随着时代的发展和人口的不断增加，农业安全一直是人们重点关注的问题。农业害螨正成为全球许多重要农业和园艺种植系统的主要威胁，特别是对棉花、茶叶、蔬菜、水果和观赏植物。由于害螨生命周期短、繁殖快且世代重叠，以及杀螨剂的频繁使用，导致了的害螨抗性的快速发展，害螨的有效控制已被证明是一个重大农业问题。因此，迫切需要不断开发具有新颖作用机制、无交互抗性的新型杀螨剂。
丙烯腈类杀螨剂属于线粒体复合物II电子传递抑制剂，主要品种有腈吡螨酯(cyenopyrafen)、乙唑螨腈(cyetpyrafen)和丁氟螨酯(cyflumetofen)，其结构式见图1。其中腈吡螨酯由日产化学公司开发，目前已在中国、日本、韩国和哥伦比亚等多个国家或地区登记销售；乙唑螨腈由沈阳中化农药化工研发有限公司研发，目前已成为中国杀螨剂市场主流产品。该类杀螨剂对朱砂叶螨、二斑叶螨、柑橘全爪螨等害螨的全生命周期均有较好的防治效果，对非靶标生物安全高效，适用于虫害的综合管理(IPM)项目。
在过去的几年中，由于吡唑衍生物在制备新的生物活性分子中主要用作中间体，因此受到了广泛的关注。吡唑部分作为关键的活性药效团存在于许多农药活性分子中，如腈吡螨酯、吡螨胺、pyflubuide和唑螨酯(见图1)。大量的科学研究表明，通过改变生物活性化合物的官能团和结构元素，可以改善靶分子活性位点上的相互作用以及其理化性质和药代动力学，进而改变其生物活性。鉴于吡唑基丙烯腈结构片段是腈吡螨酯的重要药效团，为了开发新的低抗性杀螨化合物，以腈吡螨酯为先导化合物，并在丙烯腈结构中引入乙烯基吡唑官能团，设计合成了15个未见文献报道的新型乙烯基吡唑丙烯腈类化合物，其合成路线见图2。目标化合物的结构见表1，通过1H NMR和HRMS对其结构进行了确证，并对其杀螨活性进行了初步测试，以期发现活性更佳的化合物。
01 实验部分
1.1 仪器和试剂
JEOL JNM-ECZ600R 600 MHz型核磁共振波谱仪（溶剂为CDCl3，TMS为内标物质），Thermo ScientificTMQ ExactiveTMFocus型液质联用仪，层析硅胶(GF 254)薄板(涤纶片基，5 cmx10 cm)，快速柱层析用硅胶(青岛海洋化工有限公司，38~48μm)，其他试剂均为市售化学试剂。
1.2 化合物的制备方法
中间体及目标化合物的制备参考文献报道的方法。
1.2.1 中间体3-甲基- 1H-吡唑-5-羧酸甲酯(2)的制备
反应瓶内加入70%的2，4-二酮戊酸甲酯(45.00 g，0.219mol)和二氯甲烷(120mL)，冰水浴中搅拌，将85%的水合肼水溶液(12.90 g，0.219mol)滴加到反应瓶中，滴加结束，冰浴保温反应1 h。反应液脱除溶剂，加入乙酸乙酯(100mL)溶解后，用水(100mL)洗涤，有机相经无水硫酸镁干燥，减压蒸尽溶剂，得中间体2，红色固体，24.00 g，收率78%。
1.2.2 中间体1-(2-溴乙基)-3-甲基吡唑-5-羧酸甲酯(3)的制备
反应瓶中依次加入氢化钠(5.14 g，0.15 mol)，N，N-二甲基甲酰胺(100 mL)，有气泡冒出，无气泡后，将中间体2(14.00 g，0.10 mol)溶于N，N一二甲基甲酰胺(100 mL)，逐滴加入反应瓶，有气泡冒出，室温下机械搅拌至无气泡后，将1，2-二溴乙烷(20.00 g，0.11 mol)逐滴加入反应液中，滴毕室温反应5h，反应液加入适量水(200 mL)、乙酸乙酯(500 mL)萃取，有机相经饱和碳酸氢钠(100 mL)、饱和食盐水洗涤(100 mL)，无水硫酸镁干燥，减压脱溶得中间体3，黄色油状物，4.80g，含量80%，收率16%。
1.2.3 中间体4的制备
中间体1-(2-溴乙基)-3-甲基-4-氯一吡唑-5-羧酸甲酯(4a)：冰盐浴下，将中间体3(3.7 g，0.015 mol)溶于二氯甲烷(50 mL)，加入到反应瓶中，再滴入磺酰氯(2.43 g，0.018 mol)，滴毕，室温条件下反应4h。反应液脱溶，残余物用乙酸乙酯(100 mL)、水(50 mL)萃取，有机相依次用饱和碳酸氢钠水溶液(50 mL)、饱和氯化钠水溶液(50 mL)洗涤后，用无水硫酸镁干燥，减压脱溶得中间体4a，黄色油状物，3.2 g，收率81%。中间体1-(2-溴乙基)-3-甲基-4-溴吡唑-5-羧酸甲酯(4b)：中间体3(3.7g，0.015 mol)，N，N一二甲基甲酰胺(10 mL)，加入到反应瓶中，分批加入N-溴代丁二酰亚胺(3.2 g，0.018 mol)室温反应过夜。反应液脱溶，用乙酸乙酯(100 mL)、水(50 mL)萃取，有机相依次用饱和碳酸氢钠水溶液(50 mL)、饱和氯化钠水溶液(50 mL)洗涤后，用无水硫酸镁干燥，减压脱溶，得中间体4b，黄色油状物，4.0 g，收率83%。
