N-((5-烷硫基-1,3,4-噁二唑)-2-基)甲基溴代吡咯腈的合成及生物活性

周 蒲, 黄俊杰, 何昌文, 郭倩男,游 江, 刘一凡, 徐志红*,

(1. 长江大学 农学院，湖北 荆州 434025；2. 荆州市森林保护站，湖北 荆州 434025)

4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈(溴代吡咯腈)，是经天然抗生素dioxapyrrolomycin改造合成的芳基吡咯类化合物，具有优异的杀虫杀螨活性[1]。商品药剂溴虫腈在进入昆虫体内后代谢成溴代吡咯腈进而发挥杀虫活性，其作用机理是阻断线粒体氧化磷酰化[2]。自American Cyanamid 在1990 年英国作物保护会议上对溴虫腈公开报道以后，研究人员对溴虫腈在虫体内代谢后的活性成分溴代吡咯腈及其类似物进行了大量研究[3-4]。目前，关于溴代吡咯腈的改造主要以1-位的N 取代基的变化为主。1992 年，Kuhn 等在其1-N 位引入羧酸酯，所得目标化合物对烟芽夜蛾、南方黏虫及有机磷抗性品系的叶螨具有优异的杀虫杀螨活性[5]；1993 年，Kuhn 等在其1-N 位上引入硫代烷基，所得目标化合物对黏虫、叶蝉、烟芽夜蛾幼虫等具有优异的杀虫活性[6]；2005 年，王晓光等在其1-N 位引入醚类结构，其中部分目标化合物对水稻稻瘟病菌表现出优异的杀菌活性，对黏虫、棉红蜘蛛等表现出优异的杀虫杀螨活性[7]；2008 年，Zhao 等在其1-N 位引入烷氧草酰基结构，其目标化合物对东方黏虫、朱砂叶螨等表现出优异的杀虫杀螨活性[8]；近年来，Chen 等和Li 等在其1-N 位引入氨基酸与葡萄糖结构，在保留其母体杀虫活性基础上，降低了溴代吡咯腈对作物的药害，赋予了溴代吡咯腈韧皮部传导性，为溴代吡咯腈结构改造开辟了新的研究思路[9-10]。

1,3,4-噁二唑类化合物具有广泛的生物活性，包括杀菌[11]、杀虫[12]、杀线虫[13]等，广泛应用于新农药的研究与开发中。2014 年，Li 等设计合成了一系列2,5-二取代的1,3,4-噁二唑砜类衍生物，其目标化合物对水稻白叶枯病和叶斑病表现出优异的杀菌活性，部分化合物杀菌活性优于商品药剂噻枯唑和噻菌铜[14]；2017 年，陈学文等将三氟丁烯引入1,3,4-噁二唑中得到一系列硫醚化合物，大部分目标化合物对秀丽隐杆线虫杀线虫活性优于商品药剂噻虫磷和氟噻虫砜[15]。2018 年，陈吉祥等将1,3,4-噁二唑引入肉桂酸中，合成了一系列含1,3,4-噁二唑的肉桂酸硫醚类化合物，其对柑橘线虫具有优异的杀线虫活性，部分目标化合物杀线虫活性优于对照药剂阿维菌素与噻唑膦[16]。

鉴于此，本研究通过亲核取代、肼解和成环等反应，设计合成了一系列未经文献报道的N-((5-烷硫基-1,3,4-噁二唑)-2-基)甲基溴代吡咯腈衍生物(5a～5t)，并对其生物活性进行评价。目标化合物的合成路线如图式1 所示。

图式1 目标化合物的合成路线Scheme 1 Synthetic routes of target compounds

1 材料与方法

1.1 仪器与药剂

Bruker Avance DPX400 型核磁共振仪(以TMS 作内标物，氘代氯仿(CDCl3)或二甲基亚砜(DMSO) 作溶剂，德国-瑞士布鲁克光谱公司)；WRR 熔点测定仪(上海精密科学仪器有限公司)；Thermo Scientific Q-Exactive 型高分辨质谱仪(ESIMS，赛默飞世尔科技 (中国) 有限公司)。

