酰腙席夫堿化合物的合成及其殺蟲活性研究

曾凡付等

摘要：以對(duì)氯苯甲酸、甲醇、水合肼、呋喃甲醛、苯甲醛、乙醛為原料，設(shè)計(jì)合成了呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙、苯甲醛對(duì)氯苯甲酰腙及乙醛對(duì)氯苯甲酰腙3種酰腙席夫堿化合物。目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)通過(guò)核磁共振氫譜、元素分析和紅外光譜進(jìn)行了表征，并試驗(yàn)了目標(biāo)化合物的殺蟲活性。結(jié)果表明，呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙對(duì)菜粉蝶幼蟲的胃毒活性最強(qiáng)，處理24、48 h后EC50分別為103.61、78.96 mg/L。

關(guān)鍵詞：酰腙席夫堿； 合成； 觸殺活性； 胃毒活性； 拒食活性

中圖分類號(hào)：S482.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）17-4192-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.17.021

酰腙類化合物是一類分子結(jié)構(gòu)中含有很好活性亞結(jié)構(gòu)基因（-CH=NNHCO-）的物質(zhì)，由于其良好的殺蟲[1-4]、殺菌[5-7]、除草[8]、消炎鎮(zhèn)痛[9，10]、抗腫瘤[11，12]等活性而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥領(lǐng)域。酰腙類化合物分子中同時(shí)含有氧原子與氮原子，因而可以參與生物體中氫鍵的形成，增加受體之間的親和性，進(jìn)而可以抑制生物體內(nèi)諸多生理化學(xué)過(guò)程，利用這一性質(zhì)來(lái)找到更好的新型農(nóng)藥、醫(yī)藥將顯得十分重要。同時(shí)因酰腙類化合物分子結(jié)構(gòu)中含有Schift堿基（-CH=N-）和酰胺鍵（-CONH-） 等活性基團(tuán)而具有特殊的生物活性、較低的毒性、較強(qiáng)的配位能力、很好的親脂性，能與生物體內(nèi)細(xì)胞中的金屬離子形成穩(wěn)定的配合物，從而可以影響相關(guān)的酶促反應(yīng)，因而具有很好的研究前景[13-15]，是目前醫(yī)藥界、農(nóng)藥界研究的熱點(diǎn)之一。

本研究根據(jù)基團(tuán)活性疊加的原理，設(shè)計(jì)、合成了3種酰腙席夫堿類化合物，并初步試驗(yàn)了其殺蟲活性，以期為同類化合物的研究開發(fā)提供參考。目標(biāo)化合物的合成路線如下：

1 合成試驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

Varian VNMR 400超導(dǎo)核磁共振譜儀，全自動(dòng)元素分析儀 Vario EL Ⅲ（德國(guó)Elementar公司），Nicolet 6700智能型傅立葉變換紅外分光光度計(jì)（美國(guó)Nicolet公司），DGG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）。

對(duì)氯苯甲酸、甲醇、水合肼、呋喃甲醛、苯甲醛、乙醛、乙醇、濃硫酸等為市售分析純?cè)噭?/p>

1.2 中間體及目標(biāo)產(chǎn)物的合成

1.2.1 對(duì)氯苯甲酸甲酯的制備 稱取對(duì)氯苯甲酸1.570 7 g，用甲醇30 mL（物質(zhì)的量之比1∶1）溶解，轉(zhuǎn)移到50 mL的單口燒瓶中，再緩慢加入7 mL濃硫酸，混合均勻。恒溫回流反應(yīng)5 h。冷卻至室溫，倒入裝有少量去離子水的燒杯中，即有白色晶體析出。無(wú)水乙醇重結(jié)晶得對(duì)氯苯甲酸甲酯純品，收率76.94%。m.p：40～42 ℃；元素分析（實(shí)測(cè)值/理論值）：C 56.41/56.30，H 4.12/4.11，N 0.075/0.00；IR：1 719、1 301、1 089/cm，酯鍵的特征吸收。

1.2.2 對(duì)氯苯甲酰肼的制備 稱取對(duì)氯苯甲酸甲酯0.5 g，以乙醇溶解，與適量水合肼混勻（物質(zhì)的量比1∶1），恒溫回流反應(yīng)5 h。冷卻到室溫，抽濾。無(wú)水乙醇重結(jié)晶，得到白色片狀晶體，收率為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（實(shí)測(cè)值/理論值）：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 酰腙席夫堿化合物的合成 稱取0.2 g對(duì)氯苯甲酰肼及適量呋喃甲醛（或苯甲醛、乙醛），以無(wú)水乙醇為反應(yīng)介質(zhì)，回流反應(yīng)5 h。靜置冷卻，抽濾得粗品，無(wú)水乙醇重結(jié)晶，分別得到呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙、苯甲醛對(duì)氯苯甲酰腙、乙醛對(duì)氯苯甲酰腙純品。

呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙（A），淡黃色晶體。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（實(shí)測(cè)值/理論值）：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）。

苯甲醛對(duì)氯苯甲酰腙（B），淺褐色晶體。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（實(shí)測(cè)值/理論值）：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）。

