周 蒲, 黃俊杰, 何昌文, 郭倩男,游 江, 劉一凡, 徐志紅*,

(1. 長江大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；2. 荊州市森林保護(hù)站，湖北 荊州 434025)

4-溴-2-(4-氯苯基)-5-三氟甲基吡咯-3-腈(溴代吡咯腈)，是經(jīng)天然抗生素dioxapyrrolomycin改造合成的芳基吡咯類化合物，具有優(yōu)異的殺蟲殺螨活性[1]。商品藥劑溴蟲腈在進(jìn)入昆蟲體內(nèi)后代謝成溴代吡咯腈進(jìn)而發(fā)揮殺蟲活性，其作用機(jī)理是阻斷線粒體氧化磷?；痆2]。自American Cyanamid 在1990 年英國作物保護(hù)會議上對溴蟲腈公開報(bào)道以后，研究人員對溴蟲腈在蟲體內(nèi)代謝后的活性成分溴代吡咯腈及其類似物進(jìn)行了大量研究[3-4]。目前，關(guān)于溴代吡咯腈的改造主要以1-位的N 取代基的變化為主。1992 年，Kuhn 等在其1-N 位引入羧酸酯，所得目標(biāo)化合物對煙芽夜蛾、南方黏蟲及有機(jī)磷抗性品系的葉螨具有優(yōu)異的殺蟲殺螨活性[5]；1993 年，Kuhn 等在其1-N 位上引入硫代烷基，所得目標(biāo)化合物對黏蟲、葉蟬、煙芽夜蛾幼蟲等具有優(yōu)異的殺蟲活性[6]；2005 年，王曉光等在其1-N 位引入醚類結(jié)構(gòu)，其中部分目標(biāo)化合物對水稻稻瘟病菌表現(xiàn)出優(yōu)異的殺菌活性，對黏蟲、棉紅蜘蛛等表現(xiàn)出優(yōu)異的殺蟲殺螨活性[7]；2008 年，Zhao 等在其1-N 位引入烷氧草?；Y(jié)構(gòu)，其目標(biāo)化合物對東方黏蟲、朱砂葉螨等表現(xiàn)出優(yōu)異的殺蟲殺螨活性[8]；近年來，Chen 等和Li 等在其1-N 位引入氨基酸與葡萄糖結(jié)構(gòu)，在保留其母體殺蟲活性基礎(chǔ)上，降低了溴代吡咯腈對作物的藥害，賦予了溴代吡咯腈韌皮部傳導(dǎo)性，為溴代吡咯腈結(jié)構(gòu)改造開辟了新的研究思路[9-10]。

1,3,4-噁二唑類化合物具有廣泛的生物活性，包括殺菌[11]、殺蟲[12]、殺線蟲[13]等，廣泛應(yīng)用于新農(nóng)藥的研究與開發(fā)中。2014 年，Li 等設(shè)計(jì)合成了一系列2,5-二取代的1,3,4-噁二唑砜類衍生物，其目標(biāo)化合物對水稻白葉枯病和葉斑病表現(xiàn)出優(yōu)異的殺菌活性，部分化合物殺菌活性優(yōu)于商品藥劑噻枯唑和噻菌銅[14]；2017 年，陳學(xué)文等將三氟丁烯引入1,3,4-噁二唑中得到一系列硫醚化合物，大部分目標(biāo)化合物對秀麗隱桿線蟲殺線蟲活性優(yōu)于商品藥劑噻蟲磷和氟噻蟲砜[15]。2018 年，陳吉祥等將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類化合物，其對柑橘線蟲具有優(yōu)異的殺線蟲活性，部分目標(biāo)化合物殺線蟲活性優(yōu)于對照藥劑阿維菌素與噻唑膦[16]。

鑒于此，本研究通過親核取代、肼解和成環(huán)等反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了一系列未經(jīng)文獻(xiàn)報(bào)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)，并對其生物活性進(jìn)行評價(jià)。目標(biāo)化合物的合成路線如圖式1 所示。

