苯并吡唑類衍生物的設(shè)計、合成、殺蟲活性及結(jié)合模式研究

施 蔓, 周 聰, 栗廣龍, 徐曉勇, 邵旭升, 李 忠, 程家高

(華東理工大學(xué) 藥學(xué)院，上海市化學(xué)生物學(xué) （芳香雜環(huán)） 重點實驗室，上海 200237)

蚜蟲是最常見的刺吸式害蟲之一[1]，不僅可以從幼葉、莖組織和豆莢中吸取汁液，還能傳播多種植物病毒[2]，導(dǎo)致作物產(chǎn)量損失。使用化學(xué)殺蟲劑是防控蚜蟲最有效的手段。新煙堿類殺蟲劑是當(dāng)前世界上使用最廣泛的殺蟲劑之一，約占全球殺蟲劑市場的25%[3]。自第一個新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉(imidacloprid)[4]問世以來，啶蟲脒(acetamiprid)[5]、噻蟲嗪(thiamethoxam)[6]、噻蟲啉(thiacloprid)[7]、噻蟲胺(clothianidin)[8]、呋蟲胺(dinotefuran)[9]、烯啶蟲胺(nitenpyram)[10]、氟啶蟲胺腈(sulfoxaflor)[11]、氟吡呋喃酮(flupyradifurone)[12]、flupyrimin[13]以及國內(nèi)研發(fā)的環(huán)氧蟲啉(cycloxylidin)[14]、哌蟲啶(paichongding)[15]、環(huán)氧蟲啶(cycloxaprid)[16-17]和戊吡蟲胍(guadipyr)[18]等新煙堿類殺蟲劑陸續(xù)上市。然而，新煙堿類殺蟲劑因頻繁大量使用而面臨嚴(yán)重的抗性問題[19]并引發(fā)了蜂群崩潰綜合征等[20]生態(tài)環(huán)境風(fēng)險。開發(fā)安全高效、生態(tài)友好以及作用機制新穎的新煙堿類殺蟲劑已成為研究的主要方向之一。

杜邦公司近年開發(fā)了兩種介離子類新煙堿殺蟲劑——triflumezopyrim[21]和dicloromezotiaz[22](圖式1)。二者均作用于乙酰膽堿受體的正構(gòu)位點，具有抑制煙堿乙酰膽堿受體(nicotine acetylcholine receptor，nAChR)的功能，與傳統(tǒng)殺蟲劑無交互抗性[23]。因介離子化合物具有高效低毒、對環(huán)境友好等優(yōu)點[24]，這兩個介離子化合物一經(jīng)報道就引起了廣泛關(guān)注。其中，貴州大學(xué)基于介離子類新煙堿殺蟲劑化學(xué)結(jié)構(gòu)，設(shè)計合成了全新的化合物1[25](圖式2)，在100 mg/L 下對蚜蟲的致死率達(dá)到100%。

圖式1 triflumezopyrim 和dicloromezotiaz 的結(jié)構(gòu)Scheme 1 The structures of triflumezopyrim and dicloromezotiaz

介離子結(jié)構(gòu)因性質(zhì)獨特而受到廣泛關(guān)注，然而對與其相應(yīng)的非介離子結(jié)構(gòu)的比較研究較少。本研究基于新報道的介離子化合物1 進(jìn)行骨架結(jié)構(gòu)躍遷，在保留相關(guān)藥效團(tuán)基礎(chǔ)上設(shè)計了相應(yīng)的非介離子結(jié)構(gòu)，合成了30 個苯并吡唑類非介離子化合物。化合物設(shè)計思路見圖式2，合成路線見圖式3。開展了化合物理化性質(zhì)預(yù)測、殺蟲活性測試以及與乙酰膽堿結(jié)合蛋白(acetylcholine binding protein, AChBP)結(jié)合模式研究，以期考察介離子、非介離子結(jié)構(gòu)間的性質(zhì)差異對化合物活性的影響機制。

圖式2 苯并吡唑類化合物的設(shè)計思路Scheme 2 Design strategy of benzopyrazole compounds

1 實驗部分

1.1 儀器、藥劑與試劑

Bruker AM-400 核磁共振儀 (德國Bruker 公司，內(nèi)標(biāo)：TMS，氘代試劑：DMSO-d6或 CDCl3)；MIicroMass GCT CA055 高分辨質(zhì)譜儀(HRMS-EITOF，美國Waters 公司)；ThermoFisher QExactive(ESI-Orbitrap)液質(zhì)聯(lián)用儀(中國賽默飛世爾科技公司)；Büchi Melting Point B-540 熔點儀(瑞士Buchi 公司)。97%吡蟲啉原藥 (imidacloprid)，購自江蘇克勝集團(tuán)有限公司。除特殊說明外，所用的試劑均為市售分析純。

圖式3 苯并吡唑類化合物A1～A30 的合成路線Scheme 3 Synthetic route of benzopyrazole compounds A1-A30

1.2 化合物的合成

1.2.1 中間體3a～3o 的合成 參考文獻(xiàn)[26]方法合成：將吲唑-3-羧酸 (1) (20 mmol)和四氫呋喃(THF) (30 mL)加入250 mL 圓底瓶中，室溫攪拌下加入取代苯酚 (2a～2o) (20 mmol)、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽(EDCI) (24 mmol)以及4-二甲氨基吡啶(DMAP) (2 mmol)，反應(yīng)16 h，薄層色譜 (TLC) [V(正庚烷) :V(乙酸乙酯) = 2 : 1]監(jiān)測至反應(yīng)完成。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去四氫呋喃，用乙酸乙酯 (30 mL × 3) 萃取。合并有機相，使用無水硫酸鈉干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙酸乙酯，經(jīng)硅膠柱層析 [V(正庚烷) :V(乙酸乙酯) = 3 : 1] 分離提純，得中間體3a～3o，收率70%～83%。代表性中間體4-氟苯基-1H-吲唑-3-羧酸酯(3a):1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ12.51 (s, 1H), 8.47 (dd,J=8.1,1.3 Hz, 1H), 7.90 (dd,J=8.3, 1.3 Hz, 1H), 7.67 (td,J=7.6, 1.3 Hz, 1H), 7.57 (td,J=7.4, 1.2 Hz, 1H),7.50～7.45 (m, 2H), 7.35 (dd,J=7.3, 5.8 Hz, 2H)。

