（农药学专业论文）n取代苯基n（2取代苯并咪唑甲酰基）脲的合成及其抑菌活性.pdf

符号说明 d m s o ：d i m e t h y ls u l f o x i d e q s a r ：q u a n t i t a t i v es t r u c t u r e - a c t i v i t yr e l a t i o n s h i p d m f ：n ，n d i m e t h y l f o r m a m i d e c o m p d ：c o m p o u n d c o n c e n t ：c o n c e n t r a t i o n c a l c d ：c a l c u l a t e d m p ：m e l t i n gp o i n t t l c ：t h i nl a y e rc h r o m a t o g r a p h y 1h n m r ：n u c l e a rm a g n e t i cr e s n a n c es p e c t r o s c o p y i r ：i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y e t ：e t h y l m e ：m e t h y l p h ：p h e n y l 5 0 0 # 1 6 0 2 # 二甲亚砜 定量构效关系 二甲基甲酰胺 化合物 浓度 计算值 熔点 薄层色谱 核磁共振氢谱 红外光谱 乙基 甲基 苯基 十二烷基苯磺酸钙 三苯乙烯基苯酚聚 氧丙烯聚氧乙烯醚 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科 学研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和 做出重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本声明的 法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文 一 的规定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交 、 论文纸质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山 东农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文和汇编本学位论文、。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：彩谬料 导师签名：妻林 日 期：删。心 山东农业大学硕士学位论文 中文摘要 自2 0 世纪8 0 年代以来，酰基脲类化合物因具有杀虫、抗真菌、抗病毒、 除草和植物生长调节等广泛的生物活性受到化学界的高度关注。此类具有对 非靶标生物选择性高，作用机制独特，环境安全性高，使用浓度极低，降解 速度快等传统农药无法比拟的优点，被誉为“二十一世纪的农药”。因此， 酰基脲类化合物的合成与应用的研究已成为农药合成领域的一个热点。含芳 杂环类农药因其结构灵活多变、取代基多样，且其活性较高，安全性较好， 与未来农药的发展相适应，日益成为化学农药发展的主要趋势。自1 9 6 0 年 克洛浦平首次报道各种各样的被取代2 一氨基苯并咪唑类化合物是一类活性 很强的广谱内吸性杀菌剂。苯并咪唑及其衍生物的丌发，尤其是二取代化合 物越来越受到重视，被认为是一类具有多种生物生理活性的杂环。由于这类 杀菌剂的出现，使杀菌剂发展到一个新的阶段，这在杀菌剂史上具有划时代 的意义。 本文比较全面的论述了酰基脲化合物的作用机制、构效关系、合成方法 和安全性以及苯并咪唑类化合物作用机制、安全性和应用情况。为了寻找高 效活性的农药品种，利用生物等排原理、活性拼接原理和亚结构连接法，将 取代苯并咪哗、脲桥、取代苯胺基团三部分有机结合，利用酰基异氰酸酯与 芳杂环胺类化合物在无水非质子溶剂中发生亲核加成反应，合成出三大系列 2 9 个新的n 一取代苯基- n 取代苯并咪唑2 甲酰基脲类化合物。在经r 、 1 h n m r 和元素分析结构确认的基础上，又对化合物的合成条件、波谱性质 和结构与活性的关系进行了分析和讨论。合成目标化合物的如下： i取代苯基苯并咪唑一2 甲酰基脲 i i取代苯基j 6 氯苯并咪唑2 甲酰基脲 i i i - 取代苯基一6 氟苯并咪唑- 2 甲酰基脲 本文采用菌丝生长速率法分别测定了三个系列的目标化合物对番茄狄霉病菌 和黄瓜菌核病菌的室内毒力，结果表明：目标化合物对番茄狄霉病菌和黄 瓜茵核病菌均有较好的抑菌活性，且- 取代苯基- n 6 氯苯并咪哗2 甲酰 基脲和取代苯基- n 6 氟苯并咪唑2 甲酰基脲的抑菌活性要好于- 取 代苯基苯并咪唑2 甲酰基脲，部分化合物的室内毒力明显高于多菌灵 m 一取代苯基胪一( 2 一取代苯并咪唑甲酰基) 脲的合成及抑菌活件 和甲基托靠津。在生测的基础上，我们对化合物的活性和结构的关系进行 了初步的分析和讨论：苯并咪唑环上有取代基f ，c i 比不含取代基活性明 显提高。 