酰腙席夫碱化合物的合成及其杀虫活性研究

曾凡付等

摘要：以对氯苯甲酸、甲醇、水合肼、呋喃甲醛、苯甲醛、乙醛为原料，设计合成了呋喃甲醛对氯苯甲酰腙、苯甲醛对氯苯甲酰腙及乙醛对氯苯甲酰腙3种酰腙席夫碱化合物。目标化合物的结构通过核磁共振氢谱、元素分析和红外光谱进行了表征，并试验了目标化合物的杀虫活性。结果表明，呋喃甲醛对氯苯甲酰腙对菜粉蝶幼虫的胃毒活性最强，处理24、48 h后EC50分别为103.61、78.96 mg/L。

关键词：酰腙席夫碱； 合成； 触杀活性； 胃毒活性； 拒食活性

中图分类号：S482.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）17-4192-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.17.021

酰腙类化合物是一类分子结构中含有很好活性亚结构基因（-CH=NNHCO-）的物质，由于其良好的杀虫[1-4]、杀菌[5-7]、除草[8]、消炎镇痛[9，10]、抗肿瘤[11，12]等活性而被广泛应用于农药、医药领域。酰腙类化合物分子中同时含有氧原子与氮原子，因而可以参与生物体中氢键的形成，增加受体之间的亲和性，进而可以抑制生物体内诸多生理化学过程，利用这一性质来找到更好的新型农药、医药将显得十分重要。同时因酰腙类化合物分子结构中含有Schift碱基（-CH=N-）和酰胺键（-CONH-） 等活性基团而具有特殊的生物活性、较低的毒性、较强的配位能力、很好的亲脂性，能与生物体内细胞中的金属离子形成稳定的配合物，从而可以影响相关的酶促反应，因而具有很好的研究前景[13-15]，是目前医药界、农药界研究的热点之一。

本研究根据基团活性叠加的原理，设计、合成了3种酰腙席夫碱类化合物，并初步试验了其杀虫活性，以期为同类化合物的研究开发提供参考。目标化合物的合成路线如下：

1 合成试验部分

1.1 主要仪器与试剂

Varian VNMR 400超导核磁共振谱仪，全自动元素分析仪 Vario EL Ⅲ（德国Elementar公司），Nicolet 6700智能型傅立叶变换红外分光光度计（美国Nicolet公司），DGG-9140A电热恒温鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司）。

对氯苯甲酸、甲醇、水合肼、呋喃甲醛、苯甲醛、乙醛、乙醇、浓硫酸等为市售分析纯试剂。

1.2 中间体及目标产物的合成

1.2.1 对氯苯甲酸甲酯的制备 称取对氯苯甲酸1.570 7 g，用甲醇30 mL（物质的量之比1∶1）溶解，转移到50 mL的单口烧瓶中，再缓慢加入7 mL浓硫酸，混合均匀。恒温回流反应5 h。冷却至室温，倒入装有少量去离子水的烧杯中，即有白色晶体析出。无水乙醇重结晶得对氯苯甲酸甲酯纯品，收率76.94%。m.p：40～42 ℃；元素分析（实测值/理论值）：C 56.41/56.30，H 4.12/4.11，N 0.075/0.00；IR：1 719、1 301、1 089/cm，酯键的特征吸收。

1.2.2 对氯苯甲酰肼的制备 称取对氯苯甲酸甲酯0.5 g，以乙醇溶解，与适量水合肼混匀（物质的量比1∶1），恒温回流反应5 h。冷却到室温，抽滤。无水乙醇重结晶，得到白色片状晶体，收率为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（实测值/理论值）：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 酰腙席夫碱化合物的合成 称取0.2 g对氯苯甲酰肼及适量呋喃甲醛（或苯甲醛、乙醛），以无水乙醇为反应介质，回流反应5 h。静置冷却，抽滤得粗品，无水乙醇重结晶，分别得到呋喃甲醛对氯苯甲酰腙、苯甲醛对氯苯甲酰腙、乙醛对氯苯甲酰腙纯品。

呋喃甲醛对氯苯甲酰腙（A），淡黄色晶体。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（实测值/理论值）：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）。

苯甲醛对氯苯甲酰腙（B），浅褐色晶体。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（实测值/理论值）：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）。

乙醛对氯苯甲酰腙（C），乳白色晶体。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（实测值/理论值）：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 目标化合物的杀虫活性试验

