張炳杰

(廣東工業(yè)大學(xué)生物醫(yī)藥學(xué)院，廣東 廣州 510006)

蚊蟲特別是雌性成蚊，具有吸血的特性，是傳播黃熱病、登革熱、瘧疾、絲蟲病、日本腦炎等病原體的中間宿主，嚴(yán)重危害人類生命健康。只要有適合人類居住的地方，都會(huì)有蚊子分布和存在；只要環(huán)境溫度上升到15℃以上，就會(huì)有蚊蟲的繁衍出沒。夏季，甚至部分秋季只要溫度較高，就會(huì)出現(xiàn)大量的繁殖和活動(dòng)。由于夏季和秋季，同時(shí)是農(nóng)作物生長(zhǎng)和收獲的季節(jié)，這個(gè)時(shí)候特別容易受到病蟲的危害，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量受到影響。常用的傳統(tǒng)殺蟲劑，如有機(jī)磷、有機(jī)氯、氨基甲酸酯，或者家庭室內(nèi)使用的驅(qū)蚊水，如驅(qū)蚊胺和驅(qū)蚊酯，在農(nóng)業(yè)和生活中曾被長(zhǎng)期廣泛地使用。由于有機(jī)磷類等殺蟲劑對(duì)環(huán)境污染大，對(duì)生物的毒害性大，殘留時(shí)間長(zhǎng)，不容易代謝及自然分解等問題，逐步被部分的禁止使用。驅(qū)蚊水或者驅(qū)蚊香等長(zhǎng)期使用，導(dǎo)致蚊子很容易產(chǎn)生免疫作用而不受影響。最近30年開發(fā)出來的新一代的擬菊酯，因其對(duì)蚊蟲類害蟲具有高效、低毒、低殘留、環(huán)境毒性低等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的應(yīng)用[1]。

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，擬除蟲菊酯類殺蟲劑對(duì)水生生物毒性較大，例如:聯(lián)苯菊酯對(duì)水生生物，如幼魚及魚卵具有高毒性。特別是，當(dāng)人們使用這類殺蟲劑農(nóng)藥后，這些化合物會(huì)隨著雨水溶于土壤或江河水系中，從而對(duì)水生魚卵產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。因一些傳統(tǒng)低成本的擬除蟲殺蟲劑長(zhǎng)期、單一、大量的使用，使得蚊蟲等害蟲對(duì)于該類農(nóng)藥的耐藥性不斷提高[2]?；诖?，就需要推陳出新的合成出新一類更加友好的高效低毒型的殺蟲劑結(jié)構(gòu)化合物。硫醇酯在藥物類中是一種常見的基團(tuán)，這種結(jié)構(gòu)與酯基類似，極性小，但沒有酯基穩(wěn)定，容易代謝或者自然分解[3-4]。主要的合成方法是硫醇與酰氯的酯化反應(yīng)，這與擬除蟲菊酯類殺蟲劑的合成方法和結(jié)構(gòu)是相類似的，如二氯醚菊酯、四氟苯菊酯、殺滅菊酯和聯(lián)苯菊酯等[5]。

本文保留了四氟苯菊酯或聯(lián)苯菊酯中的菊酸和苯環(huán)等基本結(jié)構(gòu)并力圖簡(jiǎn)化，用硫醇酯代替酯基，同時(shí)用三氟氯菊酸替換二氯菊酸。這樣做的目的是提高光穩(wěn)定性和降低化合物極性，能夠盡可能簡(jiǎn)化化合物的結(jié)構(gòu)，以期望保持優(yōu)良抗蚊殺蟲活性，同時(shí)，能夠降低對(duì)水生生物的毒性。以一個(gè)對(duì)氟芐硫醇與三氟氯菊酸為原料，經(jīng)過S-酯化反應(yīng)合成一種硫醇酯基的硫醇菊酯化合物(LCA-CSF,圖1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR分析表征確定，并對(duì)其抗蚊殺蟲活性進(jìn)行了測(cè)試。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Bruker-400型核磁共振儀 (CDCl3溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；WFH-203B型三用紫外分析儀；4-氟芐硫醇，阿拉丁試劑有限公司；三氟氯菊酸，北京伊諾凱有限公司；其余試劑均采用分析純或者化學(xué)純。

圖1 硫醇菊酯化合物合成路線

1.2 LCA-CSF的合成

用電子天平稱取300 mg（1.007 mmol）的三氟氯菊酸放入50mL的圓底燒瓶?jī)?nèi)，用氮?dú)庾龇磻?yīng)的保護(hù)氣。用注射器取20mL左右超干的無(wú)水二氯甲烷于燒瓶中攪拌并完全溶解，然后加入乙二酰氯0.257 mL（3.020 mmol），攪拌約0.5 h，然后用注射器加入0.15 mL的無(wú)水N,N-二甲基甲酰胺（DMF）。注意反應(yīng)劇烈程度并在通風(fēng)櫥內(nèi)，注意換氣球，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)和室溫條件下反應(yīng)1 h。1h后將圓底燒瓶利用真空旋蒸儀盡量旋干，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加入適量的超干二氯甲烷溶劑，攪拌溶解，并加入無(wú)水吡啶0.164 mL（2.013 mmol），反應(yīng)30 min之后。最后加入4-氟芐硫醇286 mg（2.013 mmol），在室溫條件下，反應(yīng)2 h以上。以TLC檢測(cè)反應(yīng)的終點(diǎn) [展開劑:（石油醚）/（乙酸乙酯） =50/1]，通過洗滌萃取干燥等步驟得到LCA-CSF的粗產(chǎn)物，然后通過硅膠柱層析 [洗脫劑:（石油醚）/（乙酸乙酯） =100/1]得到純化合物L(fēng)CA-CSF，無(wú)色油狀液體，Rf=0.58[展開劑:（石油醚） /（乙酸乙酯） =50/1]，產(chǎn)率:74%。1H NMR（400 MHz,Chloroformd） δ 7.24（dd,J=8.5,5.4 Hz,2H） ,6.98（t,J=8.6 Hz,2H） ,6.93-6.87（m,1H） ,4.10（d,J=5.0 Hz,2H） ,2.31（d,J=8.2 Hz,2H） ,1.31（s,3H） ,1.28（s,3H）.13C NMR（101 MHz,CDCl3δ 194.04,162.18,133.45,130.56,130.48,129.69,121.89,120.745,115.76,115.54,41.83,34.00,33.05,31.58,28.43,14.97.

