2-(溴代吡咯腈-1-基)乙酸衍生物的设计、合成及生物活性

周 蒲, 张列雄, 马俊豪, 郭倩男,游 江, 昌勤哲, 徐志红*,,2

(1.长江大学 农学院，湖北 荆州 434025；2.长江大学 农药研究所，湖北 荆州 434025)

溴代吡咯腈(tralopyril，图式1)是经天然抗生素dioxapyrrolomycin改造合成的2-芳基吡咯类化合物，具有优异的杀虫、杀螨活性，其作用机理是阻断昆虫线粒体内的氧化磷酸化作用，破坏线粒体内二磷酸腺苷(ADP)到三磷酸腺苷(ATP)的转化，使昆虫无法正常产生能量，最终导致昆虫死亡[1-2]。然而，溴代吡咯腈会对作物产生严重药害[3]。为了改善溴代吡咯腈的生物活性，降低其对作物的药害，研究人员对溴代吡咯腈及其类似物进行了大量的结构修饰[4-13]，例如：图式1 中化合物a(虫螨腈)，其进入虫体后会代谢为溴代吡咯腈，在发挥杀虫、杀螨作用的同时也降低了对作物的药害[7]；化合物b在10 mg/L 下对南方黏虫成虫及幼虫、烟芽叶蛾的致死率可达100%[8]；化合物c对豆蚜、南方黏虫和秀丽隐杆线虫均表现出优异的杀虫及杀线虫活性[9]；化合物d对烟芽夜蛾、南方黏虫、西部马铃薯叶蝉及叶螨具有优异的杀虫、杀螨活性[10]；化合物e对水稻稻瘟病菌表现出优异杀菌活性，对黏虫、棉红蜘蛛等也表现出优异的杀虫、杀螨活性[11]。

图式 1 溴代吡咯腈衍生物结构式Scheme 1 Structural formulas of tralopyril derivatives

图式 2 溴代吡咯腈羧酸酯 (Ⅰ) 及酰胺 (Ⅱ) 衍生物设计思路Scheme 2 Design strategy of tralopyril carboxylic acid esters (Ⅰ) and amides derivatives (Ⅱ)

含有羧酸酯结构或酰胺结构的化合物具有广泛的生物活性，包括杀菌、杀虫、杀螨、杀线虫等[14-18]。前人在溴代吡咯腈及其类似物的吡咯环N位引入羟基或胺基作为桥链，合成了一系列溴代吡咯腈羧酸酯与酰胺类化合物，发现其具有优异杀虫、杀螨活性[8,10]。受此启发，本研究采用官能团翻转策略，尝试在溴代吡咯腈的吡咯环N位引入乙酸作为桥链，拟设计合成溴代吡咯腈羧酸酯及酰胺两类衍生物，测定其生物活性并开展作物安全性研究，期望得到具有高活性且对作物安全的溴代吡咯腈衍生物。

目标化合物的设计思路见图式2，合成路线见图式3。

图式 3 目标化合物的合成路线Scheme 3 Synthesis 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，CDCl3或DMSO-d6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)；Themo Scientific Q-Exactive型高分辨质谱仪(ESI-MS，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90%嘧菌酯(azoxystrobin) 原药，长江大学农药研究所提供；97%噻唑膦(fosthiazate)原药，由75%噻唑膦乳油(河北三农农用化工有限公司)纯化得到。

1.2 供试材料

水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani、小麦根腐病菌Bipolaris sorokiniana、柑橘褐腐病菌Phytophthora citrophthora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与朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus，由长江大学农学院昆虫实验室提供；秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans，由长江大学医学院提供；水稻Oryza sativaL.与油菜Brassica campestrisL.种子，由长江大学农药研究所提供。

1.3 目标化合物的合成

1.3.1 化合物3 的合成 参照文献[19]方法得化合物2。参照文献[20]方法合成化合物3：称取化合物2 29.41 g (67.51 mmol)和单水氢氧化锂4.25 g(101.27 mmol)于500 mL 圆底烧瓶中，加入四氢呋喃300 mL，常温反应4 h，薄层色谱 (TLC，(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 6 : 1) 监测至反应完毕。减压浓缩至干。将反应液倒入水中，在冰浴条件下，滴加稀盐酸调节pH 值至2，出现白色沉淀，抽滤，烘干得化合物3 26.14 g。

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸(3)：纯白色固体，收率95%，m.p.148.5～149.7 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.61～7.47 (m, 2H), 7.41～7.31(m, 2H), 4.71 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ:168.80, 144.84, 136.41, 132.04, 129.98, 125.65, 120.41(q,JC-F= 271.7 Hz), 119.69(q,J= 37.4 Hz), 113.95, 102.74, 97.99,49.41.HRMS, 计算值 C14H7BrClF3N2O2( [M + NH4]+):423.967, 实测值 423.9673.