1.2.2 目標(biāo)化合物A1～A30 的合成 參考文獻(xiàn)[27]方法合成：將中間體3a～3o (5 mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF) (10 mL)加入100 mL 圓底瓶中，室溫攪拌下加入5-氯-2-(氯甲基)噻唑 (4) (5.5 mmol)或2-氯-5-(氯甲基)吡啶 (5) (5.5 mmol)、碳酸鉀(6 mmol)和碘化鉀 (0.25 mmol)，氬氣氛圍，攪拌加熱至65 ℃，反應(yīng)2 h，TLC [V(正庚烷):V(乙酸乙酯)=3 : 1] 監(jiān)測至反應(yīng)完成。用乙酸乙酯 (20 mL ×3) 萃取。合并有機相，使用無水硫酸鈉干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙酸乙酯，經(jīng)硅膠柱層析 [V(正庚烷) :V(乙酸乙酯)=3 : 1]分離提純，得到目標(biāo)化合物A1～A30。

4-氟苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A1):白色固體832 mg, 收率43%, m.p.153.2～153.9 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.15 (dd,J=8.4, 1.3 Hz, 1H),7.90 (dd,J=8.5 Hz, 1.3Hz, 1H), 7.74 (s, 1H), 7.48(td,J=8.3,1.4 Hz, 1H), 7.41 (td,J=8.2, 1.4 Hz, 1H), 7.33～7.29 (m, 2H),7.22 (d,J=8.5 Hz, 2H), 6.27 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ160.72 (d,=244.1 Hz), 159.02, 153.51, 148.10, 145.76(d,4JCF=2.8 Hz), 141.44, 134.37, 127.32, 126.44, 123.82,123.25 (d,3JCF=8.6 Hz), 122.32, 121.41, 118.79, 116.55 (d,=23.6 Hz), 45.65.HRMS (ESI):ClFN3O2S (M +H)+, 計算值388.0317, 理論值388.0323;ClFN3O2S(M + H)+, 計算值390.0288, 理論值390.0289。

4-氯苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A2)：白色固體786 mg, 收率39%, m.p.152.1～153.0 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.15 (d,J=8.3 Hz, 1H), 7.90 (d,J=8.6 Hz, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.53～7.46 (m, 3H), 7.45～7.40 (m,1H), 7.29 (d,J=8.9 Hz, 2H), 6.26 (s, 2H).13C NMR (100 MHz,CDCl3),δ158.93, 154.73, 153.92, 148.57, 148.23, 141.55,132.32, 130.08, 129.69, 127.61, 126.72, 123.97, 123.32,121.55, 118.91, 49.27.HRMS (ESI):Cl2N3O2S (M +H)+,計算值404.0022, 理論值404.0020;Cl37ClN3O2S(M + H)+, 計算值405.9992, 理論值405.9990;Cl2N3O2S(M + H)+, 計算值407.9963, 理論值407.9960。

4-溴苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A3)：白色固體1028 mg, 收率46%, m.p.143.8～144.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.14 (d,J=8.2 Hz, 1H), 7.90 (d,J=8.7 Hz, 1H), 7.74 (s, 1H), 7.68～7.63 (m, 2H), 7.48 (ddd,J=8.4, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.45～7.39 (m, 1H), 7.27～7.21 (m, 2H),6.27 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ152.15, 149.01,148.11, 142.62, 141.44, 134.33, 132.88, 127.33, 126.51,123.84, 123.55, 122.22, 121.35, 118.82, 117.26, 49.15.HRMS(ESI): C18Br35ClN3O2S (M + H)+, 計算值447.9517, 理論值447.9514; C18Br35ClN3O2S (M + H)+, 計算值449.9496，理論值449.9492; C18Br37ClN3O2S (M + H)+,計算值 449.9496, 理論值449.9492;Br37ClN3O2S (M +H)+, 計算值 451.9467, 理論值451.9461。

對甲苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A4)：白色固體635 mg, 收率33%, m.p.129.8～130.5 ℃ ;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.26 (dd,J=8.1, 1.3 Hz, 1H),7.60 (dd,J=8.3, 1.3 Hz, 1H), 7.54 (s, 1H) 7.39 (td,J=8.4, 1.4 Hz, 1H), 7.34 (td,J=8.5, 1.4 Hz, 1H), 7.14 (dd,J=7.3, 1.2 Hz,2H), 7.00～6.94 (m, 2H), 6.23 (s, 2H), 2.34 (d,J=1.4 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ153.92, 148.22, 147.87,141.54, 137.75, 136.52, 134.61, 130.42, 127.35, 126.34,123.92, 122.81, 121.66, 121.52, 118.78, 49.18, 21.11.HRMS(ESI): C19ClN3O2S (M + H)+, 計算值384.0568, 理論值384.0565; C19ClN3O2S (M + H)+, 計算值386.0539, 理論值386.0535。

4-甲氧基苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A5)：白色固體1077 mg, 收率54%, m.p.136.1～136.6 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.17 (d,J=8.4 Hz, 1H), 7.89 (d,J=8.6 Hz, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.47 (dd,J=8.8, 6.7 Hz, 1H),7.43～7.37 (m, 1H), 7.28～7.22 (m, 2H), 7.07～7.00 (m, 2H),6.27 (s, 2H), 3.89 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ159.42, 157.89, 153.50, 148.09, 143.41, 141.42, 134.50,127.28, 126.25, 123.79, 122.55, 121.56, 118.66, 116.10,114.88, 55.76, 49.07.HRMS (ESI): C19ClN3O3S (M +H)+, 計算值384.0568, 理論值400.0517; C19ClN3O3S(M + H)+, 計算值402.0488, 理論值402.0478。

