技术背景
蚊虫不仅骚扰吸血,而且传播疾病。它们传播的疟疾、丝虫病、流行性乙型脑炎和登革热等疾病对人类危害巨大。因此,蚊虫防治一直是公共卫生的重点工作之一。
蚊虫的防治手段包括环境防治、物理防治和化学防治,社会公众对化学防治的依赖性较大。由于化学杀虫剂大多属于神经性毒剂,对人类和温血动物以及其它非靶标生物和环境有害,且长期使用会导致蚊虫抗药性的产生和发展。因此驱避剂这一非杀生性个人防护剂越来越被人们关注。
目前实际使用的驱避剂中,避蚊胺的使用时间较长,使用范围也最广,一直被认为非常理想。但它对淡色库蚊效果较差,近年来还在毒理学方面陆续发现了一些不足,比如儿童过敏、长期或大量使用会引起神经系统症状等(Qiu HC,et al.Journal of the American mosquito control association,1998,14(1):12.)。虽然近年来推出了羟哌酯、SS220等驱避剂品种(钱万红,等.医学动物防制,25(8):615;Klun J A,et al.Journal of Medical Entomology,2006,43(1):34.),且暂未发现它们明显的毒理学问题(Antwi F B,et al.Regulatory Toxicology and Pharmacology,2008,51(1):31;Klun J A,etal.Journal of Medical Entomology,2003,40(3):293.)。但驱避剂的品种仍然很有限,寻找天然环保的绿色驱避剂,是研究者孜孜以求的。
我们注意到有些植物源萜类化合物的驱避效果较好,本身为香料,具有芳香性,使用者易于接受,更重要的是来源于天然、毒性低、刺激性小、对人类和环境友好(李洁,中国媒介生物学及控制杂志,1997,8(1):76;Moraes CM,Nature,2001,410(6828):577;王宗德,等.中华卫生杀虫药械,2004,10(1):37.),因此有可能在萜类驱避剂中寻找到良好的驱避剂。事实说明了这一思路的可行性,我们通过研究,获得了较好的初步研究成果,筛选到了良好的萜类驱避剂,比如8-羟基别二氢葛缕醇,该化合物已申请专利并获得 了授权(王宗德,等,ZL 200510019290.5,2007.)。本申请就我们筛选到的萜类驱避剂羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛提出专利申请。
香茅醛对蚊虫具有一定的驱避活性,但是有效时间不长(韩招久,等,中华卫生杀虫药械,2005,11(3):154.)。为了寻找高活性的驱避剂,我们合成了一系列香茅醛的衍生物,在这些衍生物中筛选到了具有良好驱避活性的羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛。它不仅对白纹伊蚊和中华按蚊具有良好的驱避活性,对淡色库蚊的驱避活性更高。淡色库蚊在我国分布广泛,是乙型脑炎、淋巴丝虫病、班氏丝虫病的传播媒介,常栖息于人房内比较阴暗的地方,也可在畜舍、岩洞、草丛等处,多在夜间活动,嗜吸人血,亦兼吸禽、畜血(方美玉,等,虫媒传染病,2005,66.)。由于避蚊胺对淡色库蚊的驱避活性不够,羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛可以作为避蚊胺驱避淡色库蚊的替代品。
发明内容
本发明提供式(1)所示化合物在驱避昆虫中的应用,主要是该化合物在驱避白纹伊蚊、中华按蚊和淡色库蚊中的应用。该化合物的化学名为:羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛。
式(1)
上述羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛化合物用作白纹伊蚊(Aedesalbopictus)驱避的用途,用无水乙醇配制羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的溶液,质量百分浓度为10-15%。
所述的羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛化合物用作中华按蚊(Anophelessinensis)和淡色库蚊(Culex pipiens)驱避的用途。
羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的合成方式如下:
式(1)
按照羟基香茅醛∶苯∶1,2-丙二醇∶氨基磺酸=1∶5∶4.5∶0.01的摩尔比来进行称量。在圆底烧瓶中加入1,2-丙二醇和氨基磺酸,搅拌。将一定量的羟基香茅醛溶于苯后,用滴液漏斗慢慢加入到圆底烧瓶中。继续搅拌约2h后,停止反应,用苯萃取多次,合并萃取液后加入饱和碳酸钠溶液,除去其中 的氨基磺酸,再用饱和氯化钠溶液洗涤4~5次,干燥。回收苯后,减压蒸馏,收集馏分,即得到产物羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛。
