毕业设计-新型含醚类结构的噁二唑衍生物的合成及生物活性研究.doc

本科毕业论文（设计）新型含醚类结构的噁二唑衍生物的合成及生物活性研究学 院： 化学与化工学院 专 业： 化 学 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2017年 5月25日 贵州大学本科毕业论文（设计） 诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。 论文（设计）作者签名： 日 期：IV贵州大学本科毕业论文（设计） 目 录 摘 要IIIAbstractIV第一章 文献综述11.1 前言11.2 1,3,4-噁二唑类衍生物的生物活性研究概况11.2.1 具有杀虫活性的1,3,4-噁二唑衍生物11.2.2 具有除草活性的1,3,4-噁二唑衍生物51.2.3 具有杀菌活性的1,3,4-噁二唑衍生物71.2.4 具有其他生物活性的1,3,4-噁二唑衍生物111.3 本论文的主要工作14第二章 新型含醚类结构的噁二唑衍生物的合成及生物活性研究152.1 引言152.2 实验部分15 2.2.1 实验试剂152.2.2 实验仪器162.3 中间体的合成162.3.1 2-氟-4-氯苯氧基乙酸乙酯的合成 (中间体S-1)162.3.2 2-氟-4-氯苯氧基乙酰肼的合成 (中间体S-2)172.4 目标化合物的合成172.4.1 目标化合物的制备（以Shi-1为例）172.5 生物活性测试方法182.5.1 化合物配制202.5.2 试验方法202.6 结果与讨论202.6.1 对目标产物合成的探讨202.6.2 谱图解析212.6.3 活性数据分析22第三章 结论与展望243.1 结论243.2 展望24参考文献25致 谢28附 录29新型含醚类结构的噁二唑衍生物的合成及生物活性研究摘 要噁二唑类杂环衍生物是一类具有广谱生物活性的杂环化合物，在新药物的研发中备受关注，近年来，含噁二唑结构的衍生物在新型农药的开发中更是扮演着十分重要的角色。 为了发现活性农药分子，本论文以噁二唑杂环衍生物为研究对象，引入含氟吡啶结构，随后通过醚键引入不同的芳环，设计合成了8个结构新颖的含有芳基醚结构的含氟吡啶联噁二唑衍生物，并初步测试其对粘虫的杀虫活性。结果表明：目标化合物在在500 mg/L的浓度下对粘虫均具有100%的杀虫活性。合成的目标化合物Shi-1Shi-8的结构如下所示： 化合物Shi-1Shi-8的结构关键词：1, 3, 4-噁二唑；衍生物；合成；生物活性.The synthesis and bioactive study of oxadiazole derivatives of a new type of ethersAbstract Oxadiazole derivatives, a kind of heterocyclic compound with a wide spectrum of biological activity, are closely watched in the development of new drugs, In recent years, derivatives of oxadiazole have played an important role in the development of new pesticides. In order to find active pesticide molecules, this thesis is the research object of oxadiazoles heterocyclic derivatives, the introduction of fluoropyridine structure, then introduced by ether key different aromatic ring, the designed and synthesized eight structures that were novel and contained the fluoropyridine derivatives containing the structure of aryl ether, and the activity of the insecticidal activity was preliminarily tested. The results showed that the target compound had 100% insecticidal activity at the concentration of 500 mg/L. The structure of the synthetic target compound Shi-1Shi-8 is shown below:Compound Shi-1 Shi-8Key words：1, 3, 4-oxadiazole；Ramification；Synthesis；Biological activity.