2-氟苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A6)：白色固體836 mg, 收率43%, m.p.131.5～132.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.26 (dd,J=8.4, 1.5 Hz, 1H),7.59 (dd,J=8.2, 1.5 Hz, 1H), 7.43 (s, 1H), 7.40 (td,J=8.4, 1.6 Hz, 1H), 7.38～7.30 (m, 2H), 7.15～7.11 (m, 2H), 7.10～7.05 (m,1H), 6.24 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ157.86,154.45 (d,=196.1 Hz), 152.94, 148.11, 141.44, 134.30,127.83 (d,=21.4Hz), 127.29, 126.48, 124.77 (d,=3.8 Hz), 124.46 (d,3JCF=7.0 Hz), 124.04, 123.86, 123.07 (d,=6.9 Hz), 121.98, 118.73, 117.05 (d,=18.3 Hz), 49.08.HRMS (ESI): C18ClFN3O2S (M + H)+, 計算值388.0318,理論值388.0314; C18ClFN3O2S (M + H)+, 計算值390.0288, 理論值390.0284。

2-氯苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A7)：白色固體725.4 mg, 收率36%, m.p.141.7～142.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.03 (d,J=8.4 Hz, 1H), 7.82 (d,J=8.6 Hz, 1H), 7.74 (s, 1H), 7.42 (d,J=7.5 Hz, 2H), 7.32～7.23(m, 2H), 7.04～6.99 (m, 2H), 6.25 (s, 2H).13C NMR (100 MHz,CDCl3),δ153.29, 147.95, 141.48, 141.23, 140.14, 136.00,134.80, 130.74, 128.08, 127.83, 127.34, 127.04, 126.51,125.65, 123.02, 118.73, 118.42, 48.88.HRMS (ESI):C18Cl2N3O2S (M + H)+, 計算值404.0022, 理論值404.0017; C18Cl37ClN3O2S (M + H)+, 計算值405.9992,理論值405.9987; C18Cl2N3O2S (M + H)+, 計算值407.9963, 理論值407.9957。

2-溴苯基1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A8)：白色固體 983 mg, 收率44%, m.p.125.1～126.8 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.28～8.24 (m, 1H), 7.88 (s,1H), 7.79～7.74 (m, 2H), 7.53～7.46 (m, 2H), 7.46～7.41 (m,1H), 7.38 (dd,J=8.1, 1.5 Hz, 1H), 7.32 (d,J=1.6 Hz, 1H), 6.29(s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ155.64, 152.49,150.62, 143.12, 142.38, 136.89, 135.11, 133.71, 128.64,128.57, 125.50, 123.01, 122.33, 121.88, 121.66, 115.57,111.52, 50.47.HRMS (ESI): C18Br35ClN3O2S (M + H)+,計算值447.9517, 理論值447.9511; C18Br35ClN3O2S (M + H)+,計算值449.9496, 理論值 449.9490; C18Br37ClN3O2S(M + H)+, 計算值449.9496, 理論值449.9490; C18Br37ClN3O2S(M + H)+, 計算值451.9467, 理論值451.9460。

鄰甲苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A9)：白色固體977 mg, 收率51%, m.p.130.2～131.3 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.20 (d,J=8.4 Hz, 1H), 7.91 (d,J=8.6 Hz, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.51～7.45 (m, 1H), 7.42 (d,J=8.7 Hz, 1H), 7.38～7.28 (m, 3H), 7.24 (d,J=8.2 Hz, 1H), 6.29 (s,2H), 2.31 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ158.91,153.47, 148.66, 148.12, 141.45, 134.48, 131.55, 130.36,127.30, 126.85, 126.34, 125.48, 123.87, 122.52, 122.11,121.50, 118.74, 49.06, 16.47.HRMS (ESI): C19ClN3O2S (M + H)+,計算值384.0568, 理論值384.0565; C19ClN3O2S (M +H)+, 計算值386.0539, 理論值386.0535。

2-甲氧基苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A10):白色固體798 mg, 收率40%, m.p.138.9～139.5 ℃;1H NMR (400 MHz, DMSO-d6),δ8.07 (dd,J=8.3, 1.3 Hz,1H), 7.89 (dd,J=8.6, 1.3 Hz, 1H), 7.80 (s, 1H), 7.47 (ddd,J=8.5, 6.8, 1.3 Hz, 1H), 7.44～7.40 (m, 1H), 7.37 (m, 2H), 7.25(dd,J=8.3, 1.4 Hz, 1H), 7.07 (td,J=7.7, 1.5 Hz, 1H), 6.28 (s,2H), 3.79 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, DMSO-d6),δ158.03,152.14, 151.35, 147.71, 142.04, 139.01, 135.80, 128.10,127.68, 126.63, 123.65, 123.58, 122.87, 121.69, 121.26,118.89, 113.56, 56.39, 49.28.HRMS (ESI): C19ClN3O3S(M + H)+, 計算值4 0 0.0 5 1 7, 理論值4 0 0.0 5 0 6;C19H1437ClN3O3S (M + H)+, 計算值402.0488, 理論值402.0473。

3-(三氟甲基)苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A11):白色固體1027 mg, 收率47%, m.p.129.5～130.9 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.03 (d,J=8.3 Hz,1H), 7.79 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.62 (s, 1H), 7.55 (d,J=5.4 Hz,2H), 7.52 (s, 1H), 7.44 (dt,J=6.2, 2.6 Hz, 1H), 7.39～7.29 (m,2H), 6.15 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ158.51,153.53, 150.08, 148.13, 141.46, 134.28, 132.45 (q,=33.1 Hz), 130.43, 127.37, 126.65, 125.45, 123.88, 123.50(q,1JCF=270.8Hz), 123.44 (d,3JCF=3.6 Hz), 122.01, 121.30,119.12 (d,3JCF=4.0 Hz), 118.89, 49.16.HRMS (ESI):C19ClF3N3O2S (M + H)+, 計算值438.0285, 理論值438.0281; C19ClF3N3O2S (M + H)+, 計算值440.0256, 理論值440.0251。