关键词：苯并咪唑衍生物；酰基脲； 合成；抑菌活性 2 山东农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i n c et h e19 8 0 so ft h e2 0 t hc e n t u r y , t h ea c y l u r e a sh a v ec a u s e dt h ec o n c e r no f t h ec h e m i c a lf i e l do w i n gt ot h e i ri n s e c tk i l l i n g ，a c a r i c i d a l ，f u n g i c i d a l ，a n t i v i r u s ， h e r b i c i d a la n dp l a n tg r o w t hr e g u l a t i n ga c t i v i t i e s t h i sk i n do fc o m p o u n d sh a v e s u c ha d v a n t a g ea sh i g hs e l e c t i v i t yt on o n t a r g e tl i v i n gc r e a t u r e ，s p e c i a la c t i o n m e c h a n i s m ，h i g hs u r r o u n d i n g ss a f e t y , l o wc o n c e n t r a t i o na n dq u i c kd e g r a d a t i o n t h a tt r a d i t i o n a la g r o c h e m i c a l sc a n tc o m p a r et o ，w a sc a l l e d “t h ep e s t i c i d e so f21 c e n t u r i e s ”t h e r e f o r e ，s y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no ft h ea c y l u r e a sh a v eb e c o m et h e h o tf i e l do ft h es y n t h e s i so f t h ep e s t i c i d e s b e c a u s eo ft h e h e t e r o c y l c l eo f p e s t i c i d eh a v ev a r i o u ss t r u c t u r e s ，a l lk i n d so fs u b s t i t u t e s ，b e t t e rb i o a c t i v i t i e s ，b e t t e r s a f i y , b e i n gs u i tf o rf u t u r ed e m a n d ，i tg r a d u a l l yb e c o m e st h em a i nt r e n do ft h e f u t u r ep e s t i c i d e s i n c e l9 6 0 ，i ti sr e p o r t e dt h a ta l lk i n d so f2 - a m i n o b e n z i m i d a z o l e i saw i d es t r o n gs y s t e m i cf u n g i d d eb yk r a p p i n g t h ed e v e l o p m e n to ft h e b e n z i m i d a z o l ea n di t sd e r i v a t i v e s ，e s p e c i a l l yt w or e p l a c e m e n t so fb e n z i m i d a z o l e ， i sr e g a r d e da sac a t e g o r yw i t hav a r i e t yb i o a c t i v i t i e so fh e t e r o c y c l i c s i n c et h e e m e r g e n c eo f t h e s ef u n g i c i d e s ，b a c t e r i c i d e sd e v e l o p e dt oan e ws t a g e ，a n dt h e r ei s an e ws y s t e m i cf u n g i c i d e ，a n df u n g i c i d e si nt h eh i s t o r yo ft h i se p o c h - m a k i n g s i g n i f i c a n c e i nt h ea r t i c l e ，w ed i s s e r t a t e dc o m p r e h e n s i v e l yt h ef u n c t i o n a lm e c