1.3.2 化合物4 的合成 参照文献[21]方法合成得淡黄色固体4，无需纯化直接投入下一步反应。

1.3.3 目标化合物(5a～5m，6a～6o)的合成 参照文献[21]的方法并略有改进。以化合物5a 的合成为例：称取甲醇0.24 g (8.10 mol)于250 mL 圆底烧瓶中，加入三乙胺3.28 g (32.4 mmol)和二氯甲烷100 mL，常温反应0.5 h。化合物4 (7.36 mmol)用二氯甲烷溶解，在冰浴条件下滴加于反应体系中，室温反应3 h，TLC [V(石油醚) :V(乙酸乙酯) =2 : 1]监测至反应完毕。用饱和食盐水洗涤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) = 6 : 1]分离纯化，烘干后得产物5a。采用相同方法合成目标化合物(5b～5m，6a～6o)。

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸甲酯(5a)：纯白色固体，收率94%，m.p.120.2～121.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.55～7.49 (m, 2H),7.39～7.33 (m, 2H), 4.65 (s, 2H), 3.78 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 167.05, 144.33, 137.57, 131.06, 129.90,124.87, 120.30(q,J= 38.4 Hz), 120.00(q,JC-F= 270.7 Hz),113.17, 103.22, 99.41, 53.30, 48.09.HRMS, 计算值C15H9BrClF3N2O2( [M + H]+): 420.956, 实测值 420.9557.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸丙酯(5b)：纯白色固体，收率92%，m.p.114.8～116.4 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.55～7.48 (m, 2H),7.40～7.34 (m, 2H), 4.64 (s, 2H), 4.14 (t,J= 6.8 Hz, 2H), 1.64(q,J= 7.2 Hz, 2H), 0.90 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.67, 144.35, 137.52, 131.07, 129.86,124.93, 120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F= 271.7 Hz),113.22, 103.12, 99.30, 68.18, 48.27, 21.79, 10.08.HRMS, 计算值 C17H13BrClF3N2O2([M + H]+): 448.987, 实测值 448.9872.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸异丙酯(5c)：纯白色固体，收率90%，m.p.129.5～131.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.48 (m, 2H),7.41～7.34 (m, 2H), 5.08 (m, 1H), 4.59 (s, 2H), 1.24 (d,J= 6.4 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.10, 144.31,137.50, 131.08, 129.82, 124.99, 120.32 (q,J= 38.4 Hz),120.02 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.26,103.06, 99.24, 70.92,48.52, 21.50.HRMS, 计算值 C17H13BrClF3N2O2([M + H]+):448.987, 实测值 448.9871.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸丁酯(5d)：纯白色固体，收率89%，m.p.80.2～82.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.47 (m, 2H),7.40～7.33 (m, 2H), 4.63 (s, 2H), 4.18 (t,J= 6.8 Hz, 2H),1.63～1.58 (m, 2H), 1.36～1.27 (m, 2H), 0.92 (t,J= 7.2 Hz,3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.65, 144.34, 137.52,131.08, 129.85, 124.94,120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.22, 103.11, 99.31, 66.48, 48.27, 30.35,18.84, 13.53.HRMS, 计算值 C18H15BrClF3N2O2([M + H]+):463.003, 实测值 463.0027.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸异丁酯(5e)：纯白色固体，收率85%，m.p.120.6～122.6 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.47 (m, 2H),7.40～7.33 (m, 2H), 4.65 (s, 2H), 3.96 (d,J= 6.8 Hz, 2H),1.96～1.86 (m, 1H), 0.89 (d,J= 6.8 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.64, 144.36, 137.53, 131.07, 129.86,124.92, 120.34 (q,J= 38.4 Hz), 120.02 (q,JC-F= 270.7 Hz),113.22, 103.13, 99.31, 72.54, 48.24, 27.62, 18.77.HRMS, 计算值 C18H15BrClF3N2O2( [M + H]+): 463.003, 实测值 463.0035.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸叔丁酯(5f)：纯白色固体，收率88%，m.p.136.5～138.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.54～7.48 (m, 2H),7.40～7.34 (m, 2H), 4.52 (s, 2H), 1.44 (s, 9H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.61, 144.24, 137.43, 131.06, 129.75,125.11, 120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.04 (q,JC-F= 270.7 Hz),113.30, 102.87, 99.10, 84.22, 48.98, 27.77.HRMS, 计算值 C18H15BrClF3N2O2([M + H]+): 463.003, 实测值 463.0029.