3-氟苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A12)：白色固體1219 mg, 收率63%, m.p.128.1～129.0 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.26 (dd,J=8.3, 1.3 Hz, 1H),7.91 (s, 1H), 7.60 (dd,J=8.5, 1.3 Hz, 1H), 7.41 (td,J=8.4, 1.5 Hz, 1H), 7.33～7.28 (m, 2H), 7.06～7.01 (m, 1H), 6.89 (dt,J=9.0, 1.9 Hz, 1H), 6.83 (dt,J=7.5, 1.9 Hz, 1H), 6.18 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ163.02 (d,=201.4 Hz),155.93, 152.94 (d,3JCF=6.9 Hz), 151.53, 143.12, 142.63,135.76, 135.03, 130.14 (d,=6.1 Hz), 128.36, 123.49,122.54, 121.72, 115.13 (d,=2.2 Hz), 112.50 (d,=16.0 Hz), 111.48, 109.54 (d,=16.0 Hz), 50.47.HRMS (ESI):C18ClFN3O2S (M + H)+, 計算值388.0314, 理論值388.0317; C18ClFN3O2S (M + H)+, 計算值390.0284, 理論值390.0288。

3-氯苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A13)：白色固體1189 mg, 收率59%, m.p.130.5～131.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.26 (dd,J=8.1, 1.3 Hz, 1H),7.91 (s, 1H), 7.60 (dd,J=8.3, 1.3 Hz, 1H), 7.47～7.39 (m, 3H),7.36 (td,J=8.3, 1.5 Hz, 1H), 7.25 (s, 1H), 6.98～6.94 (m, 1H),6.21 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ155.93, 152.49,151.23, 143.12, 142.38, 136.89, 135.11, 134.34, 130.86,128.57, 125.78, 123.01, 122.33, 121.88, 121.80, 120.69,111.52, 50.47.HRMS (ESI): C18Cl2N3O2S (M + H)+, 計算值404.0018, 理論值404.0022; C18Cl37ClN3O2S (M +H)+, 計算值405.9988, 理論值405.9992; C18H1137Cl2N3O2S(M + H)+, 計算值407.9958, 理論值407.9963。

間甲苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A14)：白色固體900 mg, 收率47%, m.p.129.7～130.4 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.21 (dd,J=8.2, 1.3 Hz, 1H),7.95 (s, 1H), 7.56 (dd,J=8.1, 1.3 Hz, 1H), 7.41 (td,J=8.0, 1.5 Hz, 1H), 7.36 (td,J=8.1, 1.4 Hz, 1H), 7.26～7.23 (m, 1H),7.07～7.03 (m, 1H), 6.95 (dd,J=5.9, 1.9 Hz, 2H), 4.99 (s, 2H),2.35 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ154.87, 152.43,151.40, 142.16, 141.33, 139.77, 136.54, 135.13, 129.49,128.43, 125.54, 123.50, 122.52, 122.30, 121.76, 118.89,112.48, 49.47, 21.32.HRMS (ESI): C19ClN3O2S (M +H)+, 計算值384.0561, 理論值384.0568; C19ClN3O2S(M + H)+, 計算值386.0531, 理論值386.0539。

2,4-二氟苯基-1-((2-氯噻唑-5-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A15)：白色固體997.5 mg, 收率50%, m.p.148.7～149.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.16 (d,J=8.4 Hz, 1H), 7.92 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.75 (s, 1H), 7.56～7.34 (m, 3H), 7.17～7.02 (m,2H), 6.28 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ160.63 (dd,JCF=248.4, 10.4 Hz), 157.86, 154.22 (dd,JCF=252.8, 12.5 Hz),153.53, 148.13, 141.47, 140.67, 134.24, 133.73 (dd,JCF=12.6,3.9 Hz), 127.36, 126.63, 124.57～124.34(m), 124.06, 121.38,118.82, 111.65 (dd,JCF=23.2, 3.6 Hz), 105.51 (dd,=26.9,22.2 Hz), 49.13.HRMS (ESI): C18ClF2N3O2S (M + H)+,計算值400.0659, 理論值400.0655; C18ClF2N3O2S (M +H)+, 計算值402.0629, 理論值402.0625。

4-氟苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A16): 白色固體1219.2 mg, 收率64%, m.p.131.3～132.7 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.54 (d,J=2.4 Hz, 1H), 8.15(dd,J=8.4, 1.3 Hz, 1H), 7.91 (dd,J=8.5, 1.3 Hz, 1H), 7.75 (dd,J=8.3, 2.5 Hz, 1H), 7.48 (td,J=8.3, , 1.2 Hz, 1H), 7.41 (td,J=8.6, 1.3Hz, 1H), 7.30 (d,J=8.3 Hz, 2H), 7.25 (d,J=8.3 Hz,1H), 7.19 (d,J=8.5 Hz, 2H), 6.14 (s, 2H).13C NMR (100 MHz,CDCl3),δ160.68 (d,=245.4 Hz), 158.81, 151.53, 149.69,148.05, 145.77 (d,=2.2 Hz), 138.93, 130.59, 127.19,126.33, 124.39, 124.01, 123.23 (d,3JCF=8.5 Hz), 122.62,121.43, 118.75, 116.48 (d,=23.7 Hz), 53.62.HRMS (ESI):C20ClFN3O2(M + H)+, 計算值382.0753, 理論值382.0749; C20ClFN3O2(M + H)+, 計算值384.0724, 理論值384.0719。

