一类非肽类保幼激素合成抑制剂

摘要

本发明公开了属于保幼激素合成抑制剂技术领域的一类非肽类保幼激素合成抑制剂。类似物的结构通式如式A所示：

说明书

技术领域

本发明属于保幼激素合成抑制剂技术领域，特别涉及一类非肽类保幼激素合成抑制剂。

背景技术

保幼激素(JH)是一类重要的昆虫激素。它调控未成熟昆虫的生长、发育及成虫的生殖。科学家们以JH为先导物，开发出了昆虫生长调节剂(IGRs)的一大系列——保幼激素类似物。现有保幼激素类似物的主要品种有：烯虫酯(methoprene)、烯虫硫酯(triprene)、烯虫乙酯(hydroprene)、烯虫炔酯(kinoprene)、双氧威(fenoxycard)、吡丙醚(pyriproxyfen)和哒幼酮(NC-170)等等。这些已经商品化的农药，在害虫综合治理中发挥了重要的作用。但是，这些农药在化学结构上都属于保幼激素类似物，存在产生交叉抗性的可能。因此，研究开发其它结构新颖的IGRs来满足害虫防治就显得十分必要。

抑咽侧体素(Allatostatins，AST)是一类最早从蜚蠊中分离得到的具有抑制咽侧体合成保幼激素(JH)功能的昆虫神经肽。AST广泛存在于各种昆虫中，如蜚蠊、果蝇、粘虫、蝗虫和蟋蟀等。目前已经分离得到的抑咽侧体素可以分为三类不同的家族：蜚蠊型抑制咽侧体素、蟋蟀型抑咽侧体素、蛾型抑咽侧体素，其中，蜚蠊型抑咽体素研究最为深入。蜚蠊型抑咽体素一般由6-18个氨基酸组成，在C-末端有共同的“核心五肽”结构特征Tyr/Phe-Xaa-Phe-Leu/Ile-NH2(Xaa＝Ala，Asn，Gly，Ser)。一般认为该“核心五肽”是AST具有活性所必须的功能区。AST抑制JH生物合成的作用发生在JH生物合成的第一步。此外，AST能抑制前肠、中肠、后肠肌肉的收缩和直翅类昆虫卵巢的发育；还能抑制心脏、背血管、和输卵管等器官中肌肉的收缩等。AST因具有很高的体外抑制JH合成的生物活性，AST受到越来越多的关注，并将AST作为先导化合物，以开发新一代具有高选择性、环境友好的杀虫剂。但是，AST的活体活性差，容易被降解，合成成本高，迄今尚未在害虫治理中得到实际应用。

近年来，人们尝试以AST为先导，创制新型保幼激素合成抑制剂，一些AST类似物已公开于下列文献中：如1991年，Stay等(Allatostatins，Neuropeptideinhibitors of juvenile hormone synthesis in brain and corpora allata of the cockroachDiploptera punctata[J].ACS Symp Ser，1991，453：164-76)，1994年Hayes等(Structure-activity studies of allatostatin 4 on the inhibition of juvenile hormonebiosynthesis by corpora allata：the importance of individual side chains andstereochemistry.Peptides 1994，15，1165-1171.)，1998年Nachman等(Synthesis，biological activity，and conformational studies of insect allatostatin neuropeptideanalogues incorporating turn-promoting moieties.Bioorg.Med.Chem.1998，6，1379-1388.)，1997年Piulachs等(Ketomethylene and methyleneaminopseudopeptide analogues of insect allatostatins inhibit juvenile hormone andvitellogenin production in the cockroach Blattella germanica.Insect Biochem.Molec.Biol.1997，27，851-858.)，1999年Nachman等(Hemolymph and tissue-boundpeptidase-resistant analogs of the insect allatostatins.Peptides 1999，20，23-29.)，1991年Feyereisen等(Allatostatins which inhibit insect juvenile hormonebiosynthesis.美国专利：US5039792)，2007年Nachman等(Mimetic insectallatostatin analogs for insect control.美国专利：US7208476 B2)。上述文献中，对AST结构改造的特点主要有2个：1)大多采用天然氨基酸如Ala，或者非天然氨基酸如Aic、Cpa以及芳酸等，替换天然AST中的氨基酸，得到结构非常相似的类似物。2)多数化合物保留了AST原有的离体生物活性，提高了化合物抗酶解的能力。但是尚存在以下不足之处：化合物的结构复杂(模拟了五肽以上的活性肽)，部分结构甚至比天然肽复杂，合成成本高，不适合作为新农药进行开发。