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸正辛酯(5g)：纯白色固体，收率84%，m.p.52.6～53.7 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.53～7.48 (m, 2H),7.39～7.34 (m, 2H), 4.64 (s, 2H), 4.16 (t,J= 6.8 Hz, 2H),1.66～1.56 (m, 2H), 1.28 (s, 10H), 0.89 (t,J= 6.8 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 166.64, 144.34,137.51,131.07, 129.85, 124.94, 120.32 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.22, 103.10, 99.30, 66.78, 48.28, 31.73,29.13, 29.06, 28.38, 25.62, 22.62, 14.08.HRMS, 计算值C22H23BrClF3N2O2([M + H]+): 519.066, 实测值 519.0654.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸对甲基苯酯(5h)：纯白色固体，收率82%，m.p.174.8～175.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.59～7.49 (m, 2H),7.47～7.37 (m, 2H), 7.19 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 6.94～6.84 (m,2H), 4.87 (s, 2H), 2.35 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.51, 147.53, 144.46, 137.73, 136.66, 131.14, 130.25,129.98, 124.82, 120.48, 120.1 (q,JC-F= 270.7 Hz), 119.96 (q,J= 37.4 Hz),113.11, 103.38, 99.57, 48.29, 20.91.HRMS, 计算值 C21H13BrClF3N2O2([M + H]+): 496.987, 实测值 496.9876.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸对甲氧基苯酯(5i)：纯白色固体，收率83%，m.p.141.8～143.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.59～7.50 (m,2H), 7.46～7.37 (m, 2H), 6.97～6.91 (m, 2H), 6.91～6.87 (m,2H), 4.86 (s, 2H), 3.80 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.69, 157.90,144.46, 143.19, 137.73, 131.14, 129.98,124.82, 121.64,120.31 (q,J= 37.4Hz),120.09 (q,JC-F= 271.7 Hz), 114.70, 113.10, 103.40, 99.58, 55.66,48.26.HRMS, 计算值 C21H13BrClF3N2O3([M + H]+): 512.982, 实测值 512.9823.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸对氟苯酯(5j)：纯白色固体，收率79%，m.p.153.9～155.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.62～7.48 (m, 2H),7.46～7.35 (m, 2H), 7.14～7.05 (m, 2H), 7.03～6.92 (m, 2H),4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.42,160.68(d,JC-F= 246.4 Hz), 145.49, 144.47, 137.80, 131.11,130.03, 124.74, 122.41, 122.33, 120.27 (q,J= 38.4 Hz),120.01 (q,JC-F= 270.7 Hz), 116.65, 116.41, 113.03, 103.52,99.70, 48.18.HRMS, 计算值 C20H10BrClF4N2O2([M + H]+):500.962, 实测值 500.9625.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸对氯苯酯(5k)：纯白色固体，收率82%，m.p.159.5～161.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.63～7.49 (m, 2H),7.45～7.39 (m, 2H), 7.39～7.32 (m, 2H), 7.05～6.90 (m, 2H),4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.19, 148.12,144.46, 137.82, 132.36, 131.10, 130.04, 129.87, 124.72, 122.23,120.28 (q,J= 37.4 Hz), 120.11 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.01,103.57, 99.73, 48.18.HRMS, 计算值 C20H10BrCl2F3N2O2([M + H]+): 516.932, 实测值 516.9321.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸对溴苯酯(5l)：纯白色固体，收率80%，m.p.161.3～163.1 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.58～7.53 (m, 2H),7.53～7.48 (m, 2H), 7.43～7.36 (m, 2H), 6.96～6.87 (m, 2H),4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.12, 148.69,144.47, 137.81, 132.86, 131.10, 130.04, 124.71, 122.64, 120.27(q,J= 37.4 Hz), 120.05, 120.09 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.02, 103.54,99.71, 48.20.HRMS, 计算值 C20H10Br2ClF3N2O2([M + H]+):560.882, 实测值 560.8817.

