柴源卿,楊 穎,王曉菲,溫世強(qiáng),呂 培

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,安徽省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥 230036;2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院 安徽 合肥 230036)

0 引言

細(xì)交鏈格孢菌酮酸(Tenuazonic acid,簡(jiǎn)稱(chēng)TeA)在1957年由Rosett[1]等人首先從鏈格孢菌(Alternaria alternata(Fr.)Keissler)培養(yǎng)液中分離得到,1959年Stickings[2]等人確定其結(jié)構(gòu)為3-乙?；匕匪峁羌艿幕衔?分子式為C10H15NO3(圖1),Osada等人證明了TeA是由異亮氨酸和乙酰乙酰輔酶A通過(guò)TeA合成酶(TAS1)得到[3]。

圖1 TeA的結(jié)構(gòu)

研究表明TeA可有效控制紫莖澤蘭(Eupatorium adenophorum)及其生境的主要雜草、農(nóng)田禾草及多種闊葉雜草[4],當(dāng)3位為苯甲?；喴蚁┗?、酰胺和酰肼取代的TeA衍生物的除草活性較好[5]。強(qiáng)勝等人發(fā)現(xiàn)TeA具有光譜快速、高效的除草活性,在雙子葉和單子葉雜草的防治方面具有較高潛力[6-8],隨后通過(guò)研究明確了TeA是一種全新的來(lái)源于真菌的光系統(tǒng)II抑制劑,其作用靶點(diǎn)是光系統(tǒng)II的D1蛋白[9]。

Bayer公司在原卟啉原氧化酶(PPO)抑制劑類(lèi)除草劑的創(chuàng)制過(guò)程中意外發(fā)現(xiàn)的螺蟲(chóng)乙酯(spirotetramat)[10-12]、螺螨酯(spirodiclofen)[13]和螺甲螨酯(spiromesifen)[14]以及先正達(dá)集團(tuán)開(kāi)發(fā)的甲氧哌啶乙酯(spiropidion)[15]是4個(gè)最有代表性、具有螺環(huán)季酮酸骨架的3-苯基特胺酸類(lèi)化合物(圖2)。在對(duì)該骨架化合物進(jìn)行活性篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)其同時(shí)具有良好的除草活性[16]。目前報(bào)道較多的合成方法是特胺酸骨架5位為五元或六元螺環(huán),針對(duì)性修飾3位苯基和4位羥基,關(guān)于5位為不同烷基支鏈的3-苯基取代特胺酸結(jié)構(gòu)與除草活性尚未報(bào)道?；赥eA具有明顯的除草活性和螺環(huán)季酮酸的活性基團(tuán),為了發(fā)現(xiàn)具有高除草活性的化合物,本研究擬利用TeA和螺環(huán)季酮酸共活性基團(tuán)策略對(duì)特胺酸骨架的3、4和5位進(jìn)行修飾,在5位引入不同的天然和人工合成氨基酸的R基實(shí)現(xiàn)多官能化并篩選目標(biāo)化合物的除草活性,探討目標(biāo)化合物的構(gòu)效關(guān)系。

圖2 螺蟲(chóng)乙酯、螺螨酯、螺甲螨酯和甲氧哌啶乙酯的結(jié)構(gòu)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

核磁共振分析采用DD2 600 MHz核磁共振儀,四甲基硅(TMS)為內(nèi)標(biāo),氘代試劑使用CDCl3、DMSO-d6或CD3OD;高分辨質(zhì)譜采用組合型四極桿靜電場(chǎng)軌道阱液質(zhì)聯(lián)用儀;熔點(diǎn)采用MP120全自動(dòng)熔點(diǎn)儀;除草活性測(cè)定采用人工氣候培養(yǎng)箱;實(shí)驗(yàn)所用試劑包括氨基酸甲酯鹽酸鹽(均為L(zhǎng)-構(gòu)型)、2,4-二氯苯乙酸、2,5-二甲基苯乙酸和2,2-二甲基丁酸,購(gòu)于上海皓鴻生物醫(yī)藥有限公司。其他常規(guī)溶劑購(gòu)于西隴科學(xué)股份有限公司,分析純,經(jīng)過(guò)分子篩干燥后使用。對(duì)照藥劑:硝磺草酮,純度97%標(biāo)準(zhǔn)品,上海百靈威科技有限公司。TeA,實(shí)驗(yàn)室前期化學(xué)合成所得[17]。

