专利名称：一种具噻吩和炔烯键的化合物、其制备方法和其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化合物，具体地说，本发明涉及一种具噻吩和炔烯键的化合物、其制备方法和其用途。
背景技术：
光照能够提高药物的药效，光能作为药物发挥药效的一个激发因子已经应用于农药和医药中。光照能使一些农药对有害生物的活性大幅度提高，这类农药称为光活化农药。由于高毒高残留农药引发的人畜中毒、食品安全、有害生物抗药性等问题越来越受到人们的关注，许多国家在不断加强对高毒高残留农药的管理，鼓励发展高效低毒、对环境安全的农药，即环境和谐型农药。光活化农药就是一类优良的环境和谐型农药。
光活化农药是一类具有全新设计思路的农药，它利用阳光和氧气来杀虫、杀菌、除草或杀灭其它有害生物，活性成分仅仅是传输光能的介质，发挥作用的过程也是活性成分本身光降解的过程，所以活性成分不会在环境中持久残留。由于光和氧是生态环境中两个无所不在的自然因子，与农药发挥药效的条件达到了统一，因而光活化农药被称为生态农药。光活化农药具有诸多优点
第一，光活化农药的活性成分在自然界能彻底降解，无残留，不污染环境，不通过食物链被生物富集，环境相容性很好。
第二，光活化农药具有广泛的生物活性。光活化农药依靠光照激发产生的活性氧或自由基来发挥毒杀活性，活性氧或自由基的靶标包括生物膜和生物大分子等，这种特殊的作用机理使光活化农药不仅能杀虫、除草，还能杀灭真菌、细菌、病毒等微生物和其它有害生物。
第三，光活化农药具有极高的生物活性。光活化农药依靠光照激发产生的活性氧或自由基来攻击靶标，在这个过程中活性成分本身并不参与毒性反应，而是传递能量的介质，仅仅起到催化剂的作用，一个分子从被激发到回到基态，大约只要10ms或更短的时间，如一个染料分子能在“吸收能量——跃迁到激发态——向底物转移能量——回到基态”的过程中循环，整个过程需要约10ms，所以一个染料分子能在1min内完成数千次反应，产生数千个1O2，一个染料分子有数千个靶标分子，而不象其它杀虫剂(如有机磷类)的一个分子只有一个靶标分子。这种特殊的作用方式使光活化农药在接受光照后的活性大幅度增加，有些甚至达到数千倍，所以用极低的剂量就可以达到理想的效果。
第四，有害生物对光活化农药的抗性发展缓慢，无交互抗性。光活化农药产生的活性氧和自由基有很多作用位点，这种特殊的作用方式不易引发抗性，也不易与传统的单靶标农药产生交互抗性。
光活化农药高效、低毒、不污染环境、没有持久残留，顺应了当前农药的发展要求，代表着农药发展的方向，是理想的环境和谐型农药，具有广阔的前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有光活化杀虫、杀菌、除草、杀微生物活性的化合物。
本发明的另一目的是提供一种从黄缨菊(Xanthopappussubacaulis C.Winkl.)中提取此类化合物的方法。
本发明所提供的化合物用下述通式(I)表示
其中R1、R2、R3和R4分别是氢、低级烷基、卤素、低级烷氧基、氰基、
A表示氢、低级烷基、卤素、低级烷氧基、氰基、
k＝1～10，m＝0～20，n＝1～10。
其中，R1、R2、R3和R4分别优选为氢、低级烷基、卤素、低级烷氧基、氰基、
上述低级烷基是-CH3、-C2H5；卤素是-F、-Cl、-Br、-I；低级烷氧基是-OCH3、-OC2H5。
进一步讲，R1、R2、R3和R4分别更优选为氢、-CH3、
k＝2，m＝0，n＝1。
本类化合物可采用偶联的方法合成。以取代噻吩乙炔为原料，然后与其它所需端炔偶联合成目标化合物，反应通式如下图
上述化合物可用于制备杀虫杀菌剂或除草剂。
当R1是-H，R2是-H，R3是-H，R4是-CH3，k＝2，m＝0，n＝1时，此化合物名称为2-(反)-庚-5-烯-1，3-二炔基噻吩(黄缨菊素A)，结构式如下
当R1为
,R2是-H，R3是-H，R4是-CH3，
k＝2，m＝0，n＝1时，此化合物名称为5-(2-氯-1-羟基乙基)-2-(反)-庚-5-烯-1，3-二炔基噻吩(黄缨菊素C)，结构式如下
