专利名称：蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯的含氮类似物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯含氮类似物，制备方法及其作为直接防治蚜虫和调控蚜虫行为(驱避报警)的应用。
背景技术：
当今的害虫防治理念，已从传统的“杀灭”转向科学的“调控”，亦即将害虫危害控制在有效的经济阈值之内，同时对环境友好，利于生态良性循环。因此，巧妙地利用昆虫自身体内的信息物质进行害虫行为调控，正成为“可持续农业”中治理害虫的重要手段之一。蚜虫是农业中的主要害虫之一，利用蚜虫报警信息素控制其行为，可减少化学杀虫剂用量及抗性的产生，利于保护生态环境，该类信息素在二十一世纪具有良好的应用和发展前景。
蚜虫种类不同，其报警信息素成分可能有所不同，但大多数蚜虫报警信息素的主要成分是[反]-β-法尼烯(E-β-farnesene，简称EBF)。由于EBF的分子量较小，并且存在共轭双键，在田间条件下易挥发和被氧化，稳定性差，不利于它在农业生产中的有效应用，因此需要对EBF分子进行结构改造和修饰，并进行结构与活性之间关系的研究，以期望得到具有较好的报警活性和稳定性的蚜虫报警信息素类似物。
拜耳公司和日本特殊农药公司推出一种新烟碱类杀虫剂吡虫啉(Imidacloprid)，它具有高效、持效期长、对抗性害虫有效、安全和兼有胃毒、触杀作用的良好特性，因而成为近年来发展最快的杀虫剂之一，此类杀虫剂对蚜虫有很好的化学防治效果。在吡虫啉基础之上，诺华公司、拜耳公司、Takeda公司和Mitsui Chemicals公司很快开发第二代新烟碱类杀虫剂Thiamethoxam，Thiacloprid，Clothianidin和Dinotefuran。这四个化合物对蚜虫也有很好的化学防治效果。新烟碱类杀虫剂虽然对蚜虫有着很好的化学防治效果，但是不具有调控蚜虫行为的作用。
本发明在保留蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯的报警活性骨架结构基础上，引入具有很好化学杀蚜效果的新烟碱类杀虫剂的含氮杂环活性结构，以期从中筛选出具有潜在商业价值、作用机制不同于传统杀虫剂、同时具备蚜虫报警和化学杀蚜作用的新型蚜虫行为调控剂。
本发明涉及结构新颖的通式如I所示的蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯含氮类似物，涉及其制备及作为直接防治蚜虫和调控蚜虫行为活动(驱避报警)的应用。
某些蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯类似物已公开于例如下列文献中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(昆虫信息素研究(拟蚜虫警戒素的研究)化学学报1987，45(11)1124-1128)，1988年张钟宁等人(几种具有生物活性的蚜虫报警信息素类似物 昆虫学报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年黄锦霞等人(蚜虫警戒素类似物的合成 应用化学 1995，12(3)82-84)的报道均涉及了蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯类似物的结构改造，但是其结构与本发明的通式I所示的结构有所不同，其区别主要在于本发明通式I含有亚硝基咪唑环结构，而上述文章中所涉及的蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯类似物在其结构中均不含亚硝基咪唑环结构。
发明内容
本发明目的之一在于公开一类杀蚜活性较高，调控蚜虫行为活动的蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯含氮类似物。
本发明目的之二在于公开一类上述化合物的制备方法。
本发明目的之三在于公开一类上述的化合物作为直接防治蚜虫和调控蚜虫行为活动(驱避报警)的应用。
本发明所说的蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯类似物其结构通式如式I 其中R1是(1)氢，或；(2)CH2PyX，其中X是卤素，Py指吡啶基，或；(3)R2CO，其中R2是C1-C10烷烃、C5-C8环烷烃、苯基、卤代苯基、硝基苯、卤代硝基苯、吡啶基、卤代吡啶基。