乙醛對(duì)氯苯甲酰腙（C），乳白色晶體。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（實(shí)測(cè)值/理論值）：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 目標(biāo)化合物的殺蟲活性試驗(yàn)

2.1 供試試劑

按文獻(xiàn)[16]的方法，以乙醇為溶劑，將A、B、C 3個(gè)化合物配制成1%乳油，乳油配制過(guò)程中使用了標(biāo)準(zhǔn)HLB值的非離子型乳化劑Tween-80和陰離子型乳化劑ABS-Ca。

2.2 供試?yán)ハx

菜粉蝶（Pieris rapae L.），從大田甘藍(lán)葉上采集低齡幼蟲，室內(nèi)飼養(yǎng)后挑選整齊一致的5齡幼蟲供試。室內(nèi)飼養(yǎng)條件：T=（27±1） ℃，RH=（80±5）%，L∶D=14 h∶10 h。

2.3 殺蟲活性試驗(yàn)

2.3.1 觸殺活性試驗(yàn)采用點(diǎn)滴法[17] 將各處理配制成500 mg/L的乳劑，用微量點(diǎn)滴器點(diǎn)滴于幼蟲的前胸背板，每蟲點(diǎn)滴1 μL，以試劑空白為對(duì)照。處理后的幼蟲置于墊有吸水紙的培養(yǎng)皿中，每皿接蟲30頭，每處理重復(fù)3次，24、48 h后檢查死亡情況，計(jì)算死亡率、校正死亡率。

2.3.2 胃毒活性試驗(yàn)采用帶毒夾片法[18] 取甘藍(lán)葉片，洗凈后，用打孔器打成直徑為3.0 cm的葉碟，取2片同樣大小的甘藍(lán)葉碟，在其中一片的背面用醫(yī)用脫脂棉均勻涂抹稀釋成500 mg/L的A、B或C的乳劑，在另一片的正面涂抹瓊脂（瓊脂粉加水煮沸調(diào)配而成），迅速將2片葉碟對(duì)合，制成帶毒夾片。將帶毒夾片置于培養(yǎng)皿中（內(nèi)墊濾紙，加少許去離子水保濕），每皿放8個(gè)帶毒夾片，接入大小基本一致的菜粉蝶5齡幼蟲30頭。以保鮮膜封口，膜上打孔以利通風(fēng)透氣。以試劑空白為對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次。于處理后24、48 h檢查并記錄菜粉蝶幼蟲死亡情況，計(jì)算死亡率、校正死亡率。

2.3.3 拒食活性試驗(yàn)采用小葉碟添加法[19] 將新鮮甘藍(lán)葉碟（直徑1 cm）浸入藥液（500 mg/L）3 s后取出，晾干后放入墊有濾紙的直徑9 cm的培養(yǎng)皿中。接入已饑餓4 h的菜粉蝶5齡幼蟲，每20頭為1組，重復(fù)3次。試劑空白為對(duì)照。分別于接蟲后24、48 h調(diào)查葉片取食情況，計(jì)算取食指數(shù)、拒食率。

2.4 殺蟲活性試驗(yàn)結(jié)果

2.4.1 目標(biāo)化合物的觸殺活性試驗(yàn)結(jié)果 由表1可知，各處理對(duì)菜粉蝶幼蟲的觸殺活性隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)，其中化合物A，即呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙的觸殺活性最強(qiáng)，處理48 h后的校正死亡率達(dá)61.56%。

2.4.2 目標(biāo)化合物的胃毒活性試驗(yàn)結(jié)果 3個(gè)酰腙席夫堿類化合物的胃毒活性試驗(yàn)結(jié)果見表2，從表2可以看出，所合成的3個(gè)目標(biāo)化合物在500 mg/L濃度下對(duì)菜粉蝶5齡幼蟲均具有一定的胃毒活性。其中以呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙的胃毒活性最強(qiáng)，處理后24、48 h的校正死亡率分別為68.82%、75.62%。

2.4.3 目標(biāo)化合物的拒食活性試驗(yàn)結(jié)果 目標(biāo)化合物的拒食活性試驗(yàn)結(jié)果見表3，3種酰腙席夫堿類化合物對(duì)菜粉蝶幼蟲的拒食活性均較弱。

2.4.4 呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙系列濃度的胃毒活性試驗(yàn) 由上述殺蟲活性試驗(yàn)可知，化合物A，即呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙對(duì)菜粉蝶幼蟲的胃毒活性最強(qiáng)，因此將化合物A配成62.5、125.0、250.0、500.0、1 000.0 mg/L 5個(gè)質(zhì)量濃度的乳劑，同前法測(cè)定各濃度的胃毒活性。結(jié)果見表4。由表4可知，隨著化合物A濃度的增加，胃毒活性也逐漸增強(qiáng)，且校正死亡率與濃度間線性關(guān)系顯著，處理后24、48 h的EC50分別為103.61 mg/L和78.96 mg/L。