当R1为
R2是-H，R3是-H，R4是-CH3，k＝2，m＝0，n＝1时，此化合物名称为1，2-二-(5-庚-5-烯-1，3-二炔基噻吩-2-基)-2-羟基-1，4-戊二酮(黄缨菊素F)，结构式如下
黄缨菊素A、C、F是从我国特有植物黄缨菊(Xanthopappussubacaulis C.Winkl.)中用硅胶柱层析、凝胶柱层析和硅胶薄层制备等方法分离出的化合物，波谱数据如下
黄缨菊素A、C的1H NMR数据(CDCl3为溶剂)1)
1)数据是通过1H-1H COSY，13C-1H COSY，和HMBC等二维核磁共振谱归属。
黄缨菊素A、C的13C NMR数据(CDCl3为溶剂)1)
1)数据是通过1H-1H COSY，13C-1H COSY，和HMBC等二维核磁共振谱归属。
黄缨菊素F的1H和13C NMR数据(CDCl3为溶剂)1)
1)数据是通过1H-1H COSY，13C-1H COSY，和HMBC等二维核磁共振谱归属。黄缨菊素A、C、F的紫外吸收光谱和质谱数据
黄缨菊素AUV(CH3CN)λmax(logε)nm206.00(4.31)，251.50(4.22)，312.50(4.08)；APCIMS m/z(相对丰度)172[M]+(47)，171[M-H]+(34)，144[M-C2H4]+(32)；HRTOFMS m/z173.0428[M+H]+，其分子式为C11H8S，分子量为172。
黄缨菊素CUV(CH3CN)λmax(logε)nm209.20(4.37)，268.20(4.44)；APCIMS m/z(相对丰度)250[M]+(38)，201[M-CH2Cl]+(100)，171[M-CH2ClCH(OH)]+(18)；HRTOFMS m/z273.0112[M+Na]+；分子式为C13H11OSCl，分子量为250。
黄缨菊素FUV(CH3CN)λmax(logε)nm215.40(4.72)，269.00(4.83)，352.80(4.52)；APCIMS m/z(相对丰度)456[M]+(4)，398[M-CH3COCH3]+(17)，370[M-CH3COCH3-CO]+(9)，257[M-HCOC4H2SC≡CC≡CCH＝CHCH3]+(25)，200[HCOC4H2SC≡CC≡CCH＝CHCH3]+(18)，199[HCOC4H2SC≡CC≡CCH＝CHCH3-H]+(100)，171(6)；HRTOFMSm/z479.0737[M+Na]+，分子式为C27H20O3S2，分子量为456。
本发明提供的化合物，不仅能杀虫、除草，还能杀灭真菌、细菌、病毒等微生物，在光照条件下的活性大幅度提高。
本发明具有如下优点
1、提供了一类结构新颖的具噻吩和炔烯键的化合物。
2、本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物，不仅能杀虫、除草，还能杀灭真菌、细菌、病毒等微生物，在光照条件下的活性大幅度提高。
3、本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物能彻底降解，没有残留，不通过食物链被生物富集，环境相容性很好，对人畜安全。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
制备实施例1
用化学合成的途径制备时可采用1-(2′-噻吩基)-1，3-二炔-5-庚烯的化学合成方法，化学反应步骤如下
在100ml三口瓶中加入氢氧化钠3.66g(0.92mol)，冰浴冷却至0℃，滴加溴3.898g(0.0244mol)。于0℃反应2h，再降至-4℃，然后滴加噻吩乙炔(10mmol)，在氮气保护下自然升至室温，避光反应50h，乙醚萃取，在氮气保护下减压蒸馏除溶剂，得1-溴-噻吩乙炔，用于下一步反应。
将3-戊烯-1-炔(1.5mmol)和1-溴-噻吩乙炔(1mmol)溶于无水四氢吡咯，通入氮气等惰性气体保护，加入碘化亚铜(0.1mmol)，于室温搅拌2h。加入饱和氯化铵水溶液终止反应，用乙醚萃取，用无水MgSO4干燥，减压除去溶剂，过硅胶柱进一步纯化，得产物1-(2′-噻吩基)-1，3-二炔-5-庚烯。
