周 蒲, 張列雄, 馬俊豪, 郭倩男,游 江, 昌勤哲, 徐志紅*,,2

(1.長江大學 農學院，湖北 荊州 434025；2.長江大學 農藥研究所，湖北 荊州 434025)

溴代吡咯腈(tralopyril，圖式1)是經天然抗生素dioxapyrrolomycin改造合成的2-芳基吡咯類化合物，具有優(yōu)異的殺蟲、殺螨活性，其作用機理是阻斷昆蟲線粒體內的氧化磷酸化作用，破壞線粒體內二磷酸腺苷(ADP)到三磷酸腺苷(ATP)的轉化，使昆蟲無法正常產生能量，最終導致昆蟲死亡[1-2]。然而，溴代吡咯腈會對作物產生嚴重藥害[3]。為了改善溴代吡咯腈的生物活性，降低其對作物的藥害，研究人員對溴代吡咯腈及其類似物進行了大量的結構修飾[4-13]，例如：圖式1 中化合物a(蟲螨腈)，其進入蟲體后會代謝為溴代吡咯腈，在發(fā)揮殺蟲、殺螨作用的同時也降低了對作物的藥害[7]；化合物b在10 mg/L 下對南方黏蟲成蟲及幼蟲、煙芽葉蛾的致死率可達100%[8]；化合物c對豆蚜、南方黏蟲和秀麗隱桿線蟲均表現(xiàn)出優(yōu)異的殺蟲及殺線蟲活性[9]；化合物d對煙芽夜蛾、南方黏蟲、西部馬鈴薯葉蟬及葉螨具有優(yōu)異的殺蟲、殺螨活性[10]；化合物e對水稻稻瘟病菌表現(xiàn)出優(yōu)異殺菌活性，對黏蟲、棉紅蜘蛛等也表現(xiàn)出優(yōu)異的殺蟲、殺螨活性[11]。

圖式 1 溴代吡咯腈衍生物結構式Scheme 1 Structural formulas of tralopyril derivatives

圖式 2 溴代吡咯腈羧酸酯 (Ⅰ) 及酰胺 (Ⅱ) 衍生物設計思路Scheme 2 Design strategy of tralopyril carboxylic acid esters (Ⅰ) and amides derivatives (Ⅱ)

含有羧酸酯結構或酰胺結構的化合物具有廣泛的生物活性，包括殺菌、殺蟲、殺螨、殺線蟲等[14-18]。前人在溴代吡咯腈及其類似物的吡咯環(huán)N位引入羥基或胺基作為橋鏈，合成了一系列溴代吡咯腈羧酸酯與酰胺類化合物，發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異殺蟲、殺螨活性[8,10]。受此啟發(fā)，本研究采用官能團翻轉策略，嘗試在溴代吡咯腈的吡咯環(huán)N位引入乙酸作為橋鏈，擬設計合成溴代吡咯腈羧酸酯及酰胺兩類衍生物，測定其生物活性并開展作物安全性研究，期望得到具有高活性且對作物安全的溴代吡咯腈衍生物。

目標化合物的設計思路見圖式2，合成路線見圖式3。

圖式 3 目標化合物的合成路線Scheme 3 Synthesis routes of target compounds

1 材料與方法

1.1 儀器與藥劑

Bruker Avance DPX400 型核磁共振儀(以TMS 作內標物，CDCl3或DMSO-d6作溶劑，德國-瑞士布魯克光譜公司)；WRR 熔點測定儀(上海精密科學儀器有限公司)；Themo Scientific Q-Exactive型高分辨質譜儀(ESI-MS，賽默飛世爾科技 (中國)有限公司)。

所有化學藥品均為市售國產分析純試劑。98%溴代吡咯腈(tralopyril)原藥，天津希恩思生化科技有限公司提供；97%咯菌腈(fludioxonil)原藥、98%蟲螨腈(chlorfenapyr)原藥和90%嘧菌酯(azoxystrobin) 原藥，長江大學農藥研究所提供；97%噻唑膦(fosthiazate)原藥，由75%噻唑膦乳油(河北三農農用化工有限公司)純化得到。

1.2 供試材料

水稻紋枯病菌Rhizoctonia solani、小麥根腐病菌Bipolaris sorokiniana、柑橘褐腐病菌Phytophthora citrophthora和水稻稻瘟病菌Magnaporthe oryzae，由長江大學農學院植物病理實驗室提供；斜紋夜蛾Spodoptera litura與朱砂葉螨Tetranychus cinnabarinus，由長江大學農學院昆蟲實驗室提供；秀麗隱桿線蟲Caenorhabditis elegans，由長江大學醫(yī)學院提供；水稻Oryza sativaL.與油菜Brassica campestrisL.種子，由長江大學農藥研究所提供。