所有化学药品均为市售国产分析纯试剂。98%溴代吡咯腈(tralopyril)原药，天津希恩思生化科技有限公司提供；97%咯菌腈(fludioxonil)原药、98% 虫螨腈( chlorfenapyr) 原药和75% 噻唑膦(fosthiazate)乳油，长江大学农药研究所提供。

1.2 供试材料

水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani、油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、玉米小斑病菌Bipolaris maydis、香樟炭疽病菌Colletotrichum gloeosporioides和水稻稻瘟病菌Magnaporthe oryzae，由长江大学农学院植物病理实验室提供。

斜纹夜蛾Spodoptera litura为大小一致、健康的3 龄幼虫，朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus为龄期一致、行动活泼的雌成螨，均由长江大学农学院昆虫实验室提供。

秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans为大小一致、健康的2 龄幼虫，由长江大学医学院提供。

1.3 化合物的合成

1.3.1 2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基)乙酸乙酯(2)的合成 参照文献[17]

的方法，并略有改进。称取溴代吡咯腈26.75 g(75 mmol)、碳酸铯36.65 g (112.5 mmol)、碘化钾12.45 g (75 mmol)于500 mL 圆底烧瓶中，加入乙腈300 mL，常温搅拌至溴代吡咯腈完全溶解后，缓慢滴加溴乙酸乙酯16.63 mL (150 mmol)，滴加完毕升温至83 ℃回流，反应8 h，薄层色谱(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 6 : 1)监测反应完毕。减压浓缩至干，加入二氯甲烷100 mL 溶解并用饱和氯化钠水溶液萃取3 次，有机相用无水硫酸钠干燥，减压浓缩至干，用柱层析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 12 : 1)分离纯化，烘干后得中间体2 29.41 g。

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸乙酯(2)：纯白色固体，收率90%，m.p.107.8～108.5 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.51 (d,J= 8.4 Hz,2H), 7.37 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 4.62 (s, 2H), 4.24 (q,J= 7.2 Hz,2H), 1.26 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ:166.54, 144.28 (d,J= 2.0 Hz), 137.45, 131.02, 129.79, 124.88,120.25 (q,J= 37.4 Hz,),119.95 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.17,103.04 (q,J=3.0 Hz), 99.23, 62.66, 48.26 (d,J= 3.0 Hz),13.94. HRMS, 计算值C16H11BrClF3N2O2([M-H]-): 432.957 2,实测值 432.957 1.

1.3.2 2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰肼(3) 参照文献[18] 的方法，称取中间体2 29.41 g (67.51 mmol)于500 mL圆底烧瓶中，加入甲醇250 mL，常温搅拌至中间体2 完全溶解，滴加80% 水合肼12.30 mL(202.53 mmol)。滴加完毕后，常温搅拌30 min，升温至65 ℃回流，反应4 h，薄层色谱(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 3 : 1)监测反应完毕。减压浓缩至干，用100 mL 水洗3 次，抽滤烘干得中间体3，未经纯化直接用于下一步反应。

1.3.3 4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)- 1H-吡咯-3-腈(4) 参照文献[19]的方法，将上步所得中间体3 完全投入于500 mL 圆底烧瓶中，加入甲醇250 mL，常温搅拌至完全溶解，滴加二硫化碳10.15 mL (167.875 mmol)。滴加完毕后，常温搅拌30 min，升温至65 ℃回流，反应4 h，薄层色谱(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 3 : 1)监测反应完毕。减压浓缩至干，将反应体系倒入水中，在冰浴条件下，滴加稀盐酸调节pH 至2，抽滤，用柱层析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 6 : 1)分离纯化，得中间体4 26.36 g。

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-巯基-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(4)：纯白色固体，收率85%，m.p.191.7～193.6 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 10.30 (s,1H), 7.59～7.54 (m, 2H), 7.43～7.38 (m, 2H), 5.15 (s, 2H).

13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 157.20, 153.61, 144.57,138.13, 131.07, 130.21, 124.11, 119.10(q,J= 36.4 Hz),118.56(q,JC-F= 251.5 Hz), 113.99, 104.39, 95.94, 41.73(d,J=7.1 Hz). HRMS, 计算值 C15H7BrClF3N4OS([M-H]-):460.909 2, 实测值 460.909 5.

