本发明涉及一类谷氨酸-溴代吡咯腈偶合物及其制备方法，同时还包含其关键中间体端炔溴代吡咯腈的制备方法与应用。
背景技术：
吡咯类化合物具有杀菌、杀虫等广谱生物活性，广泛存在于植物、动物和微生物的代谢产物中。早在1987年，美国研究人员从微生物链霉菌Streptomycesfumanus的代谢产物中分离出具杀虫活性的吡咯化合物dioxapyrrolomycin,为了改进其杀虫活性和解决其高毒性问题，研究人员以其为先导化合物，通过简化先导化合物的结构，合成筛选出了高活性化合物溴代吡咯腈(tralopyril)。然而溴代吡咯腈对植物有药害，通过对溴代吡咯腈进一步结构优化，将其转化为前体药物溴虫腈(chlorfenapyr)，从而有效解决药害问题，并且溴虫腈的毒性远低于天然抗生素dioxapyrrolomycin。溴虫腈作为前体杀虫杀螨剂，现已成功商品化，其主要作用机理是在昆虫中肠的微粒体多功能氧化酶的作用下，脱去吡咯N上的取代基，从而释放出溴代吡咯腈，阻断线粒体的氧化磷酰化作用而表现杀虫活性。鉴于溴虫腈的成功，国内外研究人员致力于溴代吡咯腈的结构修饰。
专利US5286743、US5232980和US5286741报道了含N-羧酸甲酯结构的芳基吡咯类化合物(见Fig.1)，其中部分化合物具优异杀虫活性。US5130328报道了含N-酰甲氨结构的芳基吡咯类化合物(见Fig.2)及其杀虫杀螨活性。US3289928报道了Fig.3所示N-酰化芳基吡咯类化合物及其杀虫杀螨活性。
专利CN891688报道了含N-草酸酯结构的芳基吡咯类化合物(见Fig.4)，其中部分化合物具优异杀螨活性。CN1670016A报道了含醚类和肟醚类结构的两类芳基吡咯类化合物及其杀虫杀螨活性，此专利中的氯溴虫腈(见Fig.5)现也已商品化。CN104892482A报道了Fig.6所示N-羧酸酯结构的芳基吡咯类化合物及其杀虫、杀螨、杀线虫活性。
至今，作物害虫种群演替表现为虫体由大到小、口器由咀嚼式变为刺吸式、发生世代更多、隐蔽更强。对这些个体小、繁殖迅速、隐蔽性危害害虫的有效方法之一是应用具韧皮部输导的杀虫剂。而目前已商品化的具韧皮部输导的杀虫剂仅有螺虫乙酯。为了获得更多具韧皮部输导性的杀虫剂，对现有商品化的杀虫剂活性成分进行结构修饰以提高其韧皮部输导性是重要的途径，现已报道的方法引入糖基、羧基和氨基酸等结构片断。现有对溴代吡咯腈结构修饰研究中，未见以改善其韧皮部输导性的报道。因此，将氨基酸结构片断引入溴代吡咯腈，有望使其表现出韧皮部输导性的前体化杀虫活性。
技术实现要素：
发明目的：本发明的目的是提供一类谷氨酸-溴代吡咯腈偶合物及其制备方法，此类化合物具有良好的韧皮部输导的杀虫活性；同时提供其关键中间体端炔溴代吡咯腈的制备方法与应用，该类端炔溴代吡咯腈也具良好杀虫活性。
技术方案：本发明所提供的一类谷氨酸-溴代吡咯腈偶合物，其结构式如式(I)所示：
式中：R1代表氢和甲基；R2代表氢、1-4碳烷基、芳基；n是一个从0-10的整数。其相关化合物如表1所列来说明，但并不限定本发明。
本发明式(I)所示化合物，可以通过下面所示的Scheme 1、Scheme 2、Scheme 3和Scheme 4来制备。其中的取代基，除特别说明外均如前所限定；同时分别用代号1b-16b表示式(Ⅱ)所示式化合物、代号1c-16c表示式(Ⅲ)所示化合物、代号1d-16d表示式(Ⅳ)所示化合物、代号1e-16e表示式(Ⅴ)所示化合物。
Scheme 1中式(Ⅰ)化合物的制备程序：将式(Ⅳ)化合物(化合物1d-16d)溶于等体积的二氯甲烷和三氟乙酸中，室温反应过液，经相关后处理后柱层析得式(Ⅰ)所示的化合物。
Scheme 2中式(Ⅳ)化合物的制备程序：将式(Ⅲ)化合物(化合物1c-16c)和Boc-Glu-OtBu溶于二氯甲烷中，然后加入EDC和DMAP，监测原料反应完毕，经相关后处理得产物。
Scheme 3中式(Ⅲ)化合物的制备程序：将式(Ⅱ)化合物(化合物1b-16b)和叠氮乙醇溶于DMF中，CuSO4·5H2O和抗坏血酸钠溶于纯净水并加入上述反应液中，一定温度下反应4h，经相关后处理得产物。
Scheme 4中式(Ⅱ)化合物的制备程序：将溴代吡咯腈(tralopyril)和溶于THF和溴氯甲烷(10摩尔比)中，加入NaH后室温反应2h，然后滴加式(Ⅴ)化合物(化合物1e-16e)的THF溶液，反应一定时间、经相关后处理得产物。
