Synthesis and in vivo nematocidal evaluation of novel 3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives

Abstract

Pyrazole carboxamide derivatives represent an important class of fungicides in agrochemicals. To find more novel structural pyrazole carboxamides, a novel series of 3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide compounds were prepared from ethyl 4,4,4-trifluoroacetoacetate and triethyl orthoformate as starting materials. All the products were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, ¹H nuclear magnetic resonance (NMR), ¹³C NMR, ¹⁹F NMR and mass spectrography. The bioassay results showed these fluorine-containing pyrazole carboxamides have a weak fungicidal activity but some of them exhibit a good nematocidal activity against M. incognita.

Key words： fluorinated pyrazole carboxamide; synthesis; nematocidal activity; structure and activity relationship

Acknowledgements

This work was supported financially by Zhejiang Provincial Science Foundation of China (No. LY16C140007) and Research Institute Special Program of Department of Science and Technology of Zhejiang Province (No. 2015F50030).

References

1 Khatri H R, Nguyen H, Dunaway J K, Zhu J. Fluoroalcohol-mediated reductive iodonio-Claisen rearrangement: Synthesis of complex ortho-substituted-allyl iodoarenes. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2015, 9(3): 359–368, 368

2 Liu X H, Zhai Z W, Xu X Y, Yang M Y, Sun Z H, Weng J Q, Tan C X, Chen J. Facile and efficient synthesis and herbicidal activity determination of novel 1,2,4-triazolo[4,3-a]pyridin-3(2H)-one derivatives via microwave irradiation. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(23): 5524–5528

3 Emmadi N R, Bingi C, Kotapalli S S, Ummanni R, Nanubolu J B, Atmakur K. Synthesis and evaluation of novel fluorinated pyrazolo-1,2,3-triazole hybrids as antimycobacterial agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(15): 2918–2922

4 Giornal F, Landelle G, Lui N, Vors J P, Pazenok S, Leroux F R. A new synthesis and process development of bis(fluoroalkyl)pyrazoles as novel agrophores. Organic Process Research & Development, 2014, 18(8): 1002–1009

5 Jeschke P.The unique role of halogen substituents in the design of modern agrochemicals. Pest Management Science, 2010, 66(1): 10–27

6 Francke R, Reingruber R, Schollmeyer D, Waldvogel S R. Highly fluorinated 2,2 '-biphenols and related compounds: Relationship between substitution pattern and herbicidal activity. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(20): 4709–4714

7 Prakash G K S, Vaghoo H, Venkat A, Panja C, Chacko S, Mathew T, Olah G A. Gallium (III) triflate-catalyzed synthesis of heterocycles: Quinoxalines, 1,5-benzodiazepines and their fluorinated derivatives. Future Medicinal Chemistry, 2009, 1(5): 909–920

8 Bonacorso H G, Cavinatto S, Moraes M C, Pittaluga E P, Peroza L R, Venturini T, Alves S H, Stefanello S T, Soares F A A, Martins M A P. Synthesis, structure elucidation, antioxidant and antimicrobial activity of novel 2-(5-trifluoromethyl-1H-pyrazol-1-yl)-5-(5-trihalomethyl-1H-pyrazol-1-yl-1carbonyl) pyridines. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2015, 26: 2346–2361

9 Holland J P, Jones M W, Cohrs S, Schibli R, Fischer E. Fluorinated quinazolinones as potential radiotracers for imaging kinesin spindle protein expression. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2013, 21(2): 496–507

10 Mustafa G. Zia-ur-Rehman M, Khan IU, Ishtiaq S, Hussain S, Arshad M N, Asiri A M. Novel 4-[5-{4-[(2-benzylidenehydrazine)carbonyl]phenyl}-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazol-1-yl]benzenesulfonamides: Synthesis crystal structure anti-inflammatory and ulcerogenecity studies. Journal of Chemical Research, 2016, 3: 167–172

11 Valdez-Calderón  A, Gonzalez-Montiel S, Martinez-Otero D, Martinez-Torres A, Vasquez-Perez J M, Molina-Vera C, Torres-Valencia J M, Alvarado-Rodriguez J G, Cruz-Borbolla J. Synthesis structural study and biological activity of new derivatives of chrysin containing a 2-mercaptopyridyl or 5-(trifluoromethyl)-2-mercaptopyridyl fragments. Journal of Molecular Structure, 2016, 1110: 196–207

12 Emmadi N R, Bingi C, Kotapalli S S, Ummanni R, Nanubolu J B, Atmakur K. Synthesis and evaluation of novel fluorinated pyrazolo-123-triazole hybrids as antimycobacterial agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(15): 2918–2922

13 Karad S C, Purohit V B, Raval D K, Kalaria P N, Avalani J R, Thakor P, Thakkar V R. Green synthesis and pharmacological screening of polyhydroquinoline derivatives bearing a fluorinated 5-aryloxypyrazole nucleus. RSC Advances, 2015, 5(21): 16000–16009

