含茚基的氯虫苯甲酰胺类似物的合成与杀虫活性

龚大伟

（青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛 266042）

含茚基的氯虫苯甲酰胺类似物的合成与杀虫活性

龚大伟

（青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛 266042）

将茚基团引入邻甲酰胺基苯甲酰胺类杀虫剂结构中，合成了一系列含有茚基的氯虫苯甲酰胺类似物，并通过核磁和高分辨质谱确定了结构。生物活性测试结果表明，所合成的含茚基的氯虫苯甲酰胺类似物杀虫活性优良，具有开发价值。

邻甲酰胺基苯甲酰胺；茚基；合成；杀虫活性

氯虫苯甲酰胺是鱼尼丁受体抑制剂类杀虫剂，因其具有良好的杀虫活性以及低毒的特点，成为近来农药开发、应用的热点［1-3］。但是，近年来此类药物的大量使用，使得一些地方的害虫对其产生了严重的抗药性。2011年在广州增城监测到1例对氯虫苯甲酰胺产生极高水平抗性的小菜蛾田间种群，其当代和F1代虫源的LC50值分别为78.78,59.14 mg/L，抗性倍数分别为606.00和454.92倍，达极高水平抗性，而且大部分增效剂对氯虫苯甲酰胺无明显的增效作用［4-5］。

茚是具有共轭芳环结构的化合物，共轭芳环结构可以与氨基酸的芳香残基形成π-π堆积进而加强杀虫剂和受体结合，具有一定杀虫效果；此外，此种活性结构对哺乳动物和鸟类的毒性远小于其他类似的杀虫剂活性基团［6］。因此，我们利用活性基团拼接的方法，保留氯虫苯甲酰胺的活性基团，并在其吡唑环3号位上引入茚基活性片段，合成了6个含茚基的苯甲酰胺类化合物，并对其进行杀虫活性测试。

1 实验部分

1.1 化合物的合成路线

目标化合物的合成路线参见图1。

1.2 仪器与试剂

BRUKER Avance 500 MHz型核磁共振仪，德国布鲁克公司；RE-52C型旋转蒸发仪，上海亚荣盛华仪器厂；WRS-1A型数字熔点仪，北京万利科学仪器有限公司；IT-TOF型高分辨质谱仪，日本岛津公司。

1-溴茚（分析纯），安耐吉化学品有限公司；2-氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸、2-氨基-3,5-二氯苯甲酸、乙醇、甲基磺酰氯，工业品；1-（3-氯吡啶-2-基）-3-羟基-1H-吡唑-5-甲酸乙酯，由青岛科技大学化学与分子工程学院实验室制。

图1 目标化合物的合成路线

1.3 实验方法

1.3.1 1-（3-氯吡啶-2-基）-3-羟基-1H-吡唑-5-甲酸乙酯（中间体1）的合成

合成方法见参考文献［7］。

1.3.2 1-（3-氯吡啶-2-基）-3-［（1H-茚-1-基）-甲氧基］-1H-吡唑-5-甲酸乙酯（中间体2）的合成

19.50 g（0.10 mol）1-溴茚、26.75 g（0.10 mol）中间体1加入装有150 mL乙腈的反应瓶中，再加入15.18 g（0.11 mol）K2CO3粉末，回流反应10 h。冷却后抽滤，滤渣用乙腈洗涤2次，合并有机相，蒸出溶剂得到棕色油状物（中间体2），直接用于下一步。

1.3.3 1-（3-氯吡啶-2-基）-3-［（1H-茚-1-基）-甲氧基］-1H-吡唑-5-甲酸（中间体3）的合成

将上一步全部产物溶于100 mL甲醇中，加入25 mL 20%NaOH水溶液，于45℃反应2.5 h。蒸出甲醇，加入100 mL水，浓盐酸调节pH值至2～3，抽滤，水洗2次，得淡黄色固体25.4 g（中间体3），质量分数为91%，熔点168～170℃，2步反应总收率65.3%。

1.3.4 ［1-（3-氯吡啶-2-基）-3-［（1H-茚-1-基）-甲氧基］-1H-吡唑-5-基］-8-甲基-6-氯-4H-3,1-苯并嗪-4-酮（4a）

反应瓶中加入15 g吡啶，于-10℃向其中滴加1.26 g（0.011 mol）甲基磺酰氯，搅拌5 min。再加入3.53 g（0.01 mol）中间体3和1.85 g（0.01 mol）2-氨基-3-甲基-5-氯苯甲酸，搅拌20 min。滴加15 g吡啶，搅拌10 min，缓慢滴入1.26 g（0.011 mol）甲基磺酰氯，搅拌10 min，缓慢升至室温，反应过夜。加50 mL水，搅拌15 min，抽滤，滤饼用自来水洗涤，烘干，得中间体4a黄色固体3.87 g，质量分数为95%，收率为71.3%。

用相同方法合成中间体4b。

1.3.5 目标化合物5a的合成

5.20 g（0.01 mol）中间体4a加入装有15 g乙腈的反应瓶中，室温滴加2.33 g（0.03 mol）40%甲胺水溶液，在此温度下反应3 h，加入15 mL水，抽滤，滤饼以乙腈洗涤2次，烘干，得白色固体2.7 g（目标化合物5a），质量分数为95%，收率为48.0%。