1.3.4 4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-硫醚-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)- 1H-吡咯-3-腈(5a～5t)合成通法 参照文献[20]的方法，称取中间体4 1.0 g(2.16 mmol)、卤代化合物RX 2.592 mmol、碳酸钾0.36 g (2.592 mmol)于150 mL 圆底烧瓶中，加入乙腈50 mL，升温至85 ℃回流，反应6 h，薄层色谱(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 4 : 1)监测反应完毕。减压浓缩至干，加入二氯甲烷50 mL溶解并用饱和氯化钠溶液萃取3 次，有机相用无水硫酸钠干燥后，抽滤除去无水硫酸钠，减压浓缩至干，用柱层析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 8 : 1)分离纯化，烘干后得目标化合物(5a～5t)，收率70%～92%。

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(甲硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5a)：纯白色固体，收率92%，m.p.118.9～121.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ:7.55～7.49 (m, 2H), 7.48～7.42 (m, 2H), 5.28 (s, 2H), 2.72 (s,3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.90, 161.28, 144.52,137.85, 131.20, 129.97, 124.47, 120.29(q,J= 39.4 Hz),119.94(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.86, 103.99, 100.23, 41.80,14.60. HRMS, 计算值 C16H9BrClF3N4OS([M-H]-): 474.924 8,实测值 474.925 3.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(乙硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5b)：纯白色固体，收率90%，m.p.92.2～93.7 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ:7.55～7.49 (m, 2H), 7.49～7.43 (m, 2H), 5.28 (s, 2H), 3.25 (q,J= 7.2 Hz, 2H), 1.47 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz,CDCl3),δ: 166.26, 161.12, 144.54(d，J= 2.0 Hz), 137.85,131.22, 129.97, 124.49, 120.28(q,J= 37.4 Hz), 119.88(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.88, 104.01(d,J= 3.0 Hz), 100.22, 41.81,27.16, 14.52. HRMS, 计算值 C17H11BrClF3N4OS([M-H]-):488.940 5, 实测值 488.941 3.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5(-(2-乙酸乙酯)硫代)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5c)：纯白色固体，收率85%，m.p.107.4～109.3 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.55～7.49 (m, 2H), 7.47～7.41 (m, 2H), 5.28 (s,2H), 4.24 (q,J= 7.2 Hz, 2H), 4.03 (s, 2H), 1.29 (t,J= 7.2Hz,3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.96, 164.87, 161.60,144.53, 137.91, 131.18, 130.03, 124.40, 120.27(q,J= 40.4 Hz), 119.81(q,JC-F= 272.7 Hz), 112.82, 100.30, 96.59, 62.60,41.78, 34.37, 14.05. HRMS, 计算值 C19H13BrClF3N4O3S([M + H]+): 548.960 5, 实测值 548.960 8.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5(-(2-丙酸甲酯)硫代)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5d)：纯白色固体，收率80%，m.p.71.9～73.1 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.53～7.49 (m, 2H), 7.46～7.42 (m, 2H), 5.29 (s,2H), 4.41 (q,J= 7.2 Hz, 1H), 3.76 (s, 3H), 1.69 (d,J= 7.2 Hz,3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 170.87, 164.39, 161.66,144.56(d,J= 2.0 Hz), 137.88, 131.20, 130.01, 124.41,120.24(q,J= 38.4 Hz), 119.87(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.86,104.05(d,J= 3.0 Hz), 100.23, 53.23, 44.76, 41.82(d,J= 3.0 Hz), 18.04. HRMS, 计算值 C19H13BrClF3N4O3S([M + H]+):548.960 5, 实测值 548.9603.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5(-(3-丙酸乙酯)硫代)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5e)：纯白色固体，收率84%，m.p.106.4～108.5 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.55～7.50 (m, 2H), 7.48～7.43 (m, 2H), 5.28 (s,2H), 4.18 (q,J= 7.2 Hz, 2H), 3.48 (t,J= 6.8 Hz, 2H), 2.88 (t,J= 6.8 Hz, 2H), 1.27 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz,CDCl3),δ: 171.01, 165.93, 161.38, 144.54(d,J= 2.0 Hz),137.88, 131.20, 130.00, 124.45, 120.24(q,J= 33.3 Hz),119.91(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.86, 104.07, 100.26, 61.16,41.78(q,J= 2.0 Hz), 33.88, 27.55, 14.18. HRMS, 计算值C20H15BrClF3N4O3S([M + H]+): 562.976 2, 实测值 562.976 3.