（農(nóng)藥學(xué)專(zhuān)業(yè)論文）吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究.pdf

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明及使用授權(quán)書(shū) 學(xué)位論文 是如需保密，解密時(shí)間 2 0 13 年7 月1 日 是否保密 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成 果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得華中農(nóng)業(yè)大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū) 而使用過(guò)的材料，指導(dǎo)教師對(duì)此進(jìn)行了審定。與我一同_ 1 - - 作的同志對(duì)本研究所做的任 何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明，并表示了謝意。 研究生張吵 帆矽南年5 月3 。日 學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū) 撇黼鼢艫孫獬，：f 溯經(jīng) 簽名日期：幻年5 月了d 日簽名日期：2 _ o l o 年歹月歹口日 注：請(qǐng)將本表直接裝訂在學(xué)位論文的扉頁(yè)和目錄之間 r 一 吡唑酰氨幕酸酯衍生物的合成及除草活性研究 目錄 摘要i a b s t r a c t i i 第一章文獻(xiàn)綜述1 1 1 吡唑類(lèi)化合物的生物活性1 1 1 1 具有殺蟲(chóng)、殺螨活性的吡唑類(lèi)化合物1 1 1 2 具有殺菌活性的毗唑類(lèi)化合物6 1 1 3 具有除草活性的毗唑類(lèi)衍生物8 1 2 氨基酸酯類(lèi)化合物的生物活性1 2 1 3 課題設(shè)計(jì)思想15 1 3 1 課題設(shè)計(jì)依據(jù)1 5 1 3 2 目標(biāo)化合物的確定1 5 1 3 3 具體研究?jī)?nèi)容1 5 第二章吡唑酰氨基酸衍生物的合成1 6 2 1 試劑與儀器1 6 2 1 1 儀器1 6 2 1 2 試劑和藥品1 6 2 2 實(shí)驗(yàn)部分16 2 2 1 合成路線(xiàn)1 6 2 2 2 中間體4 一氯一3 一乙基一卜甲基- 5 - p e 唑羧酸酰氯的制備1 7 2 2 3 中間體氨基酸酯鹽酸鹽的制備1 8 2 2 4 目標(biāo)化合物吡唑酰氨基酸酯衍生物的制備2 0 2 3 2 結(jié)果與討論2 4 第三章吡唑酰氨基酸酯類(lèi)衍生物的生物活性測(cè)試2 9 3 1 材料與方法2 9 3 1 1 試驗(yàn)材料2 9 3 1 2 試驗(yàn)方法3 0 3 2 結(jié)果與討論3 l 3 2 1 目標(biāo)化合物對(duì)蘇丹草的生物活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果3 1 3 2 2 目標(biāo)化合物對(duì)白莧的生物活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果3 3 3 2 3 目標(biāo)化合物對(duì)水稻的生物活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果3 5 3 2 4 目標(biāo)化合物對(duì)油菜的生物活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果3 7 3 3 結(jié)論3 9 總結(jié)4 0 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)4 l 附圖4 5 致 射6 9 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 摘要 化學(xué)除草劑的產(chǎn)生和發(fā)展，大大增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量并提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。 高效、安全、經(jīng)濟(jì)的除草劑是2 l 世紀(jì)除草劑發(fā)展的方向。吡唑類(lèi)和氨基酸酯類(lèi)化合 物本身均具有較強(qiáng)的生物活性，廣泛的應(yīng)用于新型除草劑的研發(fā)。為尋找具有較高 活性的新型除草劑，本研究通過(guò)活性亞結(jié)構(gòu)拼接法，選擇具有較高生物活性的亞結(jié)構(gòu) 吡唑基、氨基酸酯基團(tuán)，以酰胺鍵為連接紐帶，設(shè)計(jì)并合成了1 4 個(gè)吡唑酰氨基酸酯 類(lèi)衍生物，通過(guò)i r ，m s ，1 h n m r 對(duì)其進(jìn)行了表征，并對(duì)合成的目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行了初 步的除草活性試驗(yàn)。主要研究?jī)?nèi)容如下： 一、4 氯- 3 乙基1 甲基5 吡唑酰氯的制備 先由草酸二乙酯和2 丁酮進(jìn)行c l a i s e n 縮合得到丙酰丙酮酸乙酯，然后和水合肼 進(jìn)行k n o r r 成環(huán)反應(yīng)，得到吡唑羧酸乙酯，再在吡唑1 位進(jìn)行甲基化，4 位進(jìn)行鹵化， 然后進(jìn)行水解得到吡唑羧酸，再用二氯亞砜將其酰化得到4 氯3 乙基1 甲基5 吡唑 酰氯。