酰腙席夫堿化合物的合成及其殺蟲活性研究

曾凡付等

摘要：以對氯苯甲酸、甲醇、水合肼、呋喃甲醛、苯甲醛、乙醛為原料，設計合成了呋喃甲醛對氯苯甲酰腙、苯甲醛對氯苯甲酰腙及乙醛對氯苯甲酰腙3種酰腙席夫堿化合物。目標化合物的結構通過核磁共振氫譜、元素分析和紅外光譜進行了表征，并試驗了目標化合物的殺蟲活性。結果表明，呋喃甲醛對氯苯甲酰腙對菜粉蝶幼蟲的胃毒活性最強，處理24、48 h后EC50分別為103.61、78.96 mg/L。

關鍵詞：酰腙席夫堿； 合成； 觸殺活性； 胃毒活性； 拒食活性

中圖分類號：S482.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）17-4192-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.17.021

酰腙類化合物是一類分子結構中含有很好活性亞結構基因（-CH=NNHCO-）的物質，由于其良好的殺蟲[1-4]、殺菌[5-7]、除草[8]、消炎鎮痛[9，10]、抗腫瘤[11，12]等活性而被廣泛應用于農藥、醫藥領域。酰腙類化合物分子中同時含有氧原子與氮原子，因而可以參與生物體中氫鍵的形成，增加受體之間的親和性，進而可以抑制生物體內諸多生理化學過程，利用這一性質來找到更好的新型農藥、醫藥將顯得十分重要。同時因酰腙類化合物分子結構中含有Schift堿基（-CH=N-）和酰胺鍵（-CONH-） 等活性基團而具有特殊的生物活性、較低的毒性、較強的配位能力、很好的親脂性，能與生物體內細胞中的金屬離子形成穩定的配合物，從而可以影響相關的酶促反應，因而具有很好的研究前景[13-15]，是目前醫藥界、農藥界研究的熱點之一。

本研究根據基團活性疊加的原理，設計、合成了3種酰腙席夫堿類化合物，并初步試驗了其殺蟲活性，以期為同類化合物的研究開發提供參考。目標化合物的合成路線如下：

1 合成試驗部分

1.1 主要儀器與試劑

Varian VNMR 400超導核磁共振譜儀，全自動元素分析儀 Vario EL Ⅲ（德國Elementar公司），Nicolet 6700智能型傅立葉變換紅外分光光度計（美國Nicolet公司），DGG-9140A電熱恒溫鼓風干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）。

對氯苯甲酸、甲醇、水合肼、呋喃甲醛、苯甲醛、乙醛、乙醇、濃硫酸等為市售分析純試劑。

1.2 中間體及目標產物的合成

1.2.1 對氯苯甲酸甲酯的制備 稱取對氯苯甲酸1.570 7 g，用甲醇30 mL（物質的量之比1∶1）溶解，轉移到50 mL的單口燒瓶中，再緩慢加入7 mL濃硫酸，混合均勻。恒溫回流反應5 h。冷卻至室溫，倒入裝有少量去離子水的燒杯中，即有白色晶體析出。無水乙醇重結晶得對氯苯甲酸甲酯純品，收率76.94%。m.p：40～42 ℃；元素分析（實測值/理論值）：C 56.41/56.30，H 4.12/4.11，N 0.075/0.00；IR：1 719、1 301、1 089/cm，酯鍵的特征吸收。

1.2.2 對氯苯甲酰肼的制備 稱取對氯苯甲酸甲酯0.5 g，以乙醇溶解，與適量水合肼混勻（物質的量比1∶1），恒溫回流反應5 h。冷卻到室溫，抽濾。無水乙醇重結晶，得到白色片狀晶體，收率為73.26%。m.p（Melting point）：162～163 ℃；1H NMR（DMSO-d6） δ：4.5（s，2H，NH2），7.51～7.53（d，J=8 Hz，2H，phH），7.82～7.84（d，J=8 Hz，2H，phH），9.84（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 49.40/49.27，H 4.23/4.11，N 16.28/16.42；IR：3309/cm（NH2），1614/cm（C=O）。

1.2.3 酰腙席夫堿化合物的合成 稱取0.2 g對氯苯甲酰肼及適量呋喃甲醛（或苯甲醛、乙醛），以無水乙醇為反應介質，回流反應5 h。靜置冷卻，抽濾得粗品，無水乙醇重結晶，分別得到呋喃甲醛對氯苯甲酰腙、苯甲醛對氯苯甲酰腙、乙醛對氯苯甲酰腙純品。

呋喃甲醛對氯苯甲酰腙（A），淡黃色晶體。1H NMR（DMSO-d6） δ：6.65（s， 1H， furan-H）， 6.95（s， 1H， furan-H），7.60～7.62 （d， J=8 Hz，2H，phH），7.87 （m，1H，furan-H），7.92～7.94 （m，2H，phH），8.34 （s，1H，N=CH），11.85（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 57.89/57.95，H 3.58/3.62，N 11.24/11.27；IR：3 089/cm（NH），1 648/cm（C=O），1 537/cm（C=N）。

苯甲醛對氯苯甲酰腙（B），淺褐色晶體。1H NMR（DMSO-d6） δ：7.49～7.53（m，4H，phH），7.61～7.65（m，1H，phH），7.95～7.97（d，J=8 Hz，4H，phH），8.24 （s，1H，N=CH），9.89（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 65.01/64.99，H 4.25/4.26，N 10.81/10.83；IR：3 118/cm（NH），1 640/cm（C=O），1 580/cm（C=N）。

