,5-Oxadiazine has unique six-membered ring structures,and its derivatives are found to possess extensive application in agrochemicals.In this paper,recent advances of synthsis and biological activities of 1,3,5-oxadiazine derivatives are reviewed,and the research directions are suggested.

1,3,5-oxadiazine;insecticide;synthesis;biological activity

O 626

A

1672-5425(2013)05-0008-03

10.3969/j.issn.1672-5425.2013.05.003

贵州大学研究生创新基金资助项目(2012031)

2013-03-01

费强(1988-),男,湖北赤壁人,硕士研究生,主要从事有机合成研究,E-mail:fqorganic@163.com;通讯作者:欧阳贵平,教授,E-mail:oygp710@163.com。