2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酸对硝基苯酯(5m)：纯白色固体，收率68%，m.p.159.8～161.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 8.30 (d,J=9.0 Hz, 2H), 7.56 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.41 (d,J= 8.4 Hz, 2H),7.24 (d,J= 9.0 Hz, 2H), 4.95 (s, 2H).13C NMR (101 MHz,CDCl3),δ: 164.66, 154.03, 146.01, 144.50, 137.95, 131.07,130.12, 125.55, 124.59, 121.94,120.26 (q,J= 36.4 Hz), 120.10(q,JC-F= 270.7 Hz), 112.89, 103.76, 99.92, 48.12.HRMS,计算值 C20H10BrClF3N3O4([M + H]+): 527.957, 实测值527.9594.

N-乙基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6a)：纯白色固体，收率92%，m.p.220.0～220.9 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J= 8.8 Hz,2H), 7.44 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 5.71 (t,J= 6.0 Hz, 1H), 4.50 (s,2H), 3.30 (p,J= 7.2 Hz, 2H), 1.12 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.91, 144.75, 137.42,131.25, 129.71, 125.06, 120.12 (q,J= 37.4 Hz), 120.05 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.44, 103.20, 98.97, 49.60, 34.97, 14.56.HRMS, 计算值 C16H12BrClF3N3O ([M + H]+): 433.988, 实测值 433.9874.

N-丙基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6b)：纯白色固体，收率89%，m.p.209.7～210.5 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.51～7.46 (m, 2H),7.46～7.41 (m, 2H), 5.60 (t,J= 6.0 Hz, 1H), 4.52 (s, 2H),3.26～3.21 (m, 2H), 1.53～1.46 (m, 2H), 0.90 (t,J= 7.2 Hz,3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.97, 144.71, 137.43,131.25, 129.71, 125.08, 120.14 (q,J= 38.38 Hz), 120.07 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.34, 103.24, 99.13, 49.62, 41.74, 22.65,11.13.HRMS, 计算值 C17H14BrClF3N3O ([M + H]+): 448.003,实测值 448.0029.

N-异丙基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6c)：纯白色固体，收率86%，m.p.263.1～265.1 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.50 (d,J=8.8 Hz, 2H), 7.45 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 5.28 (d,J= 8.0 Hz, 1H),4.48 (s, 2H), 4.13～4.04 (m, 1H), 1.15 (d,J= 6.4 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.04, 144.72, 137.41, 131.28,129.70, 125.12, 120.08 (q,JC-F= 270.7 Hz), 120.07 (q,J=37.4 Hz), 113.36, 103.25, 99.13, 49.69, 42.41, 22.39.HRMS,计算值 C17H14BrClF3N3O ([M + H]+): 448.003, 实测值448.0030.

N-丁基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6d)：纯白色固体，收率84%，m.p.210.5～211.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.51～7.46 (m, 2H),7.46～7.41 (m, 2H), 5.58 (t,J= 6.0 Hz, 1H), 4.51 (s, 2H),3.29～3.24 (m, 2H), 1.50～1.42 (m, 2H), 1.33～1.28 (m, 2H),0.92 (t,J= 7.2 Hz, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ:164.93, 144.72, 137.42, 131.26, 129.70, 125.08, 120.14 (q,J=38.4 Hz), 120.07 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.36, 103.23, 99.11,49.62, 39.76, 31.39, 19.85, 13.60.HRMS, 计算值C18H16BrClF3N3O ([M + H]+): 462.019, 实测值 462.0187.

N-异丁基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6e)：纯白色固体，收率84%，m.p.212.9～214.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J=8.4 Hz, 2H), 7.44 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 5.58 (s, 1H), 4.53 (s,2H), 3.10 (t,J= 6.4 Hz, 2H), 1.78～1.70 (m, 1H), 0.88 (d,J=6.8 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 165.03, 144.72,137.42, 131.26, 129.70, 125.10, 120.16 (q,J= 38.4 Hz),120.08 (q,JC-F= 271.7 Hz), 113.36, 103.22, 99.12, 49.59,47.34, 28.46, 19.87.HRMS, 计算值 C18H16BrClF3N3O ([M +H]+): 462.019, 实测值 462.0192.