所合成的羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的各项结构分析谱图的数据归属如下:
MS m/e(%):31(18),41(32),43(57),55(20),59(85),69(21),71(28),77(16),79(52),81(17),87(100),88(18),91(20),93(34),94(34),95(29),97(46),108(15),109(65),111(12),119(67),121(16),127(9),129(19),134(12),137(28),139(12),151(15),152(71),153(12),170(8),194(6),229(9)。
IR(液膜,cm-1):3421,2965,1460,1375,1147,1031。
1H NMR,δ:4.95(t,1H,J=9.6Hz,CHO2),4.18~4.11(m,1H,11-CH),3.93(t,1H,J=15.6Hz,12-CH),3.42(t,1H,J=15.6Hz,12-CH),1.94(s,br,1H,OH),1.66(t,2H,J=10.8Hz,2-CH2),1.55~1.47(m,1H,3-CH),1.43(t,2H,J=4Hz,6-CH2),1.40~1.33(m,2H,5-CH2),1.30(d,3H,J=6Hz,10-CH3),1.20(s,6H,8-CH3,9-CH3),1.17(m,2H,4-CH2),0.95(d,3H,J=6.8Hz,13-CH3)。
13C NMR,δ:103.76(1-C),72.60(11-C),71.63(7-C),70.67(12-C),44.05(2-C),41.37(6-C),37.75(4-C),29.25(9-C),29.18(3-C),29.10(8-C),21.50(5-C),19.90(10-C),18.72(13-C)。
羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的毒性测定。
羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的急性经口毒性试验按照国家标准GB-15670-1995进行。
具体测定方法:选用40只清洁级大白鼠,其中雌雄各半。试验前按照体重随机分成雌、雄大白鼠各4组,每组5只。根据文献资料和研究中掌握的情况,雌、雄均设10000、4640、2150和1000mg/kg的剂量组。按照设计的剂量称取羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛,用食用油将其配置到所需浓度,大白鼠隔夜禁食后按2mL/100g体重一次灌胃,观察14d内大白鼠的中毒表现、死亡数。
观察14d内无动物死亡,实验结果见表1。
表1羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的急性经口毒性试验结果
表1中的实验结果显示,羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的经口毒性属于微毒。
由于避蚊胺对淡色库蚊的驱避活性不够,因此,本发明所述的羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛可以作为避蚊胺驱避淡色库蚊的替代品。
具体实施方式
实施例1
1)质量百分比为15%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对白纹伊蚊(Aedesalbopictus)的驱避试验。
参照国家标准GB/T 13917.9-2009的方法进行。
按照所需百分比浓度,用无水乙醇配制羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的溶液。
确定攻击力试验合格的测试人员和试虫后,在人的双手背面5cm×5cm面积上,一只手按1.5μL/cm2涂抹药剂,另一只手为空白对照。暴露涂药皮肤4cm×4cm的面积,严密遮蔽其余部分,在不同时间将手伸入不少于300只雌蚊的40×30×30cm蚊笼内,观察2min。每次只要有一只蚊虫前来吸血即判失效。记录有效保护时间,结果如表2。
表2 15%羟基香茅醛-1,2-丙二醇缩醛对白纹伊蚊的驱避效果
注:“-”表示没有蚊虫叮刺,“+”表示只要有一只蚊虫前来吸血即判驱避剂失效。
羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛在使用浓度为15%时,对白纹伊的驱避时间≥4.0h,达到GB/T 13917.9-2009评价标准的B级标准(≥4h),说明该化合物对白纹伊蚊具有良好的驱避效果。
2)质量百分比为10%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对中华按蚊(Anophelessinensis)的驱避试验。
具体测定方法同前。记录有效保护时间,结果如表3。
表3 10%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对中华按蚊的驱避效果
注:“-”表示没有蚊虫叮刺,“+”表示只要有一只蚊虫前来吸血即判驱避剂失效。
羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛在使用浓度为10%时,对人体有效保护时间为≥4.0h,达到GB/T 13917.9-2009评价标准的B级标准(≥4h),说明该化合物对中华按蚊具有良好的驱避效果。
3)质量百分比为10%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对淡色库蚊(Culexpipiens)的驱避试验。
具体测定方法同前。由于淡色库蚊是夜间吸血蚊种,人体保护实验必须在夜间或人为设置的黑暗环境中进行。记录有效保护时间,结果如表4。
表4 10%羟基香茅醛-1,2-丙二醇缩醛对淡色库蚊的驱避效果
注:“-”表示没有蚊虫叮刺,“+”表示只要有一只蚊虫前来吸血即判驱避剂失效。
质量百分浓度为10%的羟基香茅醛-1,2-丙二醇缩醛对淡色库蚊驱避时间≥6.5h,超过国标A级,且在10%的低浓度时,驱避效果良好,说明该化合物对淡色库蚊具有良好的驱避效果。
实施例2
1)质量百分比为20%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对白纹伊蚊(Aedesalbopictus)的驱避试验.
参照国家标准GB/T 13917.9-2009的方法进行。
按照所需百分比浓度,用无水乙醇配制羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的溶液。
确定攻击力试验合格的测试人员和试虫后,在人的双手背面5cm×5cm面积上,一只手按1.5μL/cm2涂抹药剂,另一只手为空白对照。暴露涂药皮肤4cm×4cm的面积,严密遮蔽其余部分,在不同时间将手伸入不少于300只雌蚊的40×30×30cm蚊笼内,观察2min。每次只要有一只蚊虫前来吸血即判失效。记录有效保护时间,结果如表5。
表5 20%羟基香茅醛-1,2-丙二醇缩醛对白纹伊蚊的驱避效果
注:“-”表示没有蚊虫叮刺,“+”表示只要有一只蚊虫前来吸血即判驱避剂失效。
羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛在使用浓度为20%时,对白纹伊的驱避时间≥4.5h,达到GB/T 13917.9-2009评价标准的B级标准(≥4h),说明该化合物对白纹伊蚊具有良好的驱避效果。
2)质量百分比为20%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对中华按蚊(Anophelessinensis)的驱避试验。
具体测定方法同前。记录有效保护时间,结果如表6。
表6 20%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对中华按蚊的驱避效果
注:“-”表示没有蚊虫叮刺,“+”表示只要有一只蚊虫前来吸血即判驱避剂失效。
羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛在使用浓度为20%时,对人体有效保护时间为≥5.5h,超过GB/T 13917.9-2009评价标准的B级标准(≥4h),说明该化合物对中华按蚊具有良好的驱避效果。
3)质量百分比为15%羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛对淡色库蚊(Culexpipiens)的驱避试验。
具体测定方法同前。由于淡色库蚊是夜间吸血蚊种,人体保护实验必须在夜间或人为设置的黑暗环境中进行。记录有效保护时间,结果如表7。
表7 15%羟基香茅醛-1,2-丙二醇缩醛对淡色库蚊的驱避效果
注:“-”表示没有蚊虫叮刺,“+”表示只要有一只蚊虫前来吸血即判驱避剂失效。
羟基香茅醛-1,2-丙二醇缩醛在质量百分浓度为15%时,对淡色库蚊的驱避时间≥7.0h,人体保护时间超过了国标A级,驱避效果良好,说明该化合物对淡色库蚊具有良好的驱避效果。