第 29 页贵州大学本科毕业论文（设计）第一章 文献综述1.1 前言根据相关数据显示，农作物受到理想农药防治和不进行农药防治的相比较，因病虫草害造成的粮食损失，产量可相差高达50%1。另外长期不规范使用传统农药，造成病虫草害严重的抗药性，急需研发新型高效防治病虫草害的农药。在当前提倡绿色化学农药的背景下，新型绿色农药的设计与合成对病虫草害的防治具有重要的研究意义，这已成为我国农业中必须解决和重点技术突破的科学问题和现实课题之一。杂环化合物因其具有良好的生物活性、高选择性、低毒性等优点备受农药研究者的关注，一直是绿色新农药创制的热点领域，特别是近几年来，对杂环农药的研发愈加热门。1,3,4-噁二唑作为一类含氮杂环化合物，一直以来，也是新杂环药物创制研究的热点2, 3， 在工业方面也有许多应用。以下简要介绍该类化合物的合成及其生物活性的进展情况。1.2 1,3,4-噁二唑类化合物农用生物活性早在1962年，M.Si Gbson等4就在其发表的文章中详细介绍了从酰肼出发，合环制备1,3,4-噁二唑杂环的反应机理。此后，对1,3,4-噁二唑衍生物的合成及对其应用的研究发展十分迅速，先后发现了1,3,4-噁二唑衍生物具有多种生物活性。具有杀虫、除草、杀菌、抗癌、调节植物生长以及抗炎镇痛等活性的高效低毒、用量低、对环境友好的活性结构，因而也成为近年来设计合成新农药的焦点之一。1.2.1 1,3,4-噁二唑衍生物的杀虫活性1996年，张荣 等5报道了将取代萘基、含取代基吡啶等基团引入到 1,3,4-噁二唑中，合成了一系列新型具有对称结构的含氟的化合物1、2，该类化合物对野果蝇有较好的活性，特别是对卵具有较好的效果，在质量浓度为4-10 g/L 时，对野果蝇卵的抑制率为 97%。图1.1 化合物12的结构2003年，Zheng等6在1,3,4,-噁二唑两端引入取代苯环，得到了一系列含双取代苯基结构的噁二唑类化合物，该类化合物同样具有优异的杀虫活性，化合物3在质量浓度为125 mg/L时，对粘虫具有100%的防治效果。图1.2 化合物3的结构2011年，张湘宁等7以商品化的杀虫剂“氯虫苯甲酰胺”为起始结构先导，对其苯甲酰胺部位进行修饰改造，将噁二唑结构用来替代甲酰胺结构，得到了系列含吡啶基取代的吡唑酰胺衍生物4，该类结构具有十分优异的杀虫效果。在质量浓度为10 mg/L 时，它们对小菜蛾的杀虫活性均在 80%以上。具有潜在的优化和利用前景。图1.3 化合物4的结构2016年，刘琪等8报道了对氯虫苯甲酰胺进行杂环化改造，在其结构中引入脂肪酰胺和噁二唑结构，再引入活性亚结构，设计合成了一系列新型含1,2,4-噁二唑的氯虫酰胺类似物5。杀虫活性测试结果表明，该类化合物大部分在质量浓度为2.5mg/L时，对小菜蛾幼虫的致死率均达到90%以上。其中，含三氟乙酰基结构的化合物5在浓度为0.5 mg/L时，对3龄小菜蛾幼虫的致死率也达到了90%，其半致死浓度（LC50）是“氯虫苯甲酰胺”10%，可作为潜在的杀虫先导化合物及候选药物进行进一步的优化。图1.4 化合物5的结构2016年，王威等9合成了一种含吡啶联吡唑取代新型的2,5-二取代的醚类-1,3,4-噁二唑衍生物6，并进行了生物活性测试，即对粘虫经过处理24小时和48小时后检查试虫死亡情况，结果表明，在质量浓度为500 mg/L时，对粘虫经过处理24小时，对粘虫的致死率基本小于50%，而经过处理48小时后，该类化合物具有明显的杀虫效果，其中含2-Cl、2-F以及2,4-Cl2的化合物I-1，I-7及I-9对粘虫的活性均为100%，具有进一步优化的潜质。图1.5 化合物6的结构2016年，宋宝安等10发表专利以取代的苯硫酚和节硫醇为起始原料，合成了一系列新型1,3,4-噁二唑硫醚类衍生物7，并进行了活性筛选，结果表明，该类化合物除了具有良好的杀菌活性以外，也具有优异的杀线虫活性。例如，在质量浓度为50和100 mg/L时，化合物7a、7b、7c和7d对秀丽隐杆线虫均具有较好的杀虫活性，其死亡率均为100%，优于商品对照药剂灭线磷，可以应用于防治作物细菌性病害及线虫病害等。图1.6 化合物7的结构2017年，陈学文等11将含氟结构引入到噁二唑结构中，设计并合成了一系列新型的含多氟取代的1,3,4-噁二唑硫醚衍生物8。生物活性测试结果显示，化合物8a 和8b对秀丽线虫在施药后期表现出较好毒杀活性，在施药48 h后对秀丽线虫毒杀活性的 LC5值分别为 21.92 g/mL 和 44.94 g/mL，另外，在浓度为100 g/mL下, 施药48 h和72 h后，大多数化合物对柑橘线虫表现出较好的致死活性，其中，在不同施药时间段，化合物 8b对柑橘线虫的致死活性分别为 79.9%和 96.7%，优于对照药剂噻唑磷(67.9%和 84.5%)和氟噻虫砜(58.7%和76.9%)。