h a n i s m ，t h e r e l a t i o n s h i po fs t r u c t u r e ，t h es y n t h e t i c a lm e t h o d sa n dt h es a f e t yo fa c y l u r e a sa n d t h eb e n z i m i d a z o l e i no r d e rt os e e ki n s e c t i c i d e sw i t hg o o db i o l o g i c a la c t i v i t i e s ，w e h a v em o d i f i e dt h em a i ns t r u c t u r eo fa c y l u r e a sb yb i o i s o s t e r i s mp r i n c i p l e s ， a c t i v i t ym o n t a g ep r i n c i p l ea n ds t r u c t u r el i n kw o r y ，c o n n e c t e db e n z i m i d a z o l e ， u r e ab r i d g ea n ds u b s t i t u t e d a n i l i n ew i t ht h em a i ns t r u c t u r e ，a n ds y n t h e s i z e d2 9 n e wn - s u b s t i t u t e dp h e n y l - n l - s u b s t i t u t e db e n z i m i d a z o l 一2 - y la c y l u r e a s t a r g e t c o m p o u n d sh a v eb e e ns y n t h e s i z e db yc o n d e n s a t i o no ft h ea r o m a t i cn u c l e u sa n d a m i n oh e t e r o c y l c l ew i t ha c y l - i s o c y a n a t e si na b s o l u t e l ya n h y d r o u sa n da p r o t i c s o l v e n t t h e i rs t r u c t u r e sw e r ec o n f i r m e db y 瓜，1hn m ra n de i e m e n t a la n a l y s i s b a s e do nt h ei d i o g r a p h i cs t r u c t u r e ，w ed i s c u s ss y n t h e s i sc o n d i t i o n ，s p e c t r u m p r o p e r t i e sa n dp h y s i c - c h e m i c a lc o n s t a n to ft h et a r g e tc o m p o u n d sa tl a s t t h et i t l e c o m p o u n d s a rel i s t e da sf o l l o w s i n - s u b s t i t u t e dp h e n y l n t - b e n z i m i d a z o l - 2 一y la c y l u r e a s i in - s u b s t i t u t e dp h e n y l - ，- 6 一c h l o r b e n z i m i d a z 0 1 2 y la c y l u r e a s i i in - s u b s t i t u t e dp h e n y l - n 6 - f l u o r b e n z i m i d a z o l 2 - y la c y l u r e a s i nt h ea r t i c l e ，t h e a n t i f u n g a la c t i v i t i e s o ft h r e es e r i e s c o m p o u n d st o b o t r y t i sc i n e r e ap e r sa n ds c l e r o t i n i as c l e r o t i o r u mw e f er e s p e c t i v e l yt e s t e db vt h e m y c e l i u mg r o w t h r a t e m e t h o d ， c o m p a r e d w i t h c a r b e n d a z i ma n d t h i o p h a n a t e - m e t h y l t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h e yh a dg o o da n t i f u n g a la c t i v i t y t ob o t r y t i sc i n e r e ap e r sa n ds c l e r o t i n i as c l e r o t i o r u m ，a n dt h ea n t i f - u n g a la c t i v i t y o fn - s u b s t i t u t e dp h e n y l - n ，- 6 。