1.3 目標化合物的合成

1.3.1 化合物3 的合成 參照文獻[19]方法得化合物2。參照文獻[20]方法合成化合物3：稱取化合物2 29.41 g (67.51 mmol)和單水氫氧化鋰4.25 g(101.27 mmol)于500 mL 圓底燒瓶中，加入四氫呋喃300 mL，常溫反應4 h，薄層色譜 (TLC，(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 6 : 1) 監(jiān)測至反應完畢。減壓濃縮至干。將反應液倒入水中，在冰浴條件下，滴加稀鹽酸調節(jié)pH 值至2，出現(xiàn)白色沉淀，抽濾，烘干得化合物3 26.14 g。

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸(3)：純白色固體，收率95%，m.p.148.5～149.7 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.61～7.47 (m, 2H), 7.41～7.31(m, 2H), 4.71 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ:168.80, 144.84, 136.41, 132.04, 129.98, 125.65, 120.41(q,JC-F= 271.7 Hz), 119.69(q,J= 37.4 Hz), 113.95, 102.74, 97.99,49.41.HRMS, 計算值 C14H7BrClF3N2O2( [M + NH4]+):423.967, 實測值 423.9673.

1.3.2 化合物4 的合成 參照文獻[21]方法合成得淡黃色固體4，無需純化直接投入下一步反應。

1.3.3 目標化合物(5a～5m，6a～6o)的合成 參照文獻[21]的方法并略有改進。以化合物5a 的合成為例：稱取甲醇0.24 g (8.10 mol)于250 mL 圓底燒瓶中，加入三乙胺3.28 g (32.4 mmol)和二氯甲烷100 mL，常溫反應0.5 h?；衔? (7.36 mmol)用二氯甲烷溶解，在冰浴條件下滴加于反應體系中，室溫反應3 h，TLC [V(石油醚) :V(乙酸乙酯) =2 : 1]監(jiān)測至反應完畢。用飽和食鹽水洗滌3 次，有機相用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮至干。用柱層析[V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 6 : 1]分離純化，烘干后得產物5a。采用相同方法合成目標化合物(5b～5m，6a～6o)。