制备实施例2
用化学合成的途径制备时也可采用1-(2′-噻吩基)-1，3-二炔-6，8-癸二烯的化学合成方法，化学反应步骤如下
在100ml三口瓶中加入氢氧化钠3.66g(0.92mol)，冰浴冷却至0℃，滴加溴3.898g(0.0244mol)。于0℃反应2h，再降至-4℃，然后滴加噻吩乙炔(10mmol)，在氮气保护下自然升至室温，避光反应50h，用乙醚萃取，在氮气保护下减压蒸馏除溶剂，得1-溴-噻吩乙炔用于下一步反应。
将3-氯丙炔(1.5mmol)和1-溴-噻吩乙炔(1mmol)溶于无水四氢吡咯，通入氮气等惰性气体保护，加入碘化亚铜(0.1mmol)，室温搅拌2h。加入饱和氯化铵水溶液终止反应，用乙醚萃取，用无水MgSO4干燥，减压除去溶剂，过硅胶柱进一步纯化，得产物5-氯-1-(2′-噻吩基)-1，3-戊二炔。
在氮气保护下，向三口烧瓶中加入50ml无水乙醚、1mmol的5-氯-1-(2′-噻吩基)-1，3-戊二炔和10mmol的洁净金属镁，然后加入少量碘单质开始反应，回流1h，快速搅拌下滴加1，3-戊二烯的无水乙醚溶液，滴加完毕后回流4h，减压除溶剂，过硅胶柱进一步纯化，得产物1-(2′-噻吩基)-1，3-二炔-6，8-癸二烯。
制备实施例3
用化学合成的途径制备时可采用2-{5-(庚-5-烯-1，3-二炔)噻吩-2-基}噻吩的合成方法，反应步骤如下
在100ml三口瓶中加入氢氧化钠4g(0.1mol)，冰浴冷却至0℃，滴加溴4g(0.025mol)。于0℃反应2h，再降至-4℃，然后滴加5-乙炔基-2，2′-二联噻吩(10mmol)，在氮气保护下自然升至室温，避光反应72h，用乙醚萃取，在氮气保护下减压蒸馏除溶剂，得2-{5-(2′-溴-乙炔)噻吩-2-基}噻吩粗品直接用于下一步反应。
将3-戊烯-1-炔(1.5mmol)和2-{5-(2′-溴-乙炔)噻吩-2-基}噻吩(1mmol)溶于无水四氢吡咯，通入氮气等惰性气体保护，加入碘化亚铜(0.1mmol)，于室温搅拌2h。加入饱和氯化铵水溶液终止反应，用乙醚萃取，用无水MgSO4干燥，减压除去溶剂，过硅胶柱进一步纯化，得产物2-{5-(庚-5-烯-1，3-二炔)噻吩-2-基}噻吩。
生物实施例1
实验证明，在光照条件下，本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物对昆虫的毒杀活性大幅度提高，对白纹伊蚊4龄幼虫的毒杀活性见表1。
对白纹伊蚊4龄幼虫的生物活性测定方法将待测样品先用少量丙酮溶解，然后加入脱氯自来水中，丙酮/水的体积比控制在2％以下，配120mL药液，将配好的药液分作6等份(每份20mL)转入6只100mL烧杯，分别向每只烧杯中加入30头幼虫，避光使蚊幼虫吸药3h后将6只烧杯分作两组，每组3只烧杯作为3次重复，将其中的一组继续避光，另一组放于UV-A紫外灯下(光照强度为2074μW/cm2)光照1.5h后也置于相同的避光环境中，光照结束后向所有烧杯中加入少量的酵母粉供试虫取食。光照结束后24h调查死虫数，按下式计算死亡率
对照组含有与处理组等量的丙酮。
测试出活性化合物对试虫的致死中浓度值(LC50)后，按下式计算每种化合物的光活化比
表1活性化合物对白纹伊蚊4龄幼虫的LC50值(24h)
化合物1～15的结构如下
化合物1
化合物2
化合物3
化合物4
化合物5
化合物6
化合物7
化合物8
化合物9
化合物10
化合物11
化合物12
化合物13
化合物14
化合物15
生物实施例2
实验证明，在光照条件下，本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物对昆虫的毒杀活性大幅度提高，对斜纹夜蛾3龄幼虫的毒杀活性见表2。
对斜纹夜蛾3龄幼虫的生物活性测定方法(注射法)将化合物配成系列浓度的药液，用微量注射器向每头幼虫的腹腔注入1μL药液，然后将试虫置于保湿的培养皿中并加入少量木署叶片供取食，每皿20头虫，每浓度重复10次，避光3h后分作两组，每组5皿作为5次重复，将其中的一组继续避光，另一组放于UV-A紫外灯下(光照强度为2074μW/cm2)光照1.5h后也置于相同的避光环境中，光照结束后24h调查死虫数，按下式计算死亡率