3 小結(jié)與討論

常年使用同一農(nóng)藥會(huì)引起病蟲草害產(chǎn)生抗藥性，環(huán)境問題及農(nóng)業(yè)成本問題亦日益突出。因此，開發(fā)新的農(nóng)藥品種具有十分重要的意義。這就要求科技工作者不斷研發(fā)高效、低毒、低殘留的新型農(nóng)藥，替代已有的高毒、高殘留或已產(chǎn)生抗性的農(nóng)藥品種。

本研究根據(jù)基團(tuán)活性疊加的原理，設(shè)計(jì)合成了3種含氯原子的酰腙席夫堿類化合物并初步試驗(yàn)了其殺蟲活性，從活性試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，呋喃甲醛對(duì)氯苯甲酰腙具有較強(qiáng)的胃毒活性，具有進(jìn)一步研究和開發(fā)的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] SERAFIM R A M，GONCALVES J E，DE SOUZA F P， et al. Design， synthesis and biological evaluation of hybrid bioisoster derivatives of N-acylhydrazone and furoxan groups with potential and selective anti-Trypanosoma cruzi activity[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2014，82（23）：418-425.

[2] INAM A，SIDDIQUI S M，MACEDO T S. Design， synthesis and biological evaluation of 3-[4-（7-chloro-quinolin-4-yl）-piperazin-1-yl]-propionic acid hydrazones as antiprotozoal agents[J].European Journal of Medicinal Chemistry，2014，75：67-76.

[3] HERN？魣NDEZ P，ROJAS R，GILMAN R H，et al. Hybrid furoxanyl N-acylhydrazone derivatives as hits for the development of neglected diseases drug candidates[J]. European Journal of Medicinal Chemistry，2013，59：64-74.

[4]岳 敏，袁勤坤，金林紅.含酰腙結(jié)構(gòu)的新型吡唑酰胺衍生物對(duì)小菜蛾的生物活性[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2012，14（4）：449-452.

[5] YE X P，ZHU T F，WU W N，et al. Syntheses， characterizations and biological activities of two Cu（II） complexes with acylhydrazone ligand bearing pyrrole unit[J]. Inorganic Chemistry Communications，2014，47：60-62.

[6] HE J B， FENG L L， LI J， et al. Design， synthesis and molecular modeling of novel？N-acylhydrazone derivatives as pyruvate dehydrogenase complex E1 inhibitors[J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry，2013，22（1）：89-94.

[7] JIN Y X，ZHONG A G，GE C H，et al. A novel difunctional acylhydrazone with isoxazole and furan heterocycles： Syntheses， structure， spectroscopic properties， antibacterial activities and theoretical studies of（E）-N′-（furan-2-ylmethylene）-5-methylisoxazole-4-carbohydrazide[J].Journal of Molecular Structure，2012，1010（29）：190-196.

[8] 張美丹，黃劍鋒，張曄初，等.新型苯甲醛-β-咔啉-3-酰腙的合成及其除草活性[J].合成化學(xué)，2014，22（3）：313-316.

[9] COSTA F N，BRAZ D，F(xiàn)ERREIRA F F，et al. Synchrotron X-ray powder diffraction data of LASSBio-1515： A new N-acylhydrazone derivative compound[J]. Radiation Physics and Chemistry，2014，95：292-295.

[10] HERN？魣NDEZ P，CABRERA M，LAVAGGI M L，et al. Discovery of new orally effective analgesic and anti-inflammatory hybrid furoxanyl N-acylhydrazone derivatives[J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry，2012， 20（6）：158-2171.

[11] ZHANG F，WANG X L，SHI J， et al. Synthesis， molecular modeling and biological evaluation of N-benzylidene-2-（（5-（pyridin-4-yl）-1，3，4-oxadiazol-2-yl）thio）acetohydrazide derivatives as potential anticancer agents[J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry，2014，22（1）：468-477.

[12] CONGIU C，ONNIS V. Synthesis and biological evaluation of novel acylhydrazone derivatives as potential antitumor agents[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry，2013，21（21）：6592-6599.

[13] 王欽榮，張魯勉，何小英，等.2，4-二羥基苯甲酰腙化合物的合成及其抗自由基活性研究[J].汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，23（4）：193-195.

[14] ZHENG C Z，WANG L，LIU J. Synthesis， crystal structure and antibacterial activity of nickel complex with 5-bromo-2-hydroxyphenyl ethyl ketone benzoyl hydrazone[J].Advanced Materials Research，2011，239-242： 2153-2157.

[15] AI-NEAIMI M M，AI-KHUDER M M. Synthesis， characterization and extraction studies of some metal （II） complexes containing （hydrazoneoxime and bis-acylhydrazone） moieties[J].Spectrochimica Acta Part A，Molecular and Biomolecular Spectroscopy，2013，105：365-373.

[16] 華世豪，邵維忠.乳油[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1985.80-83.

[17] 慕立義.植物化學(xué)保護(hù)研究方法[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1994.47-49.

[18] 吳文君.植物化學(xué)保護(hù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)論[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1988.43-49.

[19] 余向陽(yáng)，高聰芬，張 興.砂地柏果實(shí)提取物殺蟲活性初探[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，27（2）：96-100.