苯乙酮类衍生物在农药领域的研究和应用概况-2

1、专业文献综述题 目:苯乙酮类衍生物在农药领域的研究与应用概况姓 名: 孙 康 学 院: 理学院 专 业: 应用化学 班 级: 应化112班 学 号: 23211209 指导教师: 杨春龙 职称: 教授 2014 年 10月 20日南京农业大学教务处制苯乙酮类衍生物在农药领域的研究和应用概况作者 孙康 指导教师 杨春龙摘要：苯乙酮类衍生物具有低毒、良好的生物活性及优异的化学反应活性，受到现代研究人员的广泛关注。本文介绍了具有杀虫活性、杀菌活性和除草活性几类苯乙酮类衍生物的合成及应用概况，包括具有杀虫活性的唑螨酯和苯乙酮肟羧酸酯，具有杀菌活性的乙环唑、丙环唑、肟菌酯和烯肟菌酯，具有除草活性的异噁唑

2、草酮、苯嗪草酮和甲基磺草酮，并对此类化合物在农药领域的未来发展提出了展望。关键词：苯乙酮衍生物；合成；生物活性Research and Application of Acetophenone Derivatives in the Field of PesticidesStudent Majoring in Applied Chemistry: Sun KangSupervisor: Yang ChunlongAbstract：Acetophenone derivatives have low toxicity, good biological activity and excellent ch

3、emical reaction activity, were widely concerned by modern researchers. This article described the synthesis and application profiles of several types of acetophenone derivatives with insecticidal activity, bactericidal activity and herbicidal activity , including fenpyroximate and acetophenone oxime

4、 carboxylates with fungicidal activity, etaconazole, propiconazole, trifloxystrobin and enestroburin with herbicidal activity. And the expectation on the future development of these compounds in the field of pesticides was proposed.Keywords: acetophenone derivatives; synthesis; biological activity 苯

5、乙酮类衍生物是一类含酮羰基苯环化合物，能够体现出很好的化学活性。因此，苯乙酮在有机合成中是很重要的合成原料和中间体。通过对苯乙酮不同部位进行修饰而得到的一系列衍生物中，一些衍生物能够体现出良好的杀虫活性、杀菌活性及除草活性1。苯乙酮类衍生物的使用时间比较悠久，使用范围比较广泛。从上个世纪70年代Assen Pharmaceutical公司以2,4-二氯苯乙酮为原料，开发的内吸性广谱杀菌剂丙环唑(propiconazole)和乙环唑(etaconazole)发展到如今的抑霉唑(imazalil)，可以预见随着对苯乙酮衍生物的深入研究，更多的新型高效药物将被开发用于替代原有的低效药物并且减少高毒高

6、残留农药对环境和生物的影响2。下面对具有杀虫活性，杀菌活性以及除草活性的三类苯乙酮衍生物在农药领域的研究和应用概况进行综述。1 具有杀虫活性的苯乙酮类衍生物1.1 唑螨酯唑螨酯 (fenpyroximate)是日本农药公司于1984年研制以应对较难防治的红蜘蛛等害虫，它具有击倒快、持效期长、受温度影响小等显著特点。生物学研究表明，唑螨酯能抑制棉红蜘蛛线粒体还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅酶，还能使腺苷三磷酸含量减少和诸如集体隆起等形态变异，使螨的外周神经传递受抑制而迅速被击倒。唑螨酯不仅有对幼螨的强击倒作用，还具有对螨成虫中后期蜕皮的抑制作用3。鉴于唑螨酯独特的作用机制和优良的生物活性，

7、对其结构进行了优化与修饰，并成功得到了一些高活性的化合物，其结构式为：根据现有文献和专利报道，唑螨酯是利用甲基肼水溶液和乙酰乙酸乙酯为原料制备中间体1,3-二甲基吡唑-5-酮，进而制备中间体1,3-二甲基-5-氯-4-吡唑甲醛；1,3-二甲基-5-苯氧基-4-吡唑甲醛；1,3-二甲基-5-苯氧基-4-吡唑甲醛肟；对氯甲基苯甲酸叔丁酯。将上步中间体1,3-二甲基-5-苯氧基-4-吡唑甲醛肟和对氯甲基苯甲酸叔丁酯在加入碳酸钾的丙酮溶剂中加热回流8小时得唑螨酯4。反应方程式为： 1.2 苯乙酮肟羧酸酯 杨春龙等人以1,3-二氯苯为原料,合成了一系列苯乙酮肟羧酸酯（acetophenone oxime

