• 百种中国杰出学术期刊
  • 中国精品科技期刊
  • 中国高校百佳科技期刊
  • 中国高校精品科技期刊
  • 中国国际影响力优秀学术期刊
  • 中国科技核心期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

放射性同位素碳-14标记氯虫苯甲酰胺的合成与分析

杨征敏 宋明钰 陈沪飞 余志扬 周迪 夏燕婷 郑东敏 薛晓娅

引用本文:
Citation:

放射性同位素碳-14标记氯虫苯甲酰胺的合成与分析

    通讯作者: 杨征敏, zmyang@qzisotech.com
  • 中图分类号: O628.21;S482.3

Synthesis and analysis of radioisotope carbon-14 labelled chlorantraniliprole

    Corresponding author: Zhengmin YANG, zmyang@qzisotech.com ;
  • CLC number: O628.21;S482.3

  • 摘要: 以 [ 14C ] 碳酸钡为放射性同位素原料,通过格氏反应、亲核取代、胺化和缩合等8步放化反应制备了2种放射性同位素碳-14 标记的氯虫苯甲酰胺粗品,经反相高效液相色谱(RP-HPLC)纯化获得标记物纯品14C-氯虫苯甲酰胺 [ 3-溴-N- [ 4-氯-2-甲基-6-( 甲氨基 [ 羰基-14C ] 甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺 ( 2 , 55.6 mCi)和3-溴-N- [ 4-氯-2-甲基-6- (甲氨基甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5- [ 羰基-14C ] 甲酰胺 ( 3 , 58.6 mCi) ] 。以 [ 14C ] 碳酸钡计,两种标记物的总放化收率分别为32%和52%。其结构经核磁共振氢谱、质谱和在线放射性高效液相色谱 (HPLC-FSA) 分析确认。放射性薄层成像分析 (TLC-IIA)、离线放射性高效液相色谱分析(HPLC-LSC)、在线放射性高效液相色谱-二极管阵列检测器/质谱联用 (HPLC-FSA/PDA/MS) 和LSC分析表明,两种14C-氯虫苯甲酰胺的放化纯度分别为99.8%和99.6%,化学纯度分别为99.1%和98.4%,比活度分别为52.45 mCi/mmol和52.30 mCi/mmol。这2种标记物可作为放射性示踪剂,可满足氯虫苯甲酰胺在中国的登记代谢试验研究的需要。
  • 图式 1  氯虫苯甲酰胺 (1) 及其放射性同位素碳-14标记物 ( *表示碳-14标记位点)

    Scheme 1.  Chlorantraniliprole (1) and its radioisotope carbon-14 labelled counterparts(*indicates carbon-14 labelled sites)

    图式 2  [ 苯甲酰胺羰基-14C] 氯虫苯甲酰胺 (2) 的合成路线 (*表示碳-14标记位点)

    Scheme 2.  Synthetic route of [benzamide carbonyl-14C]chlorantraniliprole 2 (*indicates carbon-14 labelled sites)

    图式 3  [ 吡唑甲酰胺羰基-14C] 氯虫苯甲酰胺 (3) 的合成路线 (*表示碳-14标记位置)

    Scheme 3.  Synthetic route of [pyrazolylamide carbonyl-14C]chlorantraniliprole 3 (*indicates carbon-14 labelled sites)

    图 1  碳-14标记氯虫苯甲酰胺 (2) 的离线放射性高效液相色谱图 (HPLC-LSC)

    Figure 1.  Offline radio-chromatogram (HPLC-LSC) of the carbon-14 labelled chlorantraniliprole (2)

    图 2  碳-14标记氯虫苯甲酰胺 (2) 的高效液相色谱图(HPLC-UV)

    Figure 2.  High performance liquid chromatogram of the carbon-14 labelled chlorantraniliprole (2)

    图式 4  丙酯草醚 (15)、氯虫苯甲酰胺 (16) 和环磺酮 (17) 分子中的标记单元

    Scheme 4.  Radiolabelling units of pyribambenz-propyl (15), chlorantraniliprole (16) and tembotrione (17)

  • [1] 柏亚罗. 氯虫苯甲酰胺将于2021年专利到期[J]. 农药市场信息, 2016(17): 34.

    BAI Y L. The patent of chlorantraniliprole is about to expire in 2021[J]. Pestic. Market News, 2016(17): 34.
    [2] G·P·拉姆, B·J·迈尔斯, T·P·塞尔比, 等. 杀虫的邻氨基苯甲酰胺: CN1419537A[P]. 2003-05-21.

    LAHM G P, MYERS B J, SELBY T P, et al. Insecticidal anthranilamides: CN1419537A[P]. 2003-05-21.
    [3] 农业部种植业管理司. 中华人民共和国农业部公告第2569号: 农药登记资料要求[S/OL]. 2017-09-13. http://www.zzys.moa.gov.cn/gzdt/201712/t20171227_6310271.htm.

    Department of Planting Management, Ministry of Agriculture. Announcement No. 2569 of the Ministry of Agriculture of the People's Republic of China: Data requirements on pesticide registration[S/OL]. 2017-09-13. http://www.zzys.moa.gov.cn/gzdt/201712/t20171227_6310271.htm.
    [4] 农作物中农药代谢试验准则NY/T 3096—2017[S]. 北京: 中华人民共和国农业部. 2017-06-12.

    Guideline for the testing of pesticide metabolism in crops NY/T 3096—2017[S]. Beijing: Ministry of Agriculture of the PRC. 2017-06-12.
    [5] 经济合作与发展组织化学品测试准则编译委员会. 经济合作与发展组织化学品测试准则[M]. 北京: 中国农业出版社, 2013: 1367.