圖式1 目標(biāo)化合物的合成路線Scheme 1 Synthetic routes of target compounds

1 材料與方法

1.1 儀器與藥劑

Bruker Avance DPX400 型核磁共振儀(以TMS 作內(nèi)標(biāo)物，氘代氯仿(CDCl3)或二甲基亞砜(DMSO) 作溶劑，德國-瑞士布魯克光譜公司)；WRR 熔點(diǎn)測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；Thermo Scientific Q-Exactive 型高分辨質(zhì)譜儀(ESIMS，賽默飛世爾科技 (中國) 有限公司)。

所有化學(xué)藥品均為市售國產(chǎn)分析純試劑。98%溴代吡咯腈(tralopyril)原藥，天津希恩思生化科技有限公司提供；97%咯菌腈(fludioxonil)原藥、98% 蟲螨腈( chlorfenapyr) 原藥和75% 噻唑膦(fosthiazate)乳油，長江大學(xué)農(nóng)藥研究所提供。

1.2 供試材料

水稻紋枯病菌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，由長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院植物病理實(shí)驗(yàn)室提供。

斜紋夜蛾Spodoptera litura為大小一致、健康的3 齡幼蟲，朱砂葉螨Tetranychus cinnabarinus為齡期一致、行動活潑的雌成螨，均由長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院昆蟲實(shí)驗(yàn)室提供。

秀麗隱桿線蟲Caenorhabditis elegans為大小一致、健康的2 齡幼蟲，由長江大學(xué)醫(yī)學(xué)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 參照文獻(xiàn)[17]

的方法，并略有改進(jìn)。稱取溴代吡咯腈26.75 g(75 mmol)、碳酸銫36.65 g (112.5 mmol)、碘化鉀12.45 g (75 mmol)于500 mL 圓底燒瓶中，加入乙腈300 mL，常溫?cái)嚢柚龄宕量╇嫱耆芙夂?，緩慢滴加溴乙酸乙?6.63 mL (150 mmol)，滴加完畢升溫至83 ℃回流，反應(yīng)8 h，薄層色譜(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 6 : 1)監(jiān)測反應(yīng)完畢。減壓濃縮至干，加入二氯甲烷100 mL 溶解并用飽和氯化鈉水溶液萃取3 次，有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮至干，用柱層析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 12 : 1)分離純化，烘干后得中間體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)：純白色固體，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, 計(jì)算值C16H11BrClF3N2O2([M-H]-): 432.957 2,實(shí)測值 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) 參照文獻(xiàn)[18] 的方法，稱取中間體2 29.41 g (67.51 mmol)于500 mL圓底燒瓶中，加入甲醇250 mL，常溫?cái)嚢柚林虚g體2 完全溶解，滴加80% 水合肼12.30 mL(202.53 mmol)。滴加完畢后，常溫?cái)嚢?0 min，升溫至65 ℃回流，反應(yīng)4 h，薄層色譜(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 3 : 1)監(jiān)測反應(yīng)完畢。減壓濃縮至干，用100 mL 水洗3 次，抽濾烘干得中間體3，未經(jīng)純化直接用于下一步反應(yīng)。

1.3.3 4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-巰基-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)- 1H-吡咯-3-腈(4) 參照文獻(xiàn)[19]的方法，將上步所得中間體3 完全投入于500 mL 圓底燒瓶中，加入甲醇250 mL，常溫?cái)嚢柚镣耆芙?，滴加二硫化?0.15 mL (167.875 mmol)。滴加完畢后，常溫?cái)嚢?0 min，升溫至65 ℃回流，反應(yīng)4 h，薄層色譜(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 3 : 1)監(jiān)測反應(yīng)完畢。減壓濃縮至干，將反應(yīng)體系倒入水中，在冰浴條件下，滴加稀鹽酸調(diào)節(jié)pH 至2，抽濾，用柱層析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 6 : 1)分離純化，得中間體4 26.36 g。