所说的化合物的制备方法如下所述1、以3，7-二甲基-2，6-辛二烯基氯为原料，，在无水的有机溶剂中与亚硝基咪唑烷，在碱性物质存在下，进行缩合反应，其反应方程式如下 2、以1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-N-亚硝基咪唑烷-2-基胺为原料，与3-氯甲基-6-氯-吡啶在无水的有机溶剂中，在碱性物质存在下，进行缩合反应，其反应方程式如下
3、以1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-N-硝基亚咪唑烷-2-基胺为原料，与酰氯在无水的有机溶剂中，在碱性物质存在下，进行缩合反应，其反应方程式如下 其中R1为甲基、异丙基、3，7-二甲基-2，7-辛二烯基、环己基、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所说的碱为有机或无机碱，优选碳酸钾、吡啶、三乙胺、碳酸钠中的一种。
1、2、3所说的溶剂包括脂肪族、脂环族或芳族的任选卤代的烃，诸如，例如苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、石油醚、己烷、环己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳；醚类，如乙醚、二异丙醚、四氢呋喃或乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚；酮类，如丙酮、丁酮或甲基异丁酮；腈类，如乙腈、丙腈或丁腈；酰胺类，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；酯类，如乙酸甲酯或乙酸乙酯；亚砜类，如二甲基亚砜；醇类，如甲醇、乙醇、正-或异丙醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚。优选溶剂为甲苯、苯、乙睛、石油醚，最优先选用甲苯。
反应温度可以在相对宽的范围内进行的。通常，反应是在10℃至120℃，优选在30℃至100℃间的温度下进行。
本发明的方法通常是在常压下进行的。反应结束后，采用常规的柱层析方法分离(参见，制备实施例)，即可得本发明的目标物。
本发明所列举新颖的通式I的蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯含氮类似物具有令人感兴趣的同时具有调控蚜虫行为活动和化学杀蚜的性能。采用常规方法使用，可调控蚜虫的行为活动，既有驱避报警作用，又对蚜虫有直接的化学防治效果，为一类具有良好应用前景的新型蚜虫行为控制剂。
具体实施例方式
本发明可用以下实施例作进一步说明，但本发明并不仅限于这些实施例1化合物1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-2-(N-硝基)亚胺基咪唑烷(HWY1)的制备在100mL的三口烧瓶中，投入6g亚硝基咪唑烷，1.5g无水碳酸钾和50mL乙腈，磁搅拌。滴加含5.3g香叶基氯的7mL乙腈溶液，滴加完毕，40℃反应5h。冷却至室温，过滤，洗涤固体，滤液合并后脱溶得茶色液体7.61g，产率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)实施例2化合物1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-2-(N-硝基)亚胺基-3-(6-氯-3-吡啶基甲基)咪唑烷(HWY2)的制备在50mL的三口烧瓶中，投入化合物I 3.0g，1.5mL三乙胺和10mL甲苯，室温搅拌，滴加3.0g3-氯甲基-6-氯-吡啶，滴加完毕，60℃反应8h。水洗、干燥和脱溶，得2.0g粗产物。经柱层析得1.76g淡黄色油状液体，产率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)实施例3化合物1-(3，7-二甲基-2，6-辛二烯)-2-(N-硝基)亚胺基-3-(2-氯-异烟酰基)咪唑烷(HWY3)的制备在50mL的三口烧瓶中，投入化合物I3.0g，1.5mL三乙胺和10mL甲苯，室温搅拌，滴加2.5g2-氯-异烟酰氯，滴加完毕，50℃反应10h。水洗、干燥和脱溶，得2.0g粗产物。经柱层析得1.37g淡黄色油状液体，产率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，它们均是按照类似于前述实施例中所示的各种方法制备的。表2、表3、表4分别列出了化合物的1HNMR，MS，IR数据。
