浅谈吡唑类化合物的发展

钱亚杰

【摘要】叙述吡唑类化合物农药产品研究发展方向

【关键词】农药 吡唑 酰胺

21世纪人类面临的挑战中，人口与粮食仍然是并存的严峻问题和最严重的挑战之一。随着我国人口的增长以及城市建设和工业用地的增加，耕地面积在不断减少。为了满足不断增长的人口的需求和人民生活水平的提高，提高单位面积产量是解决我国粮食问题的重要出路之一，而使用农药防治病、虫、草、鼠害是保证农业丰产的重要手段。

农药技术创新是事关农业生产健康发展、环境生态可持续发展、食品安全、人民健康及社会稳定的重大科学技术问题，关系到现代经济的发展与和谐社会的稳步建设。促进人类幸福与健康是农药发展的主题。

20世纪90年代以来，农药的发展进入了一个以杂环化合物为主的时代。近年来公开的专利文献中，约有90%和杂环化合物有关，其中吡唑类化合物的研究尤为活跃。由于吡唑环1，3，4，5-四个位置均可以进行基团变换，因此具有生物活性的取代吡唑类化合物种类也很多。

当今世界，杂环类农药以其灵活多变的结构和高活性、高选择性、低毒性，与未来农药发展的要求相适应，成为化学农药发展的主要趋势。无论是天然的还是人工合成的杂环化合物，在医药、农药中都起着举足轻重的作用。而在这些化合物中，含有氮原子的杂环化合物，又尤为重要。因为精细有机化合物中药物和氮关系最为密切，用作药物的大多是含氮化合物[2]。其中吡唑类化合物因其作用谱广、药效强烈等特点而受到越来越多的关注。在医药应用上，吡唑类化合物对许多的疾病具有疗效；在农药应用上，吡唑类化合物具有杀虫、杀菌和除草活性，并且表现出高效、低毒和结构多样性。吡唑类药物具有广阔的研究和开发前景。

吡唑类化合物具有的强烈药理活性一直倍受人们的关注，许多吡唑衍生物具有较高的生物活性，其具有良好的杀虫、抗菌、抗痉挛、消炎、除草、调节植物生长和抗血小板凝聚等作用[4-5]，在医药和农药中有着广泛的应用[6]。吡唑类化合物的合成及其生物活性的研究日益成为杂环化学研究的热门课题[7]。这类化合物结构已遍及农药、杀虫剂、医药、染料、涂料、颜料、兽药、香料、食用色素、照相用药、触媒、化妆品、洗涤剂、表面活性剂、功能用药剂等各种领域用的化学品中。

1.农药研发方面，大量研究学者已经使这类化合物实现商品化，如拜耳公司开发的吡氯草胺[8]，日本农药公司开发的新除草剂吡草醚[9]，日产化学公司生产的摘果剂[10]，具有除草活性的3（5）-（4-氯-2-氟-5-甲基苯基）-5（3） -三氟甲基吡唑，作为除草剂燕麦枯的中间体1-甲基-3，5-二苯基吡唑等。它们具有很高的杀菌及除草活性，在农业生产中发挥重要作用。

2.杀虫剂研发方面，对于杀虫剂系统的科学研究始于19世界中叶对砷化合物的研究，该研究导致了1867年巴黎绿（一种不纯的压砷酸铜）的应用，当时在美国该药剂用在控制科罗拉多甲虫的蔓延，使用范围十分广泛，并在1990年成为世界上第一个立法的杀虫剂。此后，一直到20世纪30年代后半叶，杀虫剂在植物保护领域的应用仍然权限于无机化合物和植物性产品，杀虫活性低，单位面积用量大，作用单一，被称为“低效杀虫剂时代”。然后经历“高效杀虫剂时代”，“超高效杀虫剂时代”。然而，随着使用化学农药后的一些副产品的出现，人们对其提出了许多批评。随之，研究和开发对环境友好农药的呼声越来越高。英国梅-贝克公司的莱斯利·罗伊·哈顿于1985年发表了一系列取代的N-苯基吡唑化合物并发现它们具有杀节肢动物、植物线虫和蠕虫的活性，氟虫腈就是其中的代表。

3.医药研发方面，研究人员发现吡唑酰胺由于分子结构的独特性而具有广普的活性：抗癌抗肿瘤；治疗老年痴呆症；抗菌、抗惊厥等。4-甲基-1H-二芳基吡唑衍生物作为脑内大麻素Ⅰ型（CB1）受体抑制剂特别是在治疗肥胖、改善记忆、戒烟方面具有广泛用途。5-氨基甲基吡唑并[4，3-d]嘧啶具有磷酸二酯酶V抑制作用，能够用于治疗心血管系统疾病。吡唑并吡啶类化合物可用于预防和治疗忧郁症、心力衰竭、高血压、肾功能不全等疾病。吡唑啉酮及其衍生物与过渡金属形成的配合物也具有较强的抗菌生物活性。保泰松就是一个著名的吡唑酮类药物，其具有解热、镇痛、抗炎、抗风湿作用，在治疗风湿性关节炎、类风湿性关节炎、强直性脊柱炎等方面发挥重要功效。

4.染料研发方面，吡唑啉酮型化合物是黄色通用染料，在中性染浴中，合成的染料可用于羊毛，丝绸，涤纶，腈纶，尼龙染色[11]。

5.其它研发方面，主链上含有2-吡唑啉单元的聚合物有较高的热稳定性，且溶于普通有机溶剂，成膜性良好，同时具有强烈的荧光和优良的空穴传递能力，可用作电致发光器件的空穴傳递层。吡唑啉衍生物是良好的光致发光材料[12]，可用作有机非线性光学材料、光折变材料[13]及有机的电致发光 （EL）材料 [14]。吡唑啉类荧光化合物还具有优良的热稳定性，故广泛用于激光染料、荧光染料，用于生物分析、跟踪探测、药物示踪及太阳能捕集器等。