新型含吡啶基的丁烯酸内酯衍生物的设计合成及杀虫活性研究

摘要

氟吡呋喃酮是拜耳农作物科学股份有限公司近年来开发的第一个丁烯酸内酯杀虫剂，具有高效、与新烟碱类杀虫剂无交互抗性、促进植物生长、对蜜蜂安全、低毒等优点，是目前新型杀虫剂研究的热点；而卤代苯基是农药小分子的重要组成部分，具有广泛的生物活性，它不仅能增强先导化合物的生物活性，而且还可以使先导化合物毒性更低，因此常常用在新型农药小分子的设计合成中。本研究为了探究含卤素苯基对先导化合物氟吡呋喃酮生物活性的影响以及发现更高活性的丁烯酸内酯杀虫剂，首次用卤代苯基替代二氟乙基，设计合成了一系列新型的4-(N,N-二芳基甲胺)呋喃-2(5H)-酮类衍生物4a-4cc，并通过核磁共振和高分辨质谱鉴定其结构，最后我们评估了它们的杀虫活性并研究了它们的初步杀虫作用机制。本论文的主要内容概括如下： (1) 以丙二酸单甲酯钾盐、5-氨基甲基-2-氯吡啶和不同的醛为原料，分别通过取代、闭环、缩合、还原、脱水、脱羧等步骤得到目标化合物4a-4cc，并通过1H NMR 、19F NMR、13C NMR和高分辨质谱对其进行结构表征。 (2) 采用喷雾法和触杀法，对目标化合物4a-4cc的杀虫活性进行测定，结果表明，在 500 μg/mL 和 100 μg/mL的浓度下，大部分化合物对蚕豆蚜虫 (Aphis craccivora) 和南方根节线虫 (Meloidogyne incognita) 表现出优异的致死率。尤其是化合物4i、4m、4s、4u、4cc和4z在100 μg/mL的浓度下对蚕豆蚜虫的致死率均为 100%，优于对照药剂吡蚜酮 (89.31%) ，和氟吡呋喃酮的致死率相当(100%)；化合物4f、4i、4s、4t和4cc对蚕豆蚜虫的LC50分别为4.96、4.34、5.31、5.44和1.72 μg/mL优于对照药剂吡蚜酮 (LC50= 6.86 μg/mL)；化合物4c、4k、4m、4q、4z和4aa在100μg/mL浓度下对南方根节线虫 (Meloidogyne incognita)的致死率分别为82.89%、85.40%、85.76%、82.60%、81.95%及82.40%，优于对照药剂氟吡呋喃酮 (49.97%)，但弱于阿维菌素 (100%)。 (3) 化合物4cc、吡虫啉与CYP6CM1vQ的分子对接结果表明它们的对接构象完全不同，4cc的对接构象不易被氧化代谢，而吡虫啉的对接构象则容易被其氧化代谢，因此4cc与吡虫啉之间可能不存在由CYP6CM1引起的代谢抗性。(4) 采用非标记定量蛋白质组学分析方法探究了高活性化合物4cc对蚜虫的杀虫作用机制，结果表明，4cc 处理蚜虫后能综合影响其能量代谢、免疫反应、神经信号传导等过程，同时4cc能减弱蚜虫的氧化代谢功能，该结果和分子对接结果一致；通过通路分析可知，4cc的可能作用靶标为乙酰胆碱受体，可能的作用机制为4cc调节蚜虫的神经信号传导，进而调控害虫的行为活动，导致其死亡。

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