并對(duì)其合成工藝進(jìn)行了探討，摸索出較佳的合成條件。 二、氨基酸酯鹽酸鹽的制備 以氨基酸為原料，在冰鹽浴下通過(guò)與二氯亞砜和醇形成的溶液反應(yīng)，合成了一系 列氨基酸酯的鹽酸鹽。該合成方法反應(yīng)條件溫和，操作方便，產(chǎn)物易于提純，具有 較高的收率和純度。 三、吡唑酰氨基酸酯類(lèi)化合物的制備 用三乙胺作縛酸劑，以二氯甲烷作溶劑，在低溫下滴加吡唑酰氯，和不同取代 的氨基酸酯的鹽酸鹽反應(yīng)，先低溫反應(yīng)4 h ，再在室溫下反應(yīng)5 h ，合成了1 0 個(gè)吡唑酰 氨基酸酯類(lèi)衍生物。吡唑酰氨基酸酯在乙醚溶液中，加入催化量的水，在氫氧化鈉 的作用下水解，得到吡唑酰氨基酸化合物。 四、除草活性測(cè)試 參照農(nóng)藥室內(nèi)生測(cè)試驗(yàn)準(zhǔn)則除草劑，采用平皿法，選取單子葉植物水稻和 蘇丹草為供試作物，雙子葉植物油菜和白莧為供試作物，設(shè)置濃度梯度為2 0 0m g l 、 1 0 0m g l 、6 0m g l ，對(duì)新合成的1 4 種目標(biāo)化合物進(jìn)行了除草生物活性測(cè)試，探討 了這一類(lèi)化合物對(duì)植物生長(zhǎng)活性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，部分 化合物具有較好的除草活性。 關(guān)鍵詞：吡唑酰胺氨基酸酯除草活性平皿法 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 a bs t r a c t t h ee m e r g e n c ea n dd e v e l o p m e n to fc h e m i c a lh e r b i c i d e s ，w h i c hg r e a t l ye n h a n c e d p r o d u c t i o no fa g d c u l t u r a lp r o d u c t i o na n di n c r e a s e de f f i c i e n c yo fa g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n e f f i c i e n t ，s a f ea n de c o n o m i c a lh e r b i c i d e si st h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no f t h e21s tc e n t u r y p y r a z o l ea n dt h ea m i n oa c i de s t e rc o m p o u n d st h e m s e l v e sh a v es g o n g l yb i o l o g i c a la c t i v i t y , w i d e l yu s e di nr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fn e wh e r b i c i d e s i no r d e rt oe x p l o r en e w h e r b i c i d e sw i c h h a v e h i g h e ra c t i v i t y , w es e l e c t ah i g h e rb i o l o g i c a l a c t i v i t y o f p y r a z o l e - b a s e ds u b s t r u c t u r e ，a m i n oa c i de s t e rg r o u p st oa m i d eb o n da sal i n k , d e s i g n e d a n ds y n t h e s i z e das e r i e so fp y r a z o l ea m i n oa c i de s t e rd e r i v a t i v e s a c c o r d i n g t ot h e p r i n c i p l eo fc o m b i n a t i o no f b i o a c t i v es u b s t r u c t u r e t h et a r g e tp r o d u c t sw e r ec h a r a c t e r i z e d b yi r , m s ，1 h n m r t h eh e r b i c i d a la c t i v i t yt e s t so ft h et a r g e tc o m p o u n d sw e r ea l s o i n v e s t i g a t e d it h ep r e p a r a t i o no f4 - c h l o r o - 3 - e t h y l 1 - m e t h y l - 5 一p y r a z o l y lc h l o r i d e s t a r tw i t hd i e t h y lo x a l a t ea n d2 一b u t a n o n et og e tp r o p i o n y lp y r u v a t eb yt h ec l a i s e n c o n d e n s a t i o nr e a c t i o n t h e n ，p y r a z o l ec a