淺談吡唑類化合物的發展

錢亞杰

【摘要】敘述吡唑類化合物農藥產品研究發展方向

【關鍵詞】農藥 吡唑 酰胺

21世紀人類面臨的挑戰中，人口與糧食仍然是并存的嚴峻問題和最嚴重的挑戰之一。隨著我國人口的增長以及城市建設和工業用地的增加，耕地面積在不斷減少。為了滿足不斷增長的人口的需求和人民生活水平的提高，提高單位面積產量是解決我國糧食問題的重要出路之一，而使用農藥防治病、蟲、草、鼠害是保證農業豐產的重要手段。

農藥技術創新是事關農業生產健康發展、環境生態可持續發展、食品安全、人民健康及社會穩定的重大科學技術問題，關系到現代經濟的發展與和諧社會的穩步建設。促進人類幸福與健康是農藥發展的主題。

20世紀90年代以來，農藥的發展進入了一個以雜環化合物為主的時代。近年來公開的專利文獻中，約有90%和雜環化合物有關，其中吡唑類化合物的研究尤為活躍。由于吡唑環1，3，4，5-四個位置均可以進行基團變換，因此具有生物活性的取代吡唑類化合物種類也很多。

當今世界，雜環類農藥以其靈活多變的結構和高活性、高選擇性、低毒性，與未來農藥發展的要求相適應，成為化學農藥發展的主要趨勢。無論是天然的還是人工合成的雜環化合物，在醫藥、農藥中都起著舉足輕重的作用。而在這些化合物中，含有氮原子的雜環化合物，又尤為重要。因為精細有機化合物中藥物和氮關系最為密切，用作藥物的大多是含氮化合物[2]。其中吡唑類化合物因其作用譜廣、藥效強烈等特點而受到越來越多的關注。在醫藥應用上，吡唑類化合物對許多的疾病具有療效；在農藥應用上，吡唑類化合物具有殺蟲、殺菌和除草活性，并且表現出高效、低毒和結構多樣性。吡唑類藥物具有廣闊的研究和開發前景。

吡唑類化合物具有的強烈藥理活性一直倍受人們的關注，許多吡唑衍生物具有較高的生物活性，其具有良好的殺蟲、抗菌、抗痙攣、消炎、除草、調節植物生長和抗血小板凝聚等作用[4-5]，在醫藥和農藥中有著廣泛的應用[6]。吡唑類化合物的合成及其生物活性的研究日益成為雜環化學研究的熱門課題[7]。這類化合物結構已遍及農藥、殺蟲劑、醫藥、染料、涂料、顏料、獸藥、香料、食用色素、照相用藥、觸媒、化妝品、洗滌劑、表面活性劑、功能用藥劑等各種領域用的化學品中。

1.農藥研發方面，大量研究學者已經使這類化合物實現商品化，如拜耳公司開發的吡氯草胺[8]，日本農藥公司開發的新除草劑吡草醚[9]，日產化學公司生產的摘果劑[10]，具有除草活性的3（5）-（4-氯-2-氟-5-甲基苯基）-5（3） -三氟甲基吡唑，作為除草劑燕麥枯的中間體1-甲基-3，5-二苯基吡唑等。它們具有很高的殺菌及除草活性，在農業生產中發揮重要作用。

2.殺蟲劑研發方面，對于殺蟲劑系統的科學研究始于19世界中葉對砷化合物的研究，該研究導致了1867年巴黎綠（一種不純的壓砷酸銅）的應用，當時在美國該藥劑用在控制科羅拉多甲蟲的蔓延，使用范圍十分廣泛，并在1990年成為世界上第一個立法的殺蟲劑。此后，一直到20世紀30年代后半葉，殺蟲劑在植物保護領域的應用仍然權限于無機化合物和植物性產品，殺蟲活性低，單位面積用量大，作用單一，被稱為“低效殺蟲劑時代”。然后經歷“高效殺蟲劑時代”，“超高效殺蟲劑時代”。然而，隨著使用化學農藥后的一些副產品的出現，人們對其提出了許多批評。隨之，研究和開發對環境友好農藥的呼聲越來越高。英國梅-貝克公司的萊斯利·羅伊·哈頓于1985年發表了一系列取代的N-苯基吡唑化合物并發現它們具有殺節肢動物、植物線蟲和蠕蟲的活性，氟蟲腈就是其中的代表。

3.醫藥研發方面，研究人員發現吡唑酰胺由于分子結構的獨特性而具有廣普的活性：抗癌抗腫瘤；治療老年癡呆癥；抗菌、抗驚厥等。4-甲基-1H-二芳基吡唑衍生物作為腦內大麻素Ⅰ型（CB1）受體抑制劑特別是在治療肥胖、改善記憶、戒煙方面具有廣泛用途。5-氨基甲基吡唑并[4，3-d]嘧啶具有磷酸二酯酶V抑制作用，能夠用于治療心血管系統疾病。吡唑并吡啶類化合物可用于預防和治療憂郁癥、心力衰竭、高血壓、腎功能不全等疾病。吡唑啉酮及其衍生物與過渡金屬形成的配合物也具有較強的抗菌生物活性。保泰松就是一個著名的吡唑酮類藥物，其具有解熱、鎮痛、抗炎、抗風濕作用，在治療風濕性關節炎、類風濕性關節炎、強直性脊柱炎等方面發揮重要功效。

4.染料研發方面，吡唑啉酮型化合物是黃色通用染料，在中性染浴中，合成的染料可用于羊毛，絲綢，滌綸，腈綸，尼龍染色[11]。

5.其它研發方面，主鏈上含有2-吡唑啉單元的聚合物有較高的熱穩定性，且溶于普通有機溶劑，成膜性良好，同時具有強烈的熒光和優良的空穴傳遞能力，可用作電致發光器件的空穴傳遞層。吡唑啉衍生物是良好的光致發光材料[12]，可用作有機非線性光學材料、光折變材料[13]及有機的電致發光 （EL）材料 [14]。吡唑啉類熒光化合物還具有優良的熱穩定性，故廣泛用于激光染料、熒光染料，用于生物分析、跟蹤探測、藥物示蹤及太陽能捕集器等。