1.2 化合物的合成

1.2.1 中間體3a～3n的合成。參考文獻(xiàn)方法[18]進(jìn)行,在室溫條件下,將氨基酸甲酯鹽酸鹽(10 mmol)溶解在盛有無(wú)水CH2Cl2溶液(30 m L)的茄形瓶(100 m L)中,再依次加入DMAP(1.83 g,15 mmol)和EDC·HCl(2.88 g,15 mmol),之后向上述混合溶液中滴加溶解有2,4-二氯苯乙酸(3.08 g,15 mmol)的無(wú)水CH2Cl2溶液(15 mL),反應(yīng)16 h后用TLC跟蹤至原料反應(yīng)完全。有機(jī)相用5% NaHCO3溶液(30 mL×3)洗滌3次,再用純水(30 m L×3)洗滌3次至溶液呈中性,將有機(jī)相置于無(wú)水Na2SO4上干燥,過(guò)濾并濃縮。通過(guò)柱層析法(EA:PE＝1:3)提純,得到中間體3a～3g;將上述反應(yīng)中取代苯乙酸替換為2,5-二甲基苯乙酸(2.46 g,15 mmol),反應(yīng)時(shí)間與后處理方法相同。通過(guò)柱層析法(EA:PE＝1:2)提純,得到中間體3l～3n。

圖3 目標(biāo)化合物合成路線(xiàn)