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸甲酯(5a)：純白色固體，收率94%，m.p.120.2～121.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.55～7.49 (m, 2H),7.39～7.33 (m, 2H), 4.65 (s, 2H), 3.78 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 167.05, 144.33, 137.57, 131.06, 129.90,124.87, 120.30(q,J= 38.4 Hz), 120.00(q,JC-F= 270.7 Hz),113.17, 103.22, 99.41, 53.30, 48.09.HRMS, 計算值C15H9BrClF3N2O2( [M + H]+): 420.956, 實測值 420.9557.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸丙酯(5b)：純白色固體，收率92%，m.p.114.8～116.4 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.55～7.48 (m, 2H),7.40～7.34 (m, 2H), 4.64 (s, 2H), 4.14 (t,J= 6.8 Hz, 2H), 1.64(q,J= 7.2 Hz, 2H), 0.90 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.67, 144.35, 137.52, 131.07, 129.86,124.93, 120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F= 271.7 Hz),113.22, 103.12, 99.30, 68.18, 48.27, 21.79, 10.08.HRMS, 計算值 C17H13BrClF3N2O2([M + H]+): 448.987, 實測值 448.9872.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸異丙酯(5c)：純白色固體，收率90%，m.p.129.5～131.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.48 (m, 2H),7.41～7.34 (m, 2H), 5.08 (m, 1H), 4.59 (s, 2H), 1.24 (d,J= 6.4 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.10, 144.31,137.50, 131.08, 129.82, 124.99, 120.32 (q,J= 38.4 Hz),120.02 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.26,103.06, 99.24, 70.92,48.52, 21.50.HRMS, 計算值 C17H13BrClF3N2O2([M + H]+):448.987, 實測值 448.9871.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸丁酯(5d)：純白色固體，收率89%，m.p.80.2～82.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.47 (m, 2H),7.40～7.33 (m, 2H), 4.63 (s, 2H), 4.18 (t,J= 6.8 Hz, 2H),1.63～1.58 (m, 2H), 1.36～1.27 (m, 2H), 0.92 (t,J= 7.2 Hz,3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.65, 144.34, 137.52,131.08, 129.85, 124.94,120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.22, 103.11, 99.31, 66.48, 48.27, 30.35,18.84, 13.53.HRMS, 計算值 C18H15BrClF3N2O2([M + H]+):463.003, 實測值 463.0027.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸異丁酯(5e)：純白色固體，收率85%，m.p.120.6～122.6 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.47 (m, 2H),7.40～7.33 (m, 2H), 4.65 (s, 2H), 3.96 (d,J= 6.8 Hz, 2H),1.96～1.86 (m, 1H), 0.89 (d,J= 6.8 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.64, 144.36, 137.53, 131.07, 129.86,124.92, 120.34 (q,J= 38.4 Hz), 120.02 (q,JC-F= 270.7 Hz),113.22, 103.13, 99.31, 72.54, 48.24, 27.62, 18.77.HRMS, 計算值 C18H15BrClF3N2O2( [M + H]+): 463.003, 實測值 463.0035.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸叔丁酯(5f)：純白色固體，收率88%，m.p.136.5～138.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.48 (m, 2H),7.40～7.34 (m, 2H), 4.52 (s, 2H), 1.44 (s, 9H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.61, 144.24, 137.43, 131.06, 129.75,125.11, 120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.04 (q,JC-F= 270.7 Hz),113.30, 102.87, 99.10, 84.22, 48.98, 27.77.HRMS, 計算值 C18H15BrClF3N2O2([M + H]+): 463.003, 實測值 463.0029.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸正辛酯(5g)：純白色固體，收率84%，m.p.52.6～53.7 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.53～7.48 (m, 2H),7.39～7.34 (m, 2H), 4.64 (s, 2H), 4.16 (t,J= 6.8 Hz, 2H),1.66～1.56 (m, 2H), 1.28 (s, 10H), 0.89 (t,J= 6.8 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.64, 144.34,137.51,131.07, 129.85, 124.94, 120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.22, 103.10, 99.30, 66.78, 48.28, 31.73,29.13, 29.06, 28.38, 25.62, 22.62, 14.08.HRMS, 計算值C22H23BrClF3N2O2([M + H]+): 519.066, 實測值 519.0654.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸對甲基苯酯(5h)：純白色固體，收率82%，m.p.174.8～175.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.59～7.49 (m, 2H),7.47～7.37 (m, 2H), 7.19 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 6.94～6.84 (m,2H), 4.87 (s, 2H), 2.35 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.51, 147.53, 144.46, 137.73, 136.66, 131.14, 130.25,129.98, 124.82, 120.48, 120.1 (q,JC-F= 270.7 Hz), 119.96 (q,J= 37.4 Hz),113.11, 103.38, 99.57, 48.29, 20.91.HRMS, 計算值 C21H13BrClF3N2O2([M + H]+): 496.987, 實測值 496.9876.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸對甲氧基苯酯(5i)：純白色固體，收率83%，m.p.141.8～143.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.59～7.50 (m,2H), 7.46～7.37 (m, 2H), 6.97～6.91 (m, 2H), 6.91～6.87 (m,2H), 4.86 (s, 2H), 3.80 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.69, 157.90,144.46, 143.19, 137.73, 131.14, 129.98,124.82, 121.64,120.31 (q,J= 37.4Hz),120.09 (q,JC-F= 271.7 Hz), 114.70, 113.10, 103.40, 99.58, 55.66,48.26.HRMS, 計算值 C21H13BrClF3N2O3([M + H]+): 512.982, 實測值 512.9823.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸對氟苯酯(5j)：純白色固體，收率79%，m.p.153.9～155.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.62～7.48 (m, 2H),7.46～7.35 (m, 2H), 7.14～7.05 (m, 2H), 7.03～6.92 (m, 2H),4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.42,160.68(d,JC-F= 246.4 Hz), 145.49, 144.47, 137.80, 131.11,130.03, 124.74, 122.41, 122.33, 120.27 (q,J= 38.4 Hz),120.01 (q,JC-F= 270.7 Hz), 116.65, 116.41, 113.03, 103.52,99.70, 48.18.HRMS, 計算值 C20H10BrClF4N2O2([M + H]+):500.962, 實測值 500.9625.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸對氯苯酯(5k)：純白色固體，收率82%，m.p.159.5～161.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.63～7.49 (m, 2H),7.45～7.39 (m, 2H), 7.39～7.32 (m, 2H), 7.05～6.90 (m, 2H),4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.19, 148.12,144.46, 137.82, 132.36, 131.10, 130.04, 129.87, 124.72, 122.23,120.28 (q,J= 37.4 Hz), 120.11 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.01,103.57, 99.73, 48.18.HRMS, 計算值 C20H10BrCl2F3N2O2([M + H]+): 516.932, 實測值 516.9321.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸對溴苯酯(5l)：純白色固體，收率80%，m.p.161.3～163.1 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.58～7.53 (m, 2H),7.53～7.48 (m, 2H), 7.43～7.36 (m, 2H), 6.96～6.87 (m, 2H),4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.12, 148.69,144.47, 137.81, 132.86, 131.10, 130.04, 124.71, 122.64, 120.27(q,J= 37.4 Hz), 120.05, 120.09 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.02, 103.54,99.71, 48.20.HRMS, 計算值 C20H10Br2ClF3N2O2([M + H]+):560.882, 實測值 560.8817.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸對硝基苯酯(5m)：純白色固體，收率68%，m.p.159.8～161.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 8.30 (d,J=9.0 Hz, 2H), 7.56 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.41 (d,J= 8.4 Hz, 2H),7.24 (d,J= 9.0 Hz, 2H), 4.95 (s, 2H).13C NMR (101 MHz,CDCl3),δ: 164.66, 154.03, 146.01, 144.50, 137.95, 131.07,130.12, 125.55, 124.59, 121.94,120.26 (q,J= 36.4 Hz), 120.10(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.89, 103.76, 99.92, 48.12.HRMS,計算值 C20H10BrClF3N3O4([M + H]+): 527.957, 實測值527.9594.