N-叔丁基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6f)：纯白色固体，收率80%，m.p.207.2～208.2 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.48 (d,J=8.8 Hz, 2H), 7.44 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.43 (s,2H), 1.32 (s, 9H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.02,144.69, 137.32, 131.28, 129.61, 125.23, 120.14 (q,J= 37.4 Hz), 120.07 (q,JC-F= 270.7 Hz), 113.56, 102.92, 98.76, 52.37,49.93, 28.48.HRMS, 计算值 C18H16BrClF3N3O ([M + H]+):462.019, 实测值 462.0187.

N-苯基-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6g)：纯白色固体，收率85%，m.p.230.1～231.8 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.48 (d,J= 8.8 Hz,2H), 7.45 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.41 (d,J= 8.0 Hz, 2H),7.37～7.29 (m, 3H), 7.17 (t,J= 7.2 Hz, 1H), 4.68 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ: 164.57, 145.47, 138.45,136.33, 132.20, 129.88, 129.38, 125.89, 124.45, 120.48 (q,JC-F= 271.7 Hz), 119.78, 119.68 (q,J= 37.4 Hz), 114.10, 102.64,97.81, 50.62.HRMS, 计算值 C20H12BrClF3N3O ([M + H]+):481.998, 实测值 481.9874.

N-(2-异丙基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6h)：纯白色固体，收率76%，m.p.221.4～223.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ:7.53～7.43 (m, 6H), 7.31 (d,J= 8.0 Hz, 1H), 7.24～7.18 (m,2H), 4.76 (s, 2H), 2.87～2.80 (m, 1H), 1.20 (d,J= 6.8 Hz, 6H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 164.17, 144.78, 142.00,137.56, 132.25, 131.25, 129.76, 127.51, 126.59, 126.05,125.53, 124.97, 120.18 (q,J= 37.4 Hz), 120.01 (q,JC-F=270.7 Hz), 113.35, 103.35, 99.18, 49.84, 28.00, 23.26, 23.10.HRMS, 计算值 C23H18BrClF3N3O ([M + H]+): 524.035, 实测值 524.0342.

N-(4-甲基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6i)：纯白色固体，收率79%，m.p.247.8～249.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.46 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.30 (d,J= 8.4 Hz,2H), 7.15 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.11 (s, 1H), 4.68 (s, 2H), 2.33(s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 163.22, 144.89,137.53, 135.43, 133.68, 131.27, 129.81, 129.75, 124.99,120.41, 120.11 (q,JC-F= 270.7 Hz), 119.50(q,J= 34.3 Hz),113.41, 103.49, 99.15, 49.59, 20.93.HRMS, 计算值C21H14BrClF3N3O ([M + H]+): 496.003, 实测值 496.0038.

N-(4-三氟甲基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6j)：纯白色固体，收率78%，m.p.219.8～221.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.61 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.57 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.49 (d,J= 8.2 Hz,2H), 7.44 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 4.72 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ: 165.34, 145.51, 141.99, 136.37, 132.21,129.91, 126.73, 124.67 (q,JC-F= 271.7 Hz), 124.49 (q,J=32.3 Hz), 125.82, 121.14 (q,JC-F= 268.7 Hz), 119.74(q,J=37.4 Hz), 119.76, 114.05, 102.72, 97.90, 50.71.HRMS, 计算值 C21H11BrClF6N3O ([M + H]+): 549.975, 实测值 549.9754.

N-(4-氟苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6k)：纯白色固体，收率82%，m.p.238.5～240.3 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.50 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.45 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.42～7.36 (m, 2H),7.05 (t,J= 8.8 Hz, 2H), 4.69 (s, 2H).13C NMR (101 MHz,DMSO-d6),δ: 164.55, 158.83 (d,JC-F= 241.4 Hz), 145.47,136.35, 134.81, 132.22, 129.90, 125.87, 121.71, 121.62,120.48 (q,JC-F= 270.7 Hz), 119.70 (q,J= 37.4 Hz), 116.13,115.91, 114.09, 102.68, 97.83, 50.12.HRMS, 计算值C20H11BrClF4N3O ([M + H]+): 499.978, 实测值 499.9782.