1.2.2 目標(biāo)化合物4a～4n的合成。將合成所得的中間體3a～3g(3 mmol)溶解在盛有CH3OH溶液(20 m L)的茄形瓶(100 m L)中,攪拌5 min后,向上述溶液中加入30%CH3ONa溶液(2.70 g,15 mmol),緩緩升溫至回流(溫度設(shè)定為75℃),反應(yīng)8 h后用TLC跟蹤至原料反應(yīng)完全。待其冷卻至室溫后,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑CH3OH,加入純水(15 m L),并用1 mol/L HCl調(diào)節(jié)其p H至2～3,抽濾。通過(guò)柱層析法(EA:PE＝2:1)提純,得到目標(biāo)化合物4a～4g;將中間體3l～3n與30%CH3ONa溶液的當(dāng)量比改為1∶3,反應(yīng)時(shí)間設(shè)為5 h,后處理方法同上。通過(guò)柱層析法(EA∶PE＝1∶1)提純,得到目標(biāo)化合物4h～4n。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基吡咯啉-2-酮(4a):淡紅色固體,產(chǎn)率85%,熔點(diǎn):96～99℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.54(s,1H),7.59(d,J＝1.7 Hz,1H),7.46(s,1H),7.39(dd,J＝8.3,1.7 Hz,1H),7.27(d,J＝8.3 Hz,1H),3.89(s,2H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:173.3,169.8,135.2,134.1,132.7,130.3,128.9,127.0,104.0,45.9。HRMS[ESI＋]for C10H7Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:243.992 7;Found:243.992 9。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-5-甲基吡咯啉-2-酮(4b):白色固體,產(chǎn)率87%,熔點(diǎn):102～104℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.20(s,1H),7.60(s,1H),7.60(s,1H),7.40(dd,J＝8.3,2.2 Hz,1H),7.27(d,J＝8.3 Hz,1H),4.04～4.00(m,1H),1.29(d,J＝6.7 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:173.0,171.9,135.3,134.3,132.7,130.2,128.9,127.0,103.1,51.9,18.9。HRMS[ESI＋]for C11H9Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:258.008 3;Found:258.008 0。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-5-乙基吡咯啉-2-酮(4c):白色固體,產(chǎn)率82%,熔點(diǎn):97～99℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.15(s,1H),7.61(s,1H),7.59(d,J＝1.9 Hz,1H),7.39(dd,J＝8.3,2.1 Hz,1H),7.26(d,J＝8.3 Hz,1H),4.02～3.96(m,1H),1.84～1.79(m,1H),1.62～1.56(m,1H),0.86(t,J＝7.3 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:172.4,171.3,135.3,134.3,132.7,130.4,128.9,127.0,104.3,56.9,24.6,8.6。HRMS[ESI＋]for C12H11Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:272.024 0;Found:272.024 4。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-5-異丙基吡咯啉-2-酮(4d):白色固體,產(chǎn)率80%,熔點(diǎn):95～97℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.08(s,1H),7.61(s,1H),7.59(d,J＝2.1 Hz,1H),7.39(dd,J＝8.3,2.1 Hz,1H),7.25(d,J＝8.3 Hz,1H),3.92(d,J＝1.2 Hz,1H),2.18～2.13(m,1H),1.02(d,J＝7.0 Hz,3H),0.76(d,J＝6.8 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:172.8,170.8,135.4,134.3,132.7,130.3,128.9,127.0,104.6,61.3,29.0,20.2,14.9。HRMS[ESI＋]for C13H13Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:286.039 6;Found:286.039 7。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-5-丙基吡咯啉-2-酮(4e):白色固體,產(chǎn)率83%,熔點(diǎn):96～98℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.14(s,1H),7.68(s,1H),7.59(d,J＝1.1 Hz,1H),7.39(dd,J＝8.2,1.2 Hz,1H),7.25(d,J＝8.3 Hz,1H),4.01～3.96(m,1H),1.81～1.75(m,1H),1.50～1.44(m,1H),1.43～1.31(m,2H),0.90(t,J＝7.3 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:172.3,171.7,135.3,134.3,132.7,130.3,128.8,127.0,103.9,56.0,34.3,17.8,14.3。HRMS[ESI＋]for C13H13Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:286.039 6;Found:286.039 4。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-5-異丁基吡咯啉-2-酮(4f):白色固體,產(chǎn)率86%,熔點(diǎn):97～100℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.14(s,1H),7.76(s,1H),7.59(d,J＝2.1 Hz,1H),7.39(dd,J＝8.3,2.1 Hz,1H),7.25(d,J＝8.3 Hz,1H),4.06～3.91(m,1H),1.88～1.79(m,1H),1.68～1.63(m,1H),1.34～1.28(m,1H),0.93(d,J＝6.0 Hz,3H),0.92(d,J＝6.6 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:172.4,172.3,135.3,134.3,132.7,130.3,128.8,127.0,103.5,54.8,42.1,24.9,24.2,22.1。HRMS[ESI＋]for C14H15Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:300.055 3;Found:300.055 6。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-5-丁基吡咯啉-2-酮(4g):白色固體,產(chǎn)率85%,熔點(diǎn):99～111℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.13(s,1H),7.65(s,1H),7.59(s,1H),7.39(d,J＝8.3 Hz,1H),7.25(d,J＝7.8 Hz,1H),4.05～3.97(m,1H),1.85～1.77(m,1H),1.53～1.45(m,1H),1.36～1.27(m,4H),0.88(t,J＝5.8 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:172.3,171.6,135.3,134.2,132.7,130.3,128.9,127.0,104.0,56.1,31.6,26.5,22.5,14.3。HRMS[ESI＋]for C14H15Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:300.055 3;Found:300.055 6。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-1-氮雜螺[2.4]庚-3-烯-2-酮(4h):白色固體,產(chǎn)率85%,熔點(diǎn):103～105℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.09(s,1H),7.70(s,1H),7.60(d,J＝2.1 Hz,1H),7.40(dd,J＝8.4,2.2 Hz,1H),7.30(d,J＝8.3 Hz,1H),1.31～1.28(m,2H),1.24～1.21(m,2H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:174.1,171.5,135.6,134.5,133.5,130.5,128.8,127.0,103.5,33.1,11.4(2C)。HRMS[ESI＋]for C12H9Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:270.008 3;Found:270.008 5。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-1-氮雜螺[3.4]辛-3-烯-2-酮(4i):白色固體,產(chǎn)率88%,熔點(diǎn):104～107℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.28(s,1H),8.03(s,1H),7.59(d,J＝2.0 Hz,1H),7.41(d,J＝8.3 Hz,1H),7.24(d,J＝8.3 Hz,1H),2.47(dd,J＝7.1,3.9 Hz,1H),2.35～2.29(m,1H),2.16～2.11(m,1H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:174.8,168.5,134.5,133.4,132.3,130.2,128.8,127.0,101.5,65.3,31.2(2C),15.6。HRMS[ESI＋]for C13H11Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:284.024 0;Found:284.024 1。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-1-氮雜螺[4.4]壬-3-烯-2-酮(4j):白色固體,產(chǎn)率86%,熔點(diǎn):106～109℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.14(s,1H),7.94(s,1H),7.59(d,J＝2.1 Hz,1H),7.38(dd,J＝8.3,2.1 Hz,1H),7.26(d,J＝8.3 Hz,1H),2.09～2.03(m,2H),1.82～1.72(m,4H),1.62～1.58(m,2H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:173.2,171.0,135.5,134.4,132.6,130.4,128.8,127.0,102.4,67.8,36.7(2C),25.2(2C)。HRMS[ESI＋]for C14H13Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:298.039 6;Found:298.039 5。

