1969年,罗纳普朗克公司成功研发出的噁草酮,在240~7500g/hm2的剂量下,可防除水稻及果蔬田中的禾本科杂草及阔叶杂草。噁草酮通过抑制原卟啉原氧化酶的活性,阻碍原卟啉原IX和原卟啉原氧化酶结合,使生成原卟啉IX的反应减慢。累积的原卟啉原IX从叶绿体渗透到细胞质中,经其他途径氧化为原卟啉IX。在光作用下,原卟啉IX将分子氧氧化为单态氧,引起类脂的过氧化,使杂草死亡。
原卟啉原氧化酶抑制剂对哺乳动物等非靶标生物安全。该类除草剂由于作用快、对下茬作物药害较小,引起了许多新除草剂创制研究机构的重视。截止2000年,大约有1000件具有除草活性的1-杂环基-2,4,5-四取代苯类化合物的专利公开,其中许多化合物具有很高的除草活性,在7.5~60g/hm2的剂量下,就可以控制多种杂草,近20个化合物进入产业化开发阶段。然而,由于该类除草剂的选择性较差,施用前期作物显示有一定的药害症状,其市场表现不是很好。
2010年以来,由于多种杂草对灭生性除草剂草甘膦产生了抗性,以及百草枯的禁限用,原卟啉原氧化酶抑制剂类除草剂在非选择性除草剂市场上的应用日益扩大。关于此类除草剂的创制,又重新引起了研究机构的兴趣。
笔者课题组从1995年开始进行新型原卟啉原氧化酶抑制剂类化合物的设计与合成,部分研究结果进行了专利申请并已公开。然而,关于其结构与除草活性关系的研究,尚未进行系统总结。通过分析已公开的专利及发表的论文,发现许多高除草活性的1-杂环基-2,4,5-四取代苯类化合物,其2-位取代大多为氟,4-位取代大多为氯,5-位取代大多为炔丙氧基。本文选取阔叶杂草苘麻为靶标,对本课题组前期合成的1-杂环基-2-氟-4-氯-5-炔丙氧基苯类化合物进行抑制苘麻生长的活性测试,总结其构效关系,以期为后续的分子设计提供指导。化合物的结构通式如下：
Q为多种杂环基团,具体结构列于表1中。
1 试验部分
1.1 仪器
Impact 400红外光谱仪(KBr压片,美国尼高力仪器公司)；Mercury 300核磁共振仪(TMS为内标,美国瓦里安公司)；MD 800气质联用仪(英国VG质谱仪公司)；VG ZAB-HS质谱仪、MOD-1106型元素分析仪(意大利Carlo Erba公司)；X4型显微熔点仪(北京第三光学仪器厂),温度计未经校正。
1.2 试剂
试剂均为市购分析纯。层析硅胶(GF245)薄板(涤纶片基,5cm×10cm,浙江省台州市路桥四甲生化塑料厂)；快速柱层析用硅胶(ZCX-II,粗孔,100~140目,青岛海洋化工厂)。
1.3 试验方法
1.3.1 4-(2-氟-4-氯-5-炔丙氧基苯基)-3,5-吗啡啉二酮的合成
按文献,以市购的2-氯-4-氟-5-硝基苯酚为起始原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,在1.2当量碳酸钾存在下,与炔丙基溴反应制备出2-氟-4-氯-5-炔丙氧基苯胺。
室温下将1,4-二氧杂六环-2,6-二酮(0.6g,5.0mmol)加到二氯甲烷(20mL)中,搅拌5min,未全溶,加入2-氟-4-氯-5-炔丙氧基苯胺(0.9g, 4.5mmol)。继续搅拌8h,层析硅胶(GF245)薄板检测(乙酸乙酯/石油醚=1/3)监测至无苯胺,减压除尽溶剂,得到固体单酸。将乙酸酐(20mL)加入到上述单酸中,加入无水乙酸钠(0.01g, 0.1mmol),加热回流5h,将反应混合液中的溶剂减压蒸干,在残余物中加入乙酸乙酯(100mL),有机相用水洗2次(2×50mL),饱和食盐水(50mL)洗1次后,无水硫酸镁干燥,将有机相减压浓缩后得固体,用乙酸乙酯/石油醚=1/2重结晶得目标物。
白色固体,熔点：189~190 ℃,收率64%(以2-氟-4-氯-5-炔丙氧基苯胺计)。
IR (KBr, cm-1): 3270 (m), 2150 (w, C*C), 1700 (s, C=O), 1500 (s), 830 (m). 1HNMR (CDCl3, δ): 2.581 (t, J = 2.4 Hz, 1H), 4.549 (s, 4H), 4.753 (d, J = 2.4 Hz, 2H), 6.937 (d, J = 6.3Hz, 1H), 7.315 (d, J = 9.0Hz, 1H); Anal. Calcd. for C13H9ClFNO4: C, 52.46; H, 3.05; N, 4.71. Found: C, 52.39; H, 3.20; N, 4.62.
阅读全文请征订《世界农药》
1.3.2 1,2-二甲基-4-(2-氟-4-氯-5-炔丙氧基苯基)-1,2,4-四氢三嗪-3,5-二酮的合成
1.3.3 除草活性的测试
2 结果与讨论
3 结 论
作者：李 斌,刘 克,吴鸿飞,于海波,杨辉斌,白丽萍,崔东亮,满 灜,张珂良,相 东,刘振龙,王世辉,柏再苏,王大翔,徐基东,杨华铮
作者单位：沈阳中化农药化工研发有限公司 新农药创制与开发国家重点实验室