c h l o r b e n z i m i d a z o l - 2 - y la c y l u r e a sa n dn - s u b s t i t u t e d p h e n y l - n ，- 6 - f l u o r b e n z i m i d a z o l - 2 - y la c y l u r e a s i sb e t t e rt h a n n - s u b s t i t u t e d p h e n y l - n ，- b e n z i m i d a z o l - 2 。y la c y l u r e a s t h e i rt o x i c i t i e sw e r es i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a nt h a to fc a r b e n d a z i ma n dt h i o p h a n a t e m e t h y la n dw e r ee q u a lt ot h e m b a s e d o nt h eb i o a c t i v i t i e s ，w ed i s c u s sa n d a n a l y s et h e r e l a l i t i o n s h i pb e t w e e n b i o a c t i v i t i e sa n ds t r u c t u r e ，a n dt h eb i o a c t i v i t i e so fb e n z i m i d a z o l e sw h i c hh a v e f 1 l a o ro rc h l o ra r eb e t t e rt h a no t h e r s k e y w o r d s ：b e n z i m i d a z o l ed e r i v a t i v e s ；a c y l u r e a ；s y n t h e s i s ；a n t i m i c n n a t i c a c t i v i t y 4 山东农业火学硕七学位论文 1 引言 自2 0 世纪7 0 年代初期，荷兰道弗尔公司的v a nd a l e n 等合成了第一个 具有杀虫作用的酰基脲类化合物毒虫脲( 代号d u 1 9 1 1 l ，1 ( 2 , 6 二氯苯甲 酰基) 3 ( 3 , 4 - 二氯苯基) 脲) 后，酰基脲类化合物因其具有杀虫、杀螨、 抗真菌、抗病毒、除草和植物生长调节等方面的活性，同益引起了农药界的 关注。 迟德富等，2 0 0 5 i 张自义等，1 9 8 8 ：w e g n e rp ，e ta l ，1 9 8 6 ；k h a n ，r h ， 1 9 7 6 ：h e d r i c h ，l o r e n ，w ，1 9 8 1 ；王积涛等，1 9 9 3 ；j i r m a n ，e ta i ，1 9 8 7 ；j u r a s e k a ，e ta l ，1 9 8 7 】。其杀虫、杀螨活性是通过抑制幼虫、卵、蛹表皮几丁质的 合成，使昆虫不能正常蜕皮而达到杀死昆虫的目的。由于此类化合物作用机 制独特，环境安全性好，对非靶标生物选择性高，使用浓度极低，降解速度 快等传统农药无法比拟的优点，被誉为“二十一世纪的农药” 迟德富等，2 0 0 5 ； l e i g h t o nt ，1 9 8 l ：v a nd a l e nj j ，1 9 7 2 ：s h o u tw ，1 9 9 8 】。在发现d u 1 9 11 1 具有杀虫活性以来，酰基脲类化合物一度成为农药研究领域的热点，在世界 各国已先后合成出了2 0 0 多种类似物，使用和商品化的品种不断出现，已在 4 0 多个国家获准登记使用 迟德富等，2 0 0 5 】。 含芳杂环类农药因其结构灵活多变、取代基多样，且其活性较高，安全 性较好，与未来农药的发展要求相适应，日益成为化学农药发展的主要趋势。 自1 9 6 0 年克洛浦平首次报道2 氨基苯并咪唑类化合物是一类活性很强的广 谱内吸性杀菌剂。苯并咪唑及其衍生物的开发，尤其是二取代化合物被越来 越受到重视，被认为是一类具有多种生物生理活性的杂环。它的主要作用方 式是与植物病原的p 一微管蛋白结合，破坏p 一微管蛋白的功能，抑制真菌的有 丝分裂和形态建构 刘长令等，2 0 0 0 】。由于这类杀菌剂的出现，使杀菌剂发展 到一个新的阶段，出现了一类新的内吸性杀菌剂，这在杀菌剂史上具有划时代 的意义 s a t y rp a r k a sg u p t a e ta l ，1 9 6 4 ；刘长令等，2 0 0 0 】。 