有益效果：本发明所合成的具有通式(Ⅰ)和(Ⅱ)的化合物具广谱的杀虫活，其中通式(Ⅰ)的化合物具明显韧皮部输导的杀虫活性，可用于防治多种作物上的以菜青虫、小菜蛾、粘虫等为代表的鳞翅目害虫幼虫；也可用于防治蓟马、叶蝉类、螨类和线虫类等有害生物。单独使用本发明的化合物，可以防治上述提及有害生物；本发明的化合物也可以与其它生物或化学物质联合使用，这些生物或化学物质可包括其它杀虫剂、杀螨剂、杀线剂、杀菌剂和生长调节剂。本发明的化合物作为有效成分，可制成所希望任何一种农药剂型，特别优选水分散粒剂、可溶性粉剂、油悬浮剂。
具体实施方式
此实施例中，详细描述了式(Ⅱ)中化合物1b的合成；按此合成方法可成功合成化合物2b-16b。
将溴代吡咯腈(1.05g,3mmol)和溶于THF(20mL)和溴氯甲烷(1.95g,15mmol,5equiv)中，分批加入NaH(60％in oil,0.288g,7.2mmol)后，室温反应2h，然后滴加炔丙醇1e(3mmol)的THF(10mL)溶液，65℃反应48h后，反应液倒入冰水中，用乙酸乙酯萃取3次，合并有机层，无水硫酸钠干燥，浓缩后柱层析得产物1b。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.69(m,4H,Ar-H),5.38(s,2H),4.05(d,J＝2.4Hz,2H),3.37(t,J＝2.4Hz,1H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ144.60,135.88,132.04*2,129.32*2,125.26,121.31,118.66,113.61,103.44,97.96,78.10,77.96,74.77,55.65.LC-MS(APCI,Pos)m/z:441[M+Na]+.
实例2：
此实施例中，详细描述了式(Ⅲ)中化合物1c的合成；按此合成方法可成功合成化合物2c-16c。
将式化合物1b(1mmol)和叠氮乙醇(1.2mmol)溶于8mL DMF中，CuSO4·5H2O(0.4mmol)和抗坏血酸钠(0.8mmol)溶于2mL纯净水，并加入上述反应液中，60℃反应4h，降至室温，加入20mL纯净水，用乙酸乙酯萃取3次，合并有机层，无水硫酸钠干燥，浓缩后柱层析得产物1c。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.88(s,1H),7.65(s,4H,Ar-H),5.37(s,2H,NCH2),5.02(t,J＝5.24Hz,1H),4.40(s,2H),4.34(t,J＝5.44Hz,2H),3.72(q,J＝5.2Hz,2H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ144.45,141.86,135.84,131.91*2,129.27*2,125.30,124.65,121.32,119.06,113.60,103.28,97.89,75.38,61.38,59.82,52.12.LC-MS(APCI,Pos)m/z:528[M+Na]+.
实例3：
此实施例中，详细描述了式(Ⅳ)中化合物1d的合成；按此合成方法可成功合成化合物2d-16d。
Boc-Glu-OtBu(1.00g,3.30mmol)溶于CH2Cl2(5mL)，然后加入EDC(0.758g,3.95mmol)和DMAP(0.293g,2.4mmol)；随后加入化合物1c(3mmol)。混合物室温反应5h,用水洗3次，无水MgSO4干燥，浓缩后柱层析得产物1d
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.97(s,1H),7.65(m,4H,Ar-H),7.13(d,J＝7.88Hz,1H),5.36(s,2H,NCH2),4.58(t,J＝5.48Hz,2H),4.41(s,2H),4.35(t,J＝5.04Hz,2H),3.75(m,1H),2.27(t,J＝8.6Hz,2H),1.82(m,2H),1.36(s,18H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ171.84,171.30,155.52,144.45,142.18,135.85,131.90*2,129.26*2,125.27,124.65,121.30,119.07,113.56,103.28,97.90,80.43,78.15,75.34,62.38,61.31,59.78,53.42,48.50,29.84,28.15*3,27.53*3,25.71.LC-MS(APCI,Pos)m/z:813[M+Na]+.