N-(4-氯苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6l)：纯白色固体，收率84%，m.p.234.6～236.4 ℃.1H NMR (400 MHz, DMSO-d6),δ: 10.46(s, 1H), 7.72～7.65 (m, 2H), 7.62～7.55 (m, 2H), 7.54～7.47 (m,2H), 7.41～7.35 (m, 2H), 4.88 (s, 2H).13C NMR (101 MHz,DMSO-d6),δ: 164.80, 145.50, 137.39, 136.35, 132.22, 129.91,129.33, 128.06, 125.86, 121.37, 120.46(q,JC-F= 270.7 Hz),119.66 (q,J= 37.4 Hz), 114.09, 102.69, 97.84, 50.61.HRMS,计算值 C20H11BrCl2F3N3O ([M + H]+): 515.949, 实测值515.9490.

N-(4-溴苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6m)：纯白色固体，收率82%，m.p.240.1～242.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.49 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 7.47～7.42 (m, 4H), 7.33 (d,J= 8.4 Hz, 2H),4.68 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 163.11, 144.89,137.53, 135.43, 133.68, 131.27, 129.83, 129.76, 124.99,120.68 (q,J= 38.4 Hz), 120.41, 120.11 (q,JC-F= 270.7 Hz),1 1 3.4 2, 1 0 3.3 5, 9 9.1 2, 5 0.4 4.H R M S, 计算值C20H11Br2ClF3N3O ([M + Na]+): 581.880, 实测值 581.8806.

N-(4-氰基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6n)：纯白色固体，收率72%，m.p.216.4～218.0 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 7.64 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.60 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.53～7.47 (m, 2H),7.46～7.39 (m, 2H), 4.74 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3),δ: 163.70, 145.06, 140.70, 137.71, 133.49, 131.19, 129.91,124.84, 120.24 (q,J= 37.4 Hz), 120.06 (q,JC-F= 270.7 Hz),119.94, 118.52, 113.46, 108.16, 103.46, 99.17, 49.94.HRMS,计算值 C21H11BrClF3N4O ([M + H]+): 506.983, 实测值506.9827.

N-(4-硝基苯基)-2-(3-溴-5-(4-氯苯基)-4-氰基-2-(三氟甲基)-1H-吡咯-1-基) 乙酰胺(6o)：纯白色固体，收率65%，m.p.176.5～178.4 ℃.1H NMR (400 MHz, CDCl3),δ: 8.24 (d,J= 9.2 Hz, 2H), 7.66 (d,J= 9.2 Hz, 2H), 7.51 (d,J= 8.4 Hz,2H), 7.44 (d,J= 8.4 Hz, 2H), 4.76 (s, 2H).13C NMR (101 MHz, DMSO-d6),δ: 165.73, 145.51, 144.46, 143.24, 136.38,132.22, 129.93, 125.78, 125.58, 120.25 (q,JC-F= 270.7 Hz),119.63, 119.69 (q,J= 36.4 Hz), 114.03, 102.78, 97.94, 50.80.HRMS, 计算值 C20H11BrClF3N4O3([M + H]+): 526.973, 实测值 526.9723.

1.4 生物活性测定

1.4.1 离体杀菌活性测定 参考文献[19]中的菌丝生长速率法测定。药剂初筛浓度为0.2 mmol/L，以97% 咯菌腈原药和90% 嘧菌酯原药为对照药剂。

1.4.2 杀虫活性测定 参考浸叶法[19]测定。药剂浓度为0.2 mmol/L，以98% 虫螨腈原药为对照药剂。

1.4.3 杀螨活性测定 参考琼脂保湿浸叶法[19]测定。药剂浓度为0.2 mmol/L，以98%虫螨腈原药为对照药剂。

1.4.4 杀线虫活性测定 参照直接触杀法[19]测定。药剂浓度为0.2 mmol/L，以97%噻唑膦原药为对照药剂。

1.5 作物安全性初步测定

参照文献方法[22-23]对作物安全性进行初步测定。选取高活性目标化合物，采用培养皿法初步测定其对水稻和油菜的安全性。药剂浓度设定为0.2、0.4、0.8 mmol/L，以98%溴代吡咯腈原药为对照药剂。