1 1 酰基脲类化合物的研究概况 最初的酰基脲类化合物是作为杀虫剂而被发现，不久人们发现酰基脲类 化合物还具有杀螨、抗真菌、抗病毒、除草和植物生长调节等方面的活性。 随后该类化合物被成功开发，并有许多化合物相继商品化，一度成为农药研 究领域的研究热点。由于它易于制备，相关反应较多，其本身及由它作为中 j v 一取代誉基一( 2 一取代苯并咪唑甲酰基) 脲的合成及抑菌活悱 间体制备的有机化合物也具有广泛的用途，引起国内外学者的极大兴趣并做 了大量的研究工作【杜子秀等，2 0 0 2 ；赵新筠等，2 0 0 3 。此类化合物作为杀 虫剂具有作用机制独特、对非靶标生物选择性高、环境安全性高、使用浓度 极低、降解速度快等传统农药无法比拟的优点，被誉为“二十一世纪的农 药” 迟德富等，2 0 0 5 。 一 1 1 1 酰基脲类化合物的作用机制 自苯甲酰脲类表现出优越的杀虫活性后，人们对其作用机制进行了广泛 的研究，发现此类化合物具有新颖的作用机制，既不是传统的神经毒剂，也 不是胆碱酯酶抑制剂，主要是抑制新表皮形成过程中几丁质的合成，通过影 响昆虫外骨骼基本的几丁质- 蛋白结构而严重破坏昆虫蜕皮，结果使表皮脆弱 而松软，最终导致昆虫脱水和死i = c o h e ne c ，1 9 8 7 。几丁质即甲壳质，化 学结构为n 乙酰基葡糖胺的均聚体，是昆虫表皮的重要组成部分。在昆虫体 内由葡萄糖转化为果糖，经磷酸化、氨化及乙酰化生成n 乙酰基葡糖胺，再 与尿三膦结合成尿二膦- n 一乙酰基葡糖胺，再通过几丁质合成酶均聚成几丁质 【赵学忠等，1 9 9 0 3 。位于细胞膜表面的几丁质合成酶是一种将n 乙酰基葡糖 胺聚合成几丁质酶，r e y n o l d s 认为该酶不受苯甲酰脲的影i 】l h j r e y n o l d s s e 1 9 8 7 ，m i e s e l 等则认为该酶被抑制，而该酶是负责将u d p ( 尿苷二膦酸) n 一 乙酰基葡糖胺转移到葡萄糖外面的。p l u m m e r 等的机制研究表明，苯甲酰脲 与u d p n 乙酰葡糖胺很相似，恰好嵌合在几丁质合成酶上u d p n 乙酰葡糖 胺的作用位点上，其结果是抑制了几丁质的合成，进而产生不诈常的超薄表 皮 m i e s e l j l ；p l u m m e re l 】。因此，当幼虫发生蠕动性收缩以蜕去旧表 皮时，实际上虫体己透破薄皮层，导致血淋巴流失而死亡。作用机制研究至 今，虽然出现过一些有见解的观点 s u l t a nl c ，1 9 8 4 ：y us j ，1 9 7 7 ；m i t l i n n ，1 9 7 7 ：m i t s u it j ，1 9 8 4 】，但因证据不太令人信服而没得到大多数学者的认 可，其中比较深入人心的是p o s t 等最早提出的“毒杀作用是由于抑制了几丁 质合成酶，从而阻断了几丁质最后聚合步骤”的理论 p o s tl c ，1 9 7 4 1 。 s u k h u m i 和o b e r l a n d e r 对此理论做了较好的论述 s u k h u m ik ，1 9 9 2 ；o b e r l a n d e r h ，e ta l1 9 9 8 】。 1 1 2 酰基脲类化合物的结构修饰 6 山东农业大学硕士学位论文 酰基脲类农药的创制需追溯到2 0 世纪7 0 年代初期，荷兰道弗尔公司的 v a nd a l e n 等在筛选除草剂敌草睛和敌草隆结构相结合的过程中，意外发现所 合成化合物毒虫脲具有杀幼虫及杀卵效应 w e l l i n ge ta l ，1 9 7 2 ( 毒虫脲的由 来如图1 ) 。经生物化学和组织学研究结果表明，其作用机理在于抑制昆虫 表皮几丁质的合成，这一意外发现，因其独特的作用方式而引起人们的兴趣 【迟德富等，2 0 0 5 1 ，从此掀起了系统研究酰基脲类几丁质合成抑制剂的序幕。 ( c h 3 ) 2 n 占o 一 j 敌草隆 毒虫脲( d u - 1 9 1 i i ) 图1 在发现d u 1 9 1 1 1 具有杀虫活性以来，为了寻求更高效的新杀虫剂，以此 类化合物为先导化合物，运用生物电子等排原理和亚结构连接法，合成了一 系列2 0 0 多种类似物，目前已商品化的有2 0 多种，并且在4 0 多个国家获准 登记使用。其基本骨架结构如图2 所示。 ix ；r 1iy r 2 xi r 1 iyjr z ； a r i a r 毒c “l n lc ”牟n i 毒a r 2# z a r l ，时为取代的芳香环或杂环；x ，y 为氧或硫： r 1 ，r 2 为氢，烷基，烷氧基，硫烷基等 图2 酰基脲类化合物的结构通式 研究表明，酰基芳环部分2 ，6 位有一个或两个卤素是必要的【d e m 追o da b ，e ta l ，1 9 9 5 。由于酰胺合成的难度及取代基对活性的影响，一般芳环的 7 一取垡莶基一( 2 _ 取代苯并咪唑甲酰摹) 脲的合成及抑菌活十牛 取代基为1 - - 3 个，位置多为2 ，4 ，6 位；全取代的也出现过，包括卤素，c 6 烷基，硝基，氰基，烷氧基，烷硫基等。发展至今，2 , 6 - 二氟取代芳坏占主 导地位 b r o u w e re ta l ；b e r h a n ee ta l ，1 9 8 8 。