1.3 抗蚊殺蟲活性測(cè)試

用24孔板法來測(cè)定對(duì)硫醇菊酯衍生物L(fēng)CACSF進(jìn)行白紋伊蚊幼蟲（Aedes albopictus larva）的幼蟲殺蟲活性測(cè)試。幼蟲半致死濃度測(cè)試方案:本實(shí)驗(yàn)采用無(wú)菌24孔板對(duì)新型硫醇菊酯衍生物L(fēng)CA-CSF進(jìn)行了對(duì)白紋伊蚊幼蟲半致死濃度的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)樣品溶液配置過程中使用丙酮溶劑采用二倍稀釋法得到15個(gè)濃度梯度的樣品和陽(yáng)性組化合物，然后使用移液槍向每個(gè)孔板中加入985μL的去氯水和5 μL的營(yíng)養(yǎng)液（13 mg/mL的魚粉末食物溶液），并向每個(gè)24孔板中加入5只以上的1齡期幼蟲[6-7]。并向每個(gè)孔板中加入10 μL的樣品溶液，測(cè)試的幼蟲的死亡率能夠覆蓋0%～100%，每次樣品測(cè)試平行重復(fù)三次，并放在室溫條件下培養(yǎng)24 h，記錄孔板中幼蟲的死亡率。并計(jì)算出LCA-CSF對(duì)1齡期幼蟲的半致死濃度LC50值。

采用CDC bottle bioassay方案對(duì)LCA-CSF化合物進(jìn)行白紋伊蚊雌性成蚊（Aedes albopictus female adult mosquito）的殺蟲活性測(cè)試:空白組和丙酮模型組中成蚊的死亡率一般控制在2%以內(nèi)[8-9]。成蚊實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)CDC bottle bioassay（接觸法），將LCA-CSF利用丙酮溶劑配置成12.5μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)暴露時(shí)間濃度，然后向每個(gè)惠頓瓶中加入1 mL配置好的樣品溶液，并使得溶液均勻分布在整個(gè)惠頓瓶的內(nèi)部瓶壁上，然后避光陰涼出自然干燥2～3 h，待得惠頓瓶完全干燥后，向每個(gè)瓶子中加入25只以上的雌性成蚊，每隔30 min記錄一次蚊子的死亡數(shù)，最終統(tǒng)計(jì)并計(jì)算出LCA-CSF對(duì)雌性成蚊30 min、60 min和120 min等3個(gè)不同時(shí)間段的致死率[10]。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成與表征

本文保留了商品化的擬菊酯的菊酸和苯環(huán)結(jié)構(gòu)，主要以硫醇酯基替換酯基，合成一種含氟的硫醇菊酯衍生物。采用菊酸酰氯與芐硫醇的酯化反應(yīng)方法，采用無(wú)水二氯甲烷作反應(yīng)溶劑和無(wú)水吡啶作縛酸劑，反應(yīng)時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，快速柱層析純化，且可以較高的產(chǎn)率得到目標(biāo)化合物。

對(duì)衍生物結(jié)構(gòu)進(jìn)行的表征，1H NMR分析表明:δ1.28吸收峰為菊酸上的兩個(gè)甲基氫吸收峰；δ2.20和δ2.13吸收峰為菊酸上環(huán)丙基的兩個(gè)氫吸收峰；13C NMR分析表明:δ 194.05處的吸收峰為C=O的碳吸收峰，δ 162.13處的吸收峰為苯環(huán)上C-F的碳吸收峰，并且該峰形出現(xiàn)裂分，與理論情況相一致。

2.2 殺蟲活性

本文研究了化合物L(fēng)CA-CSF對(duì)白紋伊蚊1齡期幼蟲和雌性蚊蟲的殺蟲活性，其測(cè)試結(jié)果表明了，LCA-CSF對(duì)白紋伊蚊幼蟲的半致死濃度LC50值為7.2μmol/L，同時(shí)該合成目標(biāo)化合物在12.5 μgobottle-1在30 min對(duì)雌性成蚊的致死率為74%，其在60 min對(duì)成蚊的致死率能達(dá)到83%，在120 min后對(duì)成蚊的致死率達(dá)到87%；且LCA-CSF藥物對(duì)成蚊殺蟲滅蚊活性具有劑量依賴關(guān)系，且也具有時(shí)間依賴關(guān)系。該化合物有必要對(duì)耐藥性蚊蟲做進(jìn)一步的研究，還應(yīng)對(duì)水生生物如對(duì)斑馬魚的毒性研究作進(jìn)一步論證。