农药快讯:2020年第22期
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辣椒碱类似物的合成及杀虫活性
作者:汪金波,姬振蒙,姬志勤,魏少鹏 更新时间:2020-12-03 点击量:3109

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)


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

 

/

/

 

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.

tag: 辣椒碱、类似物、合成、杀虫活性、东方粘虫  

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