可能由于芳胺的获取比芳酰胺容 易，对芳胺环的合成及活性影响研究的最多，也最详尽，目前芳胺部分结构 的修饰已成为此类化合物研究的主要方面【冒德寿等，2 0 0 1 。 按生物电子等排原理，有人将苯环改造成了含氮的杂环，特别是二卤代 吡啶 r a y m o n dm s ；d e n a r ym 】，刘长令等以取代吡唑环代替苯环，合成了 一系列吡哗甲酰基脲类化合物，部分化合物具有较好的杀虫和杀螨活性 刘长 令等，1 9 9 7 】。 一般酰基脲类似物中的x ，y 均为氧原子，利用o 与s 的生物电子等排 性，发展了许多苯甲酰硫脲衍生物 k a u g a r s ；d r a b e k ；s e r v o m o t o rn ；n i r e n b e r g w ，1 9 9 8 】。一个或两个氧原子被s 取代后，活性下降，目前无该类化合物 商品化。在脲桥的氮原子引入易脱落的基团，如c l 巧烷基，羟基，烷氧基， 烷硫基，磷酰基等，其活性与未取代的相近，也无商品供应 m i e s e lj l ；b o e g e r m ；r a t t e r i n gk 】。 1 1 3 酰基脲类化合物的构效关系 为了解酰基脲类化合物随构效关系的变化对其生物活性产生的影响，特 别是杀虫活性的影响，人们进行了大量的定量构效关系( q s a r ) 研究。 e x p l o d e 首次报道了q s a r 研究结果：与脲桥相连的苯胺的活性，随苯 胺3 位上取代基长度增加而下降，随4 位上取代基长度和最大范德华半径的 增大而下降，苯胺4 一位理想的是“短而厚”的取代基，在研究苯甲酰基部分 引入不同取代基对化合物杀虫活性影响时表明：2 , 6 - - 2 f 2 - - c i 2 6 2 c 1 2 - - f 2 , 4 2 c 1 ，可见取代基大小与杀虫活性关系密切 e x p l o d ea e t a l ，1 9 7 7 ：冒德寿等，2 0 0 1 。 1 1 4 酰基( 硫) 脲的合成路线 1 1 4 1 异( 硫) 氰酸酯与酰胺反应 b e c h e r h m ，1 9 8 7 ：陈克潜等，1 9 8 0 ： 陈茹玉等，1 9 9 6 ：李斌等，1 9 9 8 】 山东农业大学硕士学位论文 一o c h n h ：o 暑兰c 一砰导一嚣一宵c - - n h “ a 一一h ：0 暑兰c n 一砰二生a r - 一逗一n h 一1 f h a r 2 a r l ，时为杂环或苯环，以下同 一 由含苯环的原料生成硝基化合物，经还原成胺，进一步由光气或草 酰氯或硫光气制成异( 硫) 氰酸酯，然后与相应的酰胺在高沸点非质子性溶 剂，如甲苯、二甲苯中回流得目标物。 1 1 4 2 酰基异氰( 硫) 酸酯与胺反应 赵国锋等，1 9 9 8 ；王立坤等，1 9 9 2 ： 汪焱钢等，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ：薛思佳等，2 0 0 4 ：s a k a m o t o ，n ，1 9 8 9 ：h a g a ，t ，e ta l ， 1 9 8 7 ：姜林，2 0 0 0 ，2 0 0 1 ，2 0 0 2 】 h l 且k y i 1 1 ，-i(cocl)2 心1 一c 一- 、- - 2 _ a r l - - e - - n - c o + h ，n a r 2 oo 辜心l 一占一n h c o n i - i 一舻彳f m 一c 一一一一舻 o o 时l 一占一c 1 竺巴时l 一占一n c s + h 2 n a r 2 o s 一时i _ 占一n h 一凸一n h 一舻 苯甲酰基异( 硫) 氰酸酯用酰胺与草酰氯或硫光气反应制取，或者由酰 氯与异( 硫) 氰酸盐制备。用“一锅合成法”可有效克服因酰基异氰酸酯室 温下易聚合而导致的一系列问题。 1 1 4 3 氨基甲酸( 硫) 酯与胺反应 ox 时i - 占一n h 一凸一y r + h ，n a r 2 堡! ! 坚， ox 心l 一占一n h 一凸一n h a r 2 + r y h x ，y = o ，s ；r = c 1 4 烷基 一般加入强碱如三乙胺作缚酸剂与副产物r y h 结合，加速反应向产物方 9 生二坠垡苯苎l v 一( 2 - 取代苯并咪唑甲酰基) 脲的合成及抑菌活十牛 向进行：采用硫酯的较多，可能巯基较羟基易于脱离。 1 1 4 4 取代脲法 王振荣等，1 9 9 6 ；王立坤等，1 9 9 2 心2 - n h 2 h a c + 热卫舡。划h 一星竺叭一坠。 o 。q ( s ) 一缸- 一墨一n h 一墨二南一时 芳环或杂坏胺的酸盐先与氰酸钾或硫氰酸钟反应制得相应脲或硫脲，再 进一步与酰卤化物反应即生成酰基( 硫) 脲。 