目标化合物5b～5f参考目标化合物5a方法合成。

2 结果与讨论

2.1 部分中间体及目标物理化数据

中间体3为淡黄色固体，熔点为168～170℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）,δ：13.66（s,1H）,8.54-8.53（m,1H）,8.32-8.31（m,1H）,7.76-7.75（m,2H）,7.63（t,J=11 Hz, 1H）,7.61（s,1H）,7.25-7.24（m,1H）,7.19（m,1H）,6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：162.3, 158.8,152.4,148.3,147.7,145.3,142.7,139.8,137.3,136.4, 135.8,134.3,130.5,128.8,127.0,125.3,97.2,95.3。MS（m/z）：C18H12ClN3O3（M+H）+354.056 7（计算值），354.065 2（实测值）。

中间体4a为黄色固体，熔点为157～159℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：8.72（d,J=6.5 Hz,1H）, 8.03-7.95（m,2H）,7.63-7.61（m,2H）,7.23（d,J=5.4 Hz,1H）, 7.21-7.20（m,2H）,7.11-7.10（m,2H）,6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,2.15（s,3H）。MS（m/z）：C26H16Cl2N4O3（M+H）+503.059 9（计算值），503.060 8（实测值）。

中间体4b为白色固体，熔点为166～168℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：8.52（d,J=6.5 Hz,1H）, 8.02-7.98（m,2H）,7.64-7.61（m,2H）,7.43（d,J=5.8 Hz,1H）, 7.21-7.18（m,2H）,7.12-7.11（m,2H）,6.28-6.22（m,2H）,5.64（d,J=5.8Hz,1H）。MS（m/z）：C26H13Cl3N4O3（M+H）+523.0005（计算值），523.005 8（实测值）。

目标化合物5a为白色固体，熔点为147～149℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.16（s,1H）,8.48（d, J=4.7 Hz,1H）,8.27-8.26（m,1H）,8.13（d,J=8.0 Hz,1H）,7.84（s,1H）,7.76（m,2H）,7.56（dd,J=4.7,8.1 Hz,1H）,7.47（s,1H）, 7.33（s,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）,6.28-6.22（m,2H）, 5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,2.65（d,J=4.5 Hz,3H）,2.15（s,3H）。13C NMR （DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3, 147.8,145.3,142.5,139.8,137.3,136.4,135.8,134.3,130.5, 128.8,127.0,125.3,97.2,95.3,29.4,13.5。MS（m/z）：C27H21Cl2N5O3（M+H）+534.102 1（计算值），534.104 4（实测值）。

目标化合物5b为白色固体，熔点为165～167℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.11（s,1H）,8.46（d, J=4.7 Hz,1H）,8.12（d,J=8.0 Hz,1H）,8.08（d,J=7.8 Hz,1H）, 7.83（s,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.7,8.0 Hz,1H）,7.46（s, 1H）,7.29（s,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）,6.28-6.22（m, 2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.93-3.89（m,1H）,2.15 （s,3H）, 1.03（d,J=6.6 Hz,6H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：168.2,162.4, 158.7,152.4,148.3,147.8,145.3,142.5,139.8,137.3,136.4, 135.8,134.3,130.5,128.8,127.0,125.3,97.2,95.3,41.8,23.7, 13.6。MS（m/z）：C29H25Cl2N5O3（M+H）+562.133 2（计算值），562.135 4（实测值）。

目标化合物5c为白色固体，熔点为165～167℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）,δ：10.13（s,1H）,8.47（d, J=4.7 Hz,1H）,8.32-8.30（m,1H）,8.13（d,J=7.1 Hz,1H）,7.83（s,1H）,7.76（m,2H）,7.56（dd,J=4.7,8.1 Hz,1H）,7.48（d,J=2.0 Hz,1H）,7.32（d,J=2.1 Hz,1H）,7.25 （m,1H）,7.19 （m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.33-3.30（m,2H）, 3.29-3.27（m,2H）,3.18（s,3H）,2.16（s,3H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3,147.8,145.3,142.5, 139.8,137.3,136.4,135.8,134.3,130.5,128.8,127.0,125.3, 97.2,95.3,73.6,55.8,51.3,13.5。MS（m/z）：C29H25Cl2N5O4（M+H）+578.134 2（计算值），578.135 4（实测值）。

目标化合物5d为白色固体，熔点为159～162℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.29（s,1H）,8.46（d, J=4.3 Hz,1H）,8.27-8.25（m,1H）,8.10（d,J=7.8 Hz,1H）,7.82（s,1H）,7.81（d,J=2.3 Hz,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.7, 8.0 Hz,1H）,7.45（d,J=2.1 Hz,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.11-3.08（m,2H）, 1.39-1.33（m,2H）,1.27-1.22（m,2H）,0.81（t,J=7.3 Hz,3H）。13C NMR（DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3,147.8, 145.3,142.5,139.8,137.3,136.4,135.8,134.3,130.5,128.8, 127.0,125.3,97.2,95.3,43.3,30.9,15.8,13.5。MS（m/z）：C30H27Cl2N5O3（M+H）+575.153 1（计算值），575.154 4（实测值）。