实例4：
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a的合成；按此合成方法可成功合成化合物2a-16a。
化合物1d(1.00g)加到CH2Cl2(3mL)和TFA(3mL)的混合液中，室温反应12h,真空浓缩后柱层析得产物1a。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.00(s,1H),7.65(m,4H,Ar-H),5.36(s,2H,NCH2),4.58(t,J＝5.24Hz,2H),4.40(s,2H),4.37(t,J＝4.96Hz,2H),3.74(m,1H),2.31(m,2H),1.95(m,2H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ174.51,171.61,144.51,142.26,141.89,135.88,131.96*2,129.31*2,125.32,124.71,121.34,119.10,113.65,103.32,97.92,75.40,62.57,61.32,59.85,54.82,29.14,24.68.LC-MS(APCI,Pos)m/z:635[M+1]+.
实例5:
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a-16a和式(Ⅱ)中化合物1b-16b对茶树的安全性评价。
将式中的式(Ⅰ)中部分化合物1a-16a和式(Ⅱ)中化合物1b-16b用少量甲醇溶解后，用含0.1％TW80的水配制成浓度为2mM药液；同样配制方法，另设0.2mM和2mM溴代吡咯腈以及2mM溴虫腈药液作阳性对照。将配好的药液喷雾于三年生茶树上，药后7天观察一次，共观察63天。药害现象及其分值如表2所示。
表2.药害结果
其分级标准为：0–10分,1级；11–20分,2级；21–30分,3级；31–40分,4级；41–50分,5级；51–60分,6级；61–70分,7级；71–80分,8级；81–90分,9级；91–100分,10级。
由表2可知，溴代吡咯腈对茶树均有药害，其中0.2mM达7级，2mM达8级；而溴虫腈、化合物1a-16a和化合物1b-16b均不表现药害。
实例6:
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a-16a韧皮部输导性。
主要采用蓖麻体系研究了化合物1a-16a韧皮部输导性，同时设溴虫腈作为阳性对照。将所有化合物用少量DMSO溶解，然后用用含0.1％TW80的水配制成浓度为0.2mM的药液，按照经典的蓖麻韧皮部输导性方法，将蓖麻幼苗浸到药液中，5h内每隔1h收集韧皮部渗出液，收集的韧皮部渗出液用甲醇稀释3倍，离心后取上清液按照各药剂液相检测条件进行检测。研究结果(见表3)表明，溴虫腈不具韧皮部输导性，而化合物1a-16a均表现不同程度的韧皮部输导性。
表3.化合物韧皮部输导性
实例7:
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a-16a和式(Ⅱ)中化合物1b-16b对小菜蛾、朱砂叶螨和南方根结线虫的活性。将同时化合物1a-16a、化合物1b-16b和溴虫腈用少量DMSO溶解，然后用用含0.1％TW80的水配制成浓度为1mM的药液。采用浸叶法测式各化物对小菜蛾3龄幼虫的活性，处理后48h统计分析。采用玻片浸渍法测式各化物对朱砂叶螨的活性，处理后24h调查并统计分析。采用浸渍法测式各化物对南方根结线虫的活性，处理后48h在解剖镜下调查并统计分析。测试结果(见表4)表明，化合物1a-16a和化合物1b-16b均对小菜蛾3龄幼虫、朱砂叶螨和南方根结线虫表现不同程度的毒杀活性。
表4.各化合物对小菜蛾3龄幼虫、朱砂叶螨和南方根结线虫的活性
实例8:
此实施例中，详细描述了式(Ⅰ)中化合物1a-16a对茶棍蓟马的内吸杀虫活性，另设溴虫腈作为药剂对照。将所有化合物用少量DMSO溶解，然后用用含0.1％TW80的水配制成浓度为2mM的药液。将茶棍蓟马若虫接种于1年生水培茶苗，培养48h后，将有茶棍蓟马若虫的茶苗移入40mL上述药液中，继续培养，分别于24h、48h和96h后后调查并统计分析。测试结果(见表5)表明，化合物1a-16a均对茶棍蓟马呈现良好的内吸杀虫活性；而对照药溴虫腈的内吸杀虫活性并不明显。
表5.各化合物对茶棍蓟马的内吸杀虫活性