r b o x y l i ca c i de t h y le s t e rw a sr e a d i l ys y n t h e s i z e d v i ak n o r rc o n d e n s a t i o no fh y d r a z i n eh y d r a t ew i t hp r o p i o n y lp y r u v a t e ，n e x tt h ep y r a z o l e1 - b i t sm e t h y l a t i o n ，4 - b i t sh a l i d e ，h y d r o l y s i sp y r a z o l ec a r b o x y l i ca c i d , a n dt h i o n y l c h l o r i d ea c y l a t i n gg e tt h e i r4 - c h l o r o 一3 一e t h y l 一1 - m e t h y l - 5 一p y r a z o l ec h l o r i d e w e d i s c u s s e dt h i ss y n t h e s i sa n dw o r k e do u tb e t t e rs y n t h e s i sc o n d i t i o n s p r e p a r a t i o no fa m i n oa c i de s t e rh y d r o c h l o r i d e a tf i r s t , i ni c ea n ds a l tb a t h ，t h i o n y lc h l o r i d ew a sa d d e di n t om e t h a n o ls o l u t i o n a s e r i e so fa m i n oa c i de s t e rh y d r o c h l o r i d ew e r ep r e p a r e df r o ma m i n oa c i da n dt h i sr e a c t i o n s o l u t i o n t h es y n t h e s i sr e a c t i o nc o n d i t i o n sw e r em i l d ，e a s yt oo p e r a t e ，e a s yt op u r i f yt h e p r o d u c tw i t hh i g hy i e l da n dp u r i t y p r e p a r a t i o no fp y r a z o l ea c y la m i n oa c i de s t e r s i nd i c h l o r o m e t h a n e ，u s e i n gt r i e t h y l a m i n et ob i n da c i d ，t h ef i r s tl o w t e m p e r a t u r er e a c t i o n o f4 h ，t h e na tr o o mt e m p e r a t u r ef o r5 h ，t e nc o m p o u n d so fa c y la m i n oa c i de s t e r d e r i v a t i v e so fp y r a z o l ew e r ep r e p a r e df r o mp y r a z o l ec h l o r i d ea n dd i f f e r e n ts u b s t i t u t e d a m i n oa c i de s t e rh y d r o c h l o r i d es a l t t h ep y r a z o l ea c i dr a d i c a la m i n o a c i de s t e ri nt h e e t h e rs o l u t i o n , j o i n st h ec a t a l y z e d q u a n t i t yt h ew a t e r , u n d e rt h es o d i u mh y d r o x i d e f u n c t i o nt h eh y d r o l i s i s ，o b t a i n st h ep y r a z o l ea c i dr a d i c a la m i n oa c i dc o m p o u n d 1 vt h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yt e s t r e f e r e n c et o ”p e s t i c i d et e s t i n gg u i d e l i n e sf o rh e r b i c i d e si ni n d o o rt e s t ”，u s i n gp l a t e 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 m e t h o & s e l e c tt h em o n o c o t sr i c ea n ds o r g h u ma st e s t e dc r o p s ，o i l s e e dr a p ea n dw h i t e d i c o t y l e d o na m a r a n t h u sa st e s tc r o p ，s e tt h ec o n c e n t r a t i o ng r a d i e n to f2 0 0m e g l ，10 0 m g l ，6 0m g l ，w eh a v ec a r r i e do i lt h ew e e d i n gb i o l o g i c a la c t i v i t yt e s tt ot h en e w s y n t h e s i s s1 4k i n do fg o a lc o m p o u n d ，d i s c u s s e dt h i sk i n do fc o m p o u n dt ot h ep l a n t g r o w t ha c t i v ei n f l u e n c e t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：i nt h ee x p e r i m e n tr a n g e ，s o m eo ft h e c o m p o u n d sh a v eg o o dh e r b i c i d a la c t i v i t y k e y w o r d s ：p y r a z o l ea m i d ea m i n oa c i de s t e rh e r b i c i d a la c t i v i t yp l a t em e t h o d h i 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 第一章文獻(xiàn)綜述 農(nóng)藥是指用于預(yù)防、消滅或者控制危害農(nóng)業(yè)、林業(yè)的病、蟲(chóng)、草和其它有 害生物以及有目的地調(diào)解植物、昆蟲(chóng)生長(zhǎng)的化學(xué)合成或者來(lái)源于生物、其它天 然物質(zhì)的一種物質(zhì)或者幾種物質(zhì)的混合物及其制劑。 但是農(nóng)藥卻是一把雙刃劍，一方面，農(nóng)藥的使用可以有效的避免有害生物引起 的減產(chǎn)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量，并能最大限度地減少人的勞動(dòng)量；另 一方面，農(nóng)藥的過(guò)度使用也給和諧的生態(tài)自然帶來(lái)了嚴(yán)重的破壞。隨著人類(lèi)文明程 度的不斷提高，人類(lèi)對(duì)自身的生存環(huán)境有了更新的認(rèn)識(shí)，環(huán)境保護(hù)的意識(shí)也不斷加 強(qiáng)。因此如何創(chuàng)制出綠色、環(huán)保、高效、低毒、低殘余的新型農(nóng)藥( 吳文君，2 0 0 0 ) ， 就成為擺在廣大科研工作者面前的重大課題。 在國(guó)內(nèi)外的農(nóng)藥研究中，雜環(huán)化合物由于其選擇性好、活性高、用量少、毒性 低以及在有害物生化生理反應(yīng)中的特異性而成為研究的主體( 徐尚成，2 0 0 2 ) 。雜環(huán) 化合物已經(jīng)成為新農(nóng)藥發(fā)展的主流，近十年來(lái)在世界農(nóng)藥專(zhuān)利中，大約有9 0 是關(guān) 于雜環(huán)化合物的。在雜環(huán)化合物中，含氮雜環(huán)最為重要，吡咯、吡啶、毗唑、嘧啶、 咪唑以及三唑等幾類(lèi)化含物中不斷涌現(xiàn)出一些具有劃時(shí)代意義的新穎藥劑，從而引 起了人們的重視( 柏再蘇和王大翔，1 9 9 8 ) ，而在含氮雜環(huán)化合物中，吡唑類(lèi)化合物 因?yàn)榫哂袕V泛的生物活性，因此在雜環(huán)農(nóng)藥中扮演著尤其重要的角色。 1 1 吡唑類(lèi)化合物的生物活性 吡唑類(lèi)農(nóng)藥因其高效、低毒、活性高以及取代基結(jié)構(gòu)多樣性，因而具有非常廣 闊的研究和開(kāi)發(fā)前景，成為當(dāng)今農(nóng)藥界的熱點(diǎn)之一。近十幾年來(lái)，廣大科研工作者 致力于吡唑類(lèi)農(nóng)藥的研發(fā)工作中，開(kāi)發(fā)出許多新的吡唑類(lèi)農(nóng)藥，包括了殺蟲(chóng)劑、殺 螨劑，殺菌劑和除草劑等，其中有很多已被成功開(kāi)發(fā)為農(nóng)藥新品種。 1 1 1 具有殺蟲(chóng)、殺螨活性的吡唑類(lèi)化合物 1 1 1 1 1 芳基取代吡唑類(lèi)化合物 9 0 年代末，文獻(xiàn)報(bào)道最多的具有殺蟲(chóng)殺螨活性的毗唑類(lèi)化合物是吡唑環(huán)1 位為 芳基取代的化合物，通式結(jié)構(gòu)如下： 圖1 - 1l 一芳基取代吡唑的結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 1 s t r u c t u r eo f1 - a r y lp y r a z o l e 一 ， 慚 融 r 、 妥、一 一 n i 務(wù)，)醛6 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 該類(lèi)化合物從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，1 位芳基的芳環(huán)上大部分均含有三氟甲基、鹵素 等基團(tuán)，其1 位芳基的芳環(huán)可能是苯環(huán)，吡啶環(huán)等雜環(huán)類(lèi)；3 位以氰基及其衍生物 為主。 其中最具代表性的品種是1 9 8 7 年法國(guó)羅納一普朗克公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品銳勁特 ( 邱r o n i l ) 。