3-(2,4-二氯苯基)-4-羥基-1-氮雜螺[4.5]癸-3-烯-2-酮(4k):白色固體,產(chǎn)率81%,熔點(diǎn):105～107℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.05(s,1H),8.17(s,1H),7.59(d,J＝1.6 Hz,1H),7.38(dd,J＝8.3,1.8 Hz,1H),7.25(d,J＝8.3 Hz,1H),1.84～1.79(m,2H),1.67～1.56(m,5H),1.38～1.34(m,2H),1.21～1.15(m,1H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:175.2,171.1,135.5,134.5,132.7,130.3,128.8,127.0,101.9,60.5,33.9(2C),25.0,22.1(2C)。HRMS[ESI＋]for C15H15Cl2NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:312.055 3;Found:312.055 1。

3-(2,5-二甲基苯基)-4-羥基-1-氮雜螺[2.4]庚-3-烯-2-酮(4l):白色固體,產(chǎn)率80%,熔點(diǎn):104～107℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:12.31(s,1H),8.54(s,1H),7.01(s,1H),6.99(s,1H),6.91(d,J＝7.5 Hz,1H),2.22(s,3H),2.17(s,3H),1.33～1.29(m,2H),0.97～0.93(m,2H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:174.3,171.4,135.0,134.7,133.8,131.1,130.0,127.4,110.0,33.1,21.0,19.2,16.8(2C)。HRMS[ESI＋]for C14H15NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:230.117 6;Found:230.117 7。

3-(2,5-二甲基苯基)-4-羥基-1-氮雜螺[4.4]壬-3-烯-2-酮(4m):白色固體,產(chǎn)率85%,熔點(diǎn):110～113℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:12.08(s,1H),8.25(s,1H),7.00(s,1H),6.99(s,1H),6.91(d,J＝7.5 Hz,1H),2.22(s,3H),2.17(s,3H),2.06～2.02(m,2H),1.89～1.84(m,2H),1.67～1.63(m,4H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:175.67,170.24,135.26,134.63,133.75,131.01,129.94,127.29,99.43,65.39,36.67(2C),24.42(2C),20.98,19.19。HRMS[ESI＋]for C16H19NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:258.148 9;Found:258.148 4。

3-(2,5-二甲基苯基)-4-羥基-1-氮雜螺[4.5]癸-3-烯-2-酮(4n):白色固體,產(chǎn)率82%,熔點(diǎn):109～111℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:12.06(s,1H),7.95(s,1H),7.02(s,1H),6.99(s,1H),6.91(d,J＝7.6 Hz,1H),2.22(s,3H),2.19(s,3H),1.90～1.80(m,2H),1.66～1.59(m,5H),1.39～1.30(m,2H),1.22～1.18(m,1H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:176.0,170.2,135.4,134.6,133.7,131.1,129.9,127.3,104.9,60.2,32.2(2C),25.5,21.5(2C),21.0,19.2。HRMS[ESI＋]for C17H21NO2[(M＋H)＋],m/z Calcd:272.164 5;Found:272.165 0.

