汪金波1,姬振蒙1,姬志勤1,2,魏少鹏1,2
(1.西北农林科技大学;2.陕西省植物源农药研究与开发重点实验室)
1 背景介绍
辣椒碱(capsaicin,图1)是从茄科植物辣椒成熟果实中分离获得的一种天然植物碱。研究表明,辣椒碱具有一定的杀虫和杀菌、抗肿瘤等生物活性,其作为植物源农药,具有药效高、持效长、可降解及无毒性等特点。然而,天然辣椒碱丰度低且分离难度极大,难以实现产业化开发。在辣椒全合成研究方面,尽管人们也进行了较多的探索,但依然没有研发出能够产业化应用的辣椒碱合成工艺。目前,关于辣椒碱的研究主要集中于其类似物的衍生合成。笔者通过保留辣椒碱结构中苄酰胺结构片段,设计合成了6个系列(分别为A~F)204个辣椒碱类似物,其中14个为新化合物。其合成路线见图2,目标化合物中取代基的结构见表1。尽管合成的大部分化合物为已知化合物,但缺少相关文献,也未见有关其杀虫活性的报道。笔者对其杀虫活性进行了初步研究。
图 1 辣椒碱的结构式
图 2 A~F系列化合物的合成路线
表 1 A~F系列化合物中R2的结构
化合物 |
R2 |
化合物 |
R2 |
化合物 |
R2 |
1 |
-CH3 |
14 |
|
27 |
|
2 |
-CH2CH3 |
15 |
|
28 |
|
3 |
-(CH2)2CH3 |
16 |
-CCH3=CHCH3 |
29 |
|
4 |
-CH(CH3)2 |
17 |
-CH=C(CH3)2 |
30 |
|
5 |
-(CH2)3CH3 |
18 |
-CCH3=CH2 |
31 |
|
6 |
-C(CH3)3 |
19 |
|
32 |
|
7 |
-(CH2)4CH3 |
20 |
|
33 |
|
8 |
-(CH2)5CH3 |
21 |
|
34 |
|
9 |
-(CH2)6CH3 |
22 |
|
35 |
|
10 |
-OCH2CH(CH3)2 |
23 |
|
36 |
|
11 |
-CHCl2 |
24 |
|
37 |
|
12 |
-CH2Cl |
25 |
|
/ |
/ |
13 |
|
26 |
|
/ |
/ |
2 结果与分析
分别以4-氟苄胺、2,6-二氟苄胺、苄胺、2-氟苄胺、2,4-二氟苄胺和3-氟苄胺为起始原料,经N-酰化反应合成了A~F共6个系列204个辣椒碱类似物,其中14个为新化合物。
杀虫活性测定结果(表2)表明,在载药10 µg/片剂量下,化合物A30、D20、D30、D35、E30和F30对3龄粘虫幼虫48 h的致死率达100%;化合物D19、D21、D22、D23、D31、E29和E31对3龄粘虫幼虫48 h的致死率在90%以上。初步构效关系研究表明,当酰氯为链烷烃或链烯烃时,碳链长度为3~5时表现出杀虫活性,随着链长度的增加,杀虫活性降低;而酰氯为取代苯环时,就电负性而言,吸电基团杀虫活性明显高于供电基团;就取代基位置而言,供电基团杀虫活性大小表现为:邻>对>间,吸电子基团杀虫活性大小则为:邻>间>对;酰氯为2-噻吩甲酰(杂环)时杀虫活性最好。此外,苄胺上取代基的数量和位置对其杀虫活性亦有明显影响,就取代数量而言,单取代的活性明显高于双取代衍生物;就位置而言,2-氟苄胺衍生物(D系列)的杀虫活性明显优于其他苄胺衍生物。
表 2 目标化合物对东方粘虫的杀虫活性(10 µg/片,48 h)
编号 |
死亡率/% |
编号 |
死亡率/% | ||||||||||
A |
B |
C |
D |
E |
F |
A |
B |
C |
D |
E |
F | ||
01 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
79 |
21 |
17 |
8 |
83 |
96 |
29 |
58 |
02 |
38 |
46 |
0 |
88 |
0 |
0 |
22 |
50 |
13 |
67 |
92 |
38 |
88 |
03 |
0 |
17 |
25 |
50 |
0 |
75 |
23 |
42 |
0 |
0 |
92 |
54 |
42 |
04 |
46 |
0 |
29 |
46 |
0 |
0 |
24 |
/ |
/ |
25 |
50 |
33 |
75 |
05 |
/ |
17 |
38 |
33 |
54 |
50 |
25 |
38 |
/ |
0 |
54 |
50 |
25 |
06 |
67 |
25 |
58 |
33 |
33 |
8 |
26 |
42 |
/ |
0 |
75 |
41 |
75 |
07 |
4 |
25 |
0 |
0 |
0 |
0 |
27 |
46 |
0 |
8 |
38 |
25 |
0 |
08 |
0 |
0 |
0 |
58 |
0 |
0 |
28 |
0 |
/ |
0 |
/ |
0 |
0 |
09 |
0 |
0 |
0 |
/ |
0 |
0 |
29 |
29 |
13 |
0 |
0 |
/ |
0 |
10 |
0 |
0 |
0 |
29 |
0 |
0 |
30 |
100 |
83 |
50 |
100 |
100 |
100 |
11 |
29 |
33 |
58 |
63 |
17 |
0 |
31 |
54 |
50 |
92 |
92 |
96 |
0 |
12 |
21 |
21 |
38 |
46 |
83 |
50 |
32 |
59 |
0 |
/ |
88 |
/ |
21 |
13 |
42 |
13 |
50 |
58 |
25 |
54 |
33 |
/ |
0 |
/ |
50 |
0 |
0 |
14 |
0 |
0 |
0 |
/ |
0 |
0 |
34 |
50 |
13 |
29 |
83 |
17 |
58 |
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
/ |
0 |
35 |
33 |
0 |
33 |
100 |
17 |
0 |
16 |
21 |
4 |
38 |
38 |
13 |
50 |
36 |
63 |
13 |
0 |
0 |
0 |
/ |
17 |
21 |
0 |
13 |
8 |
0 |
0 |
37 |
21 |
0 |
0 |
42 |
0 |
/ |
18 |
/ |
0 |
25 |
4 |
0 |
0 |
辣椒碱 |
21 | |||||
19 |
79 |
8 |
0 |
92 |
83 |
66 |
CK |
0 | |||||
20 |
33 |
46 |
0 |
100 |
0 |
75 |
/ |
/ |
3 结论
本文分别以4-氟苄胺、2,6-二氟苄胺、苄胺、2-氟苄胺、2,4-二氟苄胺和3-氟苄胺为起始原料,经N-酰化反应合成了A~F共6个系列204个辣椒碱类似物,其中14个为新化合物。杀虫活性测定结果表明,在供试剂量10 µg/片下,化合物A30、D20、D30、D35、E30和F30在48 h对3龄粘虫幼虫的致死率致死率达100%,化合物D19、D21、D22、D23、D31、E29和E31在48 h对3龄粘虫幼虫的致死率致死率在90%以上。尽管所合成的大部分目标化合物对供试的3龄粘虫幼虫有一定的杀虫活性,且杀虫活性较辣椒碱有所提高,但其杀虫活性依然较低,尚无法与商品化的杀虫剂如氯菊酯比较。 (来源:《农药学学报》2020年第5期)
农药快讯, 2020 (22): 20-22.