与本课题组已申请的相关专利(Phenylalanine-glycine-leucine peptide analog asjuvenile hormone inhibitor，CN 101519430；Preparation of peptidomimetic analogs containingphenylalanine-glycine-leucine segments as juvenile hormone inhibitors，CN 101519431；Preparationof pentapeptide analogs as insect growth regulators，CN 101519432；Substituted phenyl acrylicacid-modified insect allatostatin analogs and its application in preventing and controlling cockroach，CN 101519433)相比，本发明的特点是：用非肽类小分子片断模拟AST核心五肽的Y/FXFG部分得到了一类结构新颖的AST非肽类似物，并发现它们可以抑制蟑螂保幼激素的合成。其中部分化合物的活性达到并超过AST的核心五肽的水平，具有潜在的开发应用前景。

发明内容

现有的文献报道认为AST的核心五肽Y/FXFGLa是产生生物活性必要的片断。本发明以核心五肽Y/FXFGLa为先导结构，通过非肽类小分子片断替换核心五肽中除亮氨酸外的其它氨基酸(Y/FXFG)，得到一类结构新颖的AST的非肽类似物。类似物的结构通式为式A：

式A中：

n1代表：该中括号位置-CH₂-基团的数目，n1可以是0、1、2、3、4、5，n1优选1；

n2代表：该中括号位置-CH₂-基团的数目，n2可以是1、2、3、4、5、6、7，n2优选2、4、5或6；

R₁代表：任选取代的苯基，任选取代的苄基，任选取代的芳香杂环，3-(任选取代的芳香杂环)丙基，4-(任选取代的芳香杂环)丁基，R₁优选苄基；

R₂代表：任选取代的苯基，任选取代的苄基，3-(任选取代的苯)丙基，任选取代的芳香杂环，任选取代的芳香杂环乙基，3-(任选取代的芳香杂环)丙基，，R₂优选苄基；

R₃代表：-H，任选取代的苯甲酰基，任选取代的苯乙酰基，任选取代的苯丙酰基，任选取代的苯丁酰基，任选取代的苯戊酰基，任选取代的苯己酰基，任选取代的苯磺酰基，9-芴甲氧基羰基，苯甲氧基羰基，HOOCCH₂CH₂CH₂CO-，3-苯并三唑氧羰基丙酰基，任选取代的苯基丙酰基，R₃优选3-苯并三唑氧羰基丙酰基、HOOCCH₂CH₂CH₂CO-或者-H；

保幼激素合成抑制剂优选为下述(1)至(5)中的任意一种化合物：

(1)式A中，n1＝1，n2＝2；R₁为苄基，R₂为苄基，R₃为3-苯并三唑氧羰基丙酰基；

(2)式A中，n1＝1，n2＝2；R₁为苄基，R₂为苄基，R₃为HOOCCH₂CH₂CH₂CO-；

(3)式A中，n1＝1，n2＝4；R₁为苄基，R₂为苄基，R₃为HOOCCH₂CH₂CH₂CO-；

(4)式A中，n1＝1，n2＝5；R₁为苄基，R₂为苄基，R₃为HOOCCH₂CH₂CH₂CO-；

(5)式A中，n1＝1，n2＝6；R₁为苄基，R₂为苄基，R₃为HOOCCH₂CH₂CH₂CO-；

(6)式A中，n1＝1，n2＝2；R₁为苄基，R₂为苄基，R₃为-H；

本发明所提供的式A化合物，均按照固相有机合成法得到(参考文献：ChanWG，White PD.Fmoc solid phase peptide synthesis A Practical Approach，OxfordUniversity Press，2000；pp.9-74.)。

