專利名稱：中烏頭堿酯化衍生物及其鹽的合成與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到中烏頭堿酯化衍生物及其鹽的合成方法及殺蟲應用，屬于殺蟲藥物合成技 術領域。
(二)
背景技術：
中烏頭堿是毛茛科烏頭屬植物烏頭子根(中藥附子)中提取分離得到的一種C-19型二瞎 生物堿，其結構式如圖(I)所示。中藥附子已有二千多年的藥用歷史，其功效主要有鎮(zhèn)痛、 強心、回陽救逆等，同時發(fā)現(xiàn)其具有良好的殺蟲活性。隨著綠色環(huán)保的植物源殺蟲劑研究的 興起，烏頭屬類植物中生物堿的殺蟲活性被越來越多的人發(fā)現(xiàn)和重視。
HO
研究發(fā)現(xiàn)，附子及其二萜生物堿對多種農(nóng)作物害蟲具有較好的殺蟲效果。丁偉等發(fā)現(xiàn)烏 頭的乙醇、乙醚提取物對粘蟲具有一定的防效。杜曉英等發(fā)現(xiàn)烏頭甲醇提取物對赤擬谷盜、 家蠅具有一定的毒殺和趨避活性。余大剛還將烏頭液作為配方之一申請了復配中草藥農(nóng)藥的
專利。高占林發(fā)現(xiàn)北烏頭04com'加m ^ "^0#/)的丙酮浸液對禾谷縊管蚜、繡線菊蚜和菜縊管 岈具有較高的生物活性，對吡蟲啉和氧化樂果均表現(xiàn)明顯增效。陳立等研究發(fā)現(xiàn)，瓜葉烏頭 對小菜蛾和斜蚊夜蛾有明顯殺蟲活性。王海麗等發(fā)現(xiàn)露蕊烏頭甲醇提取物對紋夜蛾的拒食活 性約為72%。
二萜生物堿為附子的殺蟲活性部位。馬建列等發(fā)現(xiàn)附子浸漬液(主要成分為二萜生物堿) 對桃蚜、菜青蟲、衛(wèi)矛尺蠖等害蟲具有較好的防治效果。劉長仲等發(fā)現(xiàn)烏頭生物堿對桃斷具
有較好的毒殺作用和防治效果。郝俊良等通過田間藥效實驗，結果顯示0.15%烏頭總堿作為
3
-OH
6
——o殺蟲劑對蚜蟲和菜青蟲等均有較高的殺傷力。蔣宏華等對0. 15%的烏頭堿乳油800倍液(濃度 為1.9卯m)的田間藥效試驗表明，它與10%氯氰菊酪乳油2000倍液(濃度為50 ppm)對菜青 蟲的防效相當。Jennings KR等發(fā)現(xiàn)甲基牛扁亭堿(Methyllycaconitine)具有較強的殺蟲活性， 它可與昆蟲的膽堿受體高效結合。Ulubelen A等發(fā)現(xiàn)二萜生物堿對昆蟲具有較強的驅避作用。 西班牙的Reina M和Gonza'lez-Coloma A等在天然二萜生物堿的殺蟲活性方面進行了較為詳 細的研究。他們將從烏頭屬C4co"/mm)、翠雀屬(/^//^/肌'"附)和飛燕草屬(0)"1 //^)植物中分
離得到的23種二萜生物堿(C20)和44種降二萜生物堿(Cl9)，對灰翅夜蛾(S/j^fo/他ra //加rafo)
和馬鈴薯甲蟲(￡印""0^^^^"附//"^似)進行拒食和毒殺活性研究，結果表明不同結構的二瞎
生物堿對不同的昆蟲表現(xiàn)出不同的殺蟲活性，Ci9降二萜生物堿比C20 二萜生物堿具有更強
的活性，其中對馬鈴薯甲蟲拒食活性最強的是diacetylcardiopetaline 、
18- hydroxy-14-0-methylgadesine和14-0-acetyldelectinine，對灰翅夜蛾拒食活性最強的是
19- oxodihydroatisine (EC5o < 0.2 〃g/cm2)，對馬鈴薯甲蟲的毒殺活性最強的是烏頭堿 (aconitine)。