1 1 5 酰基脲类化合物的降解及安全性 酰基脲类化合物是几丁质合成抑制剂，其被认为是一种高效而又安全的 “理想环境化合物 ，欧洲及北美的许多学者在用1 3 h 、1 4 c 等同位素标 记技术酰基脲类化合物在光、土壤、水、植物体内及体表、动物体内的降解 做过详细研究：发现其降解产物不通过食物链或直接由水中吸收而富集，对 高等动物十分安全，对甲壳纲动物则要注意其安全 m e t c a l f r l ，1 9 7 5 ：s u f i e r e r s l ，1 9 7 9 ：i v i e sgw j ，1 9 8 0 ；p i m p r i k a rgd ，1 9 7 9 ：m a d h o u s e a ，1 9 9 1 ： 仇序佳，1 9 8 6 】。 1 2 苯并咪唑类化合物的研究概况 苯并咪哗类化合物是一种含有两个氮原子的杂环化合物，是一类存在于 多种药物中的重要结构单元，许多苯并咪唑类化合物都有重要的生物活性 夏 敏，2 0 0 3 ：t e b b em j ，e ta 1 ，1 9 9 9 】。例如：作为d n a 拓扑异构酶的抑制剂 w r i g h tc h e mj b ，1 9 5 1 h i v 逆转录酶的抑制剂 j s k i m ，e ta l ，1 9 9 6 ，新型 质子泵抑制剂【r o t ht ，e ta l ，1 9 9 7 等。此外，该类化合物还可作为药物中间体， 人、畜的驱虫药物和柑桔属果类的杀真菌剂，以及果品保鲜剂。它的某些金 属配合物具有杀菌、抗癌等活性，而且其铜锌等金属配合物具有特殊的催化 性质，在会属酶的模拟方面具有重要意义。由于其结构特性、生理活性、反 应活性及其它优良特性，几十年来苯并咪唑及其衍生物的合成及应用研究从 未间断 刘志昌等，2 0 0 3 ，所以，合成具有苯并咪哗结构的化合物对新药丌 发和生物化学研究都有非常重要的意义。 l o 山东农业人学硕士学位论文 1 2 1苯并眯唑类化合物在医药和农药上的应用 1 2 1 1 苯并昧唑在药物中应用 苯并咪哗是一类存在于多种药物中的重要结构单元，苯并咪哗衍生物或 其配合物是许多新型药物的有效成分，如一些抗质子泵抑制剂、抗寄生虫药、 抗病毒药等。 1 2 1 1 1 质子泵抑制性 质子泵( h + k a t p 酶) 是胃酸形成的催化剂和最终控制者，因此可以通 过抑制质子泵有效控制胃酸分泌，治疗消化系统溃疡。质子泵抑制剂是目自订 药物研究的一个热点，国内外众多学者都对此类化合物及其活性作了研究和 报道 杨晓轩等，2 0 0 0 ；高成庄，2 0 0 7 。先后上市的奥美拉哗、兰索拉哗和 伴托拉哗等药物，从化学结构上看，均为吡啶甲基亚磺酰基苯并咪畔类化合 物 沈建民，1 9 9 9 ；高成庄，2 0 0 7 】。 1 2 1 1 2 抗寄生虫性 苯并咪畔氨基甲酸酯是一类发展非常迅速的广谱抗虫药，是许多寄生蠕 虫疾病治疗的首选药物。其中第一代药物，如噻苯达哗因毒性太大已被淘汰， 目前应用的苯并咪唑类药物包括：阿苯达唑、奥芬达唑、奥苯达哗、芬苯达 唑、左旋咪畔等，广泛应用于人、畜寄生虫疾病的防治 高学军等，2 0 0 4 ；高 成庄等，2 0 0 7 。 1 2 1 1 3 抗病毒性 苯并咪畔衍生物，特别是低分子量取代基衍生物还可有效抑制多种病毒， 如i 型单纯疤疹病毒、人巨细胞病毒、人体免疫缺损病毒、艾滋病病毒、丙 型肝炎病毒等 方学平等，2 0 0 5 ；邹坚等，2 0 0 4 。苯并咪哗衍生物还被用作 抗炎药物、抗组胺药物、抗癌药物和治疗白血病药物 高成庄等，2 0 0 7 1 。 苯并咪哗衍生物与过渡金属形成的配合物可用于生物分子的模拟迟玉 杰等，2 0 0 3 。如维生素b 1 2 ( v i t a m i nb 1 2 ) 为苯并咪哗核苷酸与可啉环系( c o n i n g ) 的内络盐。另外，许多新型药物如：克敏唑( c l e m i z o l e ，抗组织胺药) 、乙硝静 ( e t o n i z e n e ，强镇痛药) 、氯卞甲咪唑( c h l o r o m i d a z o l e ，解痉剂和抗真茵药) 等都 属于苯并咪哗类衍生物 刘素燕等，2 0 0 0 ；高继国等，2 0 0 2 1 。 m 一噬垂_ 二( 2 一取代登眯唑甲酰堆) 脲的合j 戍及抑菌活件 1 2 1 2 苯并咪唑类杀菌剂 苯并咪哗类杀菌剂在植物病害的防治方面起着重要作用。然而作为内吸 性杀菌剂，长期使用其抗药性问题特别突出，如甜菜褐斑病、柑桔绿霉菌及 狄霉病菌对苯并咪唑类杀菌剂的抗性高达1 0 0 0u g m l ，柑桔青霉病菌、小麦 赤霉病菌及核盘菌对多菌灵也有很强的抗性。因此，需要通过综合防治，特 别是与生物防治相结合来克服其抗药性问题。但是在与植物病害生物防治菌 同时使用时，杀菌剂与生物防治菌之间的矛盾一直是一个难以解决的问题袁 善奎等，2 0 0 4 。当多菌灵浓度为o 6 0u g m l 时，毛壳菌不能生长，当多菌灵 浓度为1 o o u g m l 时，木霉菌无法生长 章涛等，1 9 9 6 。 为进一步提高生物防治菌的生防效果，解决化学防治与生物防治在综合 防治体系中的难题，可将植物病原菌对苯并咪哗类杀菌剂产生的抗性基因 ( t u b 2 基因) 用于生物防治菌中，从而使综合防治思想的真正实现成为可能 t m u rg u n g o r , e ta 1 ，1 9 9 2 。 1 2 2 苯并咪唑类杀菌剂的研究进展 苯并咪哗类杀菌剂是含有苯并咪唑环母体的杀菌剂，是历史上第一种商 品化的内吸型杀菌剂，该系列杀菌剂选择性强，抗菌谱广，残效期长，对哺 乳动物安全性高 陈万义等，2 0 0 0 。