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-((6-氯吡啶-3-基)-甲基)硫代)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5f)：黄色晶状固体，收率75%，m.p.101.7～104.6 ℃;1H NMR(400 MHz, CDCl3),δ: 8.46～8.43 (m, 1H), 7.76 (dd,J= 8.4,2.8 Hz, 1H), 7.53～7.48 (m, 2H), 7.45～7.40 (m, 2H), 7.31 (d,J= 8.4 Hz, 1H), 5.28 (s, 2H), 4.41 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.82, 161.76, 151.34, 150.03, 144.52,139.48, 137.89, 131.15, 130.44, 130.01, 124.38, 124.34,120.22(q,J= 38.4 Hz), 119.84(q,JC-F= 271.7 Hz), 112.83,104.08, 100.27, 41.75(d,J= 3.0 Hz), 32.94. HRMS, 计算值C21H11BrCl2F3N5OS([M + H]+): 587.927 0, 实测值 587.927 1.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-((2-氯噻唑-4-基)甲基)硫代)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5g)：黄色固体，收率72%，m.p.109.0～112.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.55～7.48 (m, 3H), 7.44 (d,J= 8.4 Hz, 2H),5.31 (s, 2H), 4.59 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ:164.69, 161.99, 152.58, 144.53(d,J= 2.0 Hz), 141.35, 137.88,135.05, 131.16, 130.01, 124.38, 120.23(q,J= 38.4 Hz),119.85(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.87, 104.06(q,J= 3.0 Hz),100.21, 41.81(d,J= 3.0 Hz), 28.62. HRMS, 计算值C19H9BrCl2F3N5OS2([M + H]+): 593.883 4, 实测值 593.883 2.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(3,4,4-三氟丁烯-1-基)硫代)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5h)：纯白色固体，收率70%，m.p.70.2～72.1 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.49 (m, 2H), 7.47～7.42 (m, 2H), 5.28(d,J= 3.6 Hz, 2H), 3.42 (t,J= 6.8 Hz, 2H), 2.92～2.81 (m,2H). HRMS, 计算值 C19H10BrClF6N4OS([[M + H]+): 570.942 4,实测值 570.942 3.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-苄基硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5i)：纯白色固体，收率88%，m.p.83.5～84.2 ℃;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ:7.51～7.46 (m, 2H), 7.41～7.37 (m, 4H), 7.37～7.30 (m, 3H),5.26 (s, 2H), 4.44 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ:165.72, 161.28, 144.48, 137.85, 134.97, 131.14, 129.98,129.05, 128.89, 128.34, 124.41, 120.29(q,J= 38.4 Hz),119.86(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.86, 103.97, 100.24, 41.81(d,J= 2.0 Hz), 36.90. HRMS, 计算值 C22H13BrClF3N4OS([M +H]+): 552.970 7, 实测值 552.970 6.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(2-甲基苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5j)：纯白色固体，收率85%，m.p.126.3～128.1 ℃;1H NMR (400 MHz,DMSO),δ: 7.71～7.61 (m, 2H), 7.59～7.52 (m, 2H), 7.25 (d,J=7.6 Hz, 1H), 7.21 (d,J= 4.0 Hz, 2H), 7.14～7.08 (m, 1H), 5.54(s, 2H), 4.46 (s, 2H), 2.34 (s, 3H).13C NMR (101 MHz,DMSO),δ: 164.42, 162.86, 145.11(d,J= 2.0 Hz), 137.20,136.54, 134.00, 132.23, 130.94, 130.21, 129.90, 128.69,126.49, 125.30, 120.24(q,JC-F= 270.7 Hz), 119.54(q,J= 37.4 Hz), 113.75, 103.62(d,J= 3.0 Hz), 98.91, 42.62, 34.85, 19.16.HRMS, 计算值 C23H15BrClF3N4OS([M + H]+): 566.986 3, 实测值 566.9860.