近年來，國內(nèi)外對于二萜生物堿的殺蟲活性研究多集中在對生物總堿粗體物和提取分離 得到的天然二萜生物堿的殺蟲活性的研究。對二萜生物堿進行結構修飾(或結構改造)研究 雖己開展多年，但都主要針對其醫(yī)藥用途的活性為研究點，以改變其殺蟲活性為目的的研究 并未見報道。如四川大學華西藥學院王鋒鵬課題組對二萜生物堿的發(fā)現(xiàn)、結構改造及其抗腫 瘤和鎮(zhèn)痛等藥理活性進行了較為深入的研究。其中，王建莉對高烏甲素和草烏甲素的N原子、 C8位和Cw位進行了結構修飾，探討了Cw二萜生物堿結構修飾的化學反應方法和規(guī)律。西 北師范大學高黎明等運用氧化劑KMn04對天然二萜生物堿talatisamine (它拉烏頭胺)的結構 進行改造，得到了內(nèi)酰胺型、亞胺型和?；偷?個非天然產(chǎn)物。中國藥科大學藥物化學研 究室王如斌等對關付甲素酰化修飾后發(fā)現(xiàn)其乙?；⒈；班徛缺郊柞；年P付甲素衍生 物對烏頭堿誘發(fā)的大鼠心律失常有明顯的保護作用。
中烏頭堿是烏頭型C19 二萜生物堿，通過殺蟲活性測試發(fā)現(xiàn)其對稻飛虱和蚜蟲有殺蟲活 性。其結構、殺蟲活性和毒性之間的關系密切，取代基種類和數(shù)目不同、取代基位置的差異 等均可引起它們的殺蟲活性和毒性變化。根據(jù)其C3位、Cu位、ds位有羥基的特點，可對其 進行酯化修飾，改變其殺蟲活性。
國內(nèi)外的研究結果表明，附子及其二萜生物堿對多種農(nóng)作物害蟲具有較好的殺蟲效果， 但中烏頭堿結構修飾及其修飾產(chǎn)物的殺蟲活性研究未見報道。因此，附子中的烏頭型二萜生 物堿是農(nóng)藥先導化合物結構創(chuàng)新和優(yōu)化研究的一類很有希望、有苗頭的天然植物活性成分，可作為新型高效低毒的生物殺蟲農(nóng)藥進行研發(fā)。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
1、 發(fā)明的目的提供一種具有殺蟲活性的中烏頭堿酯化衍生物的合成方法。
2、 技術方案實現(xiàn)本發(fā)明采用的手段是將中烏頭堿溶于吡啶，加入酯化試劑，在冰浴或 室溫條件下反應，即可合成酯化衍生物；或者直接以酯化試劑作為溶劑進行反應，合成酯化 衍生物。
本發(fā)明將中烏頭堿溶于吡啶，與摩爾量1~5倍的酯化試劑反應6 30小時即可生成酯化 衍生物。使用的酯化試劑有乙酸酐、丙酸酐、甲垸磺酰氯、鄰氯苯甲酰氯、對氯苯甲酰氯、 苯甲酰氯、正己酰氯等酸酐或酰氯。堿化反應體系pH值至8 10。采用的萃取方法，將生物 堿全部轉移到小極性溶劑層中。溶劑通過減壓蒸餾的方式用旋轉蒸發(fā)儀進行回收。得到的產(chǎn) 品可能是單一化合物，只需要進行簡單的純化處理，如重結晶；產(chǎn)品也可能是多種酯化的生 物堿混合物，應根據(jù)極性的差異對其進行柱層析分離。所有的生物堿利用紅外色譜、電子轟 擊電離質譜、核磁共振等波譜聯(lián)合進行表征和分析。
化合物溶于溶劑中，滴加無機酸或有機酸可直接獲得其鹽。
(四) 具體實施 實施例1:
在常溫下，按摩爾比1: 3稱取中烏頭堿丙酸酐。先將中烏頭堿溶于0.5ml干燥吡啶中， 再加入丙酸酐，磁力攪拌10h后，在冰浴條件下緩慢滴加飽和碳酸鈉溶液調(diào)反應液pH值到 9.0， 5mL氯仿萃取三次，合并氯仿層；萃取得到的氯仿層用水洗三次，飽和氯化鈉水溶液洗 三次后用無水硫酸鈉干燥12h后，減壓蒸干氯仿。得到較純的丙?；袨躅^堿。
采用浸蟲法測試中烏頭堿衍生物對小菜蛾的殺蟲活性自室外采集的小菜蛾，挑選體型 較為一致的3齡幼蟲，放入培養(yǎng)皿內(nèi)，每皿10頭。將供試化合物用少量丙酮、甲醇混合液(l:l) 溶解后，用含0.1%土溫-80的水溶液分別配成100 g/L和1000 g/L的供試液，將挑選出的試 蟲倒入漏勺內(nèi)，浸入藥液5秒鐘后取出，倒在濾紙上爬行數(shù)秒鐘，以吸取多余的藥液，放入 培養(yǎng)皿內(nèi)，詞以新鮮小白菜葉。處理后的試蟲置于26'C恒溫下，24h后觀察，以解剖針輕觸 蟲體，不動為死亡。