14 Ma H J, Zhang J H, Xia X D, Kang J, Li J H. Design synthesis and herbicidal evaluation of novel 4-(1H-pyrazol-1-yl)pyrimidine derivatives. Pest Management Science, 2015, 71(8): 1189–1196

15 Zhou S, Gu Y C, Liu M, Wu C C, Zhou S, Zhao Y, Jia Z H, Wang B L, Xiong L X, Yang N, Li Z. Insecticidal activities of chiral N-trifluoroacetyl sulfiliminesas potential ryanodine receptor modulators. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(46): 11054–11061

16 Zhu X L, Xiong L, Li H, Song X Y, Liu J J, Yang G F. Computational and experimental insight into the molecular mechanism of carboxamide inhibitors of succinate-ubquinone oxidoreductase. ChemMedChem, 2014, 9(7): 1512–1521

17 Xiong L, Shen Y Q, Jiang L N, Zhu X L, Yang W C, Huang W, Yang G F. Succinate dehydrogenase: An ideal target for fungicide discovery. ACS Symposium Series, 2015, 1204: 175–194

18 Xiong L, Zhu X L, Shen Y Q, Wishwa W K W M, Li K, Yang G F. Discovery of N-benzoxazol-5-yl-pyrazole-4-carboxamides as nanomolar SQR inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, 2015, 95: 424–434

19 Xiong L, Zhu X L, Gao H W, Fu Y, Hu S Q, Jiang L N, Yang W C, Yang G F. Discovery of potent succinate-ubiquinone oxidoreductase inhibitors via pharmacophore-linked fragment virtual screening approach. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(24): 4830–4837

20 Zhai Z W, Shi Y X, Yang M Y, Zhao W, Sun Z H, Weng J Q, Tan C X, Liu X H, Li B J, Zhang Y G. Microwave assisted synthesis and antifungal activity of some novel thioethers containing 124-triazolo[43-a]pyridine moiety. Letters in Drug Design & Discovery, 2016, 13(6): 521–525 

21 Liu X H, Zhao W, Shen Z H, Xing J H, Xu T M, Peng W L. Synthesis, nematocidal activity and SAR study of novel difluoromethylpyrazole carboxamide derivatives containing flexible alkyl chain moieties. European Journal of Medicinal Chemistry, 2017, 125: 881–889

22 Liu X H, Wang Q, Sun Z H, Wedge D E, Becnel J J, Estep A S, Tan C X, Weng J Q.Synthesis and insecticidal activity of novel pyrimidine derivatives containing urea pharmacophore against Aedes aegypti. Pest Management Science, 2016, 

23 Bacha P, Boströma J, Brickmannb K, van Giezenc J J J, Hovlandb R, Peterssonb A U, Rayb A, Zetterberga F. A novel series of piperazinyl-pyridine ureas as antagonists of the purinergic P2Y12 receptor. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2011, 21(10): 2877–2881

24 Wu Z, Hu D, Kuang J, Cai H, Wu S, Xue W. Synthesis and antifungal activity of N-(substituted pyridinyl)-1-methyl(phenyl)-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives. Molecules (Basel, Switzerland), 2012, 17(12): 14205–14218

25 Chen Q, Liao D H, Zhang S G, Niu J F, Tang A P. Synthesis of 1-methyl-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carbonyl chloride. Pesticide, 2012, 51: 569–572

26 Zhao W, Shen Z H, Xu T M, Peng W L, Liu X H. Synthesis, nematocidal activity and docking study of novel chiral 1-(3-chloropyridin-2-yl)-3-(difluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives. Journal of Heterocyclic Chemistry, 2016,

27 Liu X H, Zhao W, Shen Z H, Xing J H, Yuan J, Yang G, Xu T M, Peng W L. Synthesis, nematocidal activity and docking study of novel chiral 1-(3-chloropyridin-2-yl)-3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazole-4-carboxamide derivatives. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2016, 26(15): 3626–3628

28 Sun M, Yang H H, Tian L, Li J Q, Zhao W G. Design, synthesis, and fungicidal activities of imino diacid analogs of valine amide fungicides. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(24): 5729–5731

29 Wang Z J, Gao Y, Hou Y L, Zhang C, Yu S J, Bian Q, Li Z M, Zhao W G. Design, synthesis, and fungicidal evaluation of a series of novel 5-methyl-1H-1,2,3-trizole-4-carboxyl amide and ester analogues. European Journal of Medicinal Chemistry, 2014, 86: 87–94

30 Li J Q, Wang Z P, Gao Y, Zhao W G. Design, synthesis and effect of the introduction of a propargyloxy group on the fungicidal activities of 1-substituted phenoxypropan-2-amino valinamide carbamate derivatives. RSC Advances, 2016, 6(85): 82131–82137

31 Wang Z P, Kou J J, Gao Y, Du X J, Li Y H, Zhao W G. Design, synthesis and antifungal activity of carboxylic acid amide fungicides: Part 2: Substituted 1-phenyl-2-phenoxyethylamino valinamide carbamates. RSC Advances, 2015, 5(92): 75121–75128