N-乙基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6a)：純白色固體，收率92%，m.p.220.0～220.9 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J= 8.8 Hz,2H), 7.44 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 5.71 (t,J= 6.0 Hz, 1H), 4.50 (s,2H), 3.30 (p,J= 7.2 Hz, 2H), 1.12 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.91, 144.75, 137.42,131.25, 129.71, 125.06, 120.12 (q,J= 37.4 Hz), 120.05 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.44, 103.20, 98.97, 49.60, 34.97, 14.56.HRMS, 計算值 C16H12BrClF3N3O ([M + H]+): 433.988, 實測值 433.9874.

N-丙基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6b)：純白色固體，收率89%，m.p.209.7～210.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.51～7.46 (m, 2H),7.46～7.41 (m, 2H), 5.60 (t,J= 6.0 Hz, 1H), 4.52 (s, 2H),3.26～3.21 (m, 2H), 1.53～1.46 (m, 2H), 0.90 (t,J= 7.2 Hz,3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.97, 144.71, 137.43,131.25, 129.71, 125.08, 120.14 (q,J= 38.38 Hz), 120.07 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.34, 103.24, 99.13, 49.62, 41.74, 22.65,11.13.HRMS, 計算值 C17H14BrClF3N3O ([M + H]+): 448.003,實測值 448.0029.

N-異丙基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6c)：純白色固體，收率86%，m.p.263.1～265.1 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.50 (d,J=8.8 Hz, 2H), 7.45 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 5.28 (d,J= 8.0 Hz, 1H),4.48 (s, 2H), 4.13～4.04 (m, 1H), 1.15 (d,J= 6.4 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.04, 144.72, 137.41, 131.28,129.70, 125.12, 120.08 (q,JC-F= 270.7 Hz), 120.07 (q,J=37.4 Hz), 113.36, 103.25, 99.13, 49.69, 42.41, 22.39.HRMS,計算值 C17H14BrClF3N3O ([M + H]+): 448.003, 實測值448.0030.

N-丁基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6d)：純白色固體，收率84%，m.p.210.5～211.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.51～7.46 (m, 2H),7.46～7.41 (m, 2H), 5.58 (t,J= 6.0 Hz, 1H), 4.51 (s, 2H),3.29～3.24 (m, 2H), 1.50～1.42 (m, 2H), 1.33～1.28 (m, 2H),0.92 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ:164.93, 144.72, 137.42, 131.26, 129.70, 125.08, 120.14 (q,J=38.4 Hz), 120.07 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.36, 103.23, 99.11,49.62, 39.76, 31.39, 19.85, 13.60.HRMS, 計算值C18H16BrClF3N3O ([M + H]+): 462.019, 實測值 462.0187.