丙?；揎椀闹袨躅^堿衍生物在浸蟲法實驗中100mg/L時3齡小菜蛾的死亡率為30%, 1000 mg/mL時3齡小菜蛾的死亡率為70%; 500 mg/L時蜂蟲的死亡率為20 °/0。 產(chǎn)物測得溶點為118~120 'C;產(chǎn)物結構用質譜檢測證實，EI-MS w/z: 688(M+)。
核磁檢測，^-NMR(CDCl3, 600MHz)《(ppm) : 8.03(2H， d， 《/=5.76Hz， Ar-H), 7.57 (1H, dd, J尸7.14 Hz， Jfl4.64Hz, Ar-H), 7.45 (2H,dd， J尸7.92 Hz， 《/2=15.6Hz， Ar墨H), 4.90(2H， ddd， J尸5.40: /2=13.14 Hz, J3=26.82 Hz H-14), 4.47( 2H, dd, Ji=2.88 Hz,力5.22Hz, 4.34 (1H, d,
7=2.88 Hz， OH-15 ", 4.08 ( 1H， d, J=7.14 Hz, H-6), 3.88 ( 1H， s， 0H陽13戶)，3.79 (IH, d, J:8.88 Hz， H-3)， 3,27 ( 3H, s, OCH3)， 3.20 (3H, s， O CH3), 3.19(3H， s， OCH3 ), 3.13 (1H， dd， J產(chǎn)6.90 Hz, ■72=10.80 Hz， H-l)， 3.09 ( 1H， s， H-17 ), 2.36 (3H, s， N-CH3)， 1.40 (3H, s, OAc)， 1.16 (3H, t， /=7.50 Hz, 0=CCH2CH2).
實施例2:
在常溫下稱取中烏頭堿101.8mg，溶于吡啶5ml中，冰浴下加入對氯苯甲酰氯0.5ml，反
應14h，冰浴條件下用飽和碳酸鈉堿化處理反應液直到反應液pH值為9.6，氯仿3X6mL萃
取，合并氯仿層，并用分別用水和飽和氯化鈉水洗氯仿層，無水硫酸鈉干燥12h后，減壓蒸
餾回收氯仿。得到粗品126.8mg,硅膠5g柱層析F(氯仿)V (甲醇)=20: 1，洗脫劑中添
加1%三乙胺得到產(chǎn)品68.1 mg,收率46.5%白色粉末裝的丙酰化3位羥基后再乙?；?3、 15
位羥基的中烏頭堿酯化修飾衍生物。
用分析天平(0. OOOlg)稱取一定質量的原藥，加含有0. 1%吐溫一80的溶劑(DMF)，配
制成5%制劑。稱取一定質量的制劑，加蒸餾水(點滴法稀釋用丙酮)稀釋配制成測定所需
濃度的藥液。根據(jù)創(chuàng)制農(nóng)藥生物活性評價SOP (殺蟲劑巻)，普篩濃度選擇500mg/L。
采用培養(yǎng)皿苗蟲定量噴霧法測定化合物對水稻褐飛虱篩選將水稻苗用白石英沙固定于
培養(yǎng)皿內(nèi)，接用C02麻醉3齡中期若蟲，置于POTTER噴霧塔下噴霧。噴霧后用透明塑料杯罩
住，標記后放于觀察室內(nèi)。72h后檢査結果。對氯苯甲?；揎椀闹袨躅^堿衍生物在500mg/L
時3齡稻飛虱有較好毒殺活性。
采用浸漬法測定化合物對苜蓿蚜的殺蟲活性將蠶豆葉片剪去兩端，背面朝上放在小塊棉
花上，置于塑料培養(yǎng)皿內(nèi)，加少量水，接苜蓿蚜成蚜以產(chǎn)若蚜。24h后去除成蚜，繼續(xù)培養(yǎng)
2d后將葉片在藥液中充分浸潤5s后，重新置于棉花上，自然涼干。24h后檢査結果。對氯苯
甲?；揎椀闹袨躅^堿衍生物在培養(yǎng)皿苗蟲定量噴霧法實驗中500 mg/L時3齡的苜蓿蚜死亡
率為30%。
產(chǎn)物測得溶點為93-96'C; 產(chǎn)物結構用質譜檢測證實，EI-MS w/z:卯8M+);