( 徐尚成，2 0 0 2 ；王正權(quán)和王大翔，1 9 9 9 ) 3 心久川 a 移a c f 3 圖1 2 銳勁特結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 2s t r u c t u r eo ff i p r o n f l 該化合物可防治盜象甲、稻螟蟲(chóng)、小菜蛾等，是廣譜殺蟲(chóng)劑( s u t e i i b u nk1 9 9 3 ) 。 其與菊蟲(chóng)酯類(lèi)、環(huán)戊二烯類(lèi)、有機(jī)磷及氨基甲酸酯類(lèi)農(nóng)藥無(wú)交互抗性。但該藥物有 一定的魚(yú)毒性。 羅納普朗克公司在研究1 芳基吡唑類(lèi)殺蟲(chóng)殺螨劑領(lǐng)域內(nèi)一直處于領(lǐng)先主導(dǎo)地 位，并在成功開(kāi)發(fā)銳勁特后相繼開(kāi)發(fā)了類(lèi)似結(jié)構(gòu)的系列品種，如下結(jié)構(gòu)的幾種1 一芳 基吡唑類(lèi)化合物都具有良好的殺蟲(chóng)殺螨活性。 h c f 3 l - 1 o c f 3 l - 2 禚三h c f 3 1 3 1 9 9 6 年羅納普朗克公司開(kāi)發(fā)了e t h i p r o l e ，并申請(qǐng)專(zhuān)禾u ( h a s se ta 1 ，1 9 9 7 ) 。 n 磁乒叱 c f 3 圖1 - 3 e t h i p r o l e 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 3s t r u c t u r eo fe t h i p r o l e 這一結(jié)構(gòu)與銳勁特比較可見(jiàn)，僅在吡唑的4 位將c h 3 c h 2 s o 基團(tuán)替換了c f 3 s o - 2 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 基團(tuán)，但是更易于合成了，這兩個(gè)品種的開(kāi)發(fā)相距達(dá)數(shù)十年。 日本三菱公司在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了如下產(chǎn)品1 - 4 ： c f 3 圖1 - 41 - 4 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 4s t r u c t u r eo f1 - 4 其主要用于滅殺稻飛虱等。 德國(guó)拜耳公司用吡啶環(huán)替代1 位芳基的芳環(huán)，開(kāi)發(fā)了新型的吡唑類(lèi)化合物 1 - 5 ( s t e t t e re ta 1 ，1 9 9 9 ) ，如下圖： m e w s o ? 2 c a v n y c f 3 圖1 51 5 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 5s t r u c t u r e o f1 - 5 該化合物1 0 0m g l 即可殺滅綠蠅屬的幼蟲(chóng)。 1 1 1 2 吡唑酰胺類(lèi)化合物 吡唑酰胺類(lèi)化合物是一種具有優(yōu)良?xì)⑾x(chóng)殺螨活性的化合物，該類(lèi)化合物的酰胺 基主要是以位于吡唑環(huán)的1 位或5 位的衍生物類(lèi)型為主。其結(jié)構(gòu)通式為： 9 n h r i - o 圖i - 61 吡唑酰胺結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 6s t r u c t u r eo f1 - p y r a z o l ea m i d e n h 艮 圖1 - 75 吡唑酰胺結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 7s t r u c t u r eo f5 - p y r a z o l ea m i d e 3 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 如7 0 年代p h i l i p s d u p h a rb v 公司開(kāi)發(fā)了1 吡唑酰胺類(lèi)吡唑化合物p h - 6 0 4 2 ( g r o s s u r te ta 1 ，1 9 7 9 ) ，該化合物具有優(yōu)良的殺蟲(chóng)活性，結(jié)構(gòu)式為： h 圖1 - 9r h 3 4 2 1 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 9s t r u c t u r eo fr h 3 4 2 1 該化合物對(duì)鱗翅目幼蟲(chóng)、鞘翅目的甲科、葉蟬科等害蟲(chóng)均有較好的防治效果。 此類(lèi)化合物在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是必須為二氫吡唑才有很好的殺蟲(chóng)、殺螨活性。r 3 結(jié)構(gòu)變化較大，較多的是鹵代苯基，其次是各種取代的雜環(huán)，如吡唑，吡啶，三唑 酮和異噻唑等。 而在5 吡唑酰胺類(lèi)吡唑化合物中，最具有代表意義的是1 9 8 7 年日本三菱化成公 司研制，與氰氨公司共同開(kāi)發(fā)的吡螨胺( o k a d ae ta 1 ，1 9 8 8 ) 。