测试出活性化合物对试虫的致死中量值(LD50)后，按下式计算每种化合物的光活化比
表2活性化合物对斜纹夜蛾3龄幼虫的LD50值(24h)
注化合物1～15的结构同生物实施例1。
生物实施例3
实验证明，在光照条件下，本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物的除草活性大大增强，用稗草小杯法测定的除草活性见表3。
除草活性试验方法(稗草小杯法)在100mL烧杯底部先铺满一层大小一致、直径约2mm的玻璃珠(到20mL刻度)，再放入与烧杯内径大小一致的滤纸，加入配制好的待测药剂10mL，以加蒸馏水为对照。播种出芽一致的稗草(Echinochloacrus galli)种子(芽长0.5～1.0mm)12粒，在28℃黑暗培养箱培养20h后取出，先在波长300～400nm范围的紫外灯下(光照强度为2074μW/cm2)照射2h，再放入黑暗培养箱继续培养50h，测量稗草幼苗的根茎鲜重。每处理重复3次。同样方法在无紫外光照射下，在黑暗培养箱培养72h，测量无紫外光照下稗草幼苗的根茎鲜重。按下式分别计算在光照和无光照下的鲜重抑制率，计算抑制中浓度值(IC50)。同时计算药剂的光活化比。
表3活性化合物对稗草鲜重的IC50值(72h)
注化合物1～15的结构同生物实施例1。
生物实施例4
实验证明，在光照条件下，本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物的杀线虫活性大大增强，对南方根结线虫(Meloidogyne incognita)的活性见表4。
对南方根结线虫的活性试验方法(药液浸泡法)试验在24孔细胞板内进行，先向各样品孔注入相同体积的线虫悬浮液，再根据试验浓度加入相应量的药剂母液并补充无菌水，使各样品孔内的药液总体积相同，混合均匀后置于22～24℃、湿度80％～90％的避光培养箱中，每处理10重复，每重复50～100条线虫。避光培养3h后分作两组，每组5重复，将其中的一组用UV-A紫外灯(光照强度为2074μW/cm2)照射1h，另一组仍避光培养，待光照组光照处理结束后将所有处理置于恒温培养箱中避光培养20h后检查结果。按下式计算死亡率
测试出活性化合物对供试线虫的致死中浓度值(LC50)后，按下式计算每种化合物的光活化比
表4活性化合物对南方根结线虫的LC50值(24h)
注化合物1～15的结构同生物实施例1。
生物实施例5
实验证明，在光照条件下，本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物的杀真菌活性大大增强，对水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)的活性见表5。
对水稻纹枯病菌的活性试验方法(含毒介质培养法)按配制1000mL琼脂培养基的比例称取马铃薯、葡萄糖和水的量，煮成马铃薯加葡萄糖汤，待冷却后，向每个三角瓶准确注入49mL，然后按常用琼脂培养基的比例计算称取49mL培养液所需要的琼脂量，逐个加入装有营养汤的三角瓶中(琼脂称前剪碎，加入的琼脂必须能被营养汤浸湿)，经高压灭菌备用。将已准备好的培养基加热融化，冷却至50～55℃时加入1mL供试药液(浓度是供试浓度的50倍)，充分摇匀后迅速倒入消毒培养皿中，待凝固后标记各皿药剂名称及浓度，对照组的培养基加1mL无菌水。在避光条件下，以无菌操作，用切种环切取一块纯粹培养的菌种移植于各个凝固培养基的培养皿中央，置于恒温培养箱中避光培养4h后分作两组，将其中的一组在UV-A紫外灯下(光照强度为2074μW/cm2)光照2h，另一组仍避光培养，待光照组光照处理结束后将所有处理置于恒温培养箱中避光培养36h后检查结果，量度菌落直径大小，以菌落直径长度表示，按下式计算抑制百分率
由一系列浓度的抑制百分率计算出抑制中浓度值(IC50)后，按下式计算每种化合物的光活化比