图1.7 化合物8的结构2017年，石玉军等12报道了以吡螨胺为农药先导，将重要的1,3,4-噁二唑环引入吡螨胺分子结构中，设计合成了系列新型含1,3,4-噁二唑结构的吡唑酰胺类衍生物9，在质量浓度为 500 mg/L 时对鳞翅目类害虫具有优异的杀虫效果。其中，化合物 9b，9k，9m，9o和 9p对粘虫的致死率分别为90%，90%，90%，80%和100%，当质量浓度降为100 mg/L时，化合物9b和9p也具有较好的杀虫效果。而该类化合物对同翅目类害虫也有良好的杀虫效果，比如化合物9g在质量浓度为 500 mg/L 时，对蚜虫的致死率达到100%。图1.8 化合物9的结构1.2.2 具有除草活性的1,3,4-噁二唑衍生物 2008年，王宝雷等13设计合成了含烷氧基和苄氧基结构的1,3,4-噁二唑类化合物10，具有较好的除草活性，在100 mg/L的质量浓度下对双子叶油菜的胚根生长具有较好的抑制效果，抑制率在 63.5%94.6%之间；部分化合物还对单子叶杂草稗草的茎叶也具有较好的生长抑制效果，抑制率在63.0%90.2%之间，在10 mg/L的质量浓度下，其对油菜的胚根生长也具有 86.3%的抑制活性。 图1.9 化合物10的结构图2011年，Tajik等14引入双醚结构及丙炔结构，得到的噁二唑类化合物对石茅、稗草、野燕麦等杂草都表现出一定的除草活性，其中，除草活性最强的化合物11，在施用剂量为125 g/ha 时，对石茅、稗草、野燕麦等杂草的防治率均达到80%以上，而且对农作物的危害非常小。图1.10 化合物11的结构2011年，张大永等15以含取代基的水杨醛为原料，通过多步反应合成得到了新型的1,3,4-噁二唑类化合物12，在2.403.60 Lhm-2（30%化合物乳油）剂量下对试验棉田杂草防治效果持效期长达 48 d以上，具有较好的除草活性，且对作物较为理想安全。1.11 化合物12的结构2011年，马献力等16报道了系列新型的双1,3,4-噁二唑化合物13。除草活性测试结果表明，该类双1,3,4-噁二唑化合物在质量浓度为100 mg/L时具有良好的除草效果，其中化合物 13b13e对油菜的胚根生长的抑制率均超过 80%。 图1.12 化合物13的结构2011年，莫启进等17以去氢枞酸为原料, 经过中间体化合物14，进一步闭环生成含2-取代氨基-5-去氢枞基结构的-1,3,4-噁二唑类化合物15。除草活性试验结果表明，化合物14和15对稗草的幼苗生长和对油菜的胚根生长都有较好的抑制效果。在质量浓度为100 mg/L 时，化合物14d和化合物15d对油菜胚根生长的抑制率为 88.2%和74.6%。图1.13 化合物1415的结构2016年，石玉军、李阳等18为了从氰基丙烯酸酯类化合物中寻找新的活性化合物，根据亚结构活性拼接原理，设计合成了一系列新型含氰基丙烯酸酯结构的1,3,4-噁二唑甲胺类化合物16，该化合物对禾本科杂草、阔叶杂草均具有优异的防除效果，在用药量为 1500 g/ha 时，化合物16b和16j对繁缕的茎叶除草活性为80% 和 20%，化合物16l对繁缕和小藜的茎叶除草活性为 40%和 70%。图1.14 化合物16的结构1.2.3 具有杀菌活性的1,3,4-噁二唑衍生物2009 年，Wu等19报道了一系列含哒嗪环的2,5-二取代- l, 3, 4-噁二唑砜类化合物，对其进行了生物活性测试，测试结果显示，在 50 mg/mL 的质量浓度下，大部分含哒嗪环的2,5-二取代- l, 3, 4-噁二唑砜类化合物化合物表现出一定的杀菌活性，其中化合物17对小麦赤霉病菌的抑制率为57.9%，好于对照药剂恶霉灵。 图1.15 化合物17的结构2009年，Jain等20报道合成了的系列含硫醚结构的乙酸类1,3,4-噁二唑衍生物，其对大肠杆菌、白色念珠菌、绿脓杆菌等具有良好的杀菌效果。图1.16 化合物18的结构2010年，Prakash等21合成了吡唑联噁二唑类衍生物19，该类化合物具有良好的抗真菌活性，其中，例如化合物19I 和19G 对金黄葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌和绿脓杆菌等就具有良好的抗菌活性。图1.17 化合物19的结构图2010年，龙德清等22报道以苯环为“桥”，将两个噁二唑杂环硫醚相连，得到的双噁二唑类化合物20在 50 mg/L 质量浓度下对苹果轮纹病菌，小麦赤霉病菌，黄瓜灰霉病和水稻纹枯病菌均有优异的杀菌活性。1.18 化合物20的结构2011年，Xu等23合成报道了含磺酰基结构的1,3,4-噁二唑类化合物21，并对其进行了生物活性测试。初步活性测试结果表明，在 50 g/mL 的质量浓度下，化合物21a、21b对苹果腐烂病菌、辣椒枯萎病菌、小麦赤霉病菌的抑制效果均达到 100%，对上述3 种植物真菌的EC50值分别在2.6-59.2 g/mL之间和17.2-54.4 g/mL。 