    Compilation and translation committee of OECD guidelines for the testing of chemicals. OECD guidelines for the testing of chemicals[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2013: 1367.
    [6]

    US EPA: Test guidelines for pesticides and toxic substances: series 860-residue chemistry test guidelines[S/OL]. [1996-08].https://www.epa.gov/test-guidelines-pesticides-and-toxic-substances/series-860-residue-chemistry-test-guidelines.
    [7]

    US EPA: test guidelines for pesticides and toxic substances: series 835-fate, transport and transformation test guidelines[S/OL]. [January 1998]. https://www.epa.gov/test-guidelines-pesticides-and-toxic-substances/series-835-fate-transport-and-transformation-test.
    [8] 贾明宏, 李本昌. 农药学研究的重要手段: 放射性同位素示踪技术[J]. 农药科学与管理, 1996, 17(4): 14-19.

    JIA M H, LI B C. Important method for research pesticide science: radioisotope tracer techniques[J]. Pestic Sci Admin, 1996, 17(4): 14-19.
    [9]

    GADDAMIDI V, SCOTT M T, SWAIN R S, et al. Metabolism of [14C]chlorantraniliprole in the lactating goat[J]. J Agric Food Chem, 2011, 59(4): 1316-1323. doi: 10.1021/jf103558n
    [10]

    GADDAMIDI V, ZIMMERMAN W T, PONTE M, et al. Pyrolysis of [14C]-chlorantraniliprole in tobacco[J]. J Agric Food Chem, 2011, 59(17): 9424-9432. doi: 10.1021/jf201995b
    [11]

    European Food Safety Authority. Conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance chlorantraniliprole[J]. EFSA Journal, 2013, 11(6): 3143-3250. doi: 10.2903/j.efsa.2013.3143
    [12]

    ARMAREGO W L F, CHAI C L L. Purification of laboratory chemicals[M]. 7th ed. Boston: Butterworth-Heinemann, 2012.
    [13]

    MOCHIZUKI M, KORI M, KONO M, et al. Discovery of a 7-arylaminobenzimidazole series as novel CRF1 receptor antagonists[J]. Bioorg Med Chem, 2016, 24(19): 4675-4691. doi: 10.1016/j.bmc.2016.08.005
    [14]

    SCHAREINA T, ZAPF A, COTTÉ A, et al. A versatile protocol for copper-catalyzed cyanation of aryl and heteroaryl bromides with acetone cyanohydrin[J]. Adv Synth Catal, 2011, 353(5): 777-780. doi: 10.1002/adsc.201000200
    [15]

    YANG Z M, XU Y J, ZHANG G H, et al. Synthesis of carbon-14 labeled ZJ0712, a novel strobilurin fungicide[J]. J Label Compd Radiopharm, 2018, 61(11): 812-819. doi: 10.1002/jlcr.3646
    [16] 杨征敏, 见才广, 周兵, 等. 两种放射性同位素碳-14标记毒氟磷的合成与分析[J]. 有机化学, 2018, 38(5): 1177-1184.

    YANG Z M, JIAN C G, ZHOU B, et al. Synthesis and analysis of two versions of radioisotope carbon-14 labelled Dufulin[J]. Chin J Org Chem, 2018, 38(5): 1177-1184.
    [17]

    LAHM G P, STEVENSON T M, SELBY T P, et al. Rynaxypyr: a new insecticidal anthranilic diamide that acts as a potent and selective ryanodine receptor activator[J]. Bioorg Med Chem Lett, 2007, 17(22): 6274-6279. doi: 10.1016/j.bmcl.2007.09.012
    [18]

    LAHM G P, PASTERIS R J. Arthropodicidal anthranilamides: WO03106427[P]. 2003-02-27.
    [19] 柴宝山, 彭永武, 李慧超, 等. 氯虫酰胺的合成与杀虫活性[J]. 农药, 2009, 48(1): 13-16. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2009.01.002

    CHAI B S, PENG Y W, LI H C, et al. Synthesis of Chlorantraniliprole and its insecticidal activity[J]. Agrochem, 2009, 48(1): 13-16. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2009.01.002
    [20] 杨征敏, 叶庆富, 唐庆红, 等. 新型除草剂丙酯草醚A环14C均标记合成和鉴定[J]. 化学学报, 2005, 63(21): 1999-2003. doi: 10.3321/j.issn:0567-7351.2005.21.010

    YANG Z M, YE Q F, TANG Q H, et al. Radiolabeled synthesis and identification of a novel herbicide, propyl 4-[2-(4, 6-dimethoxy-2-pyrimidinyloxy) benzylamino]benzoate with all six benzoic ring carbons labeled by 14C[J]. Acta Chim Sin, 2005, 63(21): 1999-2003. doi: 10.3321/j.issn:0567-7351.2005.21.010
    [21]

    YANG Z M, YE Q F, LU L. Synthesis of herbicidal ZJ0273 labeled with tritium and carbon-14[J]. J Label Compd Radiopharm, 2008, 51(4): 182-186. doi: 10.1002/jlcr.1498
    [22]

    YANG Z M, JI Z Q, YE Q F, et al. Synthesis of 6β-([1-14C]propoxy) celangulin V[J]. J Label Compd Radiopharm, 2008, 51(2): 109-112. doi: 10.1002/jlcr.1493
    [23] 杨征敏, 张贵华, 许亚军, 等. 高比活度碳-14标记吡虫啉的合成与分析[J]. 核化学与放射化学, 2018, 40(3): 196-202. doi: 10.7538/hhx.2018.YX.2017055

    YANG Z M, ZHANG G H, XU Y J, et al. Synthesis and analysis of carbon-14 labelled Imidacloprid with high specific activity[J]. J Nucl Radiochem, 2018, 40(3): 196-202. doi: 10.7538/hhx.2018.YX.2017055
    [24] 许亚军, 张贵华, 杨征敏, 等. 高比活度碳-14标记毒氟磷的合成与分析[J]. 农药学学报, 2017, 19(6): 672-678.