8、 carboxylate）5。部分目标化合物中具有不同程度的生物活性, 其中个别化合物对水稻白叶枯病菌(xanthomonas campestris pv. oryzae)表现出显著的杀细菌活性，对粘虫3龄幼虫的致死率超过了 80%。反应方程式为： R1 = H, Cl; R2 = Ph, 4-Cl-Ph, 2, 4-Cl2-Ph, 3, 5-(NO2)2-Ph, CH2Ph 杨春龙等人以 2,4-二氯苯乙酮为原料，合成了2种苯乙酮肟羧酸酯（acetophenone oxime carboxylate），当R为苯环时，目标化合物在剂量为1 mg/mL时, 对粘虫三龄幼虫的致死率达到了100%6

9、。反应方程式为：2 具有杀菌活性的苯乙酮类衍生物2.1 乙环唑 乙环唑(etaconazole)是原汽巴嘉基公司开发的一种环菌唑类杀菌剂，对多种真菌具有抑制或杀灭作用。其中，防治蔷薇白粉病、黄瓜白粉病、秋海棠白粉病有突出效果。以有效成分防治苹果黑星病白粉病锈病桃褐腐病效果。此外环菌唑系列杀菌剂如甲环唑丙环唑戊环唑等化学结构十分接近仅是二氧戊环上位取代基不同因此研究乙环唑的合成对其它环菌唑类杀菌剂的合成也有一定的借鉴作用丙环唑的同系物，对多种真菌具有抑制或杀灭作用，其中防治黄瓜白粉病、蔷薇白粉病、秋海棠白粉病有突出效果，以有效成分26 mg/L 防治苹果黑星病、白粉病、锈病、桃褐腐病，效果可达9

10、8%100%7 。环菌唑系列杀菌剂的合成一般有三种方法即溴化法，氯化法和后环化法，相对来说溴化法收率较高，产品质量也较好。本文主要介绍采用溴化法合成乙环唑的工艺。其合成路线如下： 2.2 丙环唑 丙环唑(propiconazole)是由Jassen Pharmaceutical公司开发的一种环唑类内吸性广谱杀菌剂，是一种具有治疗和保护双重作用的内吸性三唑类新型广谱性杀菌剂，可被根、茎、叶部吸收，并能很快地在植物株体内向上传导，防治子囊菌、担子菌和半知菌引起的病害，特别是对小麦全蚀病、白粉病、锈病、根腐病、水稻恶苗病、纹枯病、香蕉叶斑病等病害具有特效，可有效地防治大多数高等真菌引起的病害，但对卵

11、菌类病害无效。由于丙环唑具有杀菌谱广泛、活性高、杀菌速度快、持效期长、内吸传导性强等特点，已经成为世界上大吨位的三唑类新兴广谱性杀菌剂代表品种8。丙环唑属于低毒杀菌剂，在试验条件下，未见致畸、致癌、致突变作用。制剂由有效成分、乳化剂和溶剂组成。外观为浅黄色液体，乳化性能良好，能与多数常用农药相混配。其主要采用氯化法制得，合成路线如下图： 2.3 肟菌酯肟菌酯（trifloxystrobin）是从天然产物（Strobilurins）作为杀菌剂先导化合物成功地开发的一类新的含氟杀菌剂，具有高效、广谱、保护、治疗、铲除、渗透、内吸活性 、耐雨水冲刷、持效期长等特性。对1，4-脱甲基化酶抑制剂，苯甲酰

12、胺类，二羧胺类和苯并咪唑类产生抗性的菌株有效，与目前已有杀菌剂无交互抗性。对几乎所有真菌纲（子囊菌纲、担子菌纲、卵菌纲和半知菌类）病害如白粉病、锈病、颍枯病、网斑病、霜霉病、稻瘟病等均有良好的活性。除对白粉病、叶斑病有特效外，对锈病、霜霉病、立枯病、苹果黑腥病、油菜菌核病有良好的活性。对作物安全，因其在土壤，水中可快速降解，故对环境安全。由于肟菌酯具有广谱、渗透、快速分布等性能，作物吸收快、加之其具有向上的内吸性，故耐雨水冲刷性能好、持效期长，因此被认为是第二代甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂。肟菌酯主要用于茎叶处理，保护活性优异，且具有一定的治疗活性，且活性不受环境影响，应用最佳期为孢子萌发和发病初期