2 结果与讨论

2.1 目标化合物的合成

在化合物4 的合成过程中，采用TLC 监测反应进程，取样点板时应事先向样品管中加入甲醇，以便使化合物4 转变为对应的甲酯后再进行TLC 监测。如果直接取样监测，则化合物4 与空气中的水分反应又会转变为化合物3。在目标化合物(5a～5m，6a～6o)合成过程中，化合物4 用二氯甲烷溶解后，需在冰浴条件下进行恒压滴定。

2.2 目标化合物的生物活性

2.2.1 离体杀菌活性 杀菌活性测定结果(表1)显示：在0.2 mmol/L 浓度下，大部分化合物对供试病原菌表现出良好的杀菌活性。其中，化合物2、3、5b、5h、5l 和5m 对水稻稻瘟病菌的抑制率分别为81.72%、97.33%、63.39%、59.06%、58.27%和100.00%，优于对照药剂咯菌腈(57.63%)；化合物5m 对水稻纹枯病菌和小麦根腐病菌的抑制率达100.00%，与对照药剂咯菌腈相当。

表1 目标化合物下在0.2 mmol/L 下对4 种植物病原菌菌丝生长的抑制作用Table 1 Inhibition of target compounds against four pathogenic fungi in vitro at 0.2 mmol/L

选取杀菌活性初筛时抑制率大于80%的化合物进行杀菌EC50测试，结果(表2)显示，化合物5m 对水稻纹枯病菌、小麦根腐病菌的EC50值分别为0.0218 和0.0420 mmol/L，不及对照药剂咯菌腈(0.0002、0.0010 mmol/L)；化合物2、3、5m 对水稻稻瘟病菌的EC50值分别为0.0532、0.0470 和0.0174 mmol/L，优于咯菌腈(0.0914 mmol/L)，但不及嘧菌酯(0.0001 mmol/L)。

表2 部分目标化合物对供试植物病原真菌的EC50 值Table 2 The EC50 values of some target compounds against tested pathogenic fungi

初步构效关系分析发现，溴代吡咯腈羧酸酯类衍生物(5a～5m)的杀菌活性普遍优于酰胺类衍生物(6a～6o)。当R1为直链烷烃时，随着碳链的增长，化合物的杀菌活性呈现先增高后降低的趋势，其中以化合物2 (R1= Et) 的活性最优；当R1为丙基或丁基时，含直链烷基化合物的杀菌活性优于含支链烷基化合物，比如化合物5b (R1=Pr)的活性优于化合物5c (R1=i-Pr)，化合物5d(R1= Bu) 的杀菌活性优于化合物5e (R1=i-Bu)与5f (R1=t-Bu)；当R1为苯基时，苯基对位被吸电子基取代时，随着吸电子基能力增强，目标化合物杀菌活性也随之增强，其中化合物5m (R1=4-NO2-phenyl)杀菌活性最佳，具有一定的广谱性。

2.2.2 杀虫活性 杀虫测试结果(表3)显示，在0.2 mmol/L 下，大部分目标化合物在药后48 h 对斜纹夜蛾具有一定的杀虫活性，但均低于对照药剂虫螨腈 (校正死亡率100%)。

表3 目标化合物在0.2 mmol/L 时对斜纹夜蛾杀虫活性Table 3 Insecticidal activity of target compounds against Spodoptera litura at 0.2 mmol/L

初步构效关系分析发现，当R1与R2取代基为烷烃时，目标化合物对斜纹夜蛾基本无杀虫活性；当R1与R2取代基为苯基时，酰胺类衍生物的杀虫活性优于同类型羧酸酯类衍生物；当R2为苯基，且苯基对位被吸电子基取代时，化合物均有一定的杀虫活性，其中化合物6o (R2= 4-NO2-phenyl)活性最佳。

2.2.3 杀螨活性 测定结果(表4)显示，在0.2 mmol/L 时，大部分目标化合物在药后48 h 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(校正死亡率100%)。

表4 目标化合物在0.2 mmol/L 时对朱砂叶螨雌成螨的杀螨活性Table 4 Insecticidal activity of some target compounds against adult mite of T.cinnabarinu at 0.2 mmol/L