图1.19 化合物21的结构2011 年，Gilani等24将吡啶杂环引入到噁二唑杂环中，得到含苯醚结构的噁二唑衍生物22和带巯基的化合物23，生物活性测试结果表明，化合物 22对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的MIC值均低于200 mg/L，带巯基的化合物23对上述真菌的 MIC 值均为12.5 mg/L，化合物22和23对革兰氏阳性菌、阴性菌均具有较好的抑制效果，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌和肺炎杆菌等菌的MIC值分别为 25、12.5、12.5、12.5 mg/L。图1.20 化合物2223的结构2012 年，Xu等25将磺酰基引入到噁二唑中，得到一系列含磺酰基结构的1,3,4-噁二唑类衍生物24，杀细菌活性测试结果表明，在 200 mg/L 的质量浓度下，大部分化合物对烟草青枯病菌、水稻白叶枯菌都表现出了良好的活性，其中，含对氟苯基的化合物 24c对烟草青枯病菌活性要好于对照药剂叶枯唑，当前命名为甲磺酰菌唑，进行产业化开发。 图1.21 化合物24的结构2013年，徐维明等26基于前期的工作基础，将苯环结构用1,2,3-噻二唑代替，得到噻二唑联噁二唑结构的砜类化合物25，该类化合物对真菌及细菌基本没有活性，但却表现出较好的抗植物病毒活性，在500 mg/L 的质量浓度下，该类化合物的具有良好的抗烟草花叶病毒病效果，特别是当 R为CH3时，抗TMV活性更佳。 图1.22 化合物25的结构2013年，雷英杰等27利用对氯苯甲酰肼与二硫化碳环合生成的5-（4-氯苯基）-1,3,4-噁二唑-2-硫酮与氯乙酸乙酯在超声波辐射条件下反应，制得了5-（4-氯苯基）-1,3,4-噁二唑-2-硫醚类衍生物，其化合物26在质量浓度为100 mg/L 时，对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌等都具有优异的抑菌效果。 图1.23 化合物26的结构2014年，Li 等28在课题组前期工作基础上，通过引入亚甲基，设计合成系列化合物27，并采用浊度法，测试了该类化合物对水稻白叶枯病菌、烟草青枯病菌的杀菌活性，结果表明，在质量浓度为200 mg/L 时，该类化合物对上述细菌性病害具有优异的杀菌效果，其中，化合物27c和化合物27g所测得的 EC50值 (1.07-25.28 mg/L)均比对照药剂叶枯唑(92.61 mg/L)、噻菌铜(121.82 mg/L) 低。其中化合物27c命名为氟苄唑砜，进行产业化开发。图1.24 化合物27的结构2017年，刘阳等29以活性亚结构拼接原理为基础，设计合成了一系列结构新颖含噁二唑结构的甲氧基丙烯酸酯类化合物28，抗菌活性测试结果表明，该类化合物对小麦纹枯病菌活性与对照药嘧菌酯相当，可作为先导化合物进一步研究探索。图1.25 化合物28的结构2017年，雷英杰等30报道为了寻找新型的生物活性含氮杂环化合物，对1,3,4-噁二唑的合成工艺进行改进以及优化，利用芳酰肼和取代苯甲醛为原料，反应生成的N-酰基腙中间体不经过分离，直接在二氯二氰基苯醌的氧化反应条件下，通过环合反应“一锅法”制得了一类新型1,3,4-噁二唑衍生物，生物活性测试结果表明，该类衍生物对尖孢镰刀菌、番茄早疫病菌和白色念珠菌等菌有较显著的抗菌活性，尤其是化合物29对所测试菌种的抑制率均在80%以上 。图1. 26 化合物29的结构1.2.4 具有其他生物活性的1,3,4-噁二唑衍生物2005年，Afshin Zarghi等31在含噁二唑结构的镇静安眠剂(BZDs)分子中引入了一个不共面含取代基的苯环，合成了一类新型含苄基醚结构的1,3,4-噁二唑胺类衍生物30，生物活性测试发现该类化合物具有抗惊厥活性，特别是当R基团为F时，活性最强；当R = H时，具有中等抗惊厥活性；当R = Cl时，基本无活性。 图1.27 化合物30的结构2006年，陈江等32以没食子酸为先导结构，引入三个甲基后，在此基础上引入噁二唑结构，得到了系列新型的噁二唑衍生物31，初步活性测试表明，该类化合物对PC3癌细胞具有优异的防治效果。图1.28 化合物31的结构2007年，张成仁等33通过在芳基取代的噁二唑结构中引入2-氯-5-甲基吡啶，合成了一系列噁二唑硫醚类衍生物32。MTT法测试了该类衍生物对Hela癌细胞的抑制效果，结果表明，在5-10mol/L 摩尔浓度下，化合物32对Hela肿瘤细胞具有较好的抑制作用。 图1.29 化合物32的结构2009年，Mymoona Akhter等34以酰肼和芳基丙酸作为原料，经过一系列反应合成了多种1,3,4-噁二唑类衍生物33，并对该类衍生物的抗炎和镇痛进行了初步活性测试，试验测试结果表明，以布诺芬为对照药物，所合成的衍生物都有一定的抗炎活性，衍生物33a和33b的镇痛活性为最佳，而其他衍生物镇痛效果都比较弱。 