專利名稱：蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯的含氮類似物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯含氮類似物，制備方法及其作為直接防治蚜蟲(chóng)和調(diào)控蚜蟲(chóng)行為(驅(qū)避報(bào)警)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今的害蟲(chóng)防治理念，已從傳統(tǒng)的“殺滅”轉(zhuǎn)向科學(xué)的“調(diào)控”，亦即將害蟲(chóng)危害控制在有效的經(jīng)濟(jì)閾值之內(nèi)，同時(shí)對(duì)環(huán)境友好，利于生態(tài)良性循環(huán)。因此，巧妙地利用昆蟲(chóng)自身體內(nèi)的信息物質(zhì)進(jìn)行害蟲(chóng)行為調(diào)控，正成為“可持續(xù)農(nóng)業(yè)”中治理害蟲(chóng)的重要手段之一。蚜蟲(chóng)是農(nóng)業(yè)中的主要害蟲(chóng)之一，利用蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素控制其行為，可減少化學(xué)殺蟲(chóng)劑用量及抗性的產(chǎn)生，利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，該類信息素在二十一世紀(jì)具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。
蚜蟲(chóng)種類不同，其報(bào)警信息素成分可能有所不同，但大多數(shù)蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素的主要成分是[反]-β-法尼烯(E-β-farnesene，簡(jiǎn)稱EBF)。由于EBF的分子量較小，并且存在共軛雙鍵，在田間條件下易揮發(fā)和被氧化，穩(wěn)定性差，不利于它在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的有效應(yīng)用，因此需要對(duì)EBF分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和修飾，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)與活性之間關(guān)系的研究，以期望得到具有較好的報(bào)警活性和穩(wěn)定性的蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素類似物。
拜耳公司和日本特殊農(nóng)藥公司推出一種新煙堿類殺蟲(chóng)劑吡蟲(chóng)啉(Imidacloprid)，它具有高效、持效期長(zhǎng)、對(duì)抗性害蟲(chóng)有效、安全和兼有胃毒、觸殺作用的良好特性，因而成為近年來(lái)發(fā)展最快的殺蟲(chóng)劑之一，此類殺蟲(chóng)劑對(duì)蚜蟲(chóng)有很好的化學(xué)防治效果。在吡蟲(chóng)啉基礎(chǔ)之上，諾華公司、拜耳公司、Takeda公司和Mitsui Chemicals公司很快開(kāi)發(fā)第二代新煙堿類殺蟲(chóng)劑Thiamethoxam，Thiacloprid，Clothianidin和Dinotefuran。這四個(gè)化合物對(duì)蚜蟲(chóng)也有很好的化學(xué)防治效果。新煙堿類殺蟲(chóng)劑雖然對(duì)蚜蟲(chóng)有著很好的化學(xué)防治效果，但是不具有調(diào)控蚜蟲(chóng)行為的作用。
本發(fā)明在保留蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯的報(bào)警活性骨架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，引入具有很好化學(xué)殺蚜效果的新煙堿類殺蟲(chóng)劑的含氮雜環(huán)活性結(jié)構(gòu)，以期從中篩選出具有潛在商業(yè)價(jià)值、作用機(jī)制不同于傳統(tǒng)殺蟲(chóng)劑、同時(shí)具備蚜蟲(chóng)報(bào)警和化學(xué)殺蚜作用的新型蚜蟲(chóng)行為調(diào)控劑。
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)新穎的通式如I所示的蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯含氮類似物，涉及其制備及作為直接防治蚜蟲(chóng)和調(diào)控蚜蟲(chóng)行為活動(dòng)(驅(qū)避報(bào)警)的應(yīng)用。