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(3-甲基苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5k)：纯白色固体，收率84%，m.p.125.5～126.3 ℃;1H NMR (400 MHz,DMSO),δ: 7.68～7.63 (m, 2H), 7.59～7.54 (m, 2H), 7.19 (t,J=7.6 Hz, 2H), 7.11 (t,J= 8.4 Hz, 2H), 5.53 (s, 2H), 4.41 (s, 2H),2.27 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, DMSO),δ: 164.63, 162.80,145.13, 144.35(d,J= 1.0 Hz), 138.25, 136.56(d,J= 4.0 Hz),132.22, 129.91, 129.83, 128.90, 128.86, 126.36, 125.31,120.23(q,JC-F= 273.7 Hz), 119.49(q,J= 37.4 Hz), 113.75,103.59, 98.88, 42.61, 36.29, 21.35. HRMS, 计算值C23H15BrClF3N4OS([M + H]+): 566.986 3, 实测值 566.986 0.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-甲基苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5l)：纯白色固体，收率88%，m.p.104.2～105.6 ℃;1H NMR (400 MHz,DMSO),δ: 7.65 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.54 (d,J= 8.4 Hz, 2H),7.22 (d,J= 8.0 Hz, 2H), 7.11 (d,J= 8.0 Hz, 2H), 5.53 (s, 2H),4.39 (s, 2H), 2.27 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, DMSO),δ:164.64, 162.72, 145.11(d,J= 1.0 Hz), 137.57, 136.53, 133.66,132.20, 129.90, 129.53, 129.21, 125.29, 120.24(q,JC-F= 271.7 Hz), 119.53(q,J= 37.4 Hz), 113.76, 103.57(t,J= 3.0 Hz),98.89, 42.62, 36.12, 21.18. HRMS, 计算值 C23H15BrClF3N4OS([M + H]+): 566.986 3, 实测值 566.986 4.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(3-甲氧基苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5m)：纯白色固体，收率80%，m.p.104.9～105.9 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.54～7.46 (m, 2H), 7.42～7.37 (m, 2H), 7.24 (d,J=8.0 Hz, 1H), 7.00～6.91 (m, 2H), 6.85 (dd,J= 8.4, 1.6 Hz, 1H),5.26 (s, 2H), 4.41 (s, 2H), 3.80 (s, 3H).13C NMR (101 MHz,CDCl3),δ: 165.75, 161.29, 159.88, 144.48(d,J= 3.0 Hz),137.86, 136.40, 131.15, 129.98, 129.94, 124.42, 121.25,119.91(q,JC-F= 271.7 Hz), 119.88 (q,J= 39.4 Hz)114.65,113.75, 112.87, 104.01, 100.25, 55.29, 41.82(d,J= 2.0 Hz),36.89. HRMS, 计算值 C23H15BrClF3N4O2S([M + H]+): 582.981 2,实测值 582.981 6.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(2-氯苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5n)：纯白色固体，收率81%，m.p.107.4～109.7 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.53 (dd,J= 7.6, 2.0 Hz, 1H), 7.50～7.45 (m, 2H),7.40 (td,J= 6.4, 5.6, 1.6 Hz, 3H), 7.29 (dd,J= 7.6, 2.0 Hz,1H), 7.23 (td,J= 7.6, 1.6 Hz, 1H), 5.26 (s, 2H), 4.54 (s,2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.77, 161.43, 144.48(d,J= 2.0 Hz), 137.85, 134.36, 133.13, 131.40, 131.15, 130.29,129.98, 129.89, 127.14, 124.41, 120.27(q,J= 38.4 Hz),119.85(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.86, 103.98, 100.24, 41.81(d,J= 2.0 Hz), 34.74. HRMS, 计算值 C22H12BrCl2F3N4OS([M +H]+): 586.931 7, 实测值 586.931 5.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(3-氯苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5o)：纯白色固体，收率84%，m.p.103.4～104.4 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.52～7.48 (m, 2H), 7.44～7.38 (m, 3H), 7.28 (d,J=4.4 Hz, 3H), 5.27 (s, 2H), 4.40 (s, 2H).13C NMR (101 MHz,CDCl3),δ: 165.33, 161.46, 144.48, 137.89, 137.08, 134.67,131.14, 130.11, 130.00, 129.11, 128.55, 127.26, 124.40,119.89(q,J= 37.4 Hz) 119.75(q,JC-F= 261.6 Hz), 112.83,104.06, 100.28, 41.77, 36.14. HRMS, 计算值 C22H12BrCl2F3N4OS([M + H]+): 586.931 4, 实测值 586.931 9.