螺甲螨酯合成工艺研究及几种季酮酸类新化合物的合成、生物活性研究

论文摘要

螺甲螨酯是由拜耳公司研制并开发的季酮酸酯类杀虫杀螨剂,2006年在中国开始推广,其对棉花、蔬菜和观赏植物防治粉虱和叶螨具有特效。目前国内尚未有关于螺甲螨酯合成工艺的报道,且国外许多专利文献也是简单的描述了其合成工艺,因此对螺甲螨酯的研究与探讨具有较好的理论和经济意义。本文分两部分详细介绍了螺甲螨酯的合成工艺及几种螺环季酮酸类新化合物的合成、生物活性研究。螺甲螨酯合成工艺部分,采用环戊酮为起始原料,经氰基化、水解、酯化、酰基化、缩合和再酰基化得到螺甲螨酯原药。该工艺路线从原料立足国内、生产成本低、环境污染最小化和易于工业化操作的角度出发,对各步反应进行详细探讨与比较,并对影响各反应的关键因素和工艺条件进行改进,使其具备工业化可行性。该方法制得的螺甲螨酯原药达到了出口标准,产品在外观和纯度方面成为市场竞争中的佼佼者。新化合物研究部分,为了寻求活性更高、杀螨螨谱更广且生态风险较小的新型杀虫杀蹒剂,我们以季酮酸酯类杀螨剂为先导,运用生物电子等排、活性亚结构拼接等方法将不同作用机制的活性基团引入,设计合成了两个结构类型共18个新型季酮酸酯类化合物。其结构类型如下:所合成的目标化合物通过1HNMR、MS、IR和EA等手段进行了结构表征,并对培养出的2个化合物的单晶通过单晶X射线衍射分析,研究了化合物的空间构型。探讨了化合物的合成方法及结构与活性的关系。化合物生物活性测试结果总体较好,部分化合物具有作为新型杀虫杀螨剂开发的潜在应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 农药简介
• 1.1.1 农药的作用
• 1.1.2 农药的分类
• 1.1.3 农药的发展历程
• 1.1.4 农药的未来与展望
• 1.2 杀螨剂简介
• 1.2.1 近代杀螨剂发展概况
• 1.2.2 杀螨剂发展的趋势
• 1.3 季酮酸类杀螨剂简介
• 1.3.1 季酮酸类杀虫杀螨剂作用机理
• 1.3.2 季酮酸类杀虫杀螨剂作用特性
• 1.3.3 三种季酮酸类杀虫杀螨剂的应用
• 1.4 螺甲螨酯简介
• 1.5 国内螺甲螨酯产品概况
• 1.6 螺甲螨酯合成工艺概况
• 1.6.1 1-羟基环戊基腈的合成
• 1.6.1.1 氰基化法
• 1.6.1.2 氢氰酸法
• 1.6.1.3 氰化钠法
• 1.6.2 1-羟基环戊基甲酸乙酯的合成
• 1.6.2.1 1-羟基环戊基腈的醇解
• 1.6.2.2 氯化亚砜法
• 1.6.2.3 1-羟基环戊基腈的水解
• 1.6.3 1-[2-（2,4,6-三甲基苯基）-乙酰氧基]-环戊基甲酸乙酯的合成
• 1.6.4 螺甲螨酯的合成
• 1.7 季酮酸类新化合物的创制
• 1.7.1 新农药研发概况
• 1.7.2 新农药创制方法
• 1.7.2.1 模拟
• 1.7.2.2 仿生合成
• 1.7.2.3 组合化学的应用
• 1.7.2.4 运用簇合效应
• 1.7.2.5 生物合理设计
• 1.7.2.6 通过基因工程技术
• 1.7.3 螺环季酮酸酯创制经纬
• 1.8 课题的提出及研究内容
• 1.8.1 螺甲螨酯工艺研究
• 1.8.2 季酮酸类新化合物的合成及生物活性研究
• 第二章 螺甲螨酯合成工艺研究
• 2.1 螺甲螨酯合成工艺选择
• 2.2 实验仪器及分析方法
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 分析方法
• 2.3 1-羟基环戊基甲酸的制备
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 实验部分