    XU Y J, ZHANG G H, YANG Z M, et al. Synthesis and analysis of carbon-14 labelled Dufulin with high specific activity[J]. Chin J Pestic Sci, 2017, 19(6): 672-678.
    [25]

    Filer C N. Radiolabeled insecticides, herbicides and fungicides[J]. Isot. Phys. Biomed. Sci., 1991, 1(Labelled Compd., Pt. B): 1-44.
    [26]

    YANG Z M, WANG W, HAN A L, et al. Determination of herbicide ZJ0273 residue in rapeseed by radioisotopic tracing method[J]. Food Chem, 2009, 114(1): 300-305. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.08.095
  • [1] 许亚军张贵华杨征敏周兵徐鹏飞陈沪飞叶庆富 . 高比活度碳-14标记毒氟磷的合成与分析. 农药学学报, 2017, 19(6): 672-678. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2017.0092
    [2] 李维洋陈蔚燕耿丙新许良忠 . 新型氯虫苯甲酰胺衍生物的合成及其杀虫活性. 农药学学报, 2014, 16(2): 220-224. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2014.02.17
    [3] 湛立伟沈峰平沈立蒋晓锦牟仁祥马有宁 . 稻谷加工过程中4种常用杀虫剂残留的消解规律. 农药学学报, 2018, 20(4): 477-486. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2018.0061
    [4] 王芹芹崔丽王立梁沛袁会珠芮昌辉 . 草地贪夜蛾对杀虫剂的抗性研究进展. 农药学学报, 2019, 21(4): 401-408. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0072
    [5] 于居龙张国缪康赵来成杨红福方继朝郭慧芳庄义庆姚克兵束兆林 . 氯虫苯甲酰胺拌种对稻纵卷叶螟的防治效果及安全性评价. 农药学学报, 2019, 21(3): 300-308. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0055
    [6] 邢家华夏旭建彭伟立付群梅陈杰郁林军董德臻魏优昌 . 新型杀虫剂甲磺虫腙的合成与杀虫活性. 农药学学报, 2008, 10(2): 236-239.
    [7] 刘建华杜晓华 . 新型含吡唑杂环邻氨基苯甲酰胺类化合物的合成与杀螨活性. 农药学学报, 2015, 17(1): 27-34. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2015.01.03
    [8] 林涛游泳郑丽祯魏辉林荣华王长方傅建炜李建宇史梦竹 . 三种双酰胺类杀虫剂制剂对环境非靶标生物的急性毒性. 农药学学报, 2015, 17(6): 757-762. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2015.06.018
    [9] 邢家华朱冰春袁静郁季平董德臻周冬英胡冬松陈杰 . 新型杀虫剂氯氟氰虫酰胺对不同鳞翅目害虫的毒力和田间防效. 农药学学报, 2013, 15(2): 159-164.
    [10] 李美赵德友孙作文朱福兴王金信慕立义 . 杀虫剂对中华草蛉幼虫的毒力及其选择性研究. 农药学学报, 2000, 2(3): 57-61.
    [11] 吴青君张友军徐宝云 . 抑制性谷氨酸受体(IGluRs)通道及其相关杀虫剂的作用. 农药学学报, 2008, 10(3): 251-259.
    [12] 丁宁孟庆伟赵伟杰苗蔚荣 . 噁二嗪类杀虫剂茚虫威的研究进展. 农药学学报, 2005, 7(2): 97-103.
    [13] 张希跃吴迪潘洪吉罗雪婷矫健李秋梅王艳梅 . 氯虫苯甲酰胺和高效氯氟氰菊酯在豇豆和土壤中的残留行为. 农药学学报, 2016, 18(4): 481-489. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2016.0067
    [14] 徐广春徐德进徐鹿王聪博曹坳程顾中言 . 有机硅助剂对氯虫苯甲酰胺防治稻纵卷叶螟的增效作用研究. 农药学学报, 2020, 22(2): 285-292. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0060
    [15] 王欢欢张春姣刘梦铭朱鹏薛超彬 . 氟啶虫胺腈等11种杀虫剂对瓜蚜的毒力及协同增效作用. 农药学学报, 2019, 21(2): 181-186. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0024
    [16] 贺敏朱晓丹贾春虹郑永权 . 玉米中氯虫苯甲酰胺残留的超高效液相. 农药学学报, 2013, 15(5): 597-600.
    [17] 李红红王彦辉韦典杨珂李雪生谭辉华曾东强 . 氯虫苯甲酰胺在甘蔗及土壤中的残留消解动态. 农药学学报, 2016, 18(1): 101-106. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2016.0012
    [18] 吴若函严海娟丁悦董雪葛常艳余向阳 . 氯虫苯甲酰胺对2种跳虫的繁殖毒性与氧化胁迫. 农药学学报, 2018, 20(5): 577-586. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2018.0074
    [19] 孙丽娜杨代斌芮昌辉崔丽袁会珠 . 氯虫苯甲酰胺对小菜蛾鱼尼丁受体基因mRNA表达量的影响. 农药学学报, 2012, 14(2): 136-142.
    [20] 尹艳琼赵雪晴谌爱东李向永吴青君张友军 . 云南省小菜蛾田间种群对氯虫苯甲酰胺的抗药性变化趋势. 农药学学报, 2014, 16(6): 746-750. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2014.06.18
  • 加载中
图(6)
计量
  • 文章访问数:  2044
  • HTML全文浏览量:  931
  • PDF下载量:  86
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-14
  • 网络出版日期:  2019-09-03
  • 刊出日期:  2020-02-01