N-異丁基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6e)：純白色固體，收率84%，m.p.212.9～214.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J=8.4 Hz, 2H), 7.44 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 5.58 (s, 1H), 4.53 (s,2H), 3.10 (t,J= 6.4 Hz, 2H), 1.78～1.70 (m, 1H), 0.88 (d,J=6.8 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.03, 144.72,137.42, 131.26, 129.70, 125.10, 120.16 (q,J= 38.4 Hz),120.08 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.36, 103.22, 99.12, 49.59,47.34, 28.46, 19.87.HRMS, 計算值 C18H16BrClF3N3O ([M +H]+): 462.019, 實測值 462.0192.

N-叔丁基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6f)：純白色固體，收率80%，m.p.207.2～208.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.48 (d,J=8.8 Hz, 2H), 7.44 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.43 (s,2H), 1.32 (s, 9H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.02,144.69, 137.32, 131.28, 129.61, 125.23, 120.14 (q,J= 37.4 Hz), 120.07 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.56, 102.92, 98.76, 52.37,49.93, 28.48.HRMS, 計算值 C18H16BrClF3N3O ([M + H]+):462.019, 實測值 462.0187.

N-苯基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6g)：純白色固體，收率85%，m.p.230.1～231.8 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.48 (d,J= 8.8 Hz,2H), 7.45 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.41 (d,J= 8.0 Hz, 2H),7.37～7.29 (m, 3H), 7.17 (t,J= 7.2 Hz, 1H), 4.68 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ: 164.57, 145.47, 138.45,136.33, 132.20, 129.88, 129.38, 125.89, 124.45, 120.48 (q,JC-F= 271.7 Hz), 119.78, 119.68 (q,J= 37.4 Hz), 114.10, 102.64,97.81, 50.62.HRMS, 計算值 C20H12BrClF3N3O ([M + H]+):481.998, 實測值 481.9874.

N-(2-異丙基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6h)：純白色固體，收率76%，m.p.221.4～223.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ:7.53～7.43 (m, 6H), 7.31 (d,J= 8.0 Hz, 1H), 7.24～7.18 (m,2H), 4.76 (s, 2H), 2.87～2.80 (m, 1H), 1.20 (d,J= 6.8 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.17, 144.78, 142.00,137.56, 132.25, 131.25, 129.76, 127.51, 126.59, 126.05,125.53, 124.97, 120.18 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F=270.7 Hz), 113.35, 103.35, 99.18, 49.84, 28.00, 23.26, 23.10.HRMS, 計算值 C23H18BrClF3N3O ([M + H]+): 524.035, 實測值 524.0342.

N-(4-甲基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6i)：純白色固體，收率79%，m.p.247.8～249.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.46 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.30 (d,J= 8.4 Hz,2H), 7.15 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.11 (s, 1H), 4.68 (s, 2H), 2.33(s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 163.22, 144.89,137.53, 135.43, 133.68, 131.27, 129.81, 129.75, 124.99,120.41, 120.11 (q,JC-F= 270.7 Hz), 119.50(q,J= 34.3 Hz),113.41, 103.49, 99.15, 49.59, 20.93.HRMS, 計算值C21H14BrClF3N3O ([M + H]+): 496.003, 實測值 496.0038.

N-(4-三氟甲基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6j)：純白色固體，收率78%，m.p.219.8～221.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.61 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.57 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.49 (d,J= 8.2 Hz,2H), 7.44 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 4.72 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ: 165.34, 145.51, 141.99, 136.37, 132.21,129.91, 126.73, 124.67 (q,JC-F= 271.7 Hz), 124.49 (q,J=32.3 Hz), 125.82, 121.14 (q,JC-F= 268.7 Hz), 119.74(q,J=37.4 Hz), 119.76, 114.05, 102.72, 97.90, 50.71.HRMS, 計算值 C21H11BrClF6N3O ([M + H]+): 549.975, 實測值 549.9754.

N-(4-氟苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6k)：純白色固體，收率82%，m.p.238.5～240.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.50 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.45 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.42～7.36 (m, 2H),7.05 (t,J= 8.8 Hz, 2H), 4.69 (s, 2H).13C NMR (101 MHz,DMSO-d6),δ: 164.55, 158.83 (d,JC-F= 241.4 Hz), 145.47,136.35, 134.81, 132.22, 129.90, 125.87, 121.71, 121.62,120.48 (q,JC-F= 270.7 Hz), 119.70 (q,J= 37.4 Hz), 116.13,115.91, 114.09, 102.68, 97.83, 50.12.HRMS, 計算值C20H11BrClF4N3O ([M + H]+): 499.978, 實測值 499.9782.