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-巰基-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(4)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C15H7BrClF3N4OS([M-H]-):460.909 2, 實(shí)測值 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 參照文獻(xiàn)[20]的方法，稱取中間體4 1.0 g(2.16 mmol)、鹵代化合物RX 2.592 mmol、碳酸鉀0.36 g (2.592 mmol)于150 mL 圓底燒瓶中，加入乙腈50 mL，升溫至85 ℃回流，反應(yīng)6 h，薄層色譜(TLC，V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 4 : 1)監(jiān)測反應(yīng)完畢。減壓濃縮至干，加入二氯甲烷50 mL溶解并用飽和氯化鈉溶液萃取3 次，有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥后，抽濾除去無水硫酸鈉，減壓濃縮至干，用柱層析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 8 : 1)分離純化，烘干后得目標(biāo)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)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C16H9BrClF3N4OS([M-H]-): 474.924 8,實(shí)測值 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)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C17H11BrClF3N4OS([M-H]-):488.940 5, 實(shí)測值 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)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C19H13BrClF3N4O3S([M + H]+): 548.960 5, 實(shí)測值 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)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C19H13BrClF3N4O3S([M + H]+):548.960 5, 實(shí)測值 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)：純白色固體，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, 計(jì)算值C20H15BrClF3N4O3S([M + H]+): 562.976 2, 實(shí)測值 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)：黃色晶狀固體，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, 計(jì)算值C21H11BrCl2F3N5OS([M + H]+): 587.927 0, 實(shí)測值 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)：黃色固體，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, 計(jì)算值C19H9BrCl2F3N5OS2([M + H]+): 593.883 4, 實(shí)測值 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)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C19H10BrClF6N4OS([[M + H]+): 570.942 4,實(shí)測值 570.942 3.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-芐基硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5i)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C22H13BrClF3N4OS([M +H]+): 552.970 7, 實(shí)測值 552.970 6.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(2-甲基芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5j)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C23H15BrClF3N4OS([M + H]+): 566.986 3, 實(shí)測值 566.9860.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(3-甲基芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5k)：純白色固體，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, 計(jì)算值C23H15BrClF3N4OS([M + H]+): 566.986 3, 實(shí)測值 566.986 0.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-甲基芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5l)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C23H15BrClF3N4OS([M + H]+): 566.986 3, 實(shí)測值 566.986 4.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(3-甲氧基芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5m)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C23H15BrClF3N4O2S([M + H]+): 582.981 2,實(shí)測值 582.981 6.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(2-氯芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5n)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C22H12BrCl2F3N4OS([M +H]+): 586.931 7, 實(shí)測值 586.931 5.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(3-氯芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5o)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C22H12BrCl2F3N4OS([M + H]+): 586.931 4, 實(shí)測值 586.931 9.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-氯芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5p)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C22H12BrCl2F3N4OS([M + H]+): 586.931 7, 實(shí)測值 586.931 7.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-氟芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基) 甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5q)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C22H12BrClF4N4OS([M + H]+): 570.961 3, 實(shí)測值 570.961 4.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-氰基芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5r)：淡黃色液體，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, 計(jì)算值 C23H12BrClF3N5OS([M + NH4]+): 594.992 5, 實(shí)測值594.9922.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-異丙基芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5s)：純白色固體，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, 計(jì)算值C25H19BrClF3N4OS([M + H]+): 595.017 6, 實(shí)測值 595.017 4.

4-溴-2-(4-氯苯基)-1-((5-(4-叔丁基芐基)硫基)-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基)-5-(三氟甲基)-1H-吡咯-3-腈(5t)：純白色固體，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, 計(jì)算值 C26H21BrClF3N4OS([M +H]+): 609.333 3, 實(shí)測值 609.3338.

1.4 生物活性測定

1.4.1 離體殺菌活性測定 參考文獻(xiàn)[21]中的菌絲生長速率法測定。藥劑初篩濃度為0.20 mmol/L，以97%咯菌腈原藥為對照藥劑。

1.4.2 殺蟲活性測定 參考文獻(xiàn)[22]中的浸葉法測定。藥劑濃度為0.20 mmol/L，以98%蟲螨腈原藥為對照藥劑，初篩活性高的化合物進(jìn)一步測定其LC50值。