本发明采用Tobe等人的离体放射化学测定方法(a.Tobe，S.S.；Clarke，N.Theeffect of L-methionine concentration on juvenile hormone biosynthesis by corporaallata of the cockroach Diploptera punctata.Insect Biochem.1985，15，175-179.b.Tobe，S.S.；Pratt，G.E.The influence of substrate concentrations on the rate of insectjuvenile hormone biosynthesis by corpora allata of the desert locust in vitro.Biochem.J.1974，144，107-113.)，测试了式A化合物抑制太平洋折翅蠊(Diplopterapunctata)保幼激素合成的离体活性。

以本发明的式A化合物为活性成分的防治蟑螂的药物也属于本发明的保护范围。

在需要的时候，在所述药物中还可以加入一种或多种农药制剂中可接受的载体，所述载体包括农药制剂中常规的稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、吸收促进剂、表面活性剂、润滑剂、稳定剂等。制成的药物的剂型也是多样的，可以是粉剂、微乳剂、饵剂、微胶囊剂、乳油等。

本发明通过非肽类小分子片断替换核心五肽中除亮氨酸外的其它氨基酸，得到了一类结构新颖，简单，成本低，同时具有良好的抑制保幼激素合成离体活性的非肽类保幼激素合成抑制剂。式A化合物符合昆虫生长调节剂的特性，具有很好的开发应用前景。

具体实施方式

本发明可用以下实施例作进一步祥细说明，但本发明并不仅限于这些实施例。

制备实施例1、A1化合物的合成

(1)非肽片断1的合成：乙二胺(1倍量)滴入苯甲醛(2.2倍量)的乙醇溶液中，室温搅拌20分钟，之后冷却到0度时分批加入硼氢化钠(2.2倍量)，缓慢升温到室温。把水和二氯甲烷加入反应液中，提取有机层，干燥。将干燥后物质溶于二氯甲烷中，加入丁二酸酐(2.2倍量)室温搅拌过液，过滤纯化得到非肽片断1。具体结构式是：

(2)树脂活化：称取200mg Rink Amide-AM resin，用15ml DCM溶涨活化3h，加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(3)接Leu：加入Fmoc-Leu-OH(3倍量)，HBTU(3倍量)，H OBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，之后加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(4)接非肽片断：DMF洗3次，加入非肽片断1(3倍量)，HBTU(3倍量)，HOBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，Kaiser’s试剂监测反应。

(5)接苯并三唑：DMF洗3次，加入1H-苯并三唑(3倍量)，二苯基磷酰迭氮物(DPPA，3倍量)溶于15mlDMF，零度搅拌6h，后室温搅拌20h。

(6)切割、解侧链保护基：产物加入250mg苯酚，0.25ml水，0.25ml苯甲硫醚，4.0mlTFA，室温搅拌2.5h，过滤，除去TFA，加入30ml无水乙醚，4000N/min离心5min，得白色沉淀，真空干燥，质谱检测。

(7)粗产品用HPLC分离纯化。收集的溶液脱去乙腈后，冻干制得纯产品。

色谱柱为C18半制备柱。

制备实施例2、A2化合物的合成

(1)非肽片断1的合成：乙二胺(1倍量)滴入苯甲醛(2.2倍量)的乙醇溶液中，室温搅拌20分钟，之后冷却到0度时分批加入硼氢化钠(2.2倍量)，缓慢升温到室温。把水和二氯甲烷加入反应液中，提取有机层，干燥。将干燥后物质溶于二氯甲烷中，加入丁二酸酐(2.2倍量)室温搅拌过液，过滤纯化得到非肽片断1。非肽片断1的结构式是：

