具有除草活性的3-(嘧啶基-2)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的设计、 合成与定量构效关系的研究

设计合成了一系列未见文献报道的5-叔丁基-3-[4-取代-5-(氢)甲基嘧啶-2-基]-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的衍生物, 其结构均经过1H NMR, IR和元素分析表征. 生测结果显示, 部分化合物表现出较好的除草活性. 定量的结构与活性关系研究表明, 它们的除草活性与取代基的立体效应参数和电性参数呈现很好的相关性, 相关系数r大于0.8. 当作用对象为油菜时, 化合物的活性可能主要与取代基R2的邻位立体效应参数Es和电性参数相关; 当作用对象为稗草时, 化合物的活性主要与取代基R2邻位立体效应参数Es和间位取代基电性参数相关.     

3-取代苄氧基-6-(取代-1H-吡唑-1-基)哒嗪的合成与生物活性

3-氯-6-肼基哒嗪分别与乙酰丙酮和3-二甲胺基丙烯醛反应, 合成了中间体3-氯-6-(3,5-二甲基-1H-吡唑-1-基)哒嗪(2)和3-氯-6-(1H-吡唑-1-基)哒嗪(4), 它们与多种取代苄醇反应, 得到了一系列未见报道的3-取代苄氧基-6-(取代-1H-吡唑-1-基)哒嗪, 其结构均经1H NMR, IR和元素分析确证. 初步的生物活性测试结果表明, 所合成的化合物对油菜和稗草均具有一定的抑制作用.     

3-取代苄基-6-三氟甲基嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮衍生物的合成及其除草活性的研究

为了进一步研究3-取代苄基-6-三氟甲基嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮衍生物的除草活性, 以期发现更高活性化合物, 合成了16个未见文献报道的3-取代苄基-6-三氟甲基嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮衍生物, 其结构均经过¹H NMR, IR和元素分析确证. 生测结果表明, 嘧啶环1-位取代基的变化, 不仅影响化合物的抑制活性与选择性, 可能还改变了化合物的作用方式. 定量的结构与活性关系研究表明, 当作用对象为油菜时, 化合物的活性可能主要与取代基R的摩尔分子折射常数有关; 当作用对象为稗草时, 化合物的活性可能主要与取代基R的电性参数有关. 1-位为氢时, 有利于对油菜生长的抑制; 1-位为甲基时, 有利于对稗草生长的抑制.     

具有除草活性的吡唑啉并四嗪酮衍生物的设计、合成与定量构效关系的研究

设计合成了一系列未见文献报道的4-乙氧羰基-1,7-二氢-1-取代苯基-5-(未)取代吡唑啉[5,1-d][1,2,3,5]四嗪-7-酮衍生物, 其结构均经过¹H NMR、IR和元素分析表征. 生测结果显示, 与已报道的化合物相比, 它们表现出较好的除草活性. 定量的结构与活性关系研究表明, 它们的除草活性与取代基的立体效应参数和疏水性参数呈现很好的相关性, 相关系数r大于0.8. 当作用对象为油菜时, 化合物的活性可能主要与取代基R¹的摩尔分子折射和取代基R²的疏水性参数有关. 当取代基R¹的摩尔分子折射参数为1.452时, 相应化合物可能具有对油菜最高的除草活性; 当作用对象为稗草时, 化合物的活性主要与取代基R²疏水性参数和Taft (Es)参数有关.     

3-(未)取代苄氧基-6-氟哒嗪的合成及其除草活性

通过3,6-二氟哒嗪与(未)取代苄醇在NaOH/CH₃CN体系反应, 合成了一系列未见报道的3-(未)取代苄氧基-6-氟哒嗪, 其结构均经¹H NMR, IR和元素分析确证. 初步的生物活性测试结果表明, 所合成的化合物对油菜和稗草均有一定的抑制作用, 讨论了其结构与除草活性的关系.     