某些蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯類似物已公開(kāi)于例如下列文獻(xiàn)中1977年Bowers等人(Structure-activity relationships of analogs ofthe aphid alarm pheromone，(E)-β-farnesene J.Insect.Physiol.1977，23697-701)，1986年Briggs等人(Some fluorine-containing pheromoneanalogues Pestic.Sci.，1986，17441-448)，1987年李正名等人(昆蟲(chóng)信息素研究(擬蚜蟲(chóng)警戒素的研究)化學(xué)學(xué)報(bào)1987，45(11)1124-1128)，1988年張鐘寧等人(幾種具有生物活性的蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素類似物 昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)1988，31(4)435-438)、Dawson等人(Structure-activity studies on aphid alarmpheromone derivatives and their fields ude against transmission ofBarley Yellow Dwarf Virus.Pestic.Sci.，1988，22；17-30)和1995年黃錦霞等人(蚜蟲(chóng)警戒素類似物的合成 應(yīng)用化學(xué) 1995，12(3)82-84)的報(bào)道均涉及了蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯類似物的結(jié)構(gòu)改造，但是其結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的通式I所示的結(jié)構(gòu)有所不同，其區(qū)別主要在于本發(fā)明通式I含有亞硝基咪唑環(huán)結(jié)構(gòu)，而上述文章中所涉及的蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯類似物在其結(jié)構(gòu)中均不含亞硝基咪唑環(huán)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一在于公開(kāi)一類殺蚜活性較高，調(diào)控蚜蟲(chóng)行為活動(dòng)的蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯含氮類似物。
本發(fā)明目的之二在于公開(kāi)一類上述化合物的制備方法。
本發(fā)明目的之三在于公開(kāi)一類上述的化合物作為直接防治蚜蟲(chóng)和調(diào)控蚜蟲(chóng)行為活動(dòng)(驅(qū)避報(bào)警)的應(yīng)用。
本發(fā)明所說(shuō)的蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯類似物其結(jié)構(gòu)通式如式I 其中R1是(1)氫，或；(2)CH2PyX，其中X是鹵素，Py指吡啶基，或；(3)R2CO，其中R2是C1-C10烷烴、C5-C8環(huán)烷烴、苯基、鹵代苯基、硝基苯、鹵代硝基苯、吡啶基、鹵代吡啶基。
所說(shuō)的化合物的制備方法如下所述1、以3，7-二甲基-2，6-辛二烯基氯為原料，，在無(wú)水的有機(jī)溶劑中與亞硝基咪唑烷，在堿性物質(zhì)存在下，進(jìn)行縮合反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下 2、以1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-N-亞硝基咪唑烷-2-基胺為原料，與3-氯甲基-6-氯-吡啶在無(wú)水的有機(jī)溶劑中，在堿性物質(zhì)存在下，進(jìn)行縮合反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下
3、以1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-N-硝基亞咪唑烷-2-基胺為原料，與酰氯在無(wú)水的有機(jī)溶劑中，在堿性物質(zhì)存在下，進(jìn)行縮合反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下 其中R1為甲基、異丙基、3，7-二甲基-2，7-辛二烯基、環(huán)己基、苯基、氯代苯基、硝基苯、氯代硝基苯、吡啶基、氯代吡啶基。
1、2、3所說(shuō)的堿為有機(jī)或無(wú)機(jī)堿，優(yōu)選碳酸鉀、吡啶、三乙胺、碳酸鈉中的一種。
1、2、3所說(shuō)的溶劑包括脂肪族、脂環(huán)族或芳族的任選鹵代的烴，諸如，例如苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、石油醚、己烷、環(huán)己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳；醚類，如乙醚、二異丙醚、四氫呋喃或乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚；酮類，如丙酮、丁酮或甲基異丁酮；腈類，如乙腈、丙腈或丁腈；酰胺類，如N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-甲酰苯胺、N-甲基吡咯烷酮或六甲基磷酰三胺；酯類，如乙酸甲酯或乙酸乙酯；亞砜類，如二甲基亞砜；醇類，如甲醇、乙醇、正-或異丙醇、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚。優(yōu)選溶劑為甲苯、苯、乙睛、石油醚，最優(yōu)先選用甲苯。
反應(yīng)溫度可以在相對(duì)寬的范圍內(nèi)進(jìn)行的。通常，反應(yīng)是在10℃至120℃，優(yōu)選在30℃至100℃間的溫度下進(jìn)行。
本發(fā)明的方法通常是在常壓下進(jìn)行的。反應(yīng)結(jié)束后，采用常規(guī)的柱層析方法分離(參見(jiàn)，制備實(shí)施例)，即可得本發(fā)明的目標(biāo)物。