初步构效关系分析发现，当取代基R1与R2为直链烷基时，羧酸酯类衍生物的杀螨活性优于酰胺类衍生物，且随着碳链增长，目标化合物的杀螨活性呈现先增高后降低的趋势，其中化合物5b (R1= Pr) 活性最好；当R1与R2取代基为苯基，且苯基对位被吸电子基取代时，酰胺类衍生物的杀螨活性优于羧酸酯类衍生物，其中化合物6l (R2= 4-Cl-phenyl)与6o (R2= 4-NO2-phenyl)的活性最佳。

2.2.4 杀线虫活性 测定结果(表5) 显示，在0.2 mmol/L 时，大部分化合物对秀丽隐杆线虫表现出优异的杀线虫活性，其中化合物2、3、5b和5g 在处理48 h 后对秀丽隐杆线虫的校正死亡率达到90%以上，优于对照药剂噻唑膦 (43.89%)。

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(表6)显示，所测试的目标化合物对秀丽隐杆线虫的LC50值均优于对照药剂噻唑膦(0.2798 mmol/L)，但均不及母体溴代吡咯腈(0.0004 mmol/L)。

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

初步构效关系分析发现，当取代基R1与R2为直链烷基时，随着碳链的增长，酰胺类衍生物的杀线虫活性呈现先增高后降低的趋势，以化合物6b (R2= Et) 的活性最好。当碳链长度在1～3个碳原子时，羧酸酯类衍生物与酰胺类衍生物均具有优异的杀线虫活性，但羧酸酯类衍生物均优于酰胺类衍生物；当R1与R2为苯基，且当苯基对位被强吸电子基取代时，目标化合物均具有优异的杀线虫活性，如化合物5m (R1= 4-NO2-phenyl)、6n (R2= 4-CN-phenyl)、6o (R2= 4-NO2-phenyl)的杀线虫活性分别为73.26%、80.86%和83.47%，均优于对照药剂噻唑膦(43.89%)。

2.3 作物安全性

根据目标化合物的生物活性测定结果，选取高活性化合物测定其对水稻与油菜作物安全性。初步结果(表7)显示：在0.2、0.4、0.8 mmol/L浓度下，溴代吡咯腈对水稻根部、油菜根部与茎部的生长均具有明显抑制作用，对作物产生明显药害；而在同等浓度下，高活性目标化合物相比母体溴代吡咯腈，对水稻根部、油菜根部与茎部的生长抑制作用明显减弱(图1)，其中部分化合物甚至对作物生长产生促进作用。

图1 目标化合物在0.8 mmol/L 下对水稻 (A) 和油菜 (B) 的生长抑制作用Fig.1 Growth inhibition of target compounds against O.sativa and B.campestris at the concentration of 0.8 mmol/L

表7 目标化合物对水稻和油菜生长的抑制作用Table 7 Growth inhibition of target compounds on rice and rape

3 结论

本研究通过对溴代吡咯腈进行亲核取代等反应设计合成了28 个新型的2-(溴代吡咯腈-1-基)乙酸衍生物，其结构均经过1H NMR、13C NMR 和HRMS 确证。生物测定结果表明，目标化合物具有一定的杀菌、杀虫、杀螨与杀线虫活性。其中化合物2、3和5m表现出良好的杀菌与杀线虫活性，化合物6o表现出良好的杀虫杀螨活性，可作为先导化合物进行后续优化。目标化合物杀虫杀螨活性较母体溴代吡咯腈显著下降，推测主要为两方面原因导致：一方面，目标化合物自身不具备足够的亲脂性，不能完全穿透昆虫表皮层，或在穿透昆虫表皮层后不能完全穿透线粒体膜，进而导致杀虫杀螨活性下降；另一方面，目标化合物遮蔽了溴代吡咯腈吡咯环N位的H，且目标化合物在昆虫体内不能被相应的酶分解为溴代吡咯腈，导致其无法破坏线粒体内二磷酸腺苷(ADP)到三磷酸腺苷(ATP)转化过程中涉及的质子梯度，进而导致杀虫杀螨活性下降。作物安全性初步试验结果表明，相比母体溴代吡咯腈，目标化合物减轻了对作物产生的药害，对作物更安全。本研究为溴代吡咯腈衍生物的设计与改造提供了思路，对探究溴代吡咯腈衍生物的生物活性多样性具有参考意义。