N-(4-氯苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6l)：純白色固體，收率84%，m.p.234.6～236.4 ℃.1H NMR (400 MHz, DMSO-d6),δ: 10.46(s, 1H), 7.72～7.65 (m, 2H), 7.62～7.55 (m, 2H), 7.54～7.47 (m,2H), 7.41～7.35 (m, 2H), 4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz,DMSO-d6),δ: 164.80, 145.50, 137.39, 136.35, 132.22, 129.91,129.33, 128.06, 125.86, 121.37, 120.46(q,JC-F= 270.7 Hz),119.66 (q,J= 37.4 Hz), 114.09, 102.69, 97.84, 50.61.HRMS,計算值 C20H11BrCl2F3N3O ([M + H]+): 515.949, 實測值515.9490.

N-(4-溴苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6m)：純白色固體，收率82%，m.p.240.1～242.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.47～7.42 (m, 4H), 7.33 (d,J= 8.4 Hz, 2H),4.68 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 163.11, 144.89,137.53, 135.43, 133.68, 131.27, 129.83, 129.76, 124.99,120.68 (q,J= 38.4 Hz), 120.41, 120.11 (q,JC-F= 270.7 Hz),1 1 3.4 2, 1 0 3.3 5, 9 9.1 2, 5 0.4 4.H R M S, 計算值C20H11Br2ClF3N3O ([M + Na]+): 581.880, 實測值 581.8806.

N-(4-氰基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6n)：純白色固體，收率72%，m.p.216.4～218.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.64 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.60 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.53～7.47 (m, 2H),7.46～7.39 (m, 2H), 4.74 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 163.70, 145.06, 140.70, 137.71, 133.49, 131.19, 129.91,124.84, 120.24 (q,J= 37.4 Hz), 120.06 (q,JC-F= 270.7 Hz),119.94, 118.52, 113.46, 108.16, 103.46, 99.17, 49.94.HRMS,計算值 C21H11BrClF3N4O ([M + H]+): 506.983, 實測值506.9827.

N-(4-硝基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6o)：純白色固體，收率65%，m.p.176.5～178.4 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 8.24 (d,J= 9.2 Hz, 2H), 7.66 (d,J= 9.2 Hz, 2H), 7.51 (d,J= 8.4 Hz,2H), 7.44 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 4.76 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ: 165.73, 145.51, 144.46, 143.24, 136.38,132.22, 129.93, 125.78, 125.58, 120.25 (q,JC-F= 270.7 Hz),119.63, 119.69 (q,J= 36.4 Hz), 114.03, 102.78, 97.94, 50.80.HRMS, 計算值 C20H11BrClF3N4O3([M + H]+): 526.973, 實測值 526.9723.

1.4 生物活性測定

1.4.1 離體殺菌活性測定 參考文獻[19]中的菌絲生長速率法測定。藥劑初篩濃度為0.2 mmol/L，以97% 咯菌腈原藥和90% 嘧菌酯原藥為對照藥劑。

1.4.2 殺蟲活性測定 參考浸葉法[19]測定。藥劑濃度為0.2 mmol/L，以98% 蟲螨腈原藥為對照藥劑。

1.4.3 殺螨活性測定 參考瓊脂保濕浸葉法[19]測定。藥劑濃度為0.2 mmol/L，以98%蟲螨腈原藥為對照藥劑。

1.4.4 殺線蟲活性測定 參照直接觸殺法[19]測定。藥劑濃度為0.2 mmol/L，以97%噻唑膦原藥為對照藥劑。

1.5 作物安全性初步測定

參照文獻方法[22-23]對作物安全性進行初步測定。選取高活性目標化合物，采用培養(yǎng)皿法初步測定其對水稻和油菜的安全性。藥劑濃度設定為0.2、0.4、0.8 mmol/L，以98%溴代吡咯腈原藥為對照藥劑。

2 結果與討論

2.1 目標化合物的合成

在化合物4 的合成過程中，采用TLC 監(jiān)測反應進程，取樣點板時應事先向樣品管中加入甲醇，以便使化合物4 轉變?yōu)閷募柞ズ笤龠M行TLC 監(jiān)測。如果直接取樣監(jiān)測，則化合物4 與空氣中的水分反應又會轉變?yōu)榛衔?。在目標化合物(5a～5m，6a～6o)合成過程中，化合物4 用二氯甲烷溶解后，需在冰浴條件下進行恒壓滴定。

