含异噁唑基的酰基硫脲及其环化产物的设计,合成及除草活性-应用化学专业论文.docxVIP

山东农业大学硕士学位论文 山东农业大学硕士学位论文 含异噁唑基的酰基硫脲及其环化产物的设计, 含异噁唑基的酰基硫脲及其环化产物的设计, 合成及除草活性 PAGE PAGE 1 PAGE PAGE 2 中 文 摘 要 乙酰乳酸合成酶 (ALS)抑制剂具有生物活性高, 杀草谱广, 对人和动物安全等特性, 成为杂草防除技术发展中的一大突破。随着 ALS 抑制剂面临的抗药性问题越来越突 出，以 ALS 为靶标, 寻找超高效、低毒、除草谱广的目标化合物, 已经成为化学和农 药界研究的热点之一。 含嘧啶环的酰基硫脲及其环化产物 2H-1,2,4-噻二唑并[2,3-a]嘧啶等化合物容易与 杂草中乙酰乳酸合成酶活性中心的氨基酸残基形成氢键和疏水作用力, 该酶活性降低 或者丧失, 阻断支链氨基酸的生物合成。本文以生物活性分子设计理论为指导, 设计合 成了 2 个系列以 ALS 为靶标的目标化合物, 并对其进行了活体除草活性筛选, 主要研 究内容和结果如下： 1. 分别从 2,4-二氯苯甲醛、4-三氟甲基苯甲醛出发, 经肟化、氯代、成环、水 解、酰氯化、异硫氰酸酯化、亲核加成等 7 步反应, 合成了一系列结构新颖含异噁唑 环的嘧啶基酰基硫脲类化合物: 16 种 N-(4,6-二取代嘧啶-2-基)-N′-[5-甲基-3-取代苯基 异噁唑-4-甲酰基] 硫脲 4a ～ 4p, 用 Br2 作氧化剂, 将上述酰基硫脲氧化环化, 得到另一系 列结构新颖的稠杂环衍生物: 16 种 5,7-二取代-2-[5-甲基-3-(取代苯基异噁唑-4-甲酰亚 胺]-2H-1,2,4-噻二唑并[2, 3-a]嘧啶 5a ～ 5p。目标化合物的结构经红外光谱、核磁共振 氢谱及元素分析确证。 2. 以单子叶植物 (稗草、马唐)，双子叶植物 (小藜、油菜) 为试材，精噁唑禾草灵 为对照药剂，对目标化合物进行了室内除草活性评价。初步测定结果表明：2 个系列 目标化合物都表现出一定的抑制活性，且对根长的抑制大于对茎长的抑制，对双子叶 植物的抑制大于对单子叶植物的抑制。其中，5,7-二取代-2-[5-甲基-3-(4-三氟甲基苯 基)异噁唑-4-甲酰亚胺)]-2H-1,2,4-噻二唑并[2,3-a]嘧啶 5a ～ 5h 的抑制活性较高, 100 mg/L 浓度下对油菜根长的抑制率在 75 %以上，5,7-二取代-2-[5-甲基-3-(2,4-二氯苯基) 异噁唑-4-甲酰亚胺]-2H-1,2,4-噻二唑并[2,3-a]嘧啶 5i ～ 5p 对油菜根长的抑制率在 70 % ~ 75 %，高于对照药剂。N-(4,6-二取代嘧啶-2-基)-N′-[5-甲基-3-(4-三氟甲基苯基)异噁 唑-4-甲酰基] 硫脲 4i ～ 4p 与 N-(4,6-二取代嘧啶-2-基)-N′-[5-甲基-3-(2,4-二氯苯基)异噁 唑-4-甲酰基] 硫脲 4a ～ 4h 抑制活性相对较好，在 100 mg/L 浓度下有中等除草活性， 对油菜根长的抑制率均在 55 % ~ 60 %。 3. 对目标化合物 4i 进行了 X 射线单晶衍射实验，研究表明, 该化合物属于三斜晶 系, 空间群为 P-1, 晶胞参数: a = 7.351(6) ?, b = 10. 373(10)?, c = 14.120(12) ?, α = 72.222(14)°, β = 85.372(15)°, γ = 85. 380 (14)°, V = 1020.1(16)?3, Z = 2, Dcalcd. = 1.418 g?cm-3, μ = 0.211mm–l, F(000) = 448。硫脲桥上的氮原子与嘧啶环上的氮原子以分子 内氢键 N-H…N 形式形成了稳定的六元环。 4. 初步探讨了目标分子结构与除草活性的关系，生测研究结果表明，苯环邻对位 连有吸电子取代基，以及嘧啶环 4, 6 位是甲基或甲氧基等供电子基，对提高目标化合 物的除草活性是必要的。 关键词：酰基硫脲；2H-1,2,4-噻二唑并[2,3-a]嘧啶；合成；晶体结构；除草活性 ABSTRACT Acetolactate synthase (ALS) inhibitors exhibit high biological activities, broad herbicidal spectrum and other features, and have become a major breakthrough in weed control technology. However, ALS inhibitor are facing more and more prominent drug-resistance problem. Therefore, target