表1 本发明中涉及的目标化合物
表2 式I的化合物的核磁共振(1HNMR)数据
表3 式I的化合物的质谱(MS)数据
表4 式I的化合物的特征基团的红外光谱(IR)数据
生物活性测试下面进行的测试是用于测定本发明化合物对蚜虫的驱避报警活性和化学杀蚜活性。
1、目标化合物对蚜虫的驱避报警活性(1)蚜虫电生理试验使用触角电位仪(EAG)来测试菜缢管蚜触角对目标化合物的电生理反应活性。将目标化合物样品配成乙醇溶液。每次吸30μl的溶液均匀地滴在6cm×0.5cm的滤纸上，在空气中放置30秒，让乙醇挥发掉，再将滤纸放置在滴管中，滴管末端连接触角电位仪(EAG)气体控制装置，每次刺激时间为0.1秒，每两次刺激时间间隔为30秒以上，记录EAG值。试验结果见表5。
表5 目标物的EAG试验结果
(2)蚜虫行为试验使用四臂嗅觉仪对前面触角电位仪(EAG)试验中具有电生理反应活性的各个浓度下的目标化合物进行行为试验测试，以判断该化合物是否具有驱避报警活性。在四臂嗅觉仪的中心放置9头菜缢管蚜。四臂嗅觉仪的4个角以30mL/min的速度经抽气泵通入经蒸馏水的潮湿空气。其中一个角导入的潮湿空气先经过样品，另外三个角导入空气为对照。记录导入样品及对照后5min、10min、20min时菜缢管蚜在各象限内(A，B，C和D四个象限)的数目。每操作一次，仪器须用95％乙醇清洗，并用电吹风吹干。实验环境温度为室温(20℃左右)，光源为自然光。试验结果见表6。
表6 目标物的行为试验结果
2、目标化合物对蚜虫的直接作用活性将对照药剂吡虫啉原药和待测目标化合物样品分别用丙酮配制成4个待测浓度，用点滴量为0.0307μl的手持微量点滴器将药液点滴到菜缢管蚜背部，每个浓度处理蚜虫30头，用丙酮点滴作空白对照。处理后的蚜虫用毛笔轻移入带新鲜干净油菜叶的有机玻璃试验盒(直径5cm，高1cm)中，加保鲜膜、加盖，用橡皮筋扎紧，22℃室温下保存。48小时后再检查死亡数。试验结果见表7。
表7 不同浓度下目标物的化学杀蚜试验结果
权利要求
1.一种蚜虫报警信息素[反]-β-法尼烯含氮类似物，其特征在于，该化合物的结构通式为I的化合物 其中R1是(1)氢，或；(2)CH2PyX，其中X是卤素，Py指吡啶基，或；(3)R2CO，其中R2是C1-C10烷烃、C5-C8环烷烃、苯基、卤代苯基、硝基苯、卤代硝基苯、吡啶基、卤代吡啶基。
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于R1是(1)氢，或；(2)氯代吡啶亚甲基，或；(3)R2CO，其中R2是甲基、异丙基、3，7-二甲基-2，7-辛二烯基、环己基、苯基、氯代苯基、硝基苯、氯代硝基苯、吡啶基、氯代吡啶基。
3.制备权利要求1所述的化合物的方法，其特征在于以3，7-二甲基-2，6-辛二烯基氯为原料，在无水的有机溶剂中与亚硝基咪唑烷，在碱性物质存在下，进行缩合反应，其反应方程式如下
4.制备权利要求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-硝基亚咪唑烷-2-基胺为原料，与3-氯甲基-6-氯-吡啶在无水的有机溶剂中，在碱性物质存在下，进行缩合反应，其反应方程式如下
5.制备权利要求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-亚硝基咪唑烷-2-基胺为原料，与酰氯在无水的有机溶剂中，在碱性物质存在下，进行缩合反应，其反应方程式如下 其中R1为甲基、异丙基、3，7-二甲基-2，7-辛二烯基、环己基、苯基、氯代苯基、硝基苯、氯代硝基苯、吡啶基、氯代吡啶基。
6.如权利要求3、4、5所述的任一方法，其特征在于，所用的碱性物质为有机或无机碱，优选碳酸钾、吡啶、三乙胺、碳酸钠中的一种。
7.如权利要求3、4、5所述的任一方法，其特征在于，所说的溶剂为甲苯、苯、乙腈、石油醚，优选甲苯。
8.如权利要求1所述的化合物的应用，其特征在于，对蚜虫具有直接防治和驱避报警作用。
全文摘要
一种蚜虫报警信息素[反]－β－法尼烯的含氮类似物，其特征在于，该化合物的结构通式为I的化合物，其中R
文档编号C07D233/00GK1544421SQ20031011370
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月13日 优先权日2003年11月13日
发明者杨新玲, 黄文耀, 凌云, 张钟宁, 方宇凌 申请人:中国农业大学