2.2 目標化合物的生物活性

2.2.1 離體殺菌活性 殺菌活性測定結果(表1)顯示：在0.2 mmol/L 濃度下，大部分化合物對供試病原菌表現(xiàn)出良好的殺菌活性。其中，化合物2、3、5b、5h、5l 和5m 對水稻稻瘟病菌的抑制率分別為81.72%、97.33%、63.39%、59.06%、58.27%和100.00%，優(yōu)于對照藥劑咯菌腈(57.63%)；化合物5m 對水稻紋枯病菌和小麥根腐病菌的抑制率達100.00%，與對照藥劑咯菌腈相當。

表1 目標化合物下在0.2 mmol/L 下對4 種植物病原菌菌絲生長的抑制作用Table 1 Inhibition of target compounds against four pathogenic fungi in vitro at 0.2 mmol/L

選取殺菌活性初篩時抑制率大于80%的化合物進行殺菌EC50測試，結果(表2)顯示，化合物5m 對水稻紋枯病菌、小麥根腐病菌的EC50值分別為0.0218 和0.0420 mmol/L，不及對照藥劑咯菌腈(0.0002、0.0010 mmol/L)；化合物2、3、5m 對水稻稻瘟病菌的EC50值分別為0.0532、0.0470 和0.0174 mmol/L，優(yōu)于咯菌腈(0.0914 mmol/L)，但不及嘧菌酯(0.0001 mmol/L)。

表2 部分目標化合物對供試植物病原真菌的EC50 值Table 2 The EC50 values of some target compounds against tested pathogenic fungi

初步構效關系分析發(fā)現(xiàn)，溴代吡咯腈羧酸酯類衍生物(5a～5m)的殺菌活性普遍優(yōu)于酰胺類衍生物(6a～6o)。當R1為直鏈烷烴時，隨著碳鏈的增長，化合物的殺菌活性呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，其中以化合物2 (R1= Et) 的活性最優(yōu)；當R1為丙基或丁基時，含直鏈烷基化合物的殺菌活性優(yōu)于含支鏈烷基化合物，比如化合物5b (R1=Pr)的活性優(yōu)于化合物5c (R1=i-Pr)，化合物5d(R1= Bu) 的殺菌活性優(yōu)于化合物5e (R1=i-Bu)與5f (R1=t-Bu)；當R1為苯基時，苯基對位被吸電子基取代時，隨著吸電子基能力增強，目標化合物殺菌活性也隨之增強，其中化合物5m (R1=4-NO2-phenyl)殺菌活性最佳，具有一定的廣譜性。

2.2.2 殺蟲活性 殺蟲測試結果(表3)顯示，在0.2 mmol/L 下，大部分目標化合物在藥后48 h 對斜紋夜蛾具有一定的殺蟲活性，但均低于對照藥劑蟲螨腈 (校正死亡率100%)。

表3 目標化合物在0.2 mmol/L 時對斜紋夜蛾殺蟲活性Table 3 Insecticidal activity of target compounds against Spodoptera litura at 0.2 mmol/L

初步構效關系分析發(fā)現(xiàn)，當R1與R2取代基為烷烴時，目標化合物對斜紋夜蛾基本無殺蟲活性；當R1與R2取代基為苯基時，酰胺類衍生物的殺蟲活性優(yōu)于同類型羧酸酯類衍生物；當R2為苯基，且苯基對位被吸電子基取代時，化合物均有一定的殺蟲活性，其中化合物6o (R2= 4-NO2-phenyl)活性最佳。

2.2.3 殺螨活性 測定結果(表4)顯示，在0.2 mmol/L 時，大部分目標化合物在藥后48 h 對朱砂葉螨雌成螨具有一定的殺螨活性，但均低于對照藥劑蟲螨腈(校正死亡率100%)。

表4 目標化合物在0.2 mmol/L 時對朱砂葉螨雌成螨的殺螨活性Table 4 Insecticidal activity of some target compounds against adult mite of T.cinnabarinu at 0.2 mmol/L

初步構效關系分析發(fā)現(xiàn)，當取代基R1與R2為直鏈烷基時，羧酸酯類衍生物的殺螨活性優(yōu)于酰胺類衍生物，且隨著碳鏈增長，目標化合物的殺螨活性呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，其中化合物5b (R1= Pr) 活性最好；當R1與R2取代基為苯基，且苯基對位被吸電子基取代時，酰胺類衍生物的殺螨活性優(yōu)于羧酸酯類衍生物，其中化合物6l (R2= 4-Cl-phenyl)與6o (R2= 4-NO2-phenyl)的活性最佳。