图1.30 化合物33的结构2012年，王国强等35以噁二唑杂环作为诺氟沙星的羧基电子等排体得到中间体，通过一系列反应合成了新型的双噁二唑甲硫醚衍生物34，并采用MTT法测试了其生物活性，测试结果表明，该类衍生物对体外培养人肝癌细胞株 （Hep-3B）的生长抑制效果均明显高于对照化合物的抑制活性，合成的目标化合物具有良好的抗癌活性，在抗癌研究领域将有良好的应用前景。 图1.31 化合物34的结构2015年，唐显帅等36以手性氨基酸和间甲基苯甲酸为起始原料，经过酯化反应，缩合反应，肼解以及环合反应后，合成了系列未见报道的含手性结构的1,3,4-噁二唑-2-硫酮衍生物35和化合物36，用 MTT 法测试了化合物35 和36的抗肿瘤活性，测试结果表明，化合物(35f)和 (36b)对红白血病细胞抑制活性较好。图1.32 化合物3536的结构2016年，吴志兵等37报道了针对烟草花叶病毒（TMV)，设计并合成了一系列5-胺基-1-(3-氯-2-吡啶基)-4-(5-甲硫基-1,3,4-噁二唑-2-基)-吡唑衍生物37，初步抗TMV活性测试结果表明，大部分化合物对TMV表现出良好的治疗活性，其中化合物37T2、37T11和37T13在500 mg/L的质量浓度下，对TMV的治疗活性分别达到58.5%、56.1%和51.2%，优于对照药剂宁南霉素(51.0%)。进一步活性测试数据显示，化合物37T11对 TMV的治疗活性的半数有效浓度(EC50)值为268.2 g/mL，与宁南霉素(247.2 g/mL)相当。图1.33 化合物37的结构2016年，雷强等38利用亚结构活性拼合原理，将具有生物活性的三氮烯结构与1,3,4-噁二唑结构进行拼接，设计并合成了一系列未见报道的1,3,4-噁二唑三氮烯衍生物38，测试了其对胃癌细胞(MGC803)和前列腺癌细胞(PC-3)的抑制活性，结果表明，化合物38a、38b、38c、38d对前列腺癌细胞的抑制作用强于典型三氮烯药物达卡巴嗪(DTIC)，其IC50值分别为74.145mol/L，87.790mol/L，87.327mol/L和104.875 mol/L，而对胃癌细胞(MGC803)没有表现出抑制活性。 图1.34 化合物38的结构1.3 本论文的主要工作从上述介绍中可以看出噁二唑衍生物在新药物研发中扮演着重要角色，为了获得具有杀虫活性的小分子，本论文以噁二唑杂环衍生物为研究对象，引入含氟吡啶结构，随后通过醚键引入不同的芳环，设计并合成了8个新型含氟吡啶联噁二唑类衍生物，并筛选其生物活性，希望从所合成的化合物中筛选到具有良好生物活性的化合物。其合成路线如图1.35所示。图 1.35 新型含醚类结构的噁二唑衍生物的合成路线1) 采用1H NMR、13C NMR以及19F NMR等谱图，对所合成的8个目标化合物进行结构表征。2) 对所合成的8个新型含氟吡啶联噁二唑类衍生物进行初步的杀虫活性测试，结果表明：所合成的目标化合物对粘虫均具有很好的生物活性。在测试浓度为500 mg/L时，所合成的化合物对粘虫的活性均为100%。第二章 新型含醚类结构的噁二唑衍生物的合成及生物活性研究2.1 引言为了获得具有较好生物活性的化合物，本文以噁二唑类衍生物为研究对象，通过引入含氟吡啶结构，而后通过醚键引入不同的芳环，设计并合成了8个新型含氟吡啶联噁二唑类衍生物。即：以取代苯酚和氯乙酸乙酯为起始原料，在DMF中进行醚化，得到取代苯氧基乙酸乙酯后，再经过肼解得到取代苯氧基乙酰肼，最后与3-氯-5-三氟甲基吡啶甲酸在POCl3的作用下发生闭环反应，生成噁二唑杂环，得到8个结构新颖的含有芳基醚类结构的含三氟甲基吡啶联1,3,4-噁二唑的新型噁二唑衍生物，并对其进行了结构表征，而且希望从所合成的化合物中筛选到具有良好生物活性的化合物。2.2 实验部分2.2.1 实验试剂实验过程中所用的试剂及原料，主要化学试剂的来源如表2.1所示。试剂名称纯度生产厂家80%水合肼A.R.万华化工有限公司氯乙酸乙酯A.R.成都海骏化工有限公司乙醇A.R.重庆川东化工（集团）有限公司N,N-二甲基甲酰胺A.R.广东光华科技化学股份有限公司无水碳酸钠A.R.天津市优谱化学试剂有限公司碳酸钾A.R.成都金山化学试剂有限公司POCl3A.R. 成都金山化学试剂有限公司二氯甲烷A.R. 上海申博化工有限公司石油醚A.R. 成都金山化学试剂有限公司乙酸乙酯A.R.上海申博化工有限公司 表2.1 实验试剂2.2.2 实验仪器实验过程中所用到的实验仪器如表2.1所示。 表2.2 实验仪器仪器名称型号生产厂家1HNMR、13CNMR仪 JEOLECX 5000型日本电子熔点仪WRX-4 上海易测仪器设备有限公司恒温磁力搅拌器85-Z 上海志威电器有限公司循环水真空泵SHZ-III 上海亚荣生化仪器厂三用紫外仪ZF-2 上海市安亭电子仪器厂电子天平FA-2003 福州华志科技有限公司旋转蒸发仪N-1100 东京理化2.3 中间体的合成2.3.1 2-氟-4-氯苯氧基乙酸乙酯的合成 (中间体S-1) 以目标化合物Shi-1为例的中间体合成，对该类化合物的合成过程详述如下。