放射性同位素碳-14标记氯虫苯甲酰胺的合成与分析

    通讯作者: 杨征敏, zmyang@qzisotech.com
  • 上海启甄同位素标记合成研究中心,上海 201403

DOI: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0003

摘要: 以 [ 14C ] 碳酸钡为放射性同位素原料,通过格氏反应、亲核取代、胺化和缩合等8步放化反应制备了2种放射性同位素碳-14 标记的氯虫苯甲酰胺粗品,经反相高效液相色谱(RP-HPLC)纯化获得标记物纯品14C-氯虫苯甲酰胺 [ 3-溴-N- [ 4-氯-2-甲基-6-( 甲氨基 [ 羰基-14C ] 甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺 ( 2 , 55.6 mCi)和3-溴-N- [ 4-氯-2-甲基-6- (甲氨基甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5- [ 羰基-14C ] 甲酰胺 ( 3 , 58.6 mCi) ] 。以 [ 14C ] 碳酸钡计,两种标记物的总放化收率分别为32%和52%。其结构经核磁共振氢谱、质谱和在线放射性高效液相色谱 (HPLC-FSA) 分析确认。放射性薄层成像分析 (TLC-IIA)、离线放射性高效液相色谱分析(HPLC-LSC)、在线放射性高效液相色谱-二极管阵列检测器/质谱联用 (HPLC-FSA/PDA/MS) 和LSC分析表明,两种14C-氯虫苯甲酰胺的放化纯度分别为99.8%和99.6%,化学纯度分别为99.1%和98.4%,比活度分别为52.45 mCi/mmol和52.30 mCi/mmol。这2种标记物可作为放射性示踪剂,可满足氯虫苯甲酰胺在中国的登记代谢试验研究的需要。

English Abstract

  • 氯虫苯甲酰胺 (chlorantraniliprole, 1, 图式1) 是美国杜邦公司创制的邻氨基苯甲酰胺类杀虫剂,属于鱼尼丁受体激动剂,具有广谱、高效、低毒和安全等特点,现为国际杀虫剂市场的主流品种,在100多个国家销售 [1 ]。随着氯虫苯甲酰胺在中国的专利保护将于2021年届满,开展氯虫苯甲酰胺及其制剂在中国的登记试验愈加重要和迫切 [2 ]

    图式 1  氯虫苯甲酰胺 (1) 及其放射性同位素碳-14标记物 ( *表示碳-14标记位点)

    Scheme 1.  Chlorantraniliprole (1) and its radioisotope carbon-14 labelled counterparts(*indicates carbon-14 labelled sites)

    2017年9月,我国颁布的《农药登记资料要求》中新增了农药代谢试验 [3 ],而借助于放射性同位素示踪技术开展化学农药的登记代谢试验,已有诸多研究报道,其内容至少包含 [4-8 ]:1) 农作物中代谢,即农药制剂在3~5类农作物中代谢;2) 环境中代谢,即农药原药及其制剂在至少4种不同代表性土壤中的好氧代谢、在至少1种土壤中的厌氧代谢和在至少2种不同代表性水-沉积物系统中的好氧代谢;3) 动物中代谢,即农药制剂在畜禽类动物中的代谢。

    鉴于中国特定的农田生态环境、耕作方式、公众膳食习惯和与农产品密切相关下游产业的特点等方面与美国、欧盟、日本等发达国家存在显著差异,加之中国目前与这些国家在农药登记试验资料方面并不互认,因而氯虫苯甲酰胺在中国正式登记前仍须开展代谢试验研究。放射性同位素碳-14标记氯虫苯甲酰胺是开展该农药上述试验所必需的示踪剂。文献中报道了2种碳-14标记的氯虫苯甲酰胺,但并未公开其制备方法 [9-11 ]。笔者在综合考虑氯虫苯甲酰胺的化学稳定性、代谢稳定性、毒理学重要性和农药登记代谢试验等要求后,分别选择对氯虫苯甲酰胺分子中苯甲酰标记单元和吡唑酰胺标记单元中碳环外的羰基 (23图式1)进行同位素碳-14标记,并分别对其标记化合物进行了合成,合成路线见图式2图式3,对其质量指标进行了分析,旨在为开展氯虫苯甲酰胺在中国的登记代谢试验奠定基础。

    图式 2  [ 苯甲酰胺羰基-14C] 氯虫苯甲酰胺 (2) 的合成路线 (*表示碳-14标记位点)

    Scheme 2.  Synthetic route of [benzamide carbonyl-14C]chlorantraniliprole 2 (*indicates carbon-14 labelled sites)

    图式 3  [ 吡唑甲酰胺羰基-14C] 氯虫苯甲酰胺 (3) 的合成路线 (*表示碳-14标记位置)

    Scheme 3.  Synthetic route of [pyrazolylamide carbonyl-14C]chlorantraniliprole 3 (*indicates carbon-14 labelled sites)

    • [14C ] 碳酸钡 (比活度58.0 mCi/mmol,放化纯度99.9%),美国 ARC 公司;闪烁体2,5-二苯基唑(高效液相色谱(HPLC)纯度 > 99.0%)和1,4-双(5-苯基-2-唑)苯 (HPLC纯度 > 98.0%),均购自日本TCI公司;闪烁液Optiphase HiSafe 3,美国 PE 公司;HPLC 和HPLC-MS用甲醇、乙腈分别为色谱级和质谱级,美国Fisher Scientific公司;其他试剂均为市售分析纯,溶剂按照文献方法纯化 [12 ]

      Varian 400 MHz 核磁共振仪 (以TMS 为内标);Bioscan TLC薄层放射性扫描仪和SGW X-4B显微熔点仪 (上海仪电物理光学仪器有限公司)。其余分析工作均在上海启甄环境科技有限公司下属的农业农村部农药登记代谢试验GLP实验室完成,所用仪器设备均通过3Q 认证和上海市计量测试技术研究院校准,主要仪器设备有:Waters Acquity UPLC- Xevo G2-XS QTof联用系统;Agilent 7890B GC-5977B MS联用系统;Waters Alliance e2695 HPLC-Acquity Qda MS/Waters 2998 PDA联用系统;Waters Alliance e2695 HPLC-AIM ν.ARC FSA/Waters 2998 PDA/Waters Acquity QDa MS多检测器联用系统;Waters 2545 HPLC-2998 PDA制备型液相色谱系统,配备Waters fraction collector III;PerkinElmer Tri-Carb 4910TR液体闪烁测量仪;Typhoon FLA9500 IP多功能激光成像仪;Sartorius BSA22 4S-CW (1 mg) 和BT25S (0.01 mg) 电子天平。