4-氯苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A17): 白色固體1489 mg, 收率75%, m.p.130.8～131.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.50 (d,J=2.4 Hz, 1H), 8.10 (d,J=8.4 Hz, 1H), 7.87 (d,J=8.6 Hz, 1H), 7.71 (dd,J=8.3, 2.5 Hz,1H), 7.46～7.42 (m, 3H), 7.40～7.35 (m, 1H), 7.26 (d,J=8.3 Hz,1H), 7.23～7.19 (m, 2H), 6.10 (s, 2H).13C NMR (100 MHz,CDCl3),δ158.54, 155.19, 149.56, 148.02, 139.11, 132.06,130.66, 129.85, 129.39, 127.31, 126.44, 124.51, 123.99,123.13, 121.41, 118.70, 116.84, 53.58.HRMS (ESI):C20Cl2N3O2(M + H)+, 計算值398.0458, 理論值398.0454; C20Cl37ClN3O2(M + H)+, 計算值400.0428, 理論值400.0424; C20Cl2N3O2(M + H)+, 計算值402.0399,理論值402.0394。

4-溴苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A18)：白色固體1706 mg, 收率77%, m.p.135.3～136.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.54 (d,J=2.6 Hz, 1H), 8.14(dd,J=8.4, 1.5 Hz, 1H), 7.91 (dd,J=8.5, 1.4 Hz, 1H), 7.75 (dd,J=7.9, 2.6 Hz ,1H), 7.68～7.60 (m, 2H), 7.48 (td,J=8.7, 1.5 Hz,1H), 7.41 (td,J=8.5, 1.4 Hz, 1H), 7.31 (d,J=8.0 Hz ,1H),7.22～7.16 (m, 2H), 6.14 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ158.43, 151.54, 149.71, 148.99, 148.03, 138.90, 132.82,130.52, 127.19, 126.38, 124.36, 124.00,122.43, 123.55,121.38, 119.73, 118.79, 53.64.HRMS (ESI): C20Br35ClN3O2(M + H)+, 計算值441.9952, 理論值441.9948; C20Br37ClN3O2(M + H)+, 計算值443.9932, 理論值443.9918; C20Br35ClN3O2(M + H)+，計算值443.9932, 理論值443.9918; C20Br37ClN3O2(M + H)+, 計算值445.9902, 理論值445.9888。

對甲苯-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A19): 白色固體1413.7 mg, 收率75%, m.p.140.7～141.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.59 (d,J=2.3 Hz, 1H), 8.18(dd,J=8.4, 1.1 Hz, 1H), 7.90 (dd,J=8.6, 1.2 Hz, 1H), 7.76 (dd,J=7.8, 2.3 Hz, 1H), 7.47 (td,J=7.7, 1.1 Hz, 1H), 7.40 (td,J=7.6, 1.3 Hz, 1H), 7.31 (d,J=7.9 Hz, 1H), 7.28 (d,J=8.1 Hz,2H), 7.16 (d,J=8.1 Hz, 2H), 6.15 (s, 2H), 2.44 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ151.49, 149.77, 148.06, 143.02,138.96, 136.33, 134.11, 130.68, 130.27, 127.11, 126.11,124.32, 124.00, 121.58, 121.41, 118.65, 112.41, 53.56, 20.98.HRMS (ESI): C21ClN3O2(M + H)+, 計算值378.1004, 理論值378.1002; C21ClN3O2(M + H)+, 計算值380.0974,理論值380.0972。

4-甲氧基苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A20): 白色固體1473.7 mg, 收率75%, m.p.125.2～126.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.55 (d,J=2.4 Hz, 1H), 8.18(ddJ=8.4, 1.1 Hz, 1H), 7.90 (dd,J=8.7, 1.0 Hz, 1H), 7.76 (dd,J=8.3, 2.5 Hz, 1H), 7.47 (ddd,J=8.4, 6.8, 1.2 Hz, 1H), 7.40(ddd,J=8.3, 6.8, 1.1 Hz, 1H), 7.28 (d,J=8.3 Hz, 1H),7.23～7.17 (m, 2H), 7.04～6.99 (m, 2H), 6.15 (s, 2H), 3.88 (s,3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ159.23, 157.83, 151.48,149.75, 148.04, 143.39, 138.97, 130.68, 127.13, 126.13,124.35, 123.97, 122.96, 122.54, 121.59, 118.64, 114.79, 55.74,53.56.HRMS (ESI): C21ClN3O3(M + H)+, 計算值394.0953, 理論值394.0947; C21ClN3O3(M + H)+, 計算值396.0923, 理論值396.0917。

2-氟苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A21): 白色固體1200 mg, 收率63%, m.p.130.8～131.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.56 (d,J=2.4 Hz, 1H), 8.18(dd,J=8.4, 1.3 Hz, 1H), 7.90 (dd,J=8.5, 1.2 Hz, 1H), 7.75 (dd,J=8.2, 2.4 Hz, 1H), 7.47 (ddd,J=8.4, 6.7, 1.3 Hz, 1H),7.45～7.39 (m, 1H), 7.39～7.33 (m, 2H), 7.29 (d,J=3.7 Hz, 3H),6.15 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ156.57 (d,=229.9 Hz), 152.95, 151.53, 149.73, 148.10, 138.91,137.43 (d,=12.8 Hz), 130.54, 127.78 (d,=7.2 Hz),127.19, 126.39, 124.76 (d,=3.9 Hz), 124.38, 124.23,123.89, 122.29, 121.52, 118.72(d,=8.1 Hz), 117.02 (d,=18.4 Hz), 53.61.HRMS (ESI): C20ClFN3O2(M +H)+, 計算值382.0753, 理論值382.0749; C20ClFN3O2(M +H)+, 計算值384.0724, 理論值384.0719。

2-氯苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A22): 白色固體1370 mg, 收率69%, m.p.128.8～130.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.55 (d,J=2.4 Hz, 1H), 8.23 (d,J=8.4 Hz, 1H), 7.91 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.75 (dd,J=8.2, 2.5 Hz,1H), 7.57 (dd,J=8.1, 1.7 Hz, 1H), 7.51～7.45 (m, 1H),7.45～7.39 (m, 2H), 7.35 (d,J=7.3 Hz, 2H), 7.29 (d,J=8.3 Hz,1H), 6.16 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ157.87,151.54, 149.74, 148.11, 146.33, 138.89, 130.64, 130.58,128.02, 127.72, 127.20, 127.11, 126.38, 124.35, 124.26,123.96, 122.39, 121.64, 118.71, 53.65.HRMS (ESI):C20Cl2N3O2(M + H)+, 計算值398.0458, 理論值398.0451;C20Cl37ClN3O2(M + H)+, 計算值400.0428, 理論值400.0421; C20Cl2N3O2(M + H)+, 計算值402.0399, 理論值402.0391。