1.2.3 目標(biāo)化合物5a～5d的合成。在室溫條件下,將合成所得的目標(biāo)化合物4(5 mmol)溶解在盛有40 mL無(wú)水CH2Cl2溶液的100 m L茄形瓶中,再依次加入DMAP(0.92 g,7.5 mmol)和EDC·HCl(1.44 g,7.5 mmol),之后向上述混合溶液中滴加2,2-二甲基丁酸(0.87 g,7.5 mmol),反應(yīng)24 h后用TLC跟蹤至原料反應(yīng)完全,后處理方法同1.2.1。通過(guò)柱層析法(EA∶PE＝2∶1)分離,得到中間體5a～5d。

3-(2,4-二氯苯基)-4-(2,2-二甲基丁酸酯)-5-乙基吡咯啉-2-酮(5a):白色油狀液體,產(chǎn)率74%,沸點(diǎn):123～126℃;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δ:7.54(d,J＝1.1 Hz,1H),7.38(dd,J＝8.2,1.3 Hz,1H),7.26(d,J＝8.2 Hz,1H),4.64～4.57(m,1H),1.93～1.88(m,1H),1.68～1.63(m,1H),1.59～1.54(m,2H),1.17(s,3H),1.14(s,3H),0.98(t,J＝7.4 Hz,3H),0.73(t,J＝7.4 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,CD3OD)δ:173.3,171.0,164.3,134.8,134.5,132.4,128.8,128.4,126.7,118.7,57.4,43.0,32.6,23.5,23.5,23.3,12.6,7.9。HRMS[ESI＋]for C18H21Cl2NO3[(M＋H)＋],m/z Calcd:370.097 1;Found:370.097 3。

3-(2,4-二氯苯基)-4-(2,2-二甲基丁酸酯)-5-異丙基吡咯啉-2-酮(5b):白色固體,產(chǎn)率72%,熔點(diǎn):118～121℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:8.47(s,1H),7.67(d,J＝1.9 Hz,1H),7.46(dd,J＝8.4,2.0 Hz,1H),7.25(d,J＝8.3 Hz,1H),4.41～4.35(m,1H),2.04～1.96(m,1H),1.52～1.45(m,2H),1.10(s,3H),1.07(s,3H),1.03(d,J＝6.9 Hz,3H),0.81(d,J＝6.4 Hz,3H),0.62(t,J＝7.4 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:173.3,169.7,162.9,134.3,134.1,133.2,129.1,128.4,127.5,119.9,61.2,43.2,32.8,29.3,24.6,24.3,19.9,15.6,9.1。HRMS[ESI＋]for C19H23Cl2NO3[(M＋H)＋],m/z Calcd:384.112 8;Found:384.112 4。

3-(2,4-二氯苯基)-4-(2,2-二甲基丁酸酯)-5-丙基吡咯啉-2-酮(5c):無(wú)色油狀液體,產(chǎn)率75%,沸點(diǎn):125～127℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:8.54(s,1H),7.67(d,J＝1.9 Hz,1H),7.46(dd,J＝8.3,2.0 Hz,1H),7.26(d,J＝8.3 Hz,1H),4.52～4.42(m,1H),1.72～1.66(m,1H),1.52～1.47(m,2H),1.44～1.32(m,3H),1.11(s,3H),1.08(s,3H),0.90(t,J＝7.2 Hz,3H),0.65(t,J＝7.4 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:173.4,169.2,163.7,134.3,134.1,133.3,129.1,128.3,127.5,119.1,55.9,43.2,33.6,32.8,24.6,24.4,17.9,14.2,9.1。HRMS[ESI＋]for C19H23Cl2NO3[(M＋H)＋],m/z Calcd:384.112 8;Found:384.113 2。