本發(fā)明所列舉新穎的通式I的蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯含氮類似物具有令人感興趣的同時(shí)具有調(diào)控蚜蟲(chóng)行為活動(dòng)和化學(xué)殺蚜的性能。采用常規(guī)方法使用，可調(diào)控蚜蟲(chóng)的行為活動(dòng)，既有驅(qū)避報(bào)警作用，又對(duì)蚜蟲(chóng)有直接的化學(xué)防治效果，為一類具有良好應(yīng)用前景的新型蚜蟲(chóng)行為控制劑。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可用以下實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例1化合物1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-2-(N-硝基)亞胺基咪唑烷(HWY1)的制備在100mL的三口燒瓶中，投入6g亞硝基咪唑烷，1.5g無(wú)水碳酸鉀和50mL乙腈，磁攪拌。滴加含5.3g香葉基氯的7mL乙腈溶液，滴加完畢，40℃反應(yīng)5h。冷卻至室溫，過(guò)濾，洗滌固體，濾液合并后脫溶得茶色液體7.61g，產(chǎn)率68.3％。1HNMR(δ，ppm)1.59-1.71(s，9H，CH3-C＝C)，2.06-2.10(t，4H，CH2-CH2-C＝C)，3.50-3.75(t，4H，CH2-CH2-N)，3.95-3.98(d，2H，CH2-C＝C)，5.04-5.14(t，2H，CH＝C)，8.08(s，1H，HN-C＝NNO2)MS(m/z)266(M+)，221，220，164，163，162，152，151，150，137，136，123，97，83，69，55，46，41IR(υ，cm-1)3400(NH)，1660(C＝N)，1550，1370(NO2)實(shí)施例2化合物1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-2-(N-硝基)亞胺基-3-(6-氯-3-吡啶基甲基)咪唑烷(HWY2)的制備在50mL的三口燒瓶中，投入化合物I 3.0g，1.5mL三乙胺和10mL甲苯，室溫?cái)嚢?，滴?.0g3-氯甲基-6-氯-吡啶，滴加完畢，60℃反應(yīng)8h。水洗、干燥和脫溶，得2.0g粗產(chǎn)物。經(jīng)柱層析得1.76g淡黃色油狀液體，產(chǎn)率40.0％。1HNMR(δ，ppm)1.59-1.70(s，9H，CH3-C＝C)，2.03-2.10(t，4H，CH2-CH2-C＝C)，3.50-3.70(t，4H，CH2-CH2-N)，3.91-3.94(d，2H，CH2-C＝C)，4.48(s，2H，CH2-Py)，5.01-5.19(t，2H，CH＝C)，7.28-8.31(m，3H，Py)MS(m/z)391(M+)，347，345，290，278，277，264，224，210，136，127，126，97，83，69，55，46，41IR(υ，cm-1)1690(C＝N)，1550，1370(NO2)實(shí)施例3化合物1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-2-(N-硝基)亞胺基-3-(2-氯-異煙酰基)咪唑烷(HWY3)的制備在50mL的三口燒瓶中，投入化合物I3.0g，1.5mL三乙胺和10mL甲苯，室溫?cái)嚢瑁渭?.5g2-氯-異煙酰氯，滴加完畢，50℃反應(yīng)10h。水洗、干燥和脫溶，得2.0g粗產(chǎn)物。經(jīng)柱層析得1.37g淡黃色油狀液體，產(chǎn)率30.0％。
1HNMR(δ，ppm)1.60-1.71(s，9H，CH3-C＝C)，2.06-2.09(t，4H，CH2-CH2-C＝C)，3.66-4.15(t，4H，CH2-CH2-N)，4.06-4.09(d，2H，CH2-C=C)，5.02-5.21(t，2H，I)，7.28-8.50(m，3H，Py)MS(m/z)407(M++2)，361，326，293，238，221，142，141，140，137，136，123，112，83，69，55，46，41IR(υ，cm-1)1700(C＝O)，1690(C＝N)，1580，1380(NO2)下面表1中列出了式I的化合物，它們均是按照類似于前述實(shí)施例中所示的各種方法制備的。表2、表3、表4分別列出了化合物的1HNMR，MS，IR數(shù)據(jù)。
表1 本發(fā)明中涉及的目標(biāo)化合物
表2 式I的化合物的核磁共振(1HNMR)數(shù)據(jù)

表3 式I的化合物的質(zhì)譜(MS)數(shù)據(jù)


表4 式I的化合物的特征基團(tuán)的紅外光譜(IR)數(shù)據(jù)

生物活性測(cè)試下面進(jìn)行的測(cè)試是用于測(cè)定本發(fā)明化合物對(duì)蚜蟲(chóng)的驅(qū)避報(bào)警活性和化學(xué)殺蚜活性。
1、目標(biāo)化合物對(duì)蚜蟲(chóng)的驅(qū)避報(bào)警活性(1)蚜蟲(chóng)電生理試驗(yàn)使用觸角電位儀(EAG)來(lái)測(cè)試菜縊管蚜觸角對(duì)目標(biāo)化合物的電生理反應(yīng)活性。將目標(biāo)化合物樣品配成乙醇溶液。每次吸30μl的溶液均勻地滴在6cm×0.5cm的濾紙上，在空氣中放置30秒，讓乙醇揮發(fā)掉，再將濾紙放置在滴管中，滴管末端連接觸角電位儀(EAG)氣體控制裝置，每次刺激時(shí)間為0.1秒，每?jī)纱未碳r(shí)間間隔為30秒以上，記錄EAG值。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。