2-溴苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A23): 白色固體1587.6 mg, 收率72%, m.p.126.8～127.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.43 (d,J=2.5 Hz, 1H), 8.17(dd,J=7.8, 1.6 Hz, 1H), 7.97～7.92 (m, 1H), 7.85～7.80 (m,1H), 7.74 (dd,J=8.3, 2.5 Hz, 1H), 7.59～7.55 (m, 2H),7.54～7.45 (m, 3H), 7.36 (ddd,J=8.8, 6.4, 2.7 Hz, 1H), 6.17 (s,2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ157.91, 151.53, 149.74,148.12, 147.59, 138.92, 133.69, 130.59, 128.74, 128.04,127.20, 126.37, 124.35, 124.24, 124.02, 122.48, 121.73,118.70, 116.35, 53.66.HRMS (ESI): C20Br35ClN3O2(M +H)+, 計算值441.9952, 理論值441.9948; C20Br35ClN3O2(M + H)+, 計算值443.9932, 理論值443.9918; C20Br37ClN3O2(M + H)+, 計算值443.9932, 理論值443.9918; C20Br35ClN3O2(M + H)+, 計算值445.9902, 理論值445.9888。

鄰甲苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A24): 白色固體1281.8 mg, 收率68%, m.p.155.2～156.9 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.67 (d,J=2.6 Hz, 1H), 8.31(dd,J=8.4, 1.2 Hz, 1H), 8.03 (dd,J=8.6, 1.3 Hz, 1H), 7.88 (dd,J=8.3, 2.7 Hz, 1H), 7.59 (td,J=7.7, 1.3 Hz, 1H), 7.52 (td,J=7.5, 1.4 Hz, 1H), 7.50～7.43 (m, 2H), 7.42 (d,J=3.1 Hz, 2H),7.30 (d,J=8.2 Hz, 1H), 6.27 (d,J=5.5 Hz, 2H), 2.35 (d,J=4.8 Hz, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ158.69, 151.51,149.77, 148.64, 148.06, 138.95, 131.51, 130.69, 130.34,127.27, 127.14, 126.79, 126.22, 124.51, 124.32, 124.05,122.10, 121.53, 118.71, 53.59, 16.40.HRMS (ESI):C21ClN3O2(M + H)+, 計算值378.1004, 理論值378.0996; C21ClN3O2(M + H)+, 計算值380.0974, 理論值380.0966。

2-甲氧基苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A25): 白色固體1375.5 mg, 收率70%, m.p.132.7～134.0℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.55 (d,J=2.4 Hz, 1H),8.21 (dd,J=8.5, 1.1 Hz, 1H), 7.89 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.76 (dd,J=8.3, 2.5 Hz, 1H), 7.46 (ddd,J=8.5, 6.7, 1.2 Hz, 1H),7.41～7.36 (m, 1H), 7.34 (td,J=8.0, 7.6, 1.1 Hz, 1H), 7.30～7.22(m, 2H), 7.11～7.04 (m, 2H), 6.16 (s, 2H), 3.82 (s, 3H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ158.23, 151.40, 151.23, 149.78,148.08, 139.00, 138.94, 130.93, 130.82, 127.55, 127.07,125.95, 124.25, 123.08, 122.93, 121.83, 120.95, 118.51,112.66, 55.91, 53.54.HRMS (ESI): C21ClN3O3(M + H)+,計算值394.0953, 理論值394.0950; C21ClN3O3(M +H)+, 計算值396.0923, 理論值396.091720。

3-(三氟甲基)苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A26): 白色固體1401 mg, 收率65%, m.p.121.5～121.9 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.55 (d,J=2.5 Hz,1H), 8.15 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.92 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.76 (dd,J=8.3, 2.5 Hz, 1H), 7.69～7.63 (m, 2H), 7.59 (s, 1H), 7.50 (tdd,J=8.5, 5.6, 1.9 Hz, 2H), 7.43 (ddd,J=7.9, 6.7, 1.1 Hz, 1H),7.32 (s, 1H), 6.15 (s, 2H).13C NMR(100 MHz, CDCl3),δ155.93, 152.03 (d,=1.2Hz), 150.62, 147.93, 142.38,137.52, 134.62, 133.38, 131.82 (q,=25.9 Hz), 130.14(d,=1.2Hz), 128.57, 124.47, 123.53(q,=214.4 Hz),123.01, 122.33, 121.88, 121.55 (q,=3.8Hz), 120.81,119.34 (q,=3.1 Hz), 111.52 , 53.12.HRMS (ESI):C21ClF3N3O2(M + H)+,計算值432.0721, 理論值432.0714; C21ClF3N3O2(M + H)+, 計算值434.0692, 理論值434.0688。

3-氟苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A27)：白色固體990 mg, 收率52%, m.p.124.2～124.9 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.53～8.51 (m, 1H), 8.26 (dd,J=8.4, 1.3 Hz, 1H), 7.71 (dd,J=8.1, 1.1 Hz, 1H), 7.49 (dd,J=8.2, 1.3 Hz, 1H), 7.41 (td,J=8.4, 1.5 Hz, 1H), 7.38～7.33 (m,2H), 7.30 (d,J=8.0 Hz, 1H), 7.06～7.01 (m, 1H), 6.89 (dt,J=8.8, 1.9 Hz, 1H), 6.83 (dt,J=7.6, 1.9 Hz, 1H), 6.20 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ163.23 (d,=200.0 Hz),156.47, 153.03 (d,=6.8 Hz), 149.45, 147.88, 142.34,136.98, 134.25, 133.31, 130.19 (d,=7.4 Hz), 126.66,124.41, 123.23, 122.15, 121.61, 117.34 (d,=2.6 Hz),112.29 (d,=21.5 Hz), 111.35, 109.30 (d,=21.5 Hz),49.73.HRMS (ESI): C20ClFN3O2(M + H)+, 計算值382.0750, 理論值382.0753; C20ClFN3O2(M + H)+, 計算值384.0720, 理論值384.0724。