图2.1 中间体S-1的合成路线 将5.00 g（34.12 mmol）原料2-氟-4-氯-苯酚加入到带有温度计的500 mL三口瓶内，加入20 mL溶剂DMF，开启搅拌，待原料2-氟-4-氯-苯酚溶解后，加入9.43g（68.24mmol）K2CO3，于常温下搅拌30 min，再加入4.18 g（34.12mmol）氯乙酸乙酯，随后加热到60 oC，用TLC跟踪反应进程，当检测到原料点消失以后，停止反应。后处理：将反应液倒入500 mL烧杯内，不断加水搅拌至产物（液体）沉于烧杯底部，静置一段时间，然后抽滤得到中间体S-1，并将其直接转移到单口瓶中，待下一步反应使用。2.3.2 2-氟-4-氯苯氧基乙酰肼的合成 (中间体S-2)图2.2 中间体S-2合成路线向盛有2.00g（8.60mmol）2-氟-4-氯苯氧基乙酸乙酯（中间体S-1）的100 mL单口瓶内加入0.86g（17.19mmol）水合肼及15 mL乙醇，于常温下反应，待产生大量固体后（约1小时），停止反应，进行抽滤，洗涤，得到白色固体，即为中间体S-2。2.4 目标化合物的合成2.4.1 目标化合物的制备（以Shi-1为例）图 2.3 目标化合物Shi-1的合成目标化合物Shi-1的合成：将0.250g（1.11mmol）的原料2-氟-4-氯苯氧基乙酰肼（中间体S-2）和0.242g（1.11mmol）的3-氯-5-三氟甲基吡啶酸加入到带有温度计的100mL三口瓶中，加入3mL POCl3，开启搅拌器加热搅拌，用TCL跟踪反应进程，待反应体系的原料点消失以后，停止反应。后处理：将反应液转缓慢导入盛有冰块的250 mL烧杯中，用Na2CO3中和，并调节pH值至910，这时烧杯底部有大量黄色固体产生，待固体完全析出后，用布氏漏斗进行抽滤，在这过程中用水多次洗涤至中性，放在红外烘干箱内烘干。之后用柱色谱进行分离提纯（过柱P：E=3：1），最后得到白色固体，m=0.365g，最终产率为80.69%，m.p=103.0104.3。 目标化合物的谱图数据如下：Shi-1 ：2-(4-chloro-2-fluorophenoxy)methyl)-5-(3-chloro-5-(trifluoromethyl)pyridin-2-yl)-1,3,4-oxadiazole: yield 80.7%; White solid; m.p. 103.0-104.3; 1H NMR (500 MHz, CHLOROFORM-D) 8.92 (s, 1H), 8.18 (d, J = 1.4 Hz, 1H), 7.13 7.10 (m, 1H), 7.09 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.07 7.03 (m, 1H), 5.43 (s, 2H). 13C NMR (126 MHz, CHLOROFORM-D) 162.96, 162.37, 152.95 (d, J = 251.5 Hz), 144.70 (d, J = 3.6 Hz), 144.27 (d, J = 10.9 Hz), 143.60, 136.82 (d, J = 3.4 Hz), 132.56, 129.19 (q, J = 34.5 Hz), 128.21 (d, J = 8.7 Hz), 124.71 (d, J = 3.6 Hz)., 122.08 (q, J = 273.9 Hz), 117.94, 117.70 (d, J = 21.5 Hz), 61.84. 19F NMR (471 MHz, CHLOROFORM-D) -62.49, -129.19. 上述类似的方法，可以合成得到目标化合物Shi-2 Shi-8，其理化数据及核磁共振波谱数据如下：Shi-22-(3-chloro-5-(trifluoromethyl)pyridin-2-yl)-5-(4-chlorophenoxy)methyl)-1,3,4-oxadiazole: yield 87.87%; White solid; m.p. 97.9-96.0; 1H NMR (500 MHz, CHLOROFORM-D) 8.93 (d, J = 0.8 Hz, 1H), 8.18 (d, J = 1.2 Hz, 1H), 7.31 7.23 (m, 2H), 7.00 6.94 (m, 2H), 5.37 (s, 2H). 