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随着环保和健康意识的提高,人们逐渐意识到了传统化学农药的大量使用所带来的环境和社会问题。新型绿色农药的研发渐渐受到关注,并逐渐成为农药发展的趋势。以天然产物为先导化合物开发的农药,具有容易降解,环境兼容性好,选择性高等优点,符合绿色农药的要求,逐渐成为新农药研发的主要途径之一。
本文选择了橙酮和香豆素类化合物两类天然产物为先导化合物,进行结构修饰,寻求开发新型绿色农药。共合成了98个化合物,它们的结构均经过了lHNMR、13C NMR和HRMS的表征,部分含氟目标化合物的结构经过了l9F NMR的表征,其中两类化合物中都有一个代表性化合物的结构得到了X-ray单晶衍射的进一步验证。生物活性测试结果表明,某些目标化合物具有较好的生物活性,有作为先导化合物进一步研究的价值,为今后的工作打下了一定的基础。
首先,以橙酮类化合物为先导结构,对其A、B和C环都进行了结构改造,重点考察了A环和B环上取代基对其活性的影响。构效关系研究发现,A环上的吸电子基团能明显降低其对油菜和稗草的活性,该环上的羟基和甲氧基等给电子基团是橙酮类化合物具有除草活性的重要保障。该类化合物表现出很好的选择性除草活性,普遍只对双子叶植物油菜具有较好的活性,而对单子叶杂草稗草的活性都很低。部分化合物具有很好的初筛活性,化合物L1(2,4-二甲氧基橙酮)在10μg/mL时,对油菜的抑制率可达到80%,与商品除草剂甲基磺草酮的活性相当,其对油菜的EC50值仅为0.50μg/mL。但是,这类化合物的盆栽活性都较差。在50μg/mL时,某些化合物对部分真菌有一定的活性,但是都低于50%。
其次,以天然产物4-羟基香豆素为先导化合物,对其进行结构改造,设计合成了一类既具有香豆素类结构,又具有三酮类除草剂特征结构的3-苯甲酰基4羟基香豆素类化合物。另外,该类化合物具有与橙酮类化合物尖似的三环结构。探索了该类化合物的除草活性,主要考察了酮羰基与A、B环上取代基对其活性的影响。并考察了该类化合物的杀菌活性。所有的这类目标化合物与4-羟基香豆素、橙酮类化合物一样,都选择性地只对双子叶植物油菜有较好的抑制作用,而对单子叶杂草稗草的抑制作用很弱,表现出与三酮类除草剂甲基磺草酮不同的活性。大部分的目标化合物对油菜的活性都好于4-羟基香豆素,说明4-羟基香豆素上接入取代苯甲酰基可以显著提高其对油菜的活性。该类化合物A环7位甲氧基对其活性有不利的影响。目标化合物苯甲酰基上的酮羰基改成肟醚基团,对其除草活性没有明显的影响。某些目标化合物对油菜具有良好的抑制活性。其中,L72在100μg/mL下对油菜的抑制率达到了98.7%,该化合物盆栽试验中对油菜苗后处理活性达到了74.0%,而且只对双子叶植物油菜有活性,表现出很好的选择性,可以作为双子叶除草剂的先导结构,继续进行改造。杀菌活性结果显示,4_羟基香豆素本身就具有一定广谱杀菌活性,取代苯甲酰基的引入对其活性有比较明显的影响。部分目标化合物具有很好的的杀菌活性。其中,3-(2,4二氯苯甲酰基)-4-羟基香豆素(L71)对六种真菌的活性都比4-羟基香豆素有了很大的提高。在50μg/mL时,对4-羟基香豆索最不敏感的番茄早疫的抑制率也达到了82.4%,该化合物对番茄早疫和油菜菌核的活性优于商品杀菌剂百菌清,对油菜菌核的生长抑制率达到了100%,对其他四种真菌的抑制活性也与百菌清相当。其对油菜菌核的EC50值仅为0.60μg/mL,对其他几种真菌的EC50值也比较低。目标化合物L71可以作为先导化合物继续结构优化,寻求开发新型广谱杀菌剂。