1.4.3 殺螨活性測定 參考文獻(xiàn)[23]中的瓊脂保濕浸葉法測定。藥劑濃度為0.20 mmol/L，以98%蟲螨腈原藥為對照藥劑。

1.4.4 殺線蟲活性測定 參考文獻(xiàn)[24]中的直接觸殺法測定并略有改進(jìn)。藥劑濃度為0.20 mmol/L。稱取供試化合物，用1 mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF) 溶解后，用0.1% 吐溫80 水溶液定容至20 mL。將事先培養(yǎng)好的秀麗隱桿線蟲2 齡幼蟲用無菌水洗脫，洗脫液離心濃縮后配制成一定比例的線蟲懸浮液(80～120 條/100 μL)。用移液槍取100 μL 線蟲懸浮液于96 孔生化培養(yǎng)板中，再向其加入80 μL 無菌水與20 μL 供試藥液。每處理設(shè)3 組重復(fù)。以含同樣體積DMF 的0.1%吐溫80 水溶液為空白對照，以75% 噻唑膦乳油為藥劑對照。滴加完畢后將生化培養(yǎng)板置于20 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，于藥后48 h 鏡檢，如果線蟲身體僵直，且用細(xì)針刺激時(shí)不移動，則認(rèn)為線蟲已經(jīng)死亡，按照公式(1)計(jì)算校正死亡率。對于初篩活性高的化合物進(jìn)一步測定其LC50值。

(1)式中：Mc為校正死亡率，%；Mt為處理組死亡率，%；Mck為空白對照組死亡率，%。

2 結(jié)果與討論

2.1 目標(biāo)化合物的合成

在中間體2 的合成過程中，如果參照文獻(xiàn)報(bào)道的方法設(shè)定溴代吡咯腈與溴乙酸乙酯的投料比，發(fā)現(xiàn)溴代吡咯腈并未完全參與反應(yīng)，這可能是由于溴代吡咯腈1-N 位的氫不易被取代。因此本研究對投料比例進(jìn)行優(yōu)化，最終發(fā)現(xiàn)溴乙酸乙酯為2 當(dāng)量時(shí)，可以以較高的產(chǎn)率得到中間體2。

2.2 目標(biāo)化合物的生物活性

2.2.1 離體殺菌活性 殺菌測定結(jié)果(表1) 顯示，在濃度為0.20 mmol/L 時(shí)，目標(biāo)化合物對水稻紋枯病菌、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殺菌活性，其中化合物5h 對水稻稻瘟病菌的抑制率達(dá)到60.07%，優(yōu)于對照藥劑咯菌腈(58.21%)。

表1 目標(biāo)化合物對5 種植物病原菌菌絲生長的抑制作用Table 1 Inhibition of target compounds against five pathogenic fungi in vitro

初步構(gòu)效關(guān)系表明，不同取代基R 對化合物抑菌活性的影響不同。當(dāng)R 為氫 (中間體4) 時(shí)，化合物具有良好的抑菌活性；當(dāng)R 為其他取代基(5a～5t) 時(shí)，大部分目標(biāo)化合物抑菌活性都明顯低于中間體4。

2.2.2 殺蟲活性 殺蟲活性測定結(jié)果 (表2) 顯示，在濃度為0.20 mmol/L 時(shí)，中間體4 對斜紋夜蛾的校正死亡率為100%，但大部分目標(biāo)化合物對斜紋夜蛾殺蟲活性一般，均低于對照藥劑蟲螨腈(100%)。

表2 目標(biāo)化合物對斜紋夜蛾殺蟲活性Table 2 Insecticidal activity of target compounds against Spodoptera litura

根據(jù)初篩結(jié)果，測定了對斜紋夜蛾具有較高殺蟲活性化合物4 的LC50值。結(jié)果顯示，中間體4 對斜紋夜蛾的LC50值為0.111 8 mmol/L，不及對照藥劑蟲螨腈(0.005 9 mmol/L) (表3)。

表3 化合物4 對斜紋夜蛾的 LC50 值Table 3 The LC50 value of compound 4 against Spodoptera litura

初步構(gòu)效關(guān)系表明，取代基R 會對化合物的殺蟲活性產(chǎn)生影響。當(dāng)R 為氫 (中間體4) 時(shí)，化合物具有優(yōu)異的殺蟲活性；當(dāng)R 位換成其他取代基 (5a～5t) 時(shí)，化合物的殺蟲活性都明顯降低。因此，保留巰基結(jié)構(gòu)的目標(biāo)化合物具有更高的殺蟲活性。