3-取代苯氧甲基-6-氯哒嗪的合成及其除草活性

通过3-氯-6-溴甲基哒嗪与各种取代的苯酚在K₂CO₃/DMF体系中反应, 合成了一系列3-取代苯氧甲基-6-氯哒嗪化合物. 它们的结构均经¹H NMR, IR和元素分析确证. 在浓度为100 μg•mL^－1时, 初步的生物活性测试结果表明, 所合成的化合物对油菜和稗草均有一定的抑制作用. 并讨论了其结构与除草活性的关系.     

4-吡唑基-2-芳氧基嘧啶类化合物的合成及除草活性

以2,4-二氯嘧啶为起始原料, 利用两个氯原子的活性差异, 经4-吡唑基-2-氯嘧啶合成了一系列4-吡唑基-2-芳氧基嘧啶类化合物, 通过¹H NMR和元素分析对所合成的化合物进行了结构表征. 初步生物活性测定结果表明, 所合成的化合物都表现出一定的除草活性. 当嘧啶环2位的氯原子被芳氧基取代后, 化合物的除草活性均有不同程度的提高, 例如5c和4a相比, 100 μg•mL^－1时化合物对油菜的抑制率由15.7%提高到85.4%, 对稗草的抑制率由原来的11.6%提高到84.0%.     

N-苄氧/烷氧苯基-4,6-二取代嘧啶胺类化合物的合成、晶体结构及除草活性

以5种苄氧基/烷氧基苯胺为基础, 设计合成了系列新颖的N-苄氧/烷氧苯基-4,6-二取代嘧啶胺类化合物, 其结构经1H NMR、MS及元素分析确证, 其中化合物5r的单晶结构经X射线单晶衍射分析确证. 油菜平皿法和稗草小杯法测试除草活性结果表明, 4种苄氧基/烷氧基苯胺3a, 3b, 3d, 3e具有较好的除草活性, 在100 μg/mL浓度下对单子叶稗草生长抑制率可达到77.3%—88.5%. KARI活性测试结果表明, 化合物5a—5s有较弱的KARI抑制活性.     

2-甲基-6-氯苯基磺酰脲衍生物的合成及生物活性

为探索磺酰脲类化合物的生物活性多样性,以商品化磺酰脲除草剂为基础,设计并合成了12个未见文献报道的2-甲基-6-氯苯基磺酰脲衍生物,通过1H NMR,13C NMR和HRMS确定了其结构.经盆栽法除草测试表明,目标化合物对双子叶靶标油菜和反枝苋具有优异的的除草活性,如5b,5i和5j对油菜和稗草的除草活性与氯磺隆和单嘧磺隆相当.离体抑菌实验表明,在50 mg·L-1剂量下,部分化合物对所测试植物性病菌具有不错的抑菌活性.     

4-烷氧/苄氧基苯基四唑和1,3,4-噁二唑类化合物的合成及除草活性

以4-氰基苯酚为起始原料,在4-烷氧基/苄氧基苯甲脒结构基础上,设计合成了5个4-烷氧基/苄氧基苯基四唑及17个新型2-取代-5-(4-烷氧基/苄氧基)苯基噁二唑类化合物,通过元素分析、1H NMR和MS对所合成的新化合物进行了结构表征.初步除草活性测试结果表明,部分化合物对双子叶油菜和单子叶稗草表现出较好的生长抑制活性.     

4-烷氧/苄氧基苯基四唑和1,3,4-噁二唑类化合物的合成及除草活性

以4-氰基苯酚为起始原料, 在4-烷氧基/苄氧基苯甲脒结构基础上, 设计合成了5个4-烷氧基/苄氧基苯基四唑及17个新型2-取代-5-(4-烷氧基/苄氧基)苯基噁二唑类化合物, 通过元素分析、1H NMR和MS对所合成的新化合物进行了结构表征. 初步除草活性测试结果表明, 部分化合物对双子叶油菜和单子叶稗草表现出较好的生长抑制活性.     