13、阶段，但对黑星病各个时期均有活性。目前肟菌酯的合成方法只涉及中间步骤合成。 Mcomie和Domagala用苯乙酮合成-酮酸酯，得到较满意的产率，但需要氯甲酸甲酯进行酯化，Nimitz用格氏试剂与咪唑酮酸酯合成了-酮酸酯，该反应用到的咪唑酮酸酯较难得到。Peter提供了肟菌酯最后一步的缩合反应。根据最近的文献得到了以下的合成路线9。利用邻甲基苯乙酮为原料，经过高锰酸钾的碱性氧化，甲醇酯化，再与甲氧基胺盐酸盐肟化后，用N-溴丁二酰亚胺(NBS)溴化，最后和间三氟甲基苯乙酮肟缩合得到目标产物肟菌酯。其反应过程如下： 2.4 烯肟菌酯沈阳化工研究院研制的烯肟菌酯(enestroburin)是国内开发

14、的第一个甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂。烯肟菌酯属甲氧基丙烯酸酯类杀菌谱广、活性高的杀菌剂，具有预防及治疗作用，对由鞭毛菌、结合菌、子囊菌、担子菌及半知菌引起的多种植物病害有良好的防治效果。该药为真菌线粒体的呼吸抑制剂，其作用机理是通过与细胞色素bc1复合体的结合，抑制线粒体的电子传递，从而破坏病 菌能量合成，起到杀菌作用。对黄瓜、葡萄霜霉病、小麦白粉病等有良好的防治效果10。经过沈阳化工研究院的对烯肟菌酯的异构体进行活性实验得到了四种异构体其结构式11。 这4个异构体表现出不同的杀菌活性，经过深入研究发现，(E,E)体和(E,Z)体也表现出较好的杀虫活性。由于烯肟菌酯分子结构中另外异构体(Z,E)体

15、和(Z,Z)体为无效体，在工艺研究中通过工艺条件控制，减少无效体的生成将会有效地降低原料成本。在工艺研究中发现，烯肟菌酯异构体的构型主要是由中间体 4-(4-氯苯基)-3-丁烯-2-酮肟的构型决定的，在最后缩合反应过程中，构型很少发生变化，因此本文采用以(E)-4-(4-氯苯基)-3-丁烯-2-酮为原料制备(2E,3E)-4-(4-氯苯基)-3-丁烯-2-酮肟和(2Z,3E)-4-(4-氯苯基)-3-丁烯-2-酮肟，这2种构型的酮肟再分别与(E)-2-2-(溴甲基)苯基-3-甲氧基丙烯酸甲酯缩合反应制得烯肟菌酯高效体(E,E)体和(E,Z)体的合成路线，其中生成烯肟菌酯(E,E)体的反应式如下

16、： 3 具有除草活性的苯乙酮类衍生物3.1 异噁草酮异噁草酮（clomazone）是由罗纳-普朗克公司1992年发布的芽前或牙后早期低毒除草剂，主要用于玉米、甘蔗等旱作物田做土壤处理的一种有机杂环类选择性内吸型苗前除草剂，主要经由杂草幼根吸收传导而起作用。敏感杂草吸收了此药之后，杂草出现白化后死亡12。通过抑制对羟基苯基丙酮酸酯双氧化酶的合成,导致酪氨酸的积累,使质体醌和生育酚的生物合成受阻,进而影响到类胡萝卜素的生物合成,因此HPPD抑制剂与类胡萝卜素生物抑制剂的作用症状相似。 异恶唑草酮在施用时或施用后，因土壤墒情不好而滞留于表层土壤中的有效成分虽不能及时地发挥出防除杂草的作用，但仍能保持