2.2.3 殺螨活性 殺螨結(jié)果 (表4) 顯示，在0.20 mmol/L 時(shí)，大部分目標(biāo)化合物對朱砂葉螨雌成螨具有一定的殺螨活性，但均低于對照藥劑蟲螨腈(100%)，表明在母體化合物溴代吡咯腈中引入1,3,4-噁二唑結(jié)構(gòu)，會使化合物失去殺螨活性。

表4 目標(biāo)化合物對朱砂葉螨雌成螨殺螨活性Table 4 Insecticidal activity of some target compounds against adult mite of Tetranychus cinnabarinus

2.2.4 殺線蟲活性 殺線蟲結(jié)果(表5)顯示，在0.20 mmol/L 時(shí)，大部分目標(biāo)化合物對秀麗隱桿線蟲殺線蟲活性優(yōu)于對照藥劑噻唑膦(43.89%)。

表5 目標(biāo)化合物對秀麗隱桿線蟲殺線蟲活性Table 5 Nematicidal activity of target compunds against Caenorhabditis elegans

根據(jù)初篩結(jié)果，測定了對秀麗隱桿線蟲具有較高殺線蟲活性化合物的LC50值。結(jié)果顯示，中間體2、目標(biāo)化合物5k、5r、5s 的LC50值均優(yōu)于對照藥劑噻唑膦(0.279 8 mmol/L)，但均不如母體化合物溴代吡咯腈(0.000 4 mmol/L) (表6)。

表6 部分目標(biāo)化合物對秀麗隱桿線蟲的 LC50 值Table 6 The LC50 value of some target compounds against Caenorhabditis elegans

初步構(gòu)效關(guān)系表明：當(dāng)R 位為烷烴時(shí)，目標(biāo)化合物5a (R=CH3)與5b (R=CH2CH3)均表現(xiàn)出優(yōu)異的殺線蟲活性；當(dāng)R 位為甲基取代的芐基(5j～5l) 時(shí)，化合物5k (R=3-CH3-benzyl)的殺線蟲活性＞5l (R=4-CH3-benzyl)＞5j (R=2-CH3-benzyl)；當(dāng)R 為對位被吸電子基取代的芐基(5p～5r) 時(shí)，化合物5r (R=4-CN-benzyl) 的殺線蟲活性＞5q(R=4-F-benzyl)＞5p (R=4-Cl-benzyl)，隨著吸電子基能力的增強(qiáng)，目標(biāo)化合物殺線蟲活性也隨之增強(qiáng)；當(dāng)R 為對位被供電子基取代的芐基(5l、5s、5t)時(shí)，化合物5s (R=4-CH(CH3)2-benzyl)的殺線蟲活性＞5l (R=4-CH3-benzyl)＞5t (R=4-C(CH3)3-benzyl)，目標(biāo)化合物殺線蟲活性隨著供電子基能力增強(qiáng)先增加后下降。

3 結(jié)論

本研究通過對溴代吡咯腈進(jìn)行親核取代、肼解和成環(huán)等反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了20 個(gè)未見文獻(xiàn)報(bào)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)，所有化合物的結(jié)構(gòu)均得到1H NMR、高分辨質(zhì)譜確證。生物測定結(jié)果表明，將1,3,4-噁二唑結(jié)構(gòu)引入溴代吡咯腈中有利于改善其殺菌、殺蟲、殺線蟲活性。其中，保留巰基結(jié)構(gòu)的中間體4 相比目標(biāo)化合物(5a～5t)更有利于改善溴代吡咯腈殺菌與殺蟲活性；在中間體4 的巰基結(jié)構(gòu)上引入烷烴(5a、5b)或芐基(5i～5t)形成硫醚結(jié)構(gòu)，有利于改善溴代吡咯腈殺線蟲活性，其中引入對氰基芐基與對異丙基的芐基的化合物(5r 與5s)殺線蟲活性最好，有望改造成為新型殺線蟲劑；目標(biāo)化合物5a～5t 殺螨活性相比母體顯著下降，推測可能是1,3,4-噁二唑結(jié)構(gòu)在引入過程中屏蔽了母體化合物殺螨的活性基團(tuán)。本研究所合成的目標(biāo)化合物具有一定的殺菌、殺蟲、殺螨和殺線蟲活性，可為溴代吡咯腈衍生物的設(shè)計(jì)與合成提供參考。