本文在哺乳动物与无脊椎动物5-羟色胺(5-HT)受体的研究成果的基础上,以药理学特征为指导,提出了如下分子设计思路：从经典的哺乳动物5-羟色胺能配体出发,经过类农药的结构改造,以期发现新的、具有选择性昆虫控制活性的化合物。 以哺乳动物5-HT1受体的典型配体,且与寄生线虫Haemoncus contortus 5-HT1Hc受体蛋白具有高亲合性的N1-取代N4-芳基哌嗪类化合物1-(4-胺基苯乙基)-4-(3-三氟甲基苯基)哌嗪(PAPP)的结构为模板,通过引入农药活性基团三氟甲基吡啶基,设计与合成了21个未见报道的N1-芳甲基-N4-三氟甲基吡啶基哌嗪类(A类)目标化合物和9个对照化合物。通过核磁共振、红外光谱、质谱和单晶X-衍射确认了目标化合物的结构。以鳞翅目昆虫粘虫为试虫,测定了A类目标化合物的生物活性,发现3个目标化合物对粘虫具有较强的杀灭活性,其余的18个目标化合物中大部分对粘虫表现出一定的拒食和生长抑制活性。研究了该类化合物哌嗪环上N1和N4不同取代基对化合物生物活性的影响,发现含三氟甲基的吡啶环与哌嗪环连接组成的基团,是产生粘虫生物活性的主要活性基团；N1为芳甲基取代基时,化合物对粘虫的生物活性高于N1为含酰胺结构取代基的化合物。建立了具有粘虫生长抑制活性的目标化合物的构效关系,计算结果表明,降低化合物的脂溶性、减少分子的疏水表面积和增加分子负电荷原子的范德华总面积将有助于提高化合物的活性。尝试研究该类化合物的作用机制,测定了部分A类化合物与大鼠5-HT1A受体的亲合力,发现此类由哺乳动物5-HT1受体的典型配体PAPP演化而来的化合物,经过结构改造后,在表现出了良好的粘虫活体生物活性的同时,总体上与哺乳动物大鼠5-HT1A受体仅呈现出弱的亲合性,在昆虫和哺乳动物之间表现出一定的选择性。通过观察中毒试虫的肠道,发现摄取该类化合物的试虫肠壁存在严重损伤,此表观病理学特征与该类化合物作用于昆虫5-HT受体的假设以及目标化合物的设计思路相吻合。 以哺乳动物5-HT2受体的典型配体Ketanserin的结构为模板,通过芳甲基替换喹唑啉二酮乙基部分和引入农药活性基团--氯代三氟甲基吡啶基,设计和合成了12个未见报道的(1-芳甲基哌啶-4-氧)吡啶类(B类)目标化合物,其结构通过核磁共振、红外光谱、质谱和单晶X-衍射的确证。生物活性测试结果表明,部分目标化合物表现出明显的粘虫生长抑制活性,其表观作用特点类似于前述A类目标化合物。观察到三氟甲基取代基在吡啶环上的位置对目标化合物的生物活性具有一定的影响,含2-(3-氯-5-三氟甲基)吡啶基的目标化合物活性相对较高。测定了代表性化合物B6的单晶结构,并与文献报道的Ketanserin的单晶结构进行了比较,观察到B类化合物的(哌啶-氧)吡啶部分的构型类似于Ketanserin的苯甲酰哌啶部分。上述研究工作初步证实了基于哺乳动物 5-羟色胺能配体设计特异性杀虫剂的可行性,同时也是对新作用机制农药创制的有益尝试。