• 2.3.3 实验结果与讨论
• 2.3.3.1 环戊酮与氰化钠物料比对反应的影响
• 2.3.3.2 不同质子酸对反应的影响
• 2.3.3.3 不同滴加方式对反应的影响
• 2.3.3.4 后处理方式对反应的影响
• 2.3.4 实验小结
• 2.4 1-羟基环戊基甲酸乙酯的制备
• 2.4.1 引言
• 2.4.2 实验部分
• 2.4.3 实验结果与讨论
• 2.4.3.1 1-羟基环戊基甲酸乙酯结构鉴定
• 2.4.3.2 物料摩尔比对反应的影响
• 2.4.3.3 溶剂对反应的影响
• 2.4.3.4 溶剂用量对反应的影响
• 2.4.3.5 催化剂种类对反应的影响
• 2.4.3.6 催化剂用量对反应的影响
• 2.4.4 实验小结
• 2.5 2,4,6-三甲基苯乙酰氯的制备
• 2.5.1 引言
• 2.5.2 实验部分
• 2.5.3 实验结果与讨论
• 2.5.3.1 催化剂对反应的影响
• 2.5.3.2 物料摩尔比对反应的影响
• 2.5.3.3 溶剂对反应的影响
• 2.5.4 实验小结
• 2.6 1-[2-2,4,6-三甲基苯基)-乙酰氧基]-环戊基甲酸乙酯的制备
• 2.6.1 引言
• 2.6.2 实验部分
• 2.6.3 实验结果与讨论
• 2.6.3.1 1-[2-（2,4,6-三甲基苯基）-乙酰氧基]-环戊基甲酸乙酯结构鉴定
• 2.6.3.2 物料摩尔比对反应的影响
• 2.6.3.3 缚酸剂对反应的影响
• 2.6.3.4 溶剂对反应的影响
• 2.6.3.5 后处理方式对反应的影响
• 2.6.4 实验小结
• 2.7 3-（2,4,6-三甲基苯基）-2-氧代-1-氧杂螺[4.4]-壬-3-烯4-醇的制备
• 2.7.1 引言
• 2.7.2 实验部分
• 2.7.3 实验结果与讨论
• 2.7.3.1 3-（2,4,6-三甲基苯基）-2-氧代-1-氧杂螺[4.4]-壬-3-烯4-醇结构鉴定
• 2.7.3.2 环化试剂对反应的影响
• 2.7.3.3 加料方式对反应的影响
• 2.7.3.4 负压条件对反应的影响
• 2.7.3.5 后处理方式对反应的影响
• 2.7.4 实验小结
• 2.8 螺甲螨酯原药的制备
• 2.8.1 引言
• 2.8.2 实验部分
• 2.8.3 实验结果与讨论
• 2.8.3.1 螺甲螨酯结构鉴定
• 2.8.3.2 物料摩尔比对反应的影响
• 2.8.3.3 温度对反应的影响
• 2.8.3.4 不同酰化体系对反应的影响
• 2.8.3.5 重结晶溶剂对螺甲螨酯原药纯度和收率的影响
• 2.8.4 实验小结
• 2.9 产品螺甲螨酯分析规程
• 2.10 经济效益分析
• 2.11 本章小结
• 第三章 几种季酮酸类新化合物的合成、生物活性研究
• 3.1 目标化合物的设计
• 3.2 仪器与试剂
• 3.3 目标化合物的制备
• 3.3.1 中间体3-（2,4,6-三甲基苯基）-2-氧代-1-氧杂螺[4.5]-癸-3-烯4-醇的制备
• 3.3.2 Ⅰ系列化合物的制备
• 3.3.3 Ⅱ系列化合物的制备
• 3.4 化合物Ⅰ-c、Ⅰ-d单晶培养与结构测定
• 3.5 目标化合物的生物活性测试
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 化合物的谱学性质
• 3.6.2 晶体Ⅰ-c、Ⅰ-d结构描述
• 3.6.3 生物活性测试结果与讨论
• 3.7 本章小结
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文