3-氯苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A28)：白色固體1131 mg, 收率57%, m.p.126.3～127.4 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.50～8.47 (m, 1H), 8.26 (dd,J=8.3, 1.4 Hz, 1H), 7.71 (dd,J=8.1, 1.3 Hz, 1H), 7.52 (dd,J=8.4, 1.4 Hz, 1H), 7.45～7.39 (m, 3H), 7.36 (td,J=8.5, 1.5 Hz,1H), 7.29 (d,J=8.0 Hz, 1H), 7.25 (d,J=1.7 Hz, 1H), 6.97～6.94(m, 1H), 6.19 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ154.86,151.26, 150.62, 147.88, 142.38, 137.52, 134.72, 134.34,133.29, 130.86, 127.52, 125.78, 124.47, 123.01, 122.34,121.63, 121.13, 120.69, 111.52, 53.12.HRMS (ESI):C20Cl2N3O2(M + H)+, 計算值398.0455, 理論值398.0458; C20Cl37ClN3O2(M + H)+, 計算值400.0425, 理論值400.0428; C20Cl2N3O2(M + H)+, 計算值402.0395,理論值402.0398。

間甲苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯(A29)：白色固體1168 mg, 收率62%, m.p.129.2～130.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.58～8.55 (m, 1H), 8.24 (dd,J=8.3, 1.3 Hz, 1H), 7.70～7.67 (m, 1H), 7.50 (dd,J=8.4, 1.3 Hz, 1H), 7.41 (td,J=8.4, 1.5 Hz, 1H), 7.36 (td,J=8.5, 1.5 Hz,1H), 7.32 (d,J=8.0 Hz, 1H), 7.27 (d,J=8.3 Hz, 1H), 7.05 (d,J=8.5 Hz, 1H), 6.95 (dd,J=8.3, 1.9 Hz, 2H), 6.25 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ155.93, 151.40, 150.62, 147.93,142.38, 139.77, 137.52, 134.62, 133.38, 129.49, 128.57,125.54, 124.47, 123.01, 122.52, 122.33, 121.88, 118.89,112.02 , 53.12 , 21.50.HRMS (ESI): C21ClN3O2(M +H)+, 計算值378.1001, 理論值378.1004; C21ClN3O2(M +H)+, 計算值380.0971, 理論值380.0974。

2,4-二氟苯基-1-((6-氯吡啶-3-基)甲基)-1H-吲唑-3-羧酸酯 (A30): 白色固體1498.5 mg, 收率74%, m.p.124.8～125.9 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ8.55 (d,J=2.4 Hz,1H), 8.16 (d,J=8.4, 1.2 Hz, 1H), 7.92 (d,J=8.5, 1.3 Hz,1H), 7.75 (dd,J=8.5, 2.4 Hz, 1H), 7.49 (td,J=7.6, 1.3 Hz, 1H),7.43 (td,J=7.7, 1.1 Hz, 1H), 7.37～7.32 (m, 2H), 7.05～6.93 (m,2H), 6.15 (s, 2H).13C NMR (100 MHz, CDCl3),δ160.58 (dd,JCF=248.8, 10.2 Hz), 157.68, 154.64 (dd,JCF=237.5, 11.7 Hz),151.59, 149.72, 148.08, 138.96, 138.87, 133.74 (d,=12.1 Hz), 130.45, 127.23, 126.75, 126.52, 124.38 (t,=14.2 Hz),122.01, 121.41, 118.79, 111.60 (dd,JCF=23.1, 3.4 Hz), 105.46(d d,=2 6.9, 2 2.4 H z), 5 3.6 6.H R M S (E S I):C20ClF2N3O2(M + H)+, 計算值406.0223, 理論值406.0219; C20ClF2N3O2(M + H)+, 計算值408.0194, 理論值408.0189。

1.3 生物活性測試

1.3.1 測定方法 以苜蓿蚜Aphis craccivora為殺蟲活性測試對象，采用標(biāo)準(zhǔn)浸漬法操作流程進(jìn)行測定[28]。準(zhǔn)確稱取各供試化合物和吡蟲啉各10 mg，分別加入含1 mL 二甲基亞砜 (DMSO) 以及19 mL曲拉通的水中，配制成 500 mg/L 的藥液。將苜蓿蚜成蟲饑餓 2 h 后接入新鮮培養(yǎng)的蠶豆苗上(每株15～20 頭)，待試蟲在豆苗上穩(wěn)定后，采用SOP 浸漬法將帶蟲豆苗在藥液中浸泡 4～6 s，共 3 次。吸去多余藥液，轉(zhuǎn)移至海綿上，并以DMSO 體積分?jǐn)?shù)為5%的曲拉通水溶液作為空白對照、以500 mg/L的吡蟲啉藥液為陽性對照。在溫度(24 ± 1) ℃、光照周期 16 h/8 h (L/D)、相對濕度70%～80%條件下培養(yǎng)，每組重復(fù)3 次。在處理后48 h 調(diào)查死蟲數(shù)和活蟲數(shù)。以毛筆輕觸蟲體，無反應(yīng)視為死蟲。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 利用記錄的原始數(shù)據(jù)計算死亡率，結(jié)果取3 次重復(fù)的平均值。對初步計算的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，除去自然死亡數(shù)。以校正死亡率[校正死亡率=(處理死亡率-對照死亡率)/(1-對照死亡率)×100%]為依據(jù)，統(tǒng)計目標(biāo)化合物的活性。

