上世纪90年代,吡虫啉的出现大大促进了新烟碱类杀虫剂的发展,成为了杀虫剂发展史上的一个里程碑,该类化合物作用于昆虫烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR),对刺吸式口器害虫高效,选择性强。由于二十余年的大量使用,蜂毒和抗性问题突显,防效降低,造成了巨大经济损失。本文以新烟碱类化合物为研究切入点,设计合成了四类结构全新的新烟碱类似物,期望能获得较好的生物活性效果。1.硝基烯胺与丙酮醛反应—构建硝基顺式构型的五元含氮稠环新烟碱类似物。通过反应条件优化,以高选择性、高收率地合成了吡咯及二氢吡咯稠环结构的闭环和开环类新烟碱化合物,共六类21个目标化合物。闭环目标结构均表现出了较好的生物活性,对苜蓿蚜、粘虫、水稻褐飞虱等防效显著,如化合物A1-c的杀虫活性结果高于吡虫啉和烯啶虫胺。2.硝基烯胺与重氮盐反应—构建具有更大药效团共轭体系的结构分子,促进与受体大分子之间的π-π堆积作用。设计合成得到了33个未见文献报道的新化合物,苯环含吸电子的目标结构均无明显的杀虫活性,而苯环2,6-位供电子取代目标化合物对苜蓿蚜和稻飞虱的杀虫活性显著。从高活性化合物B1-q的晶体结构中发现,硝基亚甲基与咪唑啉平面夹角呈-104.5(2)°,这与经典的共面理论不符。分子对接结果发现,在硝基的氢键协同作用下,目标化合物与受体氨基酸残基之间π-π堆积作用显著。3.硝基烯胺与查尔酮反应—构建硝基反式构型的1,4-二氢吡啶稠环新烟碱类似物。运用该反应策略经[3+3]环合、消除后合成了7个未见文献报道的目标结构。该类化合物对苜蓿蚜未表现出明显的杀虫活性。引入1,4-二氢吡啶稠环结构后,目标分子刚性增强,与受体的结合可能受到影响。4.芳香醛、丙二腈和氟氯烟酸酯一锅法反应—构建含1,4-二氢吡喃结构的新烟碱类似物。经反应条件优化后,以10 mol%的哌啶为催化剂,合成了13个目标化合物,产物产率高,反应时间快。500 mg L-1下,化合物对苜宿蚜和粘虫并未表现出明显的杀虫活性效果。