核磁檢測，！H-NMR(CDCl3, 600 MHz)《(ppm): 8.09(2H, d， J=7.38Hz), 7.98 (2H, d, J-8.64Hz, Ar-H), 7.93 (2H， d, /=8.64 Hz， Ar-H), 7.59 ( 1H, dd， J「7.80Hz, /2=14.82Hz, Ar-H), 7.47 (2H，dd, J尸7.80 Hz， ./2=15.42H7， Ar-H)5 7:43 ( 2H,d， J=8.64 Hz, Ar-H), 7.34 ( 4H， m, Ar-H )， 4.58 (1H, dd,力=2.76 Hz, /2=5.16 Hz, 15-H^)， 4.34 (lH,d, /=2.82 Hz, OH-15 4.14( 1H, d， J-6.84 Hz, H-6)， 3.87 ( 1H， d, J=9.00 Hz， H-3) ， 3.52 ( 3H， s, OCH3)， 3.28 ( 3H， s， OCH3), 3.25 ( 1H, s)， 3.23 (3H, s， OCH3)， 3.12 ( 3H， s, OCH3)， 3.02 (1H， d， J=8.82 Hz)， 2.95 (2H, s), 2.43 (3H, s N-CH3)， 2.38 (1H， d, J=6.78 Hz), 1.45 (3H, s, OAc).
實施例3:
在常溫下，稱取中烏頭堿92.4 mg,溶于干燥吡啶中，冰浴條件下滴加正己酰氯0.3 mL 反應15h，冰浴條件下用飽和碳酸鈉堿化處理反應液直到反應液pH值為9.0，氯仿3X6ml 萃取，合并氯仿層，并分別用水、飽和氯化鈉水溶液洗氯仿層，無水硫酸鈉干燥12h后，減 壓蒸餾回收氯仿。得到粗品103.2 mg，過柱(F(石油醚)K(乙酸乙酯-95: 5)得產(chǎn)品63.2 mg,白色粉末狀中烏頭堿正己酰化衍生物。收率59.2%
采用浸漬法測定化合物對苜蓿蚜的殺蟲活性將蠶豆葉片剪去兩端，背面朝上放在小塊 棉花上，置于塑料培養(yǎng)皿內(nèi)，加少量水，接苜蓿蚜成蚜以產(chǎn)若蚜。24h后去除成岈，繼續(xù)培 養(yǎng)2 d后將葉片在藥液中充分浸潤5 s后，重新置于棉花上，自然涼干。24 h后檢査結果。 正己酰化修飾的中烏頭堿衍生物在500 mg/L時3齡稻飛虱有較好的毒殺活性。
產(chǎn)物測得溶點為76-78'C。
產(chǎn)物結構用質譜檢測證實，EI-MSm/z: 730(M+)
核磁檢測，iH-NMR(CDCl3， 600 MHz)《(ppm) :8.03 (2H, d, /=7.20 Hz， Ar-H), 7.57 (1H， dd， Ji=7.29 Hz， J2=14.58Hz， Ar隱H), 7.45 (2H, t, J=7.80 Hz， Ar-H), 4.90 (2H, ddd， J尸4.98 Hz, J2=12.18 Hz， J3=23.22Hz， 14-H》)，，4.47 (1H， dd， J尸2.82 Hz, J2=4.98 Hz， H-15萬)，4.35 ( 1H, d, J=2.82 Hz, OH-15 o), 4.07 ( 1H, d， J=7.20 Hz), 3.88 (1H, s,OH陽13 A),, 3.79 (1H, d, J=8.82 Hz), 3.73 ( 3H, s, OCH3), 3.31 ( 1H, d, J=5.22 Hz)， 3.27 ( 3H, s, OCH3), 3.20 ( 6H, d, J=4.80 Hz， 2X OCH3), 3.13 ( 1H ， dd, J產(chǎn)6.78 Hz， J2=10.8 Hz )， 3.09 (1H， s)， 2.94 (3H, m)， 2.89 (1H, s), 2.64 (1H, d, J=11.20 Hz)， 2.42 (1H, m)， 2.36 ( 3H， s, N-CH3), 1.40(3H, s, OAc), 1.66-1.26(8H, m， 0=C(CHmO, 0.90(3H, dd, J產(chǎn)7.02Hz, J2=13.80Hz, OdHO.