(2)树脂活化：称取200mg Rink Amide-AM resin，用15ml DCM溶涨活化3h，加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(3)接Leu：加入Fmoc-Leu-OH(3倍量)，HBTU(3倍量)，HOBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，之后加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(4)接非肽片断：加入非肽片断1(6倍量)，N，N′-二环己基碳酰亚胺(3倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，Kaise r’s试剂监测反应。

(5)切割、解侧链保护基：产物加入250mg苯酚，0.25ml水，0.25ml苯甲硫醚，4.0mlTFA，室温搅拌2.5h，过滤，除去TFA，加入30ml冷的无水乙醚，4000N/min离心5min，得白色沉淀，真空干燥，质谱检测。

(6)粗产品用HPLC分离纯化。收集的溶液脱去乙腈后，冻干制得纯产品。色谱柱为C18半制备柱。

制备实施例3、A3化合物的合成

(1)非肽片断2的合成：1，4-丁二胺(1倍量)滴入苯甲醛(2.2倍量)的乙醇溶液中，室温搅拌20分钟，之后冷却到0度时分批加入硼氢化钠(2.2倍量)，缓慢升温到室温。把水和二氯甲烷加入反应液中，提取有机层，干燥。将干燥后物质溶于二氯甲烷中，加入丁二酸酐(2.2倍量)室温搅拌过液，过滤纯化得到非肽片断2。非肽片断2的结构式是：

(2)树脂活化：称取200mg Rink Amide-AM resin，用15ml DCM溶涨活化3h，加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(3)接Leu：加入Fmoc-Leu-OH(3倍量)，HBTU(3倍量)，HOBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，之后加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(4)接非肽片断：加入非肽片断2(6倍量)，N，N′-二环己基碳酰亚胺(3倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，Kaiser’s试剂监测反应。

(5)切割、解侧链保护基：产物加入250mg苯酚，0.25ml水，0.25ml苯甲硫醚，4.0mlTFA，室温搅拌2.5h，过滤，除去TFA，加入30ml冷的无水乙醚，4000N/min离心5min，得白色沉淀，真空干燥，质谱检测。

(6)粗产品用HPLC分离纯化。收集的溶液脱去乙腈后，冻干制得纯产品。色谱柱为C18半制备柱。

制备实施例4、A4化合物的合成

(1)非肽片断3的合成：1，5-戊二胺(1倍量)滴入苯甲醛(2.2倍量)的乙醇溶液中，室温搅拌20分钟，之后冷却到0度时分批加入硼氢化钠(2.2倍量)，缓慢升温到室温。把水和二氯甲烷加入反应液中，提取有机层，干燥。将干燥后物质溶于二氯甲烷中，加入丁二酸酐(2.2倍量)室温搅拌过液，过滤纯化得到非肽片断3。非肽片断3的结构式是：

(2)树脂活化：称取200mg Rink Amide-AM resin，用15ml DCM溶涨活化3h，加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(3)接Leu：加入Fmoc-Leu-OH(3倍量)，HBTU(3倍量)，HOBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，之后加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(4)接非肽片断：加入非肽片断3(6倍量)，N，N′-二环己基碳酰亚胺(3倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，Kaiser’s试剂监测反应。

(5)切割、解侧链保护基：产物加入250mg苯酚，0.25ml水，0.25ml苯甲硫醚，4.0mlTFA，室温搅拌2.5h，过滤，除去TFA，加入30ml冷的无水乙醚，4000N/min离心5min，得白色沉淀，真空干燥，质谱检测。