N-杂环甲基2-(4-杂芳氧基苯氧基)丙酰胺的合成及除草活性

以2-(4-羟基苯氧)丙酸为原料,设计合成了16个新的手性N-杂环甲基2-(4-杂芳氧基苯氧基)丙酰胺化合物,其化学结构经核磁共振、色谱-质谱、红外光谱及元素分析确证.初步生物活性测定结果表明,合成的化合物在2.25×103g/ha剂量时对单子叶杂草马唐(Digitaria sanguinalis)、稗草(Echinochloa crus-galli)及狗尾草(Setaria viridis)等均具有90%以上的活性;进一步活性及作物安全性测试表明,化合物(R)-(+)-N-[(6-氯吡啶-3-基)甲基]-2-[4-(3-氯-5-三氟甲基吡啶-2-基氧基)苯氧基]丙酰胺(2b)的除草活性高于噁唑酰草胺,且对水稻茎叶处理安全,同时对水稻田主要杂草千金子的活性远高于氰氟草酯;化合物的除草活性与立体构型有关,R构型为活性构型.     

6-烷氨(氧)基-3-甲硫基-1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4(5H)-酮衍生物的合成与生物活性

用六氯乙烷、三苯基膦和5-氨基吡唑衍生物一锅法合成关键中间体膦亚胺。 再利用串联aza-Wittig反应,加入对氯苯基异氰酸酯,进一步和烷基胺或取代酚反应合成了11个未见文献报道的6-烷氨（氧）基-3-甲硫基1H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4(5H)-酮衍生物。 通过1H NMR、EI-MS、IR和元素分析等方法对所合成的化合物进行了结构表征,并测试了它们的杀菌和除草活性。 测试结果表明,部分化合物对稗草(barnyard grass)和油菜(Rape)均表现出了较好的抑制活性。     

(Z,Е)-1[1-(2,4-二氧吡咯烷-3-亚基)乙基]-4-烃基氨基脲类衍生物的合成与除草活性

以取代胺为原料合成6种N4-取代氨基脲,然后与5种3-(1-羟基亚乙基)-吡咯烷-2,4二酮类化合物反应合成了22种新型缩氨基脲类衍生物,即(Z,Е)-1[1-(2,4二氧吡咯烷-3-亚基)乙基]-4-烃基氨基脲,其结构经1H NMR,MS,IR和元素分析确证.初步生物活性测定表明,这类化合物对油菜根和稗草茎的生长具有抑制作用.     

2-甲基-6-硝基苯磺酰脲衍生物的合成及生物活性

设计合成了一系列2-甲基-6-硝基苯磺酰脲衍生物(4a~4p),通过核磁共振氢谱(1H NMR)和高分辨质谱(HRMS)对其结构进行了确认.盆栽法除草测试结果表明,在300 g/ha剂量下,目标化合物具有优异的芽前或芽后除草活性.进一步筛选发现,在75 g/ha剂量下,化合物4b,4g,4h,4l和4p对油菜、反枝苋和稗草具有98%以上的除草活性,与对照药单嘧磺隆(100%)和氯磺隆(≥96.3%)相当.另外,部分化合物对真菌也表现出一定的抑制效果,其中化合物4l对油菜菌核病菌的半最大效应浓度EC50=9.20 mg/L(对照药多菌灵的EC50=5.79 mg/L).     

1,3,4-噻二唑基1,2,4-三唑啉酮类化合物的合成及除草活性

以2-甲基-5-氨基-1,3,4-噻二唑和芳香醛为原料,设计合成了一系列新型1,2,4-三唑啉酮类化合物。通过1H MR、MS和元素分析确证了其结构。生物活性测试结果表明,在100μg·m L-1浓度下,该类化合物具有较好的除草活性,其中化合物4c和4d对油菜和稗草的抑制率达到了80%。     