實施例4:
將IOO mg中烏頭堿溶于2 niL的干燥吡啶溶液中，加入甲烷磺酰氯0.05 mL，常壓下室
溫反應，薄層色譜監(jiān)測，大約20小時反應完全。將反應液倒入3mL冰水中，氨水調(diào)節(jié)pH值為9.2后，用氯仿萃取3次，(5mL/次)，萃取液用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸餾得到白色固體 122 mg，產(chǎn)率約為100% 。
采用浸漬法測定化合物對苜蓿岈的殺蟲活性將蠶豆葉片剪去兩端，背面朝上放在小塊 棉花上，置于塑料培養(yǎng)皿內(nèi)，加少量水，接苜蓿蚜成蚜以產(chǎn)若蚜。24h后去除成蚜，繼續(xù)培 養(yǎng)2 d后將葉片在藥液中充分浸潤5 s后，重新置于棉花上，自然涼干。24 h后檢査結果。 正己?；揎椀闹袨躅^堿衍生物在500 mg/L時對3齡稻飛虱有較高毒殺活性。
產(chǎn)物結構用質譜檢測證實，EI-MSw/z: 788.3(M+)
核磁檢測，^-NMR(CDCl3, 600 MHz)《(ppm):8.06-7.46(5H， m, Ar-H), 5.23 (1H, d， J=5.2， H-14 ") , 4Z75(1H， DD， J產(chǎn)12.8， 一6.7, 3-H), 4.51(1H, dd, J尸7.7, J2=1.8， H-15》)，4.26(1H, d， 7=2.94, 0H-15 3.71, 3.31, 3.27, 3.20(each 3H, s， 3XOCH3 ), 3.10, 3.02(each 3H, s, 2X S02-CH3)， 2.33(3H, s， N-CH3)， 1.37(3H， s, OAc).