(6)粗产品用HPLC分离纯化。收集的溶液脱去乙腈后，冻干制得纯产品。色谱柱为C18半制备柱。

制备实施例5、A5化合物的合成

(1)非肽片断4的合成：1，6-己二胺(1倍量)滴入苯甲醛(2.2倍量)的乙醇溶液中，室温搅拌20分钟，之后冷却到0度时分批加入硼氢化钠(2.2倍量)，缓慢升温到室温。把水和二氯甲烷加入反应液中，提取有机层，干燥。将干燥后物质溶于二氯甲烷中，加入丁二酸酐(2.2倍量)室温搅拌过液，过滤纯化得到非肽片断4。非肽片断4的结构式是：

(2)树脂活化：称取200mg Rink Amide-AM resin，用15ml DCM溶涨活化3h，加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(3)接Leu：加入Fmoc-Leu-OH(3倍量)，HBTU(3倍量)，HOBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，之后加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(4)接非肽片断：加入非肽片断4(6倍量)，N，N′-二环己基碳酰亚胺(3倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，Kaiser’s试剂监测反应。

(5)切割、解侧链保护基：产物加入250mg苯酚，0.25ml水，0.25ml苯甲硫醚，4.0mlTFA，室温搅拌2.5h，过滤，除去TFA，加入30ml冷的无水乙醚，4000N/min离心5min，得白色沉淀，真空干燥，质谱检测。

(6)粗产品用HPLC分离纯化。收集的溶液脱去乙腈后，冻干制得纯产品。色谱柱为C18半制备柱。

制备实施例6、A6化合物的合成

(1)树脂活化：称取200mg Rink Amide-AM resin，用15ml DCM溶涨活化3h，加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(2)接Leu：加入Fmoc-Leu-OH(3倍量)，114mg HBTU(3倍量)，HOBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，之后加入20％哌啶DMF溶液切割20min，Kaiser’s试剂监测反应。

(3)接丁二酸酐：加入180mg丁二酸酐(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h，Kaiser’s试剂监测反应。

(4)接N，N’-二苄基乙二胺：加入N，N’-二苄基乙二胺(3倍量)，HBTU(3倍量)，HOBt(3倍量)，DIEA(6倍量)，溶于15mlDMF，室温搅拌2h。

(5)切割、解侧链保护基：产物加入250mg苯酚，0.25ml水，0.25ml苯甲硫醚，4.0mlTFA，室温搅拌2.5h，过滤，除去TFA，加入30ml冷的无水乙醚，4000N/min离心5min，得白色沉淀，真空干燥，质谱检测。

(6)粗产品用HPLC分离纯化。收集的溶液脱去乙腈后，冻干制得纯产品。色谱柱为C18半制备柱。

式A化合物结构，质谱数据及理化性状列于表1，NMR数据列于表2中。

表1，式A化合物的结构、质谱数据和物理性状

表2，式A化合物的¹H NMR数据

应用实施例1、化合物的离体活性

本发明采用Tobe等人的离体放射化学测定方法(参考：a.Tobe，S.S.；Clarke，N.The effect of L-methionine concentration on juvenile hormone biosynthesis bycorpora allata of the cockroach Diploptera punctata.Insect Biochem.1985，15，175-179.b.  Tobe，S.S.；Pratt，G.E.The influence of substrate concentrations on therate of insect juvenile hormone biosynthesis by corpora allata of the desert locust invitro.Biochem.J.1974，144，107-113.)，测定了式A化合物抑制太平洋折翅蠊(Diploptera punctata)保幼激素合成的离体活性。式A化合物离体生测结果见表3。

表3 式A化合物的离体活性

“/”表示化合物在10^-5M浓度时对JH的抑制活性小于50％

表3结果表明：式A化合物可以抑制太平洋折翅蠊(Diploptera punctata)保幼激素的合成。N端含苯环的化合物A6的活性(IC₅₀＝0.13μM)则与天然核心五肽的活性相当。非肽基团中含3-苯并三唑氧羰基丙酰基的化合物A1的IC₅₀为0.09μM，低于天然核心五肽(IC₅₀＝0.13μM)，说明A1的活性优于天然核心五肽，有进一步开发前景。