3-(2,4-二氯苯基)-4-(2,2-二甲基丁酸酯)-5-異丁基吡咯啉-2-酮(5d):白色固體,產(chǎn)率70%,熔點(diǎn):116～119℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:8.64(s,1H),7.68(d,J＝1.9 Hz,1H),7.47(dd,J＝8.3,1.9 Hz,1H),7.26(d,J＝8.3 Hz,1H),4.56～4.38(m,1H),1.86～1.78(m,1H),1.52～1.48(m,2H),1.38～1.33(m,1H),1.11(s,3H),1.08(s,3H),0.92(s,3H),0.91(s,3H),0.65(t,J＝7.4 Hz,3H)。13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:173.4,169.1,164.3,134.3,134.2,133.2,129.1,128.3,127.5,118.9,54.8,43.2,41.4,32.7,24.9,24.6,24.4,24.0,22.2,9.1。HRMS[ESI＋]for C20H25Cl2NO3[(M＋H)＋],m/z Calcd:398.128 4;Found:398.128 1。

1.3 除草活性測(cè)定

1.3.1 供試雜草與試驗(yàn)依據(jù)。供試雜草:馬齒莧(Portulaca oleracea L)、反枝莧(Amaranthus retroflexus L)、稗草(Echinochloa crus-galli(L.)Beauv)、油菜(Brassica napus L)和馬唐(Digitaria sanguinalis(L.)Scop),均由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物病理學(xué)教研室提供。試驗(yàn)依據(jù):《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 1155.4-2011)——農(nóng)藥室內(nèi)生物測(cè)定試驗(yàn)準(zhǔn)則 除草劑 第4部分:活性測(cè)定試驗(yàn) 莖葉噴霧法。

1.3.2 處理方法與調(diào)查統(tǒng)計(jì)。在塑料盆中先裝入約4/5的健康土壤(取自安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)萃園),方法為盆缽底部滲灌,待土壤完全濕潤(rùn)后將預(yù)處理完的供試雜草種子(油菜、莧菜、稗草和馬唐)各20粒均勻撒播于土壤表面,根據(jù)種子大小覆土0.5～2.0 cm,播種后移入溫室常規(guī)培養(yǎng)并適量補(bǔ)水至飽和狀態(tài),雜草出苗后進(jìn)行間苗定株,保證雜草的密度一致。藥劑篩選劑量設(shè)定為40 g·hm-2,試驗(yàn)設(shè)空白對(duì)照和溶劑對(duì)照,將配置好的藥液進(jìn)行莖葉噴霧,每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。當(dāng)雜草幼苗長(zhǎng)到2葉期,測(cè)定每盆植株鮮重,計(jì)算鮮重抑制率η,計(jì)算方法如下,結(jié)果使用Excel等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物的合成

本實(shí)驗(yàn)以氨基酸甲酯鹽酸鹽為起始原料,與取代苯乙酸在EDC·HCl/DMAP的作用下進(jìn)行酰胺縮合得到中間體3a～3n,根據(jù)Dieckmann酯縮合成環(huán)機(jī)理進(jìn)行關(guān)環(huán)反應(yīng),使用新制備的甲醇鈉并保證反應(yīng)體系無(wú)水,在其提供的堿性環(huán)境下,分子內(nèi)成環(huán)形成對(duì)應(yīng)的鈉鹽,后經(jīng)過(guò)鹽酸酸化得到目標(biāo)化合物4a～4n,最后與2,2-二甲基丁酸發(fā)生酯化反應(yīng)得到目標(biāo)化合物5a～5d。結(jié)構(gòu)均通過(guò)1H NMR、13C NMR、DEPT、HSQC和HRMS得到確證。

解析以化合物5d為例:在1H NMR中共有14組吸收峰,對(duì)應(yīng)25個(gè)氫原子。低場(chǎng)區(qū),δ:8.64(s,1H)為胺基上的一個(gè)活潑氫原子出峰;δ:7.68(d,J＝1.9 Hz,1H)為苯環(huán)上相連兩個(gè)氯原子之間的次甲基出峰,δ:7.47(dd,J＝8.3,1.9 Hz,1H)和δ:7.26(d,J＝8.3,1H)分別為苯環(huán)上距離乙?；^遠(yuǎn)和較近的次甲基出峰。高場(chǎng)區(qū),δ:4.56～4.38(m,1H)為母體結(jié)構(gòu)連接脂肪支鏈的次甲基出峰,δ:1.86～1.78(m,1H)為支鏈上的次甲基出峰,δ:1.47～1.43(m,1H)和δ:1.38～1.33(m,1H)由支鏈上的亞甲基裂分而成,δ:0.92(s,3H)和δ:0.91(s,3H)為支鏈上的兩個(gè)甲基出峰;δ:1.52～1.48(m,1H)為酯基部分的亞甲基出峰,δ:0.65(t,J＝7.4,3H)為酯基部分最遠(yuǎn)端的甲基出峰,δ:1.11(s,3H)和δ:1.08(s,3H)為中間的兩個(gè)甲基出峰。