乙醛對氯苯甲酰腙（C），乳白色晶體。1H NMR（DMSO-d6） δ：1.87～1.94（m，3H，CH3），7.56～7.58（m，2H，phH），7.73～7.75（m，1H，N=CH），7.85～7.87（m，2H，phH），11.49（s，1H，NH）；元素分析（實測值/理論值）：C 54.98/54.96，H 4.59/4.58，N 14.26/14.25；IR：2 955/cm（NH），1 660/cm（C=O），1 489/cm（C=N）。

2 目標化合物的殺蟲活性試驗

2.1 供試試劑

按文獻[16]的方法，以乙醇為溶劑，將A、B、C 3個化合物配制成1%乳油，乳油配制過程中使用了標準HLB值的非離子型乳化劑Tween-80和陰離子型乳化劑ABS-Ca。

2.2 供試昆蟲

菜粉蝶（Pieris rapae L.），從大田甘藍葉上采集低齡幼蟲，室內飼養后挑選整齊一致的5齡幼蟲供試。室內飼養條件：T=（27±1） ℃，RH=（80±5）%，L∶D=14 h∶10 h。

2.3 殺蟲活性試驗

2.3.1 觸殺活性試驗采用點滴法[17] 將各處理配制成500 mg/L的乳劑，用微量點滴器點滴于幼蟲的前胸背板，每蟲點滴1 μL，以試劑空白為對照。處理后的幼蟲置于墊有吸水紙的培養皿中，每皿接蟲30頭，每處理重復3次，24、48 h后檢查死亡情況，計算死亡率、校正死亡率。

2.3.2 胃毒活性試驗采用帶毒夾片法[18] 取甘藍葉片，洗凈后，用打孔器打成直徑為3.0 cm的葉碟，取2片同樣大小的甘藍葉碟，在其中一片的背面用醫用脫脂棉均勻涂抹稀釋成500 mg/L的A、B或C的乳劑，在另一片的正面涂抹瓊脂（瓊脂粉加水煮沸調配而成），迅速將2片葉碟對合，制成帶毒夾片。將帶毒夾片置于培養皿中（內墊濾紙，加少許去離子水保濕），每皿放8個帶毒夾片，接入大小基本一致的菜粉蝶5齡幼蟲30頭。以保鮮膜封口，膜上打孔以利通風透氣。以試劑空白為對照，每個處理重復3次。于處理后24、48 h檢查并記錄菜粉蝶幼蟲死亡情況，計算死亡率、校正死亡率。

2.3.3 拒食活性試驗采用小葉碟添加法[19] 將新鮮甘藍葉碟（直徑1 cm）浸入藥液（500 mg/L）3 s后取出，晾干后放入墊有濾紙的直徑9 cm的培養皿中。接入已饑餓4 h的菜粉蝶5齡幼蟲，每20頭為1組，重復3次。試劑空白為對照。分別于接蟲后24、48 h調查葉片取食情況，計算取食指數、拒食率。

2.4 殺蟲活性試驗結果

2.4.1 目標化合物的觸殺活性試驗結果 由表1可知，各處理對菜粉蝶幼蟲的觸殺活性隨處理時間的延長而增強，其中化合物A，即呋喃甲醛對氯苯甲酰腙的觸殺活性最強，處理48 h后的校正死亡率達61.56%。

2.4.2 目標化合物的胃毒活性試驗結果 3個酰腙席夫堿類化合物的胃毒活性試驗結果見表2，從表2可以看出，所合成的3個目標化合物在500 mg/L濃度下對菜粉蝶5齡幼蟲均具有一定的胃毒活性。其中以呋喃甲醛對氯苯甲酰腙的胃毒活性最強，處理后24、48 h的校正死亡率分別為68.82%、75.62%。

2.4.3 目標化合物的拒食活性試驗結果 目標化合物的拒食活性試驗結果見表3，3種酰腙席夫堿類化合物對菜粉蝶幼蟲的拒食活性均較弱。

2.4.4 呋喃甲醛對氯苯甲酰腙系列濃度的胃毒活性試驗 由上述殺蟲活性試驗可知，化合物A，即呋喃甲醛對氯苯甲酰腙對菜粉蝶幼蟲的胃毒活性最強，因此將化合物A配成62.5、125.0、250.0、500.0、1 000.0 mg/L 5個質量濃度的乳劑，同前法測定各濃度的胃毒活性。結果見表4。由表4可知，隨著化合物A濃度的增加，胃毒活性也逐漸增強，且校正死亡率與濃度間線性關系顯著，處理后24、48 h的EC50分別為103.61 mg/L和78.96 mg/L。

3 小結與討論

常年使用同一農藥會引起病蟲草害產生抗藥性，環境問題及農業成本問題亦日益突出。因此，開發新的農藥品種具有十分重要的意義。這就要求科技工作者不斷研發高效、低毒、低殘留的新型農藥，替代已有的高毒、高殘留或已產生抗性的農藥品種。

本研究根據基團活性疊加的原理，設計合成了3種含氯原子的酰腙席夫堿類化合物并初步試驗了其殺蟲活性，從活性試驗結果來看，呋喃甲醛對氯苯甲酰腙具有較強的胃毒活性，具有進一步研究和開發的價值。

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