目标化合物5e为白色固体，熔点为183～185℃。

1H NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：10.33（s,1H）,8.48（d, J=3.9 Hz,1H）,8.30-8.29（m,1H）,8.12（d,J=7.8 Hz,1H）,7.83（s,1H）,7.82（d,J=1.8 Hz,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.8, 7.9 Hz,1H）,7.48（d,J=1.7 Hz,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,2.65（d,J=4.4 Hz, 3H）。13C NMR（500 MHz,DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7, 152.4,148.3,147.8,145.3,142.5,139.8,137.3,136.7,135.3, 134.8,131.5,129.8,127.0,125.3,97.2,95.3,30.8。MS（m/z）：C26H18Cl3N5O3（M+H）+553.053 1（计算值），575.054 8（实测值）。

目标化合物5f为白色固体，熔点为183～185℃。

1H NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：10.50（s,1H）,8.46（d, J=4.7 Hz,1H）,8.17-8.15（m,1H）,8.11（d,J=8.0 Hz,1H）,7.83（s,1H）,7.81（d,J=2.3 Hz,1H）,7.76（m,2H）,7.55（dd,J=4.7, 8.0 Hz,1H）,7.44（d,J=2.3 Hz,1H）,7.25（m,1H）,7.19（m,1H）, 6.28-6.22（m,2H）,5.66（d,J=4.8 Hz,1H）,3.92-3.85（m,1H）, 1.02（d,J=6.6 Hz,6H）。13C NMR （500 MHz,DMSO-d6）δ：168.2,162.4,158.7,152.4,148.3,147.8,145.3,142.5,139.8, 137.3,136.7,135.3,134.8,131.5,129.8,127.0,125.3,97.2, 95.3,41.8,23.5。MS（m/z）：C28H22Cl3N5O3（M+H）+581.084 1（计算值），575.086 8（实测值）。

2.2 活性测定

2.2.1 小菜蛾活性测试

采用国际杀虫剂抗性行动委员会（IRAC）提出的浸叶法对小菜蛾进行活性测定。实验结果见表1。

表1 目标化合物对小菜蛾的杀虫活性

由表1可知：目标化合物在质量浓度为1.00 mg/L时，对小菜蛾的致死率均达到100%，与对照氯虫苯甲酰胺活性相当。在质量浓度为0.25 mg/L时，大多数目标化合物对小菜蛾的致死率在90%以上，氯虫苯甲酰胺对小菜蛾的致死率为87.5%。

2.2.2 桃蚜活性测试

采用喷雾法对桃蚜进行室内活性测定，实验结果见表2。

表2 目标化合物对桃蚜的杀虫活性

目标化合物5a～5f在质量浓度为25 mg/L时，对桃蚜均有着良好的活性，部分目标化合物对桃蚜的致死率在90%左右，效果要优于对照药剂氯虫苯甲酰胺。

2.2.3 稻飞虱活性测试

采用浸稻芽法，将长10～15 cm的水稻幼苗浸入相应药液处理中，5 s后取出，放在报纸上摊开吸干多余药液后，植入100 mL透明饲养瓶中，用适量湿润细沙固定，剪掉长出瓶口的叶片，再把试虫放到饲养瓶中，于观察室内保温保湿饲养。药后2 d分别调查各处理活虫数、死虫数，计算校正死亡率，实验结果见表3。

由表3可知，所合成目标化合物在10 mg/L质量浓度下对稻飞虱的活性要明显优于对照药剂氯虫苯甲酰胺。

表3 目标化合物对稻飞虱的活性

3 结论

本文合成了一系列未报道过的侧链含有茚基的邻甲酰胺基苯甲酰胺类化合物，通过1H NMR、13C NMR和高分辨质谱对其结构进行了鉴定。生物活性测试结果表明，目标化合物对3种农业害虫的室内活性均优于对照药剂氯虫苯甲酰胺。此类化合物的合成步骤简单，操作也适合工业化生产，值得进一步研究。

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Synthesis and Insecticidal Activity of Chlorantraniliprole Analogues Containing Indenyl Group

GONG Da-wei
（College of Chemistry and Molecular Engineering,Qingdao University of Science and Technology,Shandong Qingdao 266042,China）

A series of indene-chlorantraniliprole compounds were synthesized by introducing indenyl group into the structure of anthranilic diamides.Their structures were conformed by HRMS,1H NMR and13C NMR.The biological activities were tested.The bioassay showed that these novel chlorantraniliprole analogues containing indenyl group exhibited highly insecticidal activities.

anthranilic diamide；indenyl group；synthesis；insecticidal activity

TQ 450.1+1

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2016.03.004

2016-01-08

龚大伟（1989—），男，黑龙江省齐齐哈尔市人，硕士研究生。研究方向：农药研发。E-mail：806694257@qq.com

柏亚罗）