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-氯苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5p)：纯白色固体，收率86%，m.p.111.5～113.8 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.53～7.47 (m, 2H), 7.44～7.39 (m, 2H), 7.35 (d,J=8.8 Hz, 2H), 7.31 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 5.26 (s, 2H), 4.40 (s,2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.43, 161.43, 148.24(d,J= 2.0 Hz), 137.89, 134.30, 133.61, 131.15, 130.47, 130.00,129.05, 124.40, 118.73(q,JC-F= 262.6 Hz), 118.68(q,J= 35.4 Hz)112.84, 104.05(d,J= 4.0 Hz), 100.27, 41.79, 36.09.HRMS, 计算值 C22H12BrCl2F3N4OS([M + H]+): 586.931 7, 实测值 586.931 7.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-氟苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5q)：纯白色固体，收率82%，m.p.100.2～103.1 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.49 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.41 (d,J= 8.4 Hz, 2H),7.38 (dd,J= 8.4, 5.6 Hz, 2H), 7.02 (t,J= 8.8 Hz, 2H), 5.27 (s,2H), 4.41 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.55,162.55(d,JC-F= 248.5 Hz), 161.40, 144.51(d,J=1.0 Hz),137.86, 131.16, 130.93, 130.85, 129.98, 124.42, 120.25(q,J=38.4 Hz), 119.85(q,JC-F= 270.7 Hz), 115.94, 115.73, 112.86,104.03(d,J=3.0 Hz), 100.22, 41.80(d,J=3.0 Hz), 36.10.HRMS, 计算值 C22H12BrClF4N4OS([M + H]+): 570.961 3, 实测值 570.961 4.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-氰基苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5r)：淡黄色液体，收率75%;1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.67～7.61 (m,2H), 7.57～7.52 (m, 2H), 7.52～7.47 (m, 2H), 7.46～7.39 (m,2H), 5.27 (s, 2H), 4.46 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ:164.98, 161.68, 144.51(d,J= 1.0 Hz), 140.68, 137.90, 132.57,131.16, 130.00, 129.88, 124.39, 120.22(q,J= 38.4 Hz),119.85(q,JC-F= 270.7 Hz), 118.29, 112.80, 112.24, 104.10(d,J= 2.0 Hz), 100.29, 41.75(d,J= 3.0 Hz), 36.04. HRMS, 计算值 C23H12BrClF3N5OS([M + NH4]+): 594.992 5, 实测值594.9922.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-异丙基苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5s)：纯白色固体，收率90%，m.p.79.4～81.5 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.51～7.45 (m, 2H), 7.42～7.37 (m, 2H), 7.30 (d,J=8.4 Hz, 2H), 7.20 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 5.26 (s, 2H), 4.42 (s,2H), 2.90 (p,J= 6.8 Hz, 1H), 1.23 (d,J= 6.8 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.90, 161.23, 149.20, 144.51,137.84, 132.16, 131.16, 129.97, 129.06, 126.98, 124.44,120.29(q,J= 37.4 Hz), 119.85(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.88,103.98, 100.22, 41.85, 36.72, 33.85, 23.90. HRMS, 计算值C25H19BrClF3N4OS([M + H]+): 595.017 6, 实测值 595.017 4.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-叔丁基苄基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5t)：纯白色固体，收率92%，m.p.102.1～104.2 ℃;1H NMR (400 MHz,CDCl3),δ: 7.51～7.47 (m, 2H), 7.42～7.39 (m, 2H), 7.36 (d,J=8.4 Hz, 2H), 7.31 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 5.26 (s, 2H), 4.43 (s,2H), 1.31 (s, 9H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.93,161.22, 151.49, 144.51, 137.86, 131.78, 131.16, 129.98,128.80, 125.86, 124.43, 120.24(q,J= 37.4 Hz), 119.87(q,JC-F= 271.7 Hz), 112.88, 103.97, 100.23, 41.84(d,J= 3.0 Hz),36.60, 34.64, 31.26. HRMS, 计算值 C26H21BrClF3N4OS([M +H]+): 609.333 3, 实测值 609.3338.