2.1 供试试剂

按文献[16]的方法，以乙醇为溶剂，将A、B、C 3个化合物配制成1%乳油，乳油配制过程中使用了标准HLB值的非离子型乳化剂Tween-80和阴离子型乳化剂ABS-Ca。

2.2 供试昆虫

菜粉蝶（Pieris rapae L.），从大田甘蓝叶上采集低龄幼虫，室内饲养后挑选整齐一致的5龄幼虫供试。室内饲养条件：T=（27±1） ℃，RH=（80±5）%，L∶D=14 h∶10 h。

2.3 杀虫活性试验

2.3.1 触杀活性试验采用点滴法[17] 将各处理配制成500 mg/L的乳剂，用微量点滴器点滴于幼虫的前胸背板，每虫点滴1 μL，以试剂空白为对照。处理后的幼虫置于垫有吸水纸的培养皿中，每皿接虫30头，每处理重复3次，24、48 h后检查死亡情况，计算死亡率、校正死亡率。

2.3.2 胃毒活性试验采用带毒夹片法[18] 取甘蓝叶片，洗净后，用打孔器打成直径为3.0 cm的叶碟，取2片同样大小的甘蓝叶碟，在其中一片的背面用医用脱脂棉均匀涂抹稀释成500 mg/L的A、B或C的乳剂，在另一片的正面涂抹琼脂（琼脂粉加水煮沸调配而成），迅速将2片叶碟对合，制成带毒夹片。将带毒夹片置于培养皿中（内垫滤纸，加少许去离子水保湿），每皿放8个带毒夹片，接入大小基本一致的菜粉蝶5龄幼虫30头。以保鲜膜封口，膜上打孔以利通风透气。以试剂空白为对照，每个处理重复3次。于处理后24、48 h检查并记录菜粉蝶幼虫死亡情况，计算死亡率、校正死亡率。

2.3.3 拒食活性试验采用小叶碟添加法[19] 将新鲜甘蓝叶碟（直径1 cm）浸入药液（500 mg/L）3 s后取出，晾干后放入垫有滤纸的直径9 cm的培养皿中。接入已饥饿4 h的菜粉蝶5龄幼虫，每20头为1组，重复3次。试剂空白为对照。分别于接虫后24、48 h调查叶片取食情况，计算取食指数、拒食率。

2.4 杀虫活性试验结果

2.4.1 目标化合物的触杀活性试验结果 由表1可知，各处理对菜粉蝶幼虫的触杀活性随处理时间的延长而增强，其中化合物A，即呋喃甲醛对氯苯甲酰腙的触杀活性最强，处理48 h后的校正死亡率达61.56%。

2.4.2 目标化合物的胃毒活性试验结果 3个酰腙席夫碱类化合物的胃毒活性试验结果见表2，从表2可以看出，所合成的3个目标化合物在500 mg/L浓度下对菜粉蝶5龄幼虫均具有一定的胃毒活性。其中以呋喃甲醛对氯苯甲酰腙的胃毒活性最强，处理后24、48 h的校正死亡率分别为68.82%、75.62%。

2.4.3 目标化合物的拒食活性试验结果 目标化合物的拒食活性试验结果见表3，3种酰腙席夫碱类化合物对菜粉蝶幼虫的拒食活性均较弱。

2.4.4 呋喃甲醛对氯苯甲酰腙系列浓度的胃毒活性试验 由上述杀虫活性试验可知，化合物A，即呋喃甲醛对氯苯甲酰腙对菜粉蝶幼虫的胃毒活性最强，因此将化合物A配成62.5、125.0、250.0、500.0、1 000.0 mg/L 5个质量浓度的乳剂，同前法测定各浓度的胃毒活性。结果见表4。由表4可知，随着化合物A浓度的增加，胃毒活性也逐渐增强，且校正死亡率与浓度间线性关系显著，处理后24、48 h的EC50分别为103.61 mg/L和78.96 mg/L。

3 小结与讨论

常年使用同一农药会引起病虫草害产生抗药性，环境问题及农业成本问题亦日益突出。因此，开发新的农药品种具有十分重要的意义。这就要求科技工作者不断研发高效、低毒、低残留的新型农药，替代已有的高毒、高残留或已产生抗性的农药品种。

本研究根据基团活性叠加的原理，设计合成了3种含氯原子的酰腙席夫碱类化合物并初步试验了其杀虫活性，从活性试验结果来看，呋喃甲醛对氯苯甲酰腙具有较强的胃毒活性，具有进一步研究和开发的价值。

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