表5活性化合物对水稻纹枯病菌的IC50值(36h)
注化合物1～15的结构同生物实施例1。
生物实施例6
实验证明，在光照条件下，本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物的杀细菌活性大大增强，对金黄色葡萄球菌(26076)的活性见表6。
对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)(26076)的活性试验方法(比浊法)制备水解酪蛋白(Mueller-Hinton)肉汤培养基(MH肉汤培养基)，分装于试管中，每支9mL，灭菌后加入药液配成一系列浓度梯度，然后接入相同量的菌液，以无药MH肉汤培养基接种相同菌液作为对照，于37℃恒温培养箱中培养2h后分作两组，将其中的一组在UV-A紫外灯下(光照强度为2074μW/cm2)光照1h，另一组仍避光培养，待光照组光照处理结束后将所有处理置于恒温培养箱中避光培养15h后检查结果，用721型分光光度计在480nm测定各处理液的吸光度，计算生长抑制率并计算出抑制中浓度值(IC50)，按下式计算每种化合物的光活化比
表6活性化合物对金黄色葡萄球菌的IC50值(15h)
注化合物1～15的结构同生物实施例1。
生物实施例7
实验证明，在光照条件下，本发明提供的具噻吩和炔烯键的化合物对病毒有抑制作用，对流感病毒鼠肺适应株FM1的活性见表7。
对流感病毒鼠肺适应株FM1的活性测定方法(免疫荧光法)将长成单层的Hep-1细胞板感染FM1(100TCID50)，置37℃ CO2恒温培养箱吸附1h后，用0.01mol/L、pH7.4PBS缓冲液洗去游离病毒，加入含不同化合物(使化合物在培养体系中的最终浓度为100μg/mL)的维持液避光培养3h后分作2组，将其中的一组在UV-A紫外灯下(光照强度为2074μW/cm2)光照1h，另一组仍避光培养，待光照组光照处理结束后将所有处理继续避光培养。分别于吸附后10h吸去4孔含药维持液，用PBS洗2次，用95％乙醇固定10min。染色时先加入相应的兔抗FM1免疫血清，置37℃培养2h，取出用PBS冲洗，再抗羊抗兔IgG-FITC标记抗体，用上述同样方法进行培养漂洗，最后用落射荧光显微镜观察特异荧光细胞量。根据占整个细胞面的比例分为5级(0级0％；1级小于5％；2级5％～10％；3级10％～30％；4级大于30％)。
表7活性化合物对流感病毒鼠肺适应株FM1在细胞内增殖的影响(10h)
注化合物1～15的结构同生物实施例1。
权利要求
1、下述通式(I)化合物
其中R1、R2、R3和R4分别是氢、低级烷基、卤素、低级烷氧基、氰基、
A表示氢、低级烷基、卤素、低级烷氧基、氰基、
k＝1～10，m＝0～20，n＝1～10。
2、如权利要求1所述的化合物，其中，R1、R2、R3和R4分别是氢、低级烷基、卤素、低级烷氧基、氰基、
3、如权利要求1或2所述的化合物，其中，低级烷基是-CH3、-C2H5；卤素是-F、-Cl、-Br、-I；低级烷氧基是-OCH3、-OC2H5。
4、如权利要求1或2所述的化合物，其中，R1、R2、R3和R4分别是氢、-CH3、
k＝2，m＝0，n＝1。
5、如权利要求1或2所述的化合物的制备方法，其特征在于，采用偶联的方法，以取代噻吩乙炔为原料，然后与其它所需端炔偶联合成所述化合物。
6、权利要求1或2所述的化合物在制备杀虫剂或杀菌剂中的应用。
7、权利要求1或2所述的化合物在制备除草剂中的应用。
8、权利要求1或2所述的化合物在制备治疗流感药物中的应用。
全文摘要
本发明涉及一类结构新颖的具噻吩和炔烯键的化合物。该化合物，不仅能杀虫、除草，还能杀灭真菌、细菌、病毒等微生物，在光照条件下的活性大幅度提高。此类化合物能彻底降解，没有残留，不通过食物链被生物富集，环境相容性很好，对人畜安全。
文档编号C07D333/00GK1709889SQ200510012140
公开日2005年12月21日 申请日期2005年7月8日 优先权日2005年7月8日
发明者徐汉虹, 田永清, 魏孝义 申请人:华南农业大学