论文部分内容阅读
本文首先综述了螺环化合物在医药、农药和材料等方面的应用和发展；进一步阐述了螺环类杀虫剂螺虫乙酯的理化性质、毒性、安全性、市场情况、降解产物和合成方法及路线的情况；结合新农药创制,对定量构效关系方面进行了简单概述。螺虫乙酯是拜耳公司开发的一种结构新颖、作用机制独特和广谱高效的螺环季酮酸类杀虫剂,已引起了广泛的关注。在文献整合的基础上,本论文以对甲氧基苯酚为原料经催化加氢还原、Jones氧化、Bucherer-Bergs反应、碱性水解和酯化反应得到中间体4-甲氧基环已基-1-氨基甲酸甲酯,然后与2,5-二甲基苯乙酰氯经过酰胺化反应、Dieckmann缩合成环,最后与氯甲酸乙酯反应制得目标化合物螺虫乙酯。反应总收率20.2%,产物纯度为97%,所有中间体及产物经1HNMR, MS进行结构确认。此工艺具有原料易得、操作简单、具有工业化生产的价值。为了寻找和筛选具有杀虫活性的,符合新农药发展要求的杀虫先导化合物,本文以螺虫乙酯为先导,进行分子优化设计和结构衍生合成了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个系列共计26个化合物,其中25个为未见文献报道的新化合物。所有化合物经1H NMR、MS、元素分析进行结构确认。并委托湖南化工研究院对目标化合物进行了杀虫活性的测定。对蚕豆蚜抑制活性显示：对蚕豆蚜抑制活性显示：在试验浓度为100mg/L时,1-1,1-2,1-6,1-7,1-8,1-12,1-14,1-15,1-16,Ⅲ-1,Ⅲ-2, Ⅲ-3抑制率都达到了90%以上,接近螺虫乙酯的活性。在试验浓度为10mg/L时,1-6,Ⅲ-2, Ⅲ-3显示了较高的活性达到87%。对朱砂叶螨抑制活性显示：在试验浓度为100mg/L时,1-6, Ⅰ-11,Ⅰ-14抑制率达到75%以上；在试验浓度为10mg/L时,Ⅰ-2,Ⅰ-7,1-8,Ⅰ-11,Ⅰ-12,Ⅰ-14, Ⅲ-2, Ⅲ-3显示较好的活性,高于对照26%的活性。对褐飞虱抑制活性显示：在试验浓度为100mg/L时,Ⅰ-1,Ⅰ-3,Ⅰ-8,Ⅰ-12,Ⅲ-2,Ⅲ-3抑制率达到100%,高于对照物螺虫乙酯的活性；在试验浓度为10mg/L时,所有化合物活性都较差,没有抑制活性。为了寻求高效活性的新颖先导化合物、进一步研究生物活性与结构的定量关系,本文采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-31G(d)水平下,计算了17种4-羟基-1-氮杂螺环[4,5]癸-3-烯-2,8-酮类化合物的物理化学和量子化学描述符,并基于Hansch模型进行QSAR建模,并据此对其中21种化合物进行多元线性回归分析,建立了四个杀虫活性的预测模型,每个模型的R值均大于0.8,具有统计学意义,说明模型具有较好的预测能力。该模型从化合物的HOMO、LUMO、Q(N)、Q(O)、clogP、MR、Vw、DM和ET角度对如何提高4-羟基-1-氮杂螺环[4,5]癸-3-烯-2,8-酮类化合物的杀虫活性进行了QSAR分析,结果显示：提高分子-的HOMO能量,降低Q(N)和Q(O)的电荷量,降低疏水性值,还需考虑合适的分子摩尔折射率和体积等参数来提高化合物的杀虫活性。