自2 0 世纪6 0 年代问世以来，取得了巨 大成功。有效地控制了真菌引发的主要农作物病害，为农作物的持续高产做 出了巨大贡献。时至今日，苯菌灵、噻菌灵、多菌灵三个产品的销售额仍达 每年3 亿美元以上，占农用杀菌剂产品市场份额的1 5 【王敏等，2 0 0 3 1 。然 而，随着使用时间的增加，有关病原菌抗性的报道也越来越多，在某些地区， 苯并咪哗类杀菌剂甚至全面停用，给农业生产、农药工业带来巨大损失。国 际上许多课题组进行着这一领域的研究和开发，但国内的研究力量显得较为 薄弱。随着知识产权保护的实行，急需加强新型农用杀菌剂的研制丌发f 沙家 骏等，1 9 9 2 】。 1 2 2 1 苯并咪唑类杀菌剂的作用机制 苯并咪哗类杀菌剂是细胞有丝分裂的典型抑制剂，其作用机理是通过与 构成纺锤丝微管亚单位p 一微管蛋白结合，阻碍其与另一组a 微管蛋白装配成 微管，或使已经形成的微管解装配，破坏纺锤丝的形成，使细胞有丝分裂停 1 2 山东农业大学硕士学位论义 止，表现染色体加倍，细胞肿胀 徐汉虹，2 0 0 7 。k o e n r a a d t 等人在1 9 9 2 报 道：苯并咪畔类杀菌剂的抑菌作用是通过与病原菌的p 微管蛋白结合，抑制 微管功能，使其不能形成形成纺锤体和其它网架结构，从而破坏病害菌的有 丝分裂 k o e n r a a d th ，e ta l ，19 9 2 。 1 2 2 2 苯并咪唑类杀菌剂抗性的产生 苯并咪唑类杀菌剂商品化后，在全球范围内广泛堆广。然而，仅在广泛 使用后的二、三年，1 9 7 1 年b o l l e na n ds c h o l t e n 就报道了：荷兰温室中的仙 客来上发现了灰霉病菌对苯菌灵( b e n o m y l ) 抗性菌株 b o l l e ngj ，e ta l ，1 9 7 1 1 ， 此后，美国、英国、法国、以色列、意大利等地的葡萄、草莓、番茄等农作 物上的厌霉病菌对苯并咪唑类杀菌剂的抗药性也不断被报道，使得这一类杀 菌剂的防效迅速下降 b o l t o na t ，1 9 7 6 ；d e k k e rj ，1 9 7 6 】。1 9 9 4 年冬至1 9 9 5 年，科研工作者从日本k a n t o 地区的六处种植番茄、草莓的温室大棚中搜集 了1 0 5 2 个狄霉菌的隔离种群，发现7 2 的受试种群对苯并咪哗类杀菌剂有 抗性【刘质俊等，1 9 9 8 。上海、江苏、辽宁、山东、天津、北京等省市的f f l 间和大棚中蔬菜、草莓的灰霉病菌，也己经对苯并咪唑类杀菌剂产生了严重 的抗药性，其中一些地区灰霉病对多菌灵的抗性频率高达1 0 0 【周明国等， 1 9 9 0 ；刘波等，1 9 9 2 ；周明国等，1 9 8 7 ；李林等，1 9 9 7 ；张小凤等：1 9 9 7 ；纪 明山等，1 9 9 8 】。不仅灰霉病菌对此类杀菌剂产生了严重的抗性，其他种类的 农作物病菌也对此类杀菌剂产生了严重的抗性。李丽丽在对油菜核菌病的研 究中发现，我国江苏省6 0 以上县检测到多菌灵的抗性菌株，1 9 9 7 年，通州 地区某些罔块的抗性比例高达1 0 0 李丽丽，1 9 8 3 ；石志琦等，2 0 0 0 】。抗性 之强、频率之高、涉及菌种之广是以前所使用的杀菌剂没有遇见的。截至目 前，此类杀菌剂是产生抗性产生最强、涉及菌种最广泛的杀菌剂之一。 然而，如果彻底停止生产此类杀菌剂，不仅会对农业生产造成巨大损失， 给农药工业带来的损失更是惨重。为了解决这一敏感的问题，各国农药工业 协会国际联合会( g w t p ) 发起成立了杀菌剂抗性对策委员会( f u n g i c i d e r e s i s t a n c ea c t i o nc o m m i t t e e 简称f r a c ) 下设四个抗性研究小组， 其中的二个小组就是分别研究病原真菌对苯并咪唑类杀菌剂的抗性，足以证 明这类杀菌的重要性【刘波等，1 9 9 3 】。 一取代苯基。v 一( 2 一取代苯并咪唑甲酰基) 脲的合成发抑菌活悱 1 2 2 3 苯并咪唑类杀菌剂的抗性机制及抗性的遗传 随着遗传学及现代生物技术的不断发展，使我们在分子水平上研究植物 病原菌的对苯并咪唑类杀菌剂的抗性产生机制成为可能。病原菌产生抗性的 机制主要是因为植物病原菌的b 一微管蛋白基因段的单核苷酸发生突变 w h e e l e ri e ，e ta 1 ，1 9 9 5 】。1 9 9 3 年，y a r d e n 和k a t a n 等对狄霉病菌，b 微管 蛋白的氨基酸序列进行了分析，结果发现野生型的灰霉病菌的p 微管蛋白第 1 9 8 位氨基酸为谷氨酸，高抗型苯并咪唑类灰霉病菌的d 微管蛋白第1 9 8 位 氨基酸变成了丙氨酸、甘氨酸或赖氨酸。中抗型苯并咪哗类狄霉病菌的b 一微 管蛋白则是第2 0 0 位的氨基酸由苯丙氨酸变成了酪氨酸 k a t a nt ，1 9 9 3 ： k o e n r a a d th ，e ta l ，1 9 9 3 】。j u n g 和o a k l e y 发现，苯菌灵与植物病原菌的结合 位点是通过p - 微管蛋白分子三个区域相互作用形成的，这些区域含有氨基酸 顺序的第6 ，1 6 5 和1 9 8 - - 2