    • 在0 ℃条件下,将含有N-溴代丁二酰亚胺 (NBS, 4.39 g) 的乙腈 (50 mL) 溶液加入4-氯-2-甲基苯胺 (4, 3.20 g) 的乙腈 (40 mL) 溶液中,搅拌3 h。向反应液中加入饱和碳酸氢钠溶液 (60 mL),用乙酸乙酯 (80 mL × 3) 萃取,合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,减压脱溶,经硅胶柱层析 [V (石油醚) : V (乙酸乙酯) = 250 : 1 ] 纯化得白色固体化合物5 (4.73 g, 95%)。1H NMR (400 MHz, CDCl3), δ: 7.29 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 6.99 (dd, J = 1.5, 0.7 Hz, 1H), 4.07 (s, 2H), 2.19 (s, 3H). ESI-MS, m/z: 220 [M+H ] +, 222 [M+2+H ] +1H NMR和ESI-MS分析数据与文献报道一致 [13-14 ]

    • 在0~5 ℃和氩气保护下,将三氟乙酸酐 (TFAA, 4.16 g) 的无水二氯甲烷 (10 mL) 溶液滴入无水吡啶 (Py, 1.57 g) 和2-溴-4-氯-6-甲基苯胺 (5, 5.00 g) 的无水二氯甲烷 (50 mL) 溶液中。滴毕室温搅拌10 h。将反应液依次用水 (50 mL)、稀盐酸 (1.5 mol/L, 30 mL × 2) 和饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,减压脱溶后硅胶柱层析 [V (石油醚) : V (乙酸乙酯) = 50 : 1~30 : 1 ] 得白色固体 (6, 5.50 g, 92%)。m.p. 125.7~127.5 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 11.27 (s, 1H), 7.74 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.51−7.43 (m, 1H), 2.18 (s, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6), δ: 155.19 (q, 2JC-F = 34.3 Hz), 139.95, 133.46, 131.77, 130.08, 130.03, 123.33, 116.13 (q, 1JC-F = 289.9 Hz), 18.06, 18.02; 19F NMR (283 MHz, CDCl3), δ: –76.30。HRMS (ESI): 计算值 C9H5BrClF3NO [M–H ] 313.919 5, 测量值 313.921 4。

    • 采用自制的第五代微型集成式放射性二氧化碳反应系统 (包含二氧化碳发生器和二氧化碳反应器等结构单元) 进行反应。将 [14C ] 碳酸钡 (206.2 mg, 54.3 mCi, 52.5 mCi/mmol) 和浓硫酸 (18 mol/L, 5 mL) 依次加入二氧化碳发生器;将化合物6 (820 mg) 的无水四氢呋喃 (4 mL) 溶液加入二氧化碳反应器。将二氧化碳反应器冷却至 –78 ℃,缓慢滴加正丁基锂 (1.60 mol/L, 1.70 mL),搅拌30 min,冷却至 –98 ℃,体系冻至浆状,升温至 –89 ℃,按照常规程序启动微型集成式放射性二氧化碳反应系统,30 min后撤去冷浴 [15-16 ]。在线放射性高效液相色谱-二极管阵列检测器/质谱联用 (HPLC-FSA/PDA/MS, 简称HFPM) 和气相色谱-质谱 (GC-MS) 跟踪显示,反应系统运行5 h后放射性二氧化碳完全转化。将反应混合物升温至室温,减压脱除溶剂,加氢氧化钠溶液 (1 mol/L, 30 mL),用乙酸乙酯 (25 mL × 5) 萃取,残余水相以盐酸 (2 mol/L, 30 mL) 酸化,乙酸乙酯 (40 mL × 5) 萃取。用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,减压脱溶后得白色固体223.1 mg。重复该反应2次,共累积化合物7 658.0 mg, 放化收率75%。其在HFPM的保留时间为10.327 min。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.12 (s, 1H), 11.03 (s, 1H), 7.69 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.65 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 2.19 (s, 3H)。ESI-MS, m/z: 282 [M–H ]

      色谱条件:Diamonsil C18色谱柱 (5 µm, 4.6 mm × 150 mm, 美国迪马公司);流速1 mL/min;波长 254 nm;柱温30 ℃;进样量10 µL;梯度洗脱 (min/%A) 控制:0/10,1/10,10/100,11/100,13/10,15/100。A为甲醇,B为含0.05%甲酸的水溶液。下文如无说明,HPLC分析均使用此条件。

      在冷反应中,同法获得化合物7对应的非标记物5-氯-3-甲基-2-三氟乙酰氨基苯甲酸:白色固体,m.p. 173.5~175.4 ℃。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 13.12 (s, 1H), 11.02 (s, 1H), 7.69 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.65 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 2.19 (s, 3H); 13C NMR (101 MHz, DMSO-d6), δ: 165.96, 155.52 (q, 2JC-F = 36.4 Hz), 139.15, 133.79, 133.65, 132.35, 131.83, 131.29, 128.04, 127.90, 116.17 (q, 1JC-F = 289.9), 17.46, 17.35; 19F NMR (283 MHz, CDCl3), δ: –74.52。HRMS (ESI): 计算值 C10H6ClF3NO3 [M–H ] 279.998 8, 测量值 280.000 9。