13C NMR (126 MHz, CHLOROFORM-D) 163.31, 162.28, 156.08, 144.70, 144.67, 143.62, 136.86, 136.84, 132.55, 129.76, 129.17 (q, J = 34.0 Hz)., 127.53, 122.08 (q, J = 273.7 Hz)., 116.35, 60.15.Shi-3 2-(3-chloro-5-(trifluoromethyl)pyridin-2-yl)-5-(3-fluorophenoxy)methyl)-1,3,4-oxadiazole: yield 69.3%; White solid; m.p. 78.8-79.9; 1H NMR (500 MHz, CHLOROFORM-D) 8.93 (d, J = 1.1 Hz, 1H), 8.18 (d, J = 1.3 Hz, 1H), 7.29 7.23 (m, 1H), 6.82 (dd, J = 8.3, 2.3 Hz, 1H), 6.78 6.71 (m, 2H), 5.39 (s, 2H). 13C NMR (126 MHz, CHLOROFORM-D) 163.60 (d, J = 246.7 Hz), 163.21, 162.29, 158.73, 144.67, 143.64, 136.85, 132.55, 130.67, 129.17 (q, J = 33.9 Hz), 122.09 (q, J = 273.6 Hz), 110.40, 109.41 (d, J = 21.4 Hz), 103.18 (d, J = 25.2 Hz), 60.04. 19F NMR (471 MHz, CHLOROFORM-D) -62.49, -110.54. Shi-4 2-(3-chloro-5-(trifluoromethyl)pyridin-2-yl)-5-(4-fluorophenoxy)methyl)-1,3,4-oxadiazole: yield 62.77%; White solid; m.p. 82.5-83.6 ; 1H NMR (500 MHz, CHLOROFORM-D) 8.92 (s, 1H), 8.18 (s, 1H), 7.02 6.97 (m, 4H), 5.36 (d, J = 0.8 Hz, 2H). 13C NMR (126 MHz, CHLOROFORM-D) 163.50, 162.24, 158.24 (d, J = 240.3 Hz)., 153.64, 144.67 (d, J = 3.8 Hz), 143.67, 136.83 (d, J = 3.4 Hz), 132.53, 129.15 (q, J = 34.2 Hz), 122.09 (q, J = 273.6 Hz), 116.43, 116.39, 116.37, 116.21, 60.66. 19F NMR (471 MHz, CHLOROFORM-D) -62.47 (s), -121.43 (s). Shi-5 4-(5-(3-chloro-5-(trifluoromethyl)pyridin-2-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)methoxy)benzonitrile: yield 56.4%; Light pink solid; m.p. 104.2-105.3; 1H NMR (500 MHz, CHLOROFORM-D) 8.92 (s, 1H), 8.19 (s, 1H), 7.65 7.60 (m, 2H), 7.15 7.09 (m, 2H), 5.46 (d, J = 1.9 Hz, 2H). 13C NMR (126 MHz, CHLOROFORM-D) 162.63, 162.41, 160.50, 144.72, 144.70, 143.47, 136.93, 136.90, 134.34, 132.64, 129.15, 120.91 (q, J = 545.2, 271.4 Hz), 118.70, 115.65, 106.03, 59.78.Shi-6 2-(3-chloro-5-(trifluoromethyl)pyridin-2-yl)-5-(3-(trifluoromethyl)phenoxy)methyl)-1,3,4-oxadiazole: yield 57.1%; Yellow solid; m.p. 55.8-56.8; 1H NMR (500 MHz, CHLOROFORM-D) 8.92 (dd, J = 1.9, 0.8 Hz, 1H), 8.18 (dd, J = 1.9, 0.5 Hz, 1H), 7.46 7.41 (m, 1H), 7.30 7.26 (m, 2H), 7.23 (dd, J = 8.2, 2.5 Hz, 1H), 5.44 (s, 2H). 13C NMR (126 MHz, CHLOROFORM-D) 163.04, 162.34, 157.57, 144.69 (d, J = 3.6 Hz)., 143.59, 136.84 (d, J = 3.3 Hz)., 132.56, 132.31 (q, J = 32.7 Hz)., 130.47, 129.20 (q, J = 34.0 Hz)., 123.73 (q, J = 272.5 Hz)., 122.08 (q, J = 273.6 Hz)，119.20 (d, J = 3.6 Hz)., 118.14, 112.26 (d, J = 3.9 Hz)., 60.05. 