1.4 理化性質(zhì)預(yù)測及分子對接

用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 ALOGPS 2.1 (http://www.vcclab.org/lab/alogps/start.html) 對目標(biāo)化合物的油水分配系數(shù) (logP) 和溶解度 (logS) 進(jìn)行預(yù)測，用軟件ACD/Labs 預(yù)測化合物的 pKa。AChBP 是煙堿乙酰膽堿受體 (nAChR)的同源蛋白，具有與nAChR相同的乙酰膽堿結(jié)合位點和類似的功能，可用于研究殺蟲劑對nAChR 的作用模式[29]。選擇突變后的淡水蝸牛Lymnaea stagnalis神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中的乙酰膽堿結(jié)合蛋白(Ls-AChBP)與dicloromezotiaz的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu) (PDB : 7PDR)[30]進(jìn)行分子對接研究，利用Glide 軟件進(jìn)行目標(biāo)化合物A1 和化合物1 與Ls-AChBP 的活性位點的分子對接，活性口袋定義為以dicloromezotiaz 分子為中心、半徑為10 ? (1 nm) 的區(qū)域。

2 結(jié)果與分析

2.1 目標(biāo)化合物合成

本研究設(shè)計的目標(biāo)化合物合成路線簡短有效，通過兩步反應(yīng)即得最終產(chǎn)物。首先是中間體吲唑羧酸酯(3a～3o)的合成：以吲唑-3-羧酸(1)和取代苯酚(2a～2o)為起始原料，以EDCI 為縮合劑，DMAP 為催化劑，在THF 溶劑中室溫下反應(yīng)即得。隨后利用2-氯-5-氯甲基噻唑(4)和2-氯-5-氯甲基吡啶(5)，在DMF 溶劑中以K2CO3作為堿，對中間體吲唑羧酸酯1 位N 進(jìn)行取代，即得目標(biāo)產(chǎn)物(A1～A30)。

2.2 殺蟲活性

測試結(jié)果 (表1)表明，在500 mg/L 下，部分目標(biāo)化合物對苜蓿蚜有一定的殺蟲活性，其中化合物A1、A7、A16 和A22 對苜蓿蚜的致死率在40%左右。初步分析可知，當(dāng)在苯環(huán)的2 位和4 位分別用氯和氟原子取代時，活性相對較好。

表1 目標(biāo)化合物的理化性質(zhì)以及殺蟲活性 (500 mg/L)Table 1 The physicochemical properties and insecticidal activities of the target compounds (500 mg/L)

2.3 結(jié)合模式研究

化合物A1 與介離子先導(dǎo)化合物1 具有相同的藥效團(tuán)結(jié)構(gòu)。分析化合物A1 和先導(dǎo)1 與AChBP的結(jié)合模式(圖1)，可以發(fā)現(xiàn)兩個化合物的結(jié)合模式相似，二者的羰基均能與Arg55(精氨酸)形成氫鍵；同時，兩個化合物中的2-氯噻唑環(huán)均能與Trp143(色氨酸) 形成“π-π 堆積”作用，其上的氮原子與水分子形成氫鍵。化合物A1 中的苯并吡唑環(huán)和化合物1 中的咪唑并吡啶環(huán)均能與Trp53 (色氨酸)和Tyr185 (酪氨酸) 形成“π-π 堆積”作用，這也符合大多數(shù)新煙堿類殺蟲劑與AChBP 的結(jié)合模式。

2.4 理化性質(zhì)分析

化合物A1 雖具有一定的殺蟲活性，但活性顯著低于化合物1。介離子結(jié)構(gòu)具有獨特的經(jīng)典表面分布，圖2A 為化合物A1 和化合物1 的靜電勢表面圖，從圖中可以明顯地看出與化合物A1 相比，化合物1 有更強的負(fù)電性。對比小分子結(jié)構(gòu)差異可以發(fā)現(xiàn)，化合物1 中正負(fù)電荷中心不重合，導(dǎo)致電荷分布不均勻使化合物1 具有一定的極性。圖2B是化合物A1 和化合物1 與Ls-AChBP 結(jié)合口袋的靜電勢表面圖，結(jié)合口袋處的氨基酸殘基呈現(xiàn)出較強的正電性。偏負(fù)電的化合物1 更易與正電性的Ls-AChBP 結(jié)合口袋產(chǎn)生靜電相互作用，這可能是化合物1 高殺蟲活性的原因之一。

圖2 化合物A1 和化合物1 (A) 及其與AChBP (B) 相互作用的靜電勢表面Fig.2 The electrostatic potential surface of compounds A1 and 1 (A), and their interactions with AChBP (B)

進(jìn)一步分析化合物理化性質(zhì)(表1)發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)化合物logP預(yù)測值在4.37～5.26 之間，顯著高于化合物1(1.31)，目標(biāo)化合物具有較強的親脂性。目標(biāo)化合物logS預(yù)測值在(-5.88)～(-4.01)之間，與化合物1 (-4.92)相當(dāng)。目標(biāo)化合物脂溶性大，而常見防治刺吸式口器害蟲藥物的logP大都位于 (-0.5)～3.5 之間[31]，這可能是在結(jié)合模式相近情況下，目標(biāo)化合物活性較低的重要原因。

3 結(jié)論

本研究基于最新報道的高活性介離子類nAChR調(diào)節(jié)劑結(jié)構(gòu)，通過骨架躍遷策略設(shè)計合成了30 個未見報道的苯并吡唑類化合物，并初步測定了目標(biāo)化合物對苜蓿蚜的殺蟲活性。結(jié)果表明，化合物A1、A7、A16 和A22 在500 mg/L 時對苜蓿蚜的致死率約為40%。初步構(gòu)效關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，在苯環(huán)的2 位和4 位為Cl 和F 取代時，化合物活性較好。介離子結(jié)構(gòu)與非介離子結(jié)構(gòu)結(jié)合模式相近，其理化性質(zhì)以及靜電勢表面的差異可能是導(dǎo)致目標(biāo)化合物活性比介離子化合物1 低的主要原因。