    • 在氩气保护下,将化合物7 (214.5 mg) 的甲醇 (3 mL)溶液和水 (1 mL) 依次加入氢氧化锂 (54.5 mg) 的甲醇 (3 mL) 溶液中,加热回流。HFPM监测显示回流2 h后反应完成。将反应体系降至室温,减压脱除甲醇,再加入水 (20 mL),以盐酸 (2 mol/L) 调节pH值至1~2,析出白色固体。用乙酸乙酯萃取 (15 mL × 5),无水硫酸钠干燥,过滤,减压脱溶后得淡黄色固体116.2 mg。重复该反应2次,共累积合成化合物8 341.6 mg, 放化收率80%。其在HFPM上的保留时间为11.023 min。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 7.54 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 7.19 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 2.08 (s, 3H)。ESI-MS m/z: 186 [M–H ]

      梯度洗脱 (min/%A) 控制:0/10, 1/10, 15/100, 20/100, 25/10, 30/10。A为甲醇, B为水;其余HPLC条件同1.2.3节。

    • 在室温和氩气保护下,将草酰氯的无水四氢呋喃溶液 (1.18 mol/L, 1.20 mL) 缓慢滴入化合物8 (167.3 mg) 的无水四氢呋喃 (4 mL) 溶液中,再加入无水N,N-二甲基甲酰胺 (DMF, 50 μL),搅拌1 h. 反应体系降温至10~20 ℃,缓慢地滴入N,N-二异丙基乙胺 (DIPEA, 231.6 mg) 和甲胺盐酸盐 (120.3 mg) 的无水四氢呋喃 (4 mL) 溶液。HFPM监测显示搅拌3 h后反应结束。减压蒸除反应液中四氢呋喃,向蒸馏残余物中加水 (25 mL),用乙酸乙酯萃取 (25 mL × 5),无水硫酸钠干燥,过滤,减压脱除溶剂,快速柱层析 [V (石油醚) : V (乙酸乙酯) = 3 : 1 ] 得白色固体159.8 mg。重复该反应,共累积合成化合物9 317.6 mg, 放化收率78%。HFPM保留时间为8.376 min。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 8.27 (d, J = 3.8 Hz, 1H), 7.36 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 7.08 (d, J = 1.3 Hz, 1H), 6.30 (s, 2H), 2.68 (d, J = 4.5 Hz, 3H), 2.04 (s, 3H)。EI-MS m/z: 201 [M+H ] +, 203 [M+2+H ] +

    • 在室温和氩气保护下,将草酰氯的无水四氢呋喃溶液 (1.18 mol/L, 1.10 mL) 缓慢滴入化合物10 (259.3 mg) 的无水四氢呋喃 (7 mL) 溶液中,再加入无水DMF(50 μL),搅拌2 h。反应体系降温至10~20 ℃,缓慢滴入DIPEA(221.8 mg) 和化合物9 (154.4 mg) 的无水四氢呋喃 (5 mL) 溶液。HFPM监测显示搅拌3 h后反应结束。HFPM保留时间为9.756 min。减压蒸除反应液中四氢呋喃,向蒸馏残余物中加水 (30 mL),用乙酸乙酯萃取 (30 mL × 5),无水硫酸钠干燥,过滤,减压脱除溶剂,快速柱层析 [V (石油醚): V (乙酸乙酯) = 3:1 ] 得浅黄色固体318.4 mg。重复该反应共得到浅黄色固体645.8 mg,经制备型RP-HPLC纯化得白色固体标记物 (2, 515.3 mg, 55.6 mCi, 放化收率69%)。其在HFPM上的保留时间为9.756 min。1H NMR (400 MHz, CDCl3), δ: 10.08 (s, 1H, Ph-NH), 8.46 (dd, J = 1.7, 4.7 Hz, 1H, Pyridin-6-H), 7.84 (dd, J = 1.7, 8.0 Hz, 1H, Pyridin-4-H, 7.37 (dd, J = 4.7, 8.0 Hz, 1H, Pyridin-5-H), 7.24 (d, J = 2.4 Hz, 1H, Ph-H), 7.21 (d, J = 2.4 Hz, 1H, Ph-H), 7.10 (s, 1H, Pyrazole), 6.18 (d, J = 4.8 Hz, 1H, NH), 2.95 (s, 3H, -NH-CH3), 2.18 (s, 3H, Ph-CH3). ESI-MS, m/z: 484 [M+H ] +, 486 [M+2+H ] +1H NMR数据与氯虫苯甲酰胺结构相符 [17 ]

      制备色谱条件:xBridge Prep C18 柱 (10 μm, 150 mm × 19 mm; Waters Co., MA, USA),流速10.00 mL/min,波长254 nm,进样量500 μL;柱温35 ℃;梯度洗脱 (min/%A) 控制:0/60, 15/100, 20/100, 25/60, 30/60;A为甲醇,B为水。收集保留时间为10.58~13.32 min 组分。

    • 化合物 (13) 按照文献方法制备。1H NMR (400 MHz, CDCl3), δ: 8.39 (dd, J = 4.6, 1.4 Hz, 1H), 7.99 (dd, J = 2.5, 1.4 Hz, 1H), 7.88 – 7.83 (m, 1H), 7.27 – 7.25 (m, 1H), 6.46 (dd, J = 2.5, 1.4 Hz, 1H). ESI-MS m/z: 258 [M+H ] +, 260 [M+2+H ] +1H NMR和ESI-MS分析数据与文献报道一致 [18 ]