2.2.4 殺線蟲活性 測定結果(表5) 顯示，在0.2 mmol/L 時，大部分化合物對秀麗隱桿線蟲表現(xiàn)出優(yōu)異的殺線蟲活性，其中化合物2、3、5b和5g 在處理48 h 后對秀麗隱桿線蟲的校正死亡率達到90%以上，優(yōu)于對照藥劑噻唑膦 (43.89%)。

根據初篩結果，測定了對秀麗隱桿線蟲具有較高殺線蟲活性化合物的LC50值。結果(表6)顯示，所測試的目標化合物對秀麗隱桿線蟲的LC50值均優(yōu)于對照藥劑噻唑膦(0.2798 mmol/L)，但均不及母體溴代吡咯腈(0.0004 mmol/L)。

表6 部分目標化合物對秀麗隱桿線蟲的 LC50 值Table 6 The LC50 values of some target compounds against C.elegans

初步構效關系分析發(fā)現(xiàn)，當取代基R1與R2為直鏈烷基時，隨著碳鏈的增長，酰胺類衍生物的殺線蟲活性呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，以化合物6b (R2= Et) 的活性最好。當碳鏈長度在1～3個碳原子時，羧酸酯類衍生物與酰胺類衍生物均具有優(yōu)異的殺線蟲活性，但羧酸酯類衍生物均優(yōu)于酰胺類衍生物；當R1與R2為苯基，且當苯基對位被強吸電子基取代時，目標化合物均具有優(yōu)異的殺線蟲活性，如化合物5m (R1= 4-NO2-phenyl)、6n (R2= 4-CN-phenyl)、6o (R2= 4-NO2-phenyl)的殺線蟲活性分別為73.26%、80.86%和83.47%，均優(yōu)于對照藥劑噻唑膦(43.89%)。

2.3 作物安全性

根據目標化合物的生物活性測定結果，選取高活性化合物測定其對水稻與油菜作物安全性。初步結果(表7)顯示：在0.2、0.4、0.8 mmol/L濃度下，溴代吡咯腈對水稻根部、油菜根部與莖部的生長均具有明顯抑制作用，對作物產生明顯藥害；而在同等濃度下，高活性目標化合物相比母體溴代吡咯腈，對水稻根部、油菜根部與莖部的生長抑制作用明顯減弱(圖1)，其中部分化合物甚至對作物生長產生促進作用。

圖1 目標化合物在0.8 mmol/L 下對水稻 (A) 和油菜 (B) 的生長抑制作用Fig.1 Growth inhibition of target compounds against O.sativa and B.campestris at the concentration of 0.8 mmol/L

表7 目標化合物對水稻和油菜生長的抑制作用Table 7 Growth inhibition of target compounds on rice and rape

3 結論

本研究通過對溴代吡咯腈進行親核取代等反應設計合成了28 個新型的2-(溴代吡咯腈-1-基)乙酸衍生物，其結構均經過1H NMR、13C NMR 和HRMS 確證。生物測定結果表明，目標化合物具有一定的殺菌、殺蟲、殺螨與殺線蟲活性。其中化合物2、3和5m表現(xiàn)出良好的殺菌與殺線蟲活性，化合物6o表現(xiàn)出良好的殺蟲殺螨活性，可作為先導化合物進行后續(xù)優(yōu)化。目標化合物殺蟲殺螨活性較母體溴代吡咯腈顯著下降，推測主要為兩方面原因導致：一方面，目標化合物自身不具備足夠的親脂性，不能完全穿透昆蟲表皮層，或在穿透昆蟲表皮層后不能完全穿透線粒體膜，進而導致殺蟲殺螨活性下降；另一方面，目標化合物遮蔽了溴代吡咯腈吡咯環(huán)N位的H，且目標化合物在昆蟲體內不能被相應的酶分解為溴代吡咯腈，導致其無法破壞線粒體內二磷酸腺苷(ADP)到三磷酸腺苷(ATP)轉化過程中涉及的質子梯度，進而導致殺蟲殺螨活性下降。作物安全性初步試驗結果表明，相比母體溴代吡咯腈，目標化合物減輕了對作物產生的藥害，對作物更安全。本研究為溴代吡咯腈衍生物的設計與改造提供了思路，對探究溴代吡咯腈衍生物的生物活性多樣性具有參考意義。