17、较长时间不被分解，待遇到降雨或灌溉，仍能发挥防除杂草的作用，甚至对长到45叶的敏感杂草也能杀伤和抑制13。虽然其效用较高由于缺少行之有效的合成方式，一直未能投入生产，直到KemFine公司为安万特公司提供异噁唑草酮的关键中间体，从1998年开始才在芬兰的Kokkola生产厂投产。现在主流的合成路径如下： 3.2 苯嗪草酮苯嗪草酮（metamitron）是1975年拜耳公司开发的低毒，低残留除草剂新品种，主要通过植物根部吸收，再输送到叶子内，通过抑制光合作用的希尔反应从而起到杀草作用14。可防除单，双子叶杂草是一种应用于防除甜菜田禾本科和阔叶杂草的除草剂。它主要作用于旱地作物，如玉米，甜菜等作物

18、的田间除草，可以防治龙葵，繁缕，野芝麻，早熟禾等多种杂草。是目前具有规模的高效，安全除草剂。目前国内已有多家公司开始生产，由于国内苯乙酮酸未能大批量生产在这里介绍以苯乙酮为原料制得苯甲酰甲酸甲酯中间体再由苯乙酰乙酸乙酯合成苯嗪草酮。在一般情况下制得苯嗪草酮可以有两种方式： 采用苯乙酰乙酸乙酯在甲醇和无水吡啶存在下，与乙腙酸酰肼反应而得15。其反应方程式如下：该反应原料乙腙酸酰肼难以得到，另外反应中使用大量的无水吡啶，回收循环使用困难，不宜采用。 采用苯甲酰甲酸甲酯与乙酰肼反应制得2-乙酰肼苯甲酰甲酸甲酯，经五氯化磷氯化得1，1-苯基甲氧基羰基-4-氯-4-甲基-2，3-二氮丁二烯，再与水合肼反

19、应而得16。其反应方程式如下： 此反应收率较高，但使用五氯化磷氯化，操作不便，分离困难。3.3甲基磺草酮甲基磺草酮( mesotrione )是由先正达公司发现，并于1999年在英国布赖顿会议上介绍的除草剂，这是先正达公司继磺草酮（sulcotrione）之后开发的第二个三酮类除草剂17。甲基磺草酮为内吸、选择性除草剂，芽前或芽后用于玉米田防除一年生阔叶杂草和一些禾本科杂草。它与由Bottlebrush植物红千层自然产生的除草剂类似，并由化合物纤精酮（leptospermone）衍生而来，该成分是一些植物杀死竞争植物的秘密武器。虽然甲基磺草酮的生产工艺相对简单，其中一些中间体来源广泛

20、。但由于生产杂质1-氰基-6-甲基磺酰基-7-硝基-9H-吡啶-9-酮被认为有毒，因此，该杂质占原药的含量必须低于0.0002%18。因此生产中的工艺条件将非常关键。目前主流合成路线是以对甲基苯磺酰氯为原料，经还原，磺化，酰化，硝化，氧化，氯化和缩合重排等步骤获得目标产物。主要合成路线如下：4 结论:利用苯乙酮类衍生物为原料或中间体来制备出符合商业价值的农药。大多数的苯乙酮类衍生物已经被实验室制得，其中一部分符合现代农药的“绿色农药”新理念即高效、安全、经济和环境相容性，未来的植物保护的趋势是将有害物造成的损失控制在一定范围内，调节有害种群的密度和数量，确保生物群的多样性和生态平衡，而不是将有

21、害生物灭绝。未来农药的发展将会朝着高生物活性、高选择性、无公害、低残留方面发展。参考文献：1 马亚团. 新型苯乙酮衍生物的合成及其生物活性研究D. 西北农林科技大学, 2012.2 刘占山, 刘爱中, 黄安辉. 现代农药发展中的问题及应用前景J. 农药研究与应用, 2008, 05: 18-21.3 刘冬生, 林文明. 5%唑螨酯悬浮剂对柑橘红蜘蛛防治效果试验J. 上海农业科技, 2014, 01: 127+118.4 吴家全, 李军民, 李凤明, 徐万涛, 徐宗跃. 唑螨酯的合成工艺研究J. 农药研究与应用, 2008, 03: 16-19.5 杨春龙, 蒋木庚, 倪珏萍, 俞幼芬, 张湘宁

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