    • 采用自制的第五代微型集成式放射性二氧化碳反应系统按照常规操作程序制备标记物 (14):利用 [14C ] 碳酸钡 (268.9 mg, 70.9 mCi, 52.5 mCi/mmol) 和浓硫酸 (18 mol/L, 5 mL) 在二氧化碳发生器反应制备 [14C ] 二氧化碳。在 –78 ℃下,将二异丙基氨基锂 (LDA) 的四氢呋喃溶液 (2.0 mol/L, 0.70 mL) 滴入二氧化碳反应器中2-(3-溴-1H-吡唑基)-3-氯吡啶 (13, 362.3 mg) 的无水四氢呋喃 (5 mL) 溶液中,滴毕搅拌15 min;将二氧化碳反应器冷却至 –89 ℃,按照常规程序启动微型集成式放射性二氧化碳反应系统,30 min后撤去冷浴,自然升至室温 [15-16 ]。HFPM和GC-MS跟踪显示,反应系统在室温运行5 h后放射性二氧化碳完全转化。向反应混合物中加氢氧化钠溶液 (1 mol/L,30 mL),用乙酸乙酯 (25 mL × 2) 萃取,残余水相以盐酸 (2 mol/L, 30 mL) 酸化,用乙酸乙酯 (30 mL × 5) 萃取,饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,抽滤,减压脱溶后得白色固体287.5 mg。重复该反应,共累积合成化合物14 582.5 mg, 放化收率72%。HFPM保留时间为7.885 min。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 12.74 (s, 1H), 8.52 (dd, J = 4.7, 1.3 Hz, 1H), 8.21 (dd, J = 8.1, 1.4 Hz, 1H), 7.64 (dd, J = 8.2, 4.7 Hz, 1H), 7.20 (s, 1H)。ESI-MS m/z: 304 [M+H ] +, 306 [M+2+H ] +

    • 采用与标记物2相同的方法制备。以化合物14 (474.0 mg) 为同位素原料,分2次反应,粗品经快速柱层析 [V (石油醚) : V (乙酸乙酯) = 3 : 1 ] 和制备型RP-HPLC(色谱条件同1.2.6节) 纯化获得白色固体标记物 (3, 543.8 mg, 58.6 mCi, 放化收率72%)。HFPM保留时间为9.738 min。1H NMR (400 MHz, DMSO-d6), δ: 10.25 (s, 1H), 8.46 (dd, J = 4.7, 1.5 Hz, 1H), 8.21 (dd, J = 9.0, 4.3 Hz, 1H), 8.13 (dd, J = 8.1, 1.5 Hz, 1H), 7.57 (dd, J = 8.1, 4.7 Hz, 1H), 7.43 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 7.35 (s, 1H), 7.30 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 2.62 (d, J = 4.6 Hz, 3H), 2.17 (s, 3H)。ESI-MS m/z: 484 [M+H ] +, 486 [M+2+H ] + 1H NMR数据与氯虫苯甲酰胺结构相符 [19 ]

    • 分别采用放射性薄层成像分析 (TLC-IIA)、在线放射性高效液相色谱 (HPLC-FSA) 和离线放射性高效液相色谱 (HPLC-LSC) 测定标记物23的放化纯度 [20-24 ]

      HPLC-FSA分析:准确称取标记物样品10 mg,用甲醇溶解并定容至100 mL,得母液。将母液稀释至10 μg/mL,取10 μL进行HPLC-FSA分析 [16, 23-24 ]。使用Optiphase HiSafe 3闪烁液进行FSA分析,流速为8 mL/min。标记物23在HPLC-FSA色谱图中均显示1个色谱峰。

      TLC-IIA分析:按照文献方法将标记物分别在硅胶板 (5 cm × 20 cm) 上点样后连续展开 (TLC条件:V (石油醚) : V (乙酸乙酯) = 3 : 1) 4次,挥干溶剂后成像 [20 ]。标记物23展开后成像均显示一个斑点;氯虫苯甲酰胺标样、标记物23的比移值 (Rf) 均为0.57。

      HPLC-LSC分析:分别取标记物23的稀释液 (10 μg/mL) 10 μL进行HPLC分析,用自动接收器收集洗脱液,每分钟收集1份,用LSC分别测定其活度。

    • 以外标法测定标记物的化学纯度:将氯虫苯甲酰胺标样配制为2, 4, 6, 8, 10 μg/mL的甲醇标准溶液,按照文献方法测定HPLC-PDA系统对各浓度的紫外吸收响应值并绘制标准曲线 [20 ]。将标记物23的母液稀释为质量浓度梯度为4, 6, 8 μg/mL。分别取10 μL测定HPLC-PDA系统对样品各浓度的紫外吸收的响应值。据此计算化标记物的学纯度的平均值 [20-21 ]。色谱条件同1.2.3节。

    • 分别从标记物23的溶液 (4 μg/mL) 中平行取5份溶液,每份50 μL,测定得标记物23的平均活度为 (48 056 ± 219) dpm和 (47 835 ± 218) dpm。据此计算标记物的比活度 [20-21 ]

    • 在冷反应条件下优化了氯虫苯甲酰胺的放射合成工艺后,以 [14C ] 碳酸钡为同位素原料,通过格氏反应、亲核取代、胺化和缩合等8步放射反应制备了两种放射性同位素碳-14 标记的氯虫苯甲酰胺粗品,经制备型RP-HPLC纯化获得2个标记物纯品。标记物231HNMR数据均与文献报道的氯虫苯甲酰胺的1HNMR数据一致;在相同色谱条件下,标记物23的HPLC-UV保留时间 (9.756, 9.738 min) 与氯虫苯甲酰胺标样保留时间 (9.750 min) 相符;ESI-MS分析显示,标记物23的相对分子质量均为483,均比氯虫苯甲酰胺的相对分子质量大2。结合标记物23的合成路线可确定,标记物2为3-溴-N- [4-氯-2-甲基-6-(甲氨基 [ 羰基-14C ] 甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺 (55.6 mCi),标记物3为3-溴-N- [4-氯-2-甲基-6-(甲氨基甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5- [ 羰基-14C ] 甲酰胺 (58.6 mCi),以 [14C ] 碳酸钡计,2种标记物合成的总放化收率分别为32%和52%。