19F NMR (471 MHz, CHLOROFORM-D) -62.50, -62.68.Shi-7 2-(3-chloro-5-(trifluoromethyl)pyridin-2-yl)-5-(2,3-difluorophenoxy)methyl)-1,3,4-oxadiazole: yield 78.6%; White solid; m.p. 90.2-91.4; 1H NMR (500 MHz, CHLOROFORM-D) 8.93 (d, J = 1.0 Hz, 1H), 8.18 (d, J = 1.4 Hz, 1H), 7.04 6.99 (m, 1H), 6.96 6.92 (m, 1H), 6.87 (tdd, J = 8.6, 6.9, 1.6 Hz, 1H), 5.47 (s, 2H). 13C NMR (126 MHz, CHLOROFORM-D) 162.91, 162.41, 151.61 (dd, J = 248.4, 10.7 Hz), 147.00 (dd, J = 7.8, 2.5 Hz), 144.71 (d, J = 3.6 Hz), 143.60, 142.02 (dd, J = 249.1, 14.2 Hz), 136.82, 132.58, 129.22 (q, J = 34.1 Hz), 123.59 (dd, J = 8.2, 5.1 Hz), 122.09 (dd, J = 547.5, 273.8 Hz), 111.58, 111.50, 61.65. 19F NMR (471 MHz, CHLOROFORM-D) -62.49, -135.92, -157.21. Shi-82.5 生物活性测试方法2.5.1 化合物配制用分析天平（0.0001g）称取一定质量的原药，用含1%吐温-80乳化剂的DMF溶解配制成1% 母液，然后用蒸馏水稀释备用。2.5.2 试验方法浸叶法：供试靶标为粘虫，即将适量玉米叶片在配好的药液中充分浸润后自然阴干，放入垫有滤纸的培养皿中，接粘虫3龄中期幼虫10头/皿，置于2427观察室内培养，3d 后调查测试结果。以毛笔触动虫体，无反应视为死亡的粘虫。试验浓度500 mg/L。2.6 结果与讨论2.6.1 对目标产物合成的探讨 经过实验发现：预期的目标产物后处理都比较简单，产率也比较高，性质稳定。但是有个别的产物经过调碱、抽滤、水洗等操作后，产率相对较低，或者经过所有操作以后，烘干所得的产物纯度较低，原因可能是反应不完全、碱洗不彻底、反应物残留等等，最终采用了硅胶柱层析分离的方法来分离提纯目标化合物。2.6.2 谱图解析 以目标化合物Shi-1的为例，对其波谱进行简要的分析，在化合物Shi-1的1H NMR谱图中， 8.92 处为单峰，为吡啶环上与N原子相邻的H， 8.92 处为双重峰（受间位H的偶合），为吡啶环上与Cl相邻的H，偶合常数J = 1.4 Hz, 苯环上的氢由于受到邻位F原子以及H的偶合，裂分成多重峰，与Cl原子相邻的H受到其邻位的H的偶合，列分为双重峰，偶合常数J = 8.5 Hz。在13C NMR中，由于F的存在，导致C谱同样存在裂分，在 152.95处为d峰，1J F- C= 251.5 Hz，同时邻位和间位的C也会裂分为d峰，其邻位的偶合常数2J F- C= 10 20 Hz之间，而间位的3J F- C = 13.6 Hz左右；在吡啶环上，三氟甲基上的C原子裂分为4重峰，1J F- C= 273.9 Hz，而与三氟甲基相连的C也裂分为四重峰，2 J F- C=34.5 Hz。图2.4 目标化合物Shi-1的1H NMR谱图2.5 目标化合物Shi-1的13C NMR谱2.6.3 活性数据分析采用浸叶法对所合成的目标化合物进行杀虫活性测试，结果如表2.3所示。表2.3 目标化合物的对粘虫的杀虫活性结果 测试浓度：500ppm 对粘虫的致死率/ %化合物致死率/ %化合物致死率/ %Shi-1100Shi-5100Shi-2100Shi-6100Shi-3100Shi-7100Shi-4100Shi-8100 从表2.3中，我们可以看出，初步的测试结果表明，所合成的8个目标化合物均具有很好的杀虫活性。就目前的测试范围，8个化合物主要防治的基本都是粘虫，且对粘虫防治效率均为100%，进一步的生物活性测试正在进行中。第三章 结论与展望3.1 结论为了获得具有较好生物活性化合物，本论文以含氟吡啶联噁二唑类衍生物为研究对象，以含有取代基苯酚和氯乙酸乙酯为起始原料，在DMF中加热反应，得到取代苯氧基乙酸乙酯，然后经过肼解反应得到取代苯氧基乙酰肼，最后与含氟吡啶酸在POCl3的作用下闭环反应，设计合成了8个结构新颖的含有芳基醚的含氟吡啶联噁二唑衍生物，并对其进行了结构表征，测试了所合成的目标化合物1,3,