[发明专利]4－烃基－3－氰基双环笼状磷酸酯类及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及4-烃基-3-氰基双环笼状磷酸酯类及其制备和应用。

背景技术

1960年Verkade等首次合成了具有新颖结构的双环笼状磷酸酯以来，由于其分子呈高度对称的笼状结构及其衍生物具有很强的生物活性而且对生物有独特的作用机制，引起人们普遍的关注，具有生物活性的衍生物不断见诸报道。

双环笼状磷酸酯衍生物在军事、农药和工业等方面有极其广泛的研究，它的某些衍生物有很强的生物活性且作用独特，化学家、昆虫毒理学家争相研究，目前已发现它的某些衍生物可用作杀虫剂、杀菌剂、尤其是杀螨，用作除草剂对消灭黑麦草、蟋蟀草、芥草、豚草及其他一些杂草具有特效，专利文献也曾报道某些具有双环笼状结构的磷酸酯有一定的杀虫、杀螨和除草活性。邵瑞连等报道这类化合物具有一定的生物活性，此外，这类化合物含有磷、氮、硫等元素，也是目前使用的重要的膨胀性阻燃剂。

1976和1977年，Bellet，Bowery和Koenaga等报道双环有机磷酸酯类化合物是γ-氨基丁酸(GABA)受体的抑制剂。在理论研究上，Pudovik M.A.等研究了这类化合物的反应，胡文祥等对它们的NMR结构效应关系进行了详细的研究。

20世纪80年代中期，通过电生理和同位素示踪技术证明，双环硫(氧)化磷酸酯类化合物为γ-氨基丁酸A型(GABAA)受体非竞争性拮剂，具有较高的杀虫活性，它对结合在家蝇和哺乳动物脑膜上的放射性配体有中等强度的抑制，其活性是对GABA引起的氯离子电流产生拮抗作用，阻断GABA的抑制作用而产生过度兴奋症状。Eto等在研究双环氧(硫)化磷酸酯类化合物的结构与活性时发现，4-叔丁基双环氧化磷酸酯对大白鼠毒性非常高(0.053mg/kg)，Casida研究小组开发成功了[³⁵S]4-叔丁基双环硫化磷酸酯([³⁵S]TBPS)，由于该化合物与哺乳动物GABA受体有较高的亲和性，用于探索GABA受体的机能及作为测定其它GABA受体非竞争性拮抗剂的标准对照物。

早期的研究工作多限于4-取代的双环笼状亚磷酸酯及磷酸酯类衍生物等方面的合成和应用，Y.ozoe，巨修练等合成得到了一系列3，4-二烷基取代的双环硫化磷酸酯，并发现部分化合物生物活性较高，且在哺乳动物和昆虫GABA之间具有一定的选择性。我国李玉桂等在该类化合物的合成及生物活性方面做了大量研究，并发现部分化合物具有一定的生物活性。

现有技术没有任何具体的记载4-烃基-3-氰基双环笼状磷酸酯类化合物，更没有任何具体的记载这些化合物的杀虫活性。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种4-烃基-3-氰基双环笼状磷酸酯类，其采用在3位引入吸电子基团-氰基，更有利于提高该类化合物对昆虫GABA受体的活性，本发明采取对该类先导化合物进行结构修饰和优化，筛选出了高活性、高选择性、低毒的杀虫剂分子，从而有利于将来开发出新一代的农药。

本发明的另一个目的是提供该4-烃基-3-氰基双环笼状磷酸酯类的制备方法。

本发明的还有一个目的是将本发明的4-烃基-3-氰基双环笼状磷酸酯类作为杀虫剂的应用。

本发明4-烃基-3-氰基双环笼状磷酸酯类所采用的技术方案是：具有通式I所表示的结构式：

式中R为C₁-C₅烷基、C₅-C₆环烷基或芳基，X为O或S原子。

优选的R为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、环戊基、环己基、苯环、吡啶环、呋喃环、吡咯环或噻吩环；X为O或S原子。

本发明制备方法采用的技术方案是是将通过羟醛缩合法或丙二酸二乙酯法合成得到的三羟甲基中间体与二苯甲酮反应，以保护两个羟甲基，得到5-烃基-5-羟甲基-2，2-二苯基-1，3-二氧六环，另一个羟甲基经PCC氧化为醛基，得到5-烃基-5-醛基-2，2-二苯基-1，3-二氧六环，然后5-烃基-5-醛基-2，2-二苯基-1，3-二氧六环再与亚硫酸氢钠和氰化钠加成得到氰醇，即2-烃基-2-羟甲基-1-氰基-1，3-丙二醇，脱去保护基后，得到的2-烃基-2-羟甲基-1-氰基-1，3-丙二醇与三氯氧磷或三氯硫磷反应得到4-烃基-3-氰基双环笼状磷酸酯类，其具体合成步骤如下：