    • 标记物2在TLC-IIA分析中仅显示1个放射性斑点,且其比移值 (Rf) 与氯虫苯甲酰胺一致,表明标记物中不含其他放射性杂质,其放化纯度为100%。在线放射性高效液相色谱图中仅有1个与氯虫苯甲酰标样保留时间一致的色谱峰,进一步印证了标记物2不含其他放射性物质。根据测定结果绘制离线放射性色谱图 (活度-保留时间色谱图,图1),对色谱图的分析结果显示,标记物2的放化纯度为99.8%;同时测得其比活度为52.45 mCi/mmol。以氯虫苯甲酰胺为标样,HPLC外标定量法获得标记物2的化学纯度为99.1%,标记物2的色谱图见图2。同法确定标记物3的技术指标:放化纯度为99.6%;化学纯度为98.4%;比活度为52.30 mCi/mmol。标记物23的技术指标满足登记代谢试验的要求,可作为示踪剂用于开展氯虫苯甲酰在中国的登记代谢试验 [4 ]

      图 1  碳-14标记氯虫苯甲酰胺 (2) 的离线放射性高效液相色谱图 (HPLC-LSC)

      Figure 1.  Offline radio-chromatogram (HPLC-LSC) of the carbon-14 labelled chlorantraniliprole (2)

      图 2  碳-14标记氯虫苯甲酰胺 (2) 的高效液相色谱图(HPLC-UV)

      Figure 2.  High performance liquid chromatogram of the carbon-14 labelled chlorantraniliprole (2)

    • 以 [14C ] 碳酸钡为放射性同位素原料,通过格氏反应、亲核取代、胺化和缩合等8步放射合成反应制备了两种放射性同位素碳-14标记氯虫苯甲酰胺 [3-溴-N- [4-氯-2-甲基-6-(甲氨基 [ 羰基-14C ] 甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺 (2) 和3-溴-N- [4-氯-2-甲基-6-(甲氨基甲酰基) 苯基 ] -1-(3-氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5- [ 羰基-14C ] 甲酰胺 (3) ] 。这两种标记物可作为放射性示踪剂,满足氯虫苯甲酰胺在中国的登记代谢试验研究需求。

      在用于登记代谢试验的碳-14标记农药合成中,通常根据已有的农药代谢知识和经验将农药母体分子按照原子间的连接牢固程度分为若干标记单元,标记单元之间的连接易断裂,而每个标记单元内相邻的原子之间连接牢固,在代谢过程中原子之间的连接不易断裂。因而对于含一个标记单元、结构相对简单的农药,仅需对一个标记单元标记,如精草铵膦、利谷隆、丁噻隆、特丁津、苯菌灵、氟虫腈、乙草胺等 [25 ]。目前,大多数的农药母体分子含有2个或多个标记单元,其登记代谢试验往往需要选取其中2个或多个标记单元分别标记。如笔者已报道的丙酯草醚 (15图式4)、毒氟磷、苯醚菌酯均采用多标记单元标记 [15-16, 20-21, 24, 26 ]。为降低成本,当前正在开展和即将开展登记代谢试验的农药,如氯虫苯甲酰胺 (16)、环磺酮 (17)、香草硫缩病醚、喹草酮、氟苯醚酰胺、苯噻菌胺、唑虫酰胺、嘧啶磺隆等,均选取2个标记单元分别标记。根据OECD、美国EPA农药代谢试验导则和我国《农作物中农药代谢试验准则》、《畜禽中农药代谢试验准则》,为使得标记牢固,优先选取标记单元中的环骨架进行标记,但实际上考虑到放射合成的必要性、可行性和成本,往往从环外支链中选取标记位点 [5-7 ]。需要特别指出的是,一个特定的碳-14标记单元仅能追踪农药母体分子中与该标记单元相关联的代谢过程。因而对于含有2个或2个以上标记单元的农药,为降低成本而采用单一标记单元标记的农药开展登记代谢试验往往会引起代谢物结构推断的困惑,甚至引起代谢物的遗漏,使得农药安全性评价结果与实际可能出现严重偏差,最终导致农药对公众安全造成潜在的风险依然存在。尽管氯虫苯甲酰在世界多国已获登记,但为了科学、客观和全面地评价其在我国特有农业和自然环境条件下的安全性,降低农药可能带来的风险,笔者选择对氯虫苯甲酰胺中2个标记单元分别标记,为降低成本而均选取碳环外的羰基进行标记。

      图式 4  丙酯草醚 (15)、氯虫苯甲酰胺 (16) 和环磺酮 (17) 分子中的标记单元

      Scheme 4.  Radiolabelling units of pyribambenz-propyl (15), chlorantraniliprole (16) and tembotrione (17)

      由于放射性原料价格昂贵,因而在标记合成中力求每步放射合成反应收率尽可能地高,以降低成本,减少放射性废物的产生。本研究以 [14C ] 碳酸钡为同位素原料,实验过程中放射性物质用量均较大,受国家辐射安全与防护标准的限制,高活度放射性物质参与的反应均分批进行。在放射性中间体7的合成过程中,采用大大过量的原料6使放射性二氧化碳完全被转化,利用产物中羧基的酸性对其进行纯化。在反应过程中,严格控制二氧化碳反应器的温度是提高反应放化收率的关键;温度过高不仅使中间体7的放化收率降低,还会产生大量放射性废物。中间体7经脱三氟乙酰基,胺化和亲核取代后得到标记物2。中间体13经二异丙基氨基锂拔氢后吸收放射性二氧化碳而转化为羧酸14,氯化后与芳胺15发生亲核取代得到标记物3。为确保2个标记物的纯度,本研究用制备型RP-HPLC对其分别纯化,纯化后2个标记物的放化纯度和化学纯度均大于98%,满足氯虫苯甲酰胺登记代谢的要求 [4 ]

参考文献 (26)

目录

    /

    返回文章
    返回