1.4 生物活性测定

1.4.1 离体杀菌活性测定 参考文献[21]中的菌丝生长速率法测定。药剂初筛浓度为0.20 mmol/L，以97%咯菌腈原药为对照药剂。

1.4.2 杀虫活性测定 参考文献[22]中的浸叶法测定。药剂浓度为0.20 mmol/L，以98%虫螨腈原药为对照药剂，初筛活性高的化合物进一步测定其LC50值。

1.4.3 杀螨活性测定 参考文献[23]中的琼脂保湿浸叶法测定。药剂浓度为0.20 mmol/L，以98%虫螨腈原药为对照药剂。

1.4.4 杀线虫活性测定 参考文献[24]中的直接触杀法测定并略有改进。药剂浓度为0.20 mmol/L。称取供试化合物，用1 mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF) 溶解后，用0.1% 吐温80 水溶液定容至20 mL。将事先培养好的秀丽隐杆线虫2 龄幼虫用无菌水洗脱，洗脱液离心浓缩后配制成一定比例的线虫悬浮液(80～120 条/100 μL)。用移液枪取100 μL 线虫悬浮液于96 孔生化培养板中，再向其加入80 μL 无菌水与20 μL 供试药液。每处理设3 组重复。以含同样体积DMF 的0.1%吐温80 水溶液为空白对照，以75% 噻唑膦乳油为药剂对照。滴加完毕后将生化培养板置于20 ℃恒温培养箱中，于药后48 h 镜检，如果线虫身体僵直，且用细针刺激时不移动，则认为线虫已经死亡，按照公式(1)计算校正死亡率。对于初筛活性高的化合物进一步测定其LC50值。

(1)式中：Mc为校正死亡率，%；Mt为处理组死亡率，%；Mck为空白对照组死亡率，%。

2 结果与讨论

2.1 目标化合物的合成

在中间体2 的合成过程中，如果参照文献报道的方法设定溴代吡咯腈与溴乙酸乙酯的投料比，发现溴代吡咯腈并未完全参与反应，这可能是由于溴代吡咯腈1-N 位的氢不易被取代。因此本研究对投料比例进行优化，最终发现溴乙酸乙酯为2 当量时，可以以较高的产率得到中间体2。

2.2 目标化合物的生物活性

2.2.1 离体杀菌活性 杀菌测定结果(表1) 显示，在浓度为0.20 mmol/L 时，目标化合物对水稻纹枯病菌、油菜菌核病菌、玉米小斑病菌、香樟炭疽病菌和水稻稻瘟病菌具有一定的杀菌活性，其中化合物5h 对水稻稻瘟病菌的抑制率达到60.07%，优于对照药剂咯菌腈(58.21%)。

表1 目标化合物对5 种植物病原菌菌丝生长的抑制作用Table 1 Inhibition of target compounds against five pathogenic fungi in vitro

初步构效关系表明，不同取代基R 对化合物抑菌活性的影响不同。当R 为氢 (中间体4) 时，化合物具有良好的抑菌活性；当R 为其他取代基(5a～5t) 时，大部分目标化合物抑菌活性都明显低于中间体4。

2.2.2 杀虫活性 杀虫活性测定结果 (表2) 显示，在浓度为0.20 mmol/L 时，中间体4 对斜纹夜蛾的校正死亡率为100%，但大部分目标化合物对斜纹夜蛾杀虫活性一般，均低于对照药剂虫螨腈(100%)。

表2 目标化合物对斜纹夜蛾杀虫活性Table 2 Insecticidal activity of target compounds against Spodoptera litura

根据初筛结果，测定了对斜纹夜蛾具有较高杀虫活性化合物4 的LC50值。结果显示，中间体4 对斜纹夜蛾的LC50值为0.111 8 mmol/L，不及对照药剂虫螨腈(0.005 9 mmol/L) (表3)。