實施例5:
將中烏頭堿100mg溶于吡啶中，滴加鹽酸，得到中烏頭堿的鹽酸鹽92 mg。乙酸乙酯萃 取并重結晶，得到鹽酸鹽白色針狀晶體。熔點176-178°C。
采用培養(yǎng)皿苗蟲定量噴霧法測定化合物對水稻褐飛虱篩選將水稻苗用白石英沙固定于 培養(yǎng)皿內(nèi)，接用C02麻醉3齡中期若蟲，置于POTTER噴霧塔下噴霧。噴霧后用透明塑料杯罩 住，標記后放于觀察室內(nèi)。72 h后檢查結果。對氯苯甲?；揎椀闹袨躅^堿衍生物在500mg/L 時3齡稻飛虱有較高毒殺活性。
實施例6:
將中烏頭堿IOO mg溶于吡啶中，滴加氫溴酸，得到中烏頭堿的溴酸鹽85 mg。乙酸乙酯 萃取并重結晶，得到溴酸鹽白色針狀晶體。熔點172-173 'C
采用培養(yǎng)皿苗蟲定量噴霧法測定化合物對水稻褐飛虱篩選將水稻苗用白石英沙固定于 培養(yǎng)皿內(nèi)，接用C02麻醉3齡中期若蟲，置于POTTER噴霧塔下噴霧。噴霧后用透明塑料杯罩 住，標記后放于觀察室內(nèi)。72 h后檢査結果。對氯苯甲酰化修飾的中烏頭堿衍生物在500mg/L 時3齡稻飛虱有較高毒殺活性。
權利要求
1、中烏頭堿酯化衍生物及其鹽，為具有如下通式的化合物及其鹽。式中R1為乙?；⒈；⒈郊柞；⒄乎；?、甲烷磺?；?、對氯苯甲?；韧轷；?、脂肪?；⒒酋；蚍枷沲；?；R2為氫原子或乙?；⒈；⒈郊柞；?、正己?；?、甲烷磺酰基、對氯苯甲?；韧轷；⒅觉；?、磺酰基或芳香?；籖3為氫原子或乙?；⒈；?、苯甲?；?、正己?；?、甲烷磺酰基、對氯苯甲?；韧轷；?、脂肪?；?、磺?；蚍枷沲；?。
2、 如權利要求l所述的中烏頭堿酯化衍生物的合成方法，其特征在于將中烏頭堿與摩 爾比l: 1~1: 5的酯化試劑在室溫或冰浴的吡啶中反應6 30小時合成烏頭堿型生物堿的酯化 衍生物?；蛘咧苯佑悯セ噭┳鋈軇?，添加對甲苯磺酸作為催化劑進行酯化修飾合成反應。 用飽和碳酸鈉水溶液堿化反應液至pH值為8 10，后將生物堿轉移到氯仿中，氯仿以減壓蒸 餾的方式回收利用。得到單一生物堿酯化衍生物或生物堿混合物。得到的混合物再通過重結 晶或硅膠柱層析等方法進行提純。
3、 如權利要求2所述的中烏頭堿的酯化衍生物合成方法，其特征在于所述酯化試劑為 乙酸酐、丙酸酐、鄰氯苯甲酰氯、對氯苯甲酰氯、苯甲酰氯、正己酰氯等酸酐或酰氯。以酯 化試劑做為溶劑的僅適用于以酸酐作為酯化試劑，并同時酯化修飾2個以上羥基或對同一生 物堿進行兩種以上酯化修飾的情況。
4、 如權利要求1所述的中烏頭堿的酯化衍生物的鹽的合成方法，其特征在于將如權利2 或3所述獲得的中烏頭堿酯化衍生物溶于溶劑中，滴加無機酸或有機酸可直接獲得其化合物 的鹽。
5、 如權利要求書1所述的中烏頭堿酯化修飾衍生物及其鹽的應用，其特征是作為殺蟲藥 物應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種烏頭屬植物中天然二萜生物堿中烏頭堿的酯化衍生物及其鹽(化合物結構如圖)的合成方法和應用，屬于殺蟲藥物合成技術領域。該化合物酯化衍生物及其鹽的制備方法是將中烏頭堿溶解于干燥吡啶，加入酯化試劑進行化學反應后，堿化處理、氯仿萃取、旋蒸濃縮得到中烏頭堿的酯化衍生物，再通過直接滴加酸液的方法得到其化合物的鹽。此合成方法簡便、成本較低、轉化率高。合成得到的化合物具有較好的殺蟲活性，可用于開發(fā)殺蟲農(nóng)藥。式中R₁為乙酰基、丙?；⒈郊柞；?、正己酰基、甲烷磺?；β缺郊柞；韧轷；?、脂肪酰基、磺酰基或芳香?；籖₂為氫原子或乙酰基、丙酰基、苯甲?；?、正己酰基、甲烷磺?；?、對氯苯甲?；韧轷；⒅觉；?、磺?；蚍枷沲；籖₃為氫原子或乙?；?、丙?；⒈郊柞；⒄乎；?、甲烷磺?；β缺郊柞；韧轷；?、脂肪酰基、磺酰基或芳香?；?。
文檔編號A01P7/00GK101434578SQ20081014798
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權日2008年12月24日
發(fā)明者侯大斌, 楊海君, 惠 王, 王曉東, 袁小紅, 源 許, 陳紅英 申請人:西南科技大學