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《第十六章 手性農(nóng)藥的合成》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第十六章手性農(nóng)藥的合成16.1手性的概念1874年隨著碳原子四面體學說的提出，范特霍夫指出，如果一個碳原子上連有四個不同基團，這四個基團在碳原子周圍可以有兩種不同的排列形式，有兩種不同的四面體空間構型，它們互為鏡像，和左右手之間的關系一樣，外形相似但不能重疊。物質(zhì)的分子和它的鏡像不能重疊，這和我們的左、右手雖然很相象，但不能重疊，把物質(zhì)的這種特征稱為手性。具有手性的分子稱為手性分子。16.2手性農(nóng)藥的發(fā)展及特點手性農(nóng)藥的使用已有很長的歷史。煙草中的煙堿(Ⅰ)是一種殺蟲劑，早在1585年，英國就開始投放使用煙草，1700年，其
2、水提物就用于防治園藝植物上的蚜蟲，Mayor在1904年就確認了煙堿對映異構體毒性的差異。1910年，硫酸煙堿上市銷售，成為當時最為通用的殺蟲劑。魚藤根中的魚藤酮(Ⅱ)也是一種重要的殺蟲劑，其殺蟲活性在1895年分離出魚藤酮之前早已為中國人所知，自第一次世界大戰(zhàn)前它就被用來防治蚜蟲和毛蟲。除此之外，早期重要的商品化產(chǎn)品還有除蟲菊素(Ⅲ)。上一頁到目前為止，除擬除蟲菊酯外，還開發(fā)出了苯氧基類、芳氧苯氧丙酸酯類、環(huán)己二酮類、咪唑啉酮類除草劑，手性有機磷酸酯類殺蟲劑，三唑類、嗎啉類殺菌劑等重要的手性農(nóng)藥。在市售的近650個農(nóng)藥品種
3、中，經(jīng)證實有173個具光學活性，另外還有22個光學活性化合物被列入開發(fā)對象，但目前尚未商業(yè)化。光學活性農(nóng)藥占全球農(nóng)藥市場的30.4％，在以后的幾年內(nèi)這個百分比還會不斷增長。商業(yè)價值重要的手性化合物見表16-1。除草劑殺蟲劑殺菌劑2，4－滴丙酸2甲4氯丙酸草銨磷吡氟禾草靈吡氟乙草靈烯禾定咪草酯喹禾靈丙草胺功夫菊酯氯氰菊酯溴氰菊酯氰戊菊酯馬拉硫磷粉唑醇丙環(huán)唑戊唑醇唑菌酮丁苯嗎啉表16-1商業(yè)價值重要的手性化合物對映體(包括非對映異構體)與生物活性之間的關系歸結如下四類:(1)一個對映體有活性，另一個對映體沒有活性(即使有活性也極
4、低)。如擬除蟲菊酯類殺蟲劑，對非環(huán)丙烷羧酸擬除蟲菊酯來說，以酸部分(S)體，醇部分也是(S)體的絕對構型的對映體(2S,αS)殺蟲活性最強，而其對映體(2R,αR)幾乎沒有活性。(2)二個對映體之間活性的差別并不大(在幾倍至l0倍以內(nèi))。如絕對構型(S)體的保松噻較其對映體及外消旋體殺線蟲活性高好幾倍，但對小鼠的急性毒性卻無有差別。殺菌劑甲霜靈的活性在體內(nèi)(R)-體較(S)-體要強3～10倍，而在體外要強1000倍之多。(3)二個對映體幾乎有同等活性。如殺菌劑三唑酮，因為分子中不對稱中心是在羰基及三唑基的a位上，所以有人認為
5、這就易于發(fā)生外消旋化而造成活性無差別。(4)對映體之間有本質(zhì)上的生物活性差別。如三唑類農(nóng)藥的殺菌作用是抑制麥角甾醇生物合成，而其調(diào)節(jié)植物生長作用是抑制赤霉素的生物合成。16.3手性農(nóng)藥的意義自然界中重要的有機物質(zhì)，如能量代謝的基本物質(zhì)：糖類化合物和組成核酸的核糖、脫氧核糖都是D型的；組成蛋白質(zhì)、生物酶的基本單位α-氨基酸都是L型的；組成細胞膜的磷脂具有L-3-甘油磷酸的立體構型，因此人們也必須從三維空間上了解農(nóng)藥分子的空間構型和性能，了解生命過程中農(nóng)藥分子構型與受體間的關系，了解生化反應過程中農(nóng)藥分子構型與立體選性之間的關系
6、。酶是生命體內(nèi)活的催化劑，生命體的生理生化反應都是受酶催化的。酶決定著各種各樣生化反應的方向和速度，而酶的活性中心往往是有特定立體構型的，如果農(nóng)藥分子的空間構型剛好與靶標酶活性中心構型相吻合，就能表現(xiàn)出高活性。反之，則無效，甚至會產(chǎn)生毒副作用。現(xiàn)代農(nóng)藥的特點為，超高效：盡量減少藥劑或其代謝物對環(huán)境的影響，施藥量每畝在l克左右；選擇性：施藥僅對靶標有害生物有抑制作用，對非靶標生物是安全的；無公害：藥劑在防治后迅速降解為無害物質(zhì)，對人體、有益生物體、生態(tài)平衡等無不良影響。單一高活性手性體或不含無效手性體的手性農(nóng)藥以低的劑量達到高
7、的藥效，減少了農(nóng)藥向自然界的投入，在避免藥害的同時，節(jié)省了一半以上原料，滿足了社會發(fā)展的要求，提高了經(jīng)濟效益。今后在農(nóng)藥的新登記及再登記時，對手征性化合物將要求提供各個對映體的生物試驗資料。另外，由于管理、知識產(chǎn)權、市場與效益等諸因素致使人們進行手性農(nóng)藥合成研究，采用單一異構體，或提高某種異構體的含量。16.4手性農(nóng)藥的合成手性農(nóng)藥的合成方法大致可以分為兩類：一類是外消旋體的光學拆分法，另一類是直接制得所需的單一光學活性體法。第一種光學拆分法有下列幾種方法：(1)優(yōu)先結晶法；（2）非對映體法；(3)利用酶及微生物法；(4)用
8、手征性高壓液相直接分離，選擇性取得所需光學活性體的方法；(5)立體轉(zhuǎn)換技術（差向異構技術）；第二種合成方法有下列幾種方法：(1)以光學活性化合物（手性合成子）為起始原料的化學導向合成法；(2)不對稱合成法；(3)利用酶·微生物的代謝反應法。1、從光學活性化合物（手性合成子）出發(fā)經(jīng)化學反應制