1.2.4 中间体5的制备
向带有分水器的反应瓶内加入正庚烷(200 mL)、乙二醇乙醚(30 mL)、中间体4(0.040 mol)、对叔丁基苯乙腈(7.62 g，0.044 mol)，通氮气10 min，升温至回流，反应约1h，滴加27%甲醇钠甲醇溶液(20.00g，0.10mol)，1h滴完，滴毕回流反应4h，降温至30℃以下，反应液倾入水(100 mL)中，用乙酸乙酯(100 mL)洗涤，所得水相用浓盐酸调pH值为2-3，水相用乙酸乙酯萃取(3xl00 mL)，合并的有机相依次经饱和碳酸氢钠水溶液(100 mL)、饱和氯化钠水溶液(100 mL)洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩后得中间体5，无需纯化，直接用于下一步反应。
1.2.5 目标化合物6a~6k的制备
将中间体5(0.001 mol)溶于四氢呋喃(10 mL)，加入反应瓶中，再加入三乙胺(0.10 g，0.001 mol)，室温条件下，将取代酰氯(0.14 g，0.001 mol)滴加到反应瓶内，滴毕反应30 min。反应液脱除溶剂，用乙酸乙酯(100 mL)、水(50 mL)萃取，有机相用饱和碳酸氢钠水溶液(50 mL)、饱和氯化钠水溶液(50 mL)洗涤后，用无水硫酸镁干燥，减压脱除溶剂，残余物柱色谱提纯得目标物6a~6k。目标化合物6a-6k的收率、性状、1H NMR和HRMS等数据见表2。
1.2.6 目标化合物6l~6o的制备
将中间体2-(4-叔丁基苯基)-3-(1-乙烯基-3-甲基吡唑-5-基)-3-羟基丙烯腈(5a，0.3 g，0.001 mol)溶于1，4-二氧六环(10 mL)，加入反应瓶中，再加入碳酸钾(0.14 g，0.001 mol)，升温至60℃反应1h，将卤代物(0.001 mol)滴加到反应瓶内，滴毕保温反应30 min。反应液脱除溶剂，加入适量乙酸乙酯(100 mL)、水(50 mL)萃取，有机相用饱和碳酸氢钠水溶液(50 mL)、饱和氯化钠水溶液(50 mL)洗涤后，用无水硫酸镁干燥，减压脱溶，残余物柱色谱提纯得目标物6a-6k目标化合物6a-6k的收率、性状、1H NMR和HRMS等数据见表2。
02 杀虫活性测定
2.1 供试靶标
朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus。
2.2 对朱砂叶螨的活性测定
对朱砂叶螨成螨的活性测定方法参考文献。首先将大小一致的朱砂叶螨成螨转接到盆栽菜豆幼苗叶片上，待成螨稳定后统计基数；然后按试验设计质量浓度进行喷雾处理，每株2 mL，每处理3次重复，另设空白对照。将处理后的试材置于一定条件的观察室中，72 h后调查死、活成螨数，用Abbott公式计算校正死亡率。
03 结果与讨论
目标化合物在100、10 mg/L质量浓度下对朱砂叶螨的杀螨活性测试结果见表3。
初步的室内活性测试结果表明：目标化合物6a~6g对朱砂叶螨成螨均表现出较好活性，在100 mg/L质量浓度下朱砂叶螨成螨的致死率均≥99%；降低剂量至10 mg/L，化合物6g对朱砂叶螨的致死率仍达到88%，但是低于对照药剂腈吡螨酯。结构与活性关系结果表明，若羟基H被烷基羰基、烷氧基羰基、苯甲酰基取代，则化合物均具有较高的杀螨活性，其中乙氧基羰基(6g)取代时化合物活性略优于特戊酰基、乙酰基、苯甲酰基，优于苯乙酰基；将羟基H用烯丙基、炔丙基、氰乙基、噻唑甲基取代时，杀螨活性均明显降低。吡唑4位引入卤素时，Cl取代衍生物的生物活性要优于Br，但均低于氢。吡唑1位引入乙烯基，其活性低于先导化合物腈吡螨酯。
04 结论
为了发现结构新颖的杀螨活性化合物，设计合成了15个结构新颖的乙烯基吡唑丙烯腈类化合物。初步的室内生物活性测试结果表明，部分目标化合物对朱砂叶螨成螨表现出较好活性，但是低于对照药剂腈吡螨酯。结构与活性关系研究结果表明，吡唑1位引入乙烯基，其活性低于先导化合物腈吡螨酯：将羟基上的H变为烯丙基、炔丙基时，杀螨活性均明显降低；若变为烷基羰基、烷氧基羰基结构，则化合物均具有较高的杀螨活性。吡唑4位卤素的引入，使化合物的生物活性降低。乙烯基吡唑丙烯腈类化合物的设计、合成及构效关系的研究，为后续丙烯腈类化合物的结构优化提供了借鉴和指导。
作者：张斌 ，杨辉斌 ，常秀辉 ，宋玉泉 ，李斌 ，汪国庆