表3 化合物4 对斜纹夜蛾的 LC50 值Table 3 The LC50 value of compound 4 against Spodoptera litura

初步构效关系表明，取代基R 会对化合物的杀虫活性产生影响。当R 为氢 (中间体4) 时，化合物具有优异的杀虫活性；当R 位换成其他取代基 (5a～5t) 时，化合物的杀虫活性都明显降低。因此，保留巯基结构的目标化合物具有更高的杀虫活性。

2.2.3 杀螨活性 杀螨结果 (表4) 显示，在0.20 mmol/L 时，大部分目标化合物对朱砂叶螨雌成螨具有一定的杀螨活性，但均低于对照药剂虫螨腈(100%)，表明在母体化合物溴代吡咯腈中引入1,3,4-噁二唑结构，会使化合物失去杀螨活性。

表4 目标化合物对朱砂叶螨雌成螨杀螨活性Table 4 Insecticidal activity of some target compounds against adult mite of Tetranychus cinnabarinus

2.2.4 杀线虫活性 杀线虫结果(表5)显示，在0.20 mmol/L 时，大部分目标化合物对秀丽隐杆线虫杀线虫活性优于对照药剂噻唑膦(43.89%)。

表5 目标化合物对秀丽隐杆线虫杀线虫活性Table 5 Nematicidal activity of target compunds against Caenorhabditis elegans

根据初筛结果，测定了对秀丽隐杆线虫具有较高杀线虫活性化合物的LC50值。结果显示，中间体2、目标化合物5k、5r、5s 的LC50值均优于对照药剂噻唑膦(0.279 8 mmol/L)，但均不如母体化合物溴代吡咯腈(0.000 4 mmol/L) (表6)。

表6 部分目标化合物对秀丽隐杆线虫的 LC50 值Table 6 The LC50 value of some target compounds against Caenorhabditis elegans

初步构效关系表明：当R 位为烷烃时，目标化合物5a (R=CH3)与5b (R=CH2CH3)均表现出优异的杀线虫活性；当R 位为甲基取代的苄基(5j～5l) 时，化合物5k (R=3-CH3-benzyl)的杀线虫活性＞5l (R=4-CH3-benzyl)＞5j (R=2-CH3-benzyl)；当R 为对位被吸电子基取代的苄基(5p～5r) 时，化合物5r (R=4-CN-benzyl) 的杀线虫活性＞5q(R=4-F-benzyl)＞5p (R=4-Cl-benzyl)，随着吸电子基能力的增强，目标化合物杀线虫活性也随之增强；当R 为对位被供电子基取代的苄基(5l、5s、5t)时，化合物5s (R=4-CH(CH3)2-benzyl)的杀线虫活性＞5l (R=4-CH3-benzyl)＞5t (R=4-C(CH3)3-benzyl)，目标化合物杀线虫活性随着供电子基能力增强先增加后下降。

3 结论

本研究通过对溴代吡咯腈进行亲核取代、肼解和成环等反应，设计合成了20 个未见文献报道的N-((5-烷硫基-1,3,4-噁二唑)-2-基)甲基溴代吡咯腈衍生物(5a～5t)，所有化合物的结构均得到1H NMR、高分辨质谱确证。生物测定结果表明，将1,3,4-噁二唑结构引入溴代吡咯腈中有利于改善其杀菌、杀虫、杀线虫活性。其中，保留巯基结构的中间体4 相比目标化合物(5a～5t)更有利于改善溴代吡咯腈杀菌与杀虫活性；在中间体4 的巯基结构上引入烷烃(5a、5b)或苄基(5i～5t)形成硫醚结构，有利于改善溴代吡咯腈杀线虫活性，其中引入对氰基苄基与对异丙基的苄基的化合物(5r 与5s)杀线虫活性最好，有望改造成为新型杀线虫剂；目标化合物5a～5t 杀螨活性相比母体显著下降，推测可能是1,3,4-噁二唑结构在引入过程中屏蔽了母体化合物杀螨的活性基团。本研究所合成的目标化合物具有一定的杀菌、杀虫、杀螨和杀线虫活性，可为溴代吡咯腈衍生物的设计与合成提供参考。