表5 目標(biāo)物的EAG試驗(yàn)結(jié)果

(2)蚜蟲(chóng)行為試驗(yàn)使用四臂嗅覺(jué)儀對(duì)前面觸角電位儀(EAG)試驗(yàn)中具有電生理反應(yīng)活性的各個(gè)濃度下的目標(biāo)化合物進(jìn)行行為試驗(yàn)測(cè)試，以判斷該化合物是否具有驅(qū)避報(bào)警活性。在四臂嗅覺(jué)儀的中心放置9頭菜縊管蚜。四臂嗅覺(jué)儀的4個(gè)角以30mL/min的速度經(jīng)抽氣泵通入經(jīng)蒸餾水的潮濕空氣。其中一個(gè)角導(dǎo)入的潮濕空氣先經(jīng)過(guò)樣品，另外三個(gè)角導(dǎo)入空氣為對(duì)照。記錄導(dǎo)入樣品及對(duì)照后5min、10min、20min時(shí)菜縊管蚜在各象限內(nèi)(A，B，C和D四個(gè)象限)的數(shù)目。每操作一次，儀器須用95％乙醇清洗，并用電吹風(fēng)吹干。實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為室溫(20℃左右)，光源為自然光。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。
表6 目標(biāo)物的行為試驗(yàn)結(jié)果


2、目標(biāo)化合物對(duì)蚜蟲(chóng)的直接作用活性將對(duì)照藥劑吡蟲(chóng)啉原藥和待測(cè)目標(biāo)化合物樣品分別用丙酮配制成4個(gè)待測(cè)濃度，用點(diǎn)滴量為0.0307μl的手持微量點(diǎn)滴器將藥液點(diǎn)滴到菜縊管蚜背部，每個(gè)濃度處理蚜蟲(chóng)30頭，用丙酮點(diǎn)滴作空白對(duì)照。處理后的蚜蟲(chóng)用毛筆輕移入帶新鮮干凈油菜葉的有機(jī)玻璃試驗(yàn)盒(直徑5cm，高1cm)中，加保鮮膜、加蓋，用橡皮筋扎緊，22℃室溫下保存。48小時(shí)后再檢查死亡數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。
表7 不同濃度下目標(biāo)物的化學(xué)殺蚜試驗(yàn)結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]-β-法尼烯含氮類似物，其特征在于，該化合物的結(jié)構(gòu)通式為I的化合物 其中R1是(1)氫，或；(2)CH2PyX，其中X是鹵素，Py指吡啶基，或；(3)R2CO，其中R2是C1-C10烷烴、C5-C8環(huán)烷烴、苯基、鹵代苯基、硝基苯、鹵代硝基苯、吡啶基、鹵代吡啶基。
2.如權(quán)利要求1所述的化合物，其特征在于R1是(1)氫，或；(2)氯代吡啶亞甲基，或；(3)R2CO，其中R2是甲基、異丙基、3，7-二甲基-2，7-辛二烯基、環(huán)己基、苯基、氯代苯基、硝基苯、氯代硝基苯、吡啶基、氯代吡啶基。
3.制備權(quán)利要求1所述的化合物的方法，其特征在于以3，7-二甲基-2，6-辛二烯基氯為原料，在無(wú)水的有機(jī)溶劑中與亞硝基咪唑烷，在堿性物質(zhì)存在下，進(jìn)行縮合反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下
4.制備權(quán)利要求1所述的化合物的方法，其特征在于以1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-N-硝基亞咪唑烷-2-基胺為原料，與3-氯甲基-6-氯-吡啶在無(wú)水的有機(jī)溶劑中，在堿性物質(zhì)存在下，進(jìn)行縮合反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下
5.制備權(quán)利要求1所述的化合物的方法，其特征在于以1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-N-亞硝基咪唑烷-2-基胺為原料，與酰氯在無(wú)水的有機(jī)溶劑中，在堿性物質(zhì)存在下，進(jìn)行縮合反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下 其中R1為甲基、異丙基、3，7-二甲基-2，7-辛二烯基、環(huán)己基、苯基、氯代苯基、硝基苯、氯代硝基苯、吡啶基、氯代吡啶基。
6.如權(quán)利要求3、4、5所述的任一方法，其特征在于，所用的堿性物質(zhì)為有機(jī)或無(wú)機(jī)堿，優(yōu)選碳酸鉀、吡啶、三乙胺、碳酸鈉中的一種。
7.如權(quán)利要求3、4、5所述的任一方法，其特征在于，所說(shuō)的溶劑為甲苯、苯、乙腈、石油醚，優(yōu)選甲苯。
8.如權(quán)利要求1所述的化合物的應(yīng)用，其特征在于，對(duì)蚜蟲(chóng)具有直接防治和驅(qū)避報(bào)警作用。
全文摘要
一種蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素[反]－β－法尼烯的含氮類似物，其特征在于，該化合物的結(jié)構(gòu)通式為I的化合物，其中R
文檔編號(hào)C07D233/00GK1544421SQ20031011370
公開(kāi)日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2003年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
發(fā)明者楊新玲, 黃文耀, 凌云, 張鐘寧, 方宇凌 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)