13C NMR中準(zhǔn)確的給出了20組吸收峰,對(duì)應(yīng)20個(gè)碳原子。DEPT(135°)中出現(xiàn)12組吸收峰,2組仲碳的負(fù)吸收峰,5組伯碳和5組叔碳的正吸收峰。在HSQC中給出了該結(jié)構(gòu)中直接相連的碳?xì)潢P(guān)系,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。高分辨質(zhì)譜分析中,5d分子式C20H25Cl2NO3([M＋H]＋)理論分子質(zhì)量為398.128 4,實(shí)測(cè)值為398.128 1,綜合以上譜圖可以確證其分子結(jié)構(gòu)。

表1 目標(biāo)化合物5d的1 H NMR、13 C NMR、DEPT和HSQC具體數(shù)據(jù)

2.2 除草活性測(cè)定

在100 g·hm-2有效施藥劑量下,大部分化合物對(duì)稗草和馬唐有明顯活性,對(duì)油菜和莧菜無(wú)明顯活性。4b、4c、4d、4h、4j和4k對(duì)馬唐的鮮重抑制率均為100%,高于天然產(chǎn)物TeA(0.71%),與陽(yáng)性對(duì)照藥硝磺草酮(100%)相當(dāng);對(duì)稗草的鮮重抑制率分別為93.3%、89.0%、91.3%、92.2%、87.4%和75.6%,高于天然產(chǎn)物TeA(1.86%)。4d對(duì)莧菜的鮮重抑制率為57.2%,4k對(duì)油菜的鮮重抑制率為64.2%。

初步構(gòu)效關(guān)系表明,當(dāng)特胺酸骨架化合物的3位為2,4-二氯苯基、5位為甲基、乙基、異丙基、環(huán)丙基、環(huán)戊基和環(huán)己基時(shí),除草活性較強(qiáng);3位為2,5-二甲基苯基時(shí),無(wú)明顯除草活性;4位引入酯基后活性消失。

3 結(jié)論

本文運(yùn)用共活性藥效團(tuán)策略,以天然產(chǎn)物TeA為先導(dǎo)化合物,以不同結(jié)構(gòu)的氨基酸甲酯鹽酸鹽為起始原料,經(jīng)酰胺縮合、Dieckmann分子內(nèi)成環(huán)和酯化反應(yīng),合成了18個(gè)新型3-苯基特胺酸類(lèi)衍生物,通過(guò)1H NMR、13C NMR、DEPT、HSQC和HRMS等結(jié)構(gòu)表征對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行確證,并對(duì)其除草活性進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明大部分化合物對(duì)稗草和馬唐有較強(qiáng)活性,其中4b、4c、4d、4h、4j和4k對(duì)馬唐的鮮重抑制率均為100%,高于天然產(chǎn)物TeA(0.710%),與陽(yáng)性對(duì)照藥硝磺草酮(100%)相當(dāng);對(duì)稗草的鮮重抑制率分別為93.3%、89.0%、91.3%、92.2%、87.4%和75.6%,高于天然產(chǎn)物TeA(1.86%),有作為先導(dǎo)化合物的潛力和研究?jī)r(jià)值。初步構(gòu)效關(guān)系表明,當(dāng)特胺酸骨架化合物的3位為2,4-二氯苯基、5位為甲基、乙基、異丙基、環(huán)丙基、環(huán)戊基和環(huán)己基時(shí),除草活性較強(qiáng);3位為2,5-二甲基苯基時(shí),無(wú)明顯除草活性;4位引入酯基后活性消失。

表2 目標(biāo)化合物室內(nèi)盆栽除草藥效測(cè)定結(jié)果