基于呋喃酚构建2-(4-芳氧苯氧基)丙酰胺及除草活性

以呋喃酚为原料, 采用2条合成路线制备2种关键中间体2-氨基-1-(2,2-二甲基-7-烷氧基-2,3-二氢苯并呋喃-5-基)乙酮盐酸盐(2)和n-(2,2-二甲基-2,3-苯并呋喃-7-氧基)烷胺(9), 再经2-(4-芳氧苯氧基)丙酰化合成了17种基于呋喃酚的2-(4-芳氧苯氧基)丙酰胺, 其化学结构经核磁共振谱、 高分辨率质谱和旋光度确证. 除草活性测试结果表明, 在1500 g/hm²剂量下, 大部分化合物对单子叶杂草马唐(Crabgrass)和稗草(Barnyard grass)均具有较高的抑制活性. 在化合物4和5中, 有7个化合物对单子叶杂草表现为A级除草活性, 如化合物4a, 4b, 4i, 5a, 5c, 5e和5h对马唐和稗草的抑制率为100%. 初筛结果显示, 在375 g/hm²剂量下, 化合物4a, 4b, 4i, 5e和5h对稗草的茎叶处理抑制率达96%以上.     

N-取代吡啶基-2-酰基四氢哒嗪-1(2H)-硫代甲酰胺的合成及除草活性

以取代氨基吡啶为原料,经二步反应合成关键中间体——取代吡啶基异硫氰酸酯,再分别与4个制备的取代六氢哒嗪中间体缩合,合成了4个系列共22个新型N-取代吡啶基-2-酰基四氢哒嗪-1(2H)-硫代甲酰胺类化合物8~11.所有目标产物的结构均经过1H NMR,13C NMR和HRMS的确证.初步的除草活性测试表明,部分化合物在375 g·ha-1剂量下,对双子叶杂草苘麻及反枝苋和单子叶杂草马唐具有约100%芽前抑制活性.进一步活性筛选发现,2-[(5-氯吡啶-2-基)硫代氨基甲酰基]四氢哒嗪-1(2H)-甲酸乙酯(9e)在45 g·ha-1剂量下对苘麻的抑制率仍达到95%.     

3-苯甲酰基-4-羟基香豆素衍生物的合成、晶体结构及其除草活性研究

利用活性叠加的原理,设计合成了带有三酮类结构的3-苯甲酰基-4-羟基香豆素衍生物.用1H NMR,13C NMR,HRMS和X-ray单晶衍射对其进行了结构鉴定.用平皿小杯法和盆栽法评价了其对双子叶植物油菜和单子叶植物稗草的抑制活性.结果显示,目标化合物表现出与香豆素相似的活性,只对油菜有很好的抑制活性,苯甲酰基的接入能一定程度上提高4-羟基香豆素对油菜的活性.部分化合物对油菜表现出良好的活性,其中,3-(2-硝基-4-甲磺酰基苯甲酰基)-4-羟基香豆素(21)对油菜根长的抑制活性好于甲基磺草酮,10 μg/mE时,抑制率能达到87.6％,但盆栽活性比甲基磺草酮差.目标化合物虽然具有与三酮除草剂类似的结构,但并不表现出明显的白化作用,具有与三酮类除草剂不同的作用模式.化合物21对双子叶植物油菜表现出很好的选择性,可以作为开发新型选择性除草剂的先导结构,继续结构优化.     

噻唑啉-2-硫酮衍生物的合成与生物活性

根据活性亚结构拼接原理,将3-芳基-4-氨基-5-乙氧羰基(氰基)-3H-噻唑啉-2-硫酮与酰氯反应得到目标化合物3-芳基-4-取代苯氧乙酰氨基-5-乙氧羰基(氰基)-3H-噻唑啉-2-硫酮.再以3-苯基-4-氨基-5-乙氧羰基-3H-噻唑啉-2-硫酮为合成原料,经过Aza-Wittig反应得到目标化合物5-芳氧基-3,6-二芳基-2-硫代噻唑并[4,5-d]嘧啶-7-酮.通过IR,1H NMR,EI-MS,元素分析等方法对所合成的化合物进行了结构表征.代表化合物5-对氯苯氧基-3,6-二苯基-2-硫代-2,3-二氢噻唑并[4,5-d]嘧啶-7(6H)-酮(C1)经单晶X衍射证实了结构.除草活性测试结果表明:部分噻唑啉-2-酮类衍生物对稗草和油菜都表现出了较好的抑制活性.