該化合物的結(jié)構(gòu)式為： h 3 c h 2 h n 亡h 3 0 圖1 - 1 0 吡螨胺結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 1 0s t r u c t u r e o ft e b u f e n p y r a d 吡螨胺是一種快速高效的新型殺螨劑，對(duì)各種螨類(lèi)和螨的發(fā)育全期均有速效和 高效，持效期長(zhǎng)，毒性低，無(wú)內(nèi)吸性，具有滲透性，對(duì)目標(biāo)作物有極佳的選擇性， 4 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 與三氯殺螨醇、苯丁錫、噻螨酮等常用殺螨劑無(wú)交互抗性，它對(duì)蚜蟲(chóng)、葉蟬粉虱等半 翅目害蟲(chóng)也有一定防效( w i l l i a m st i ma a n dv a nb a v e ln i c h o l a s ，1 9 8 9 ；o b a t at o k i o ， 1 9 9 3 ) 。主要用于果樹(shù)、蔬菜、蔓生作物、棉花和觀(guān)賞植物等，有效劑量為5 0 2 0 0m g l 。 是一個(gè)頗具前途的產(chǎn)品。 5 吡唑酰胺類(lèi)吡唑化合物大多具有殺蟲(chóng)殺螨活性，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：1 位均為甲 基；3 位多為甲基、乙基；4 位為氯、氟或其他吸電子基團(tuán)；5 位酰胺基的胺通常為 芐胺。對(duì)活性與構(gòu)效關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)：1 位為甲基；3 位為乙基；4 位為氯；苯環(huán)對(duì) 位取代為叔丁基時(shí)活性最高。當(dāng)?；醒醣涣蛉〈?，活性降低甚至喪失。( o k a d ai t a r u e ta 1 ，1 9 8 8 ) 1 1 1 3 吡唑肟醚類(lèi)化合物 具有吡唑肟醚結(jié)構(gòu)的化合物也具有優(yōu)良的殺蟲(chóng)殺螨活性。該類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)通 式如下： 二鏟h 喃x c h 2 0 c o o c ( c h 3 ) 3 5 r 叫 奸 n 勁 卅 啪2 擴(kuò)m r 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 1 1 1 4 含吡唑基有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑 有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑是一類(lèi)最常用的傳統(tǒng)農(nóng)用殺蟲(chóng)劑，多數(shù)屬高毒或中等毒類(lèi)， 少數(shù)為低毒類(lèi)。將吡唑引入有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑，可提高其對(duì)抗性害蟲(chóng)的防治。1 9 8 3 年由y k o n o 報(bào)道的吡唑硫磷( o k a d ae t a 1 ，1 9 8 4 ) ，有很好的殺蟲(chóng)活性。并在1 9 8 9 年由日本武田化學(xué)公司在日本將其開(kāi)發(fā)為商品化吡唑硫磷( p y r a c l o f o s ) 。其結(jié)構(gòu) 式為： h 3 c h 2 c h 2 c sn h 3 c h 2 c o 群冷q c | 0 k ，n 飛卜- u 圖1 1 3 吡唑硫磷結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 1 3s t r u c t u r eo fp y r a c l o f o s 吡唑硫磷( p y r a c l o f o s ) 是一種膽堿酯酶抑制劑( 黃潤(rùn)秋和宋健，1 9 9 4 ) 。以 0 2 5 1 5 k g h m 2 施用，可有效防治蔬菜上的鱗翅目害蟲(chóng)( 夜蛾屬和灰翅夜蛾屬) 。 對(duì)棉花的埃及棉夜蛾、棉鈴蟲(chóng)、棉斑實(shí)蛾、紅鈴蟲(chóng)、飛虱、薊馬；馬鈴薯的馬 鈴薯甲蟲(chóng)、塊莖蛾；甘薯的甘薯煩夜蛾、麥蛾；茶葉的茶葉細(xì)蛾、黃薊馬等田 間防治用量為0 5 1 5 k g h m 2 。是一種優(yōu)良的含吡唑基有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑。 1 1 2 具有殺菌活性的吡唑類(lèi)化合物 殺菌劑是人類(lèi)歷史上最古老的藥劑( 公元前1 0 0 0 多年) ，從硫磺、波爾多 液、汞制劑，至今天的甲氧基苯甲酸類(lèi)、嘧啶胺類(lèi)等合成化合物。殺菌劑得到 了長(zhǎng)足的發(fā)展。六十年代末，西德b a y e r 公司和比利時(shí)j a s s e n 公司先后報(bào)道了 一些具有殺菌活性的吡唑類(lèi)衍生物。由于吡唑類(lèi)化合物對(duì)植物病害的防治較其 它殺菌劑的防治效果好，以及其高效的殺菌活性從而引起農(nóng)藥界人士的特別關(guān) 注，成為殺菌劑研究和開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中的熱點(diǎn)之一。 1 1 2 1 芳基取代吡唑類(lèi)衍生物 具有殺菌活性的芳基取代吡唑類(lèi)衍生物主要有1 芳基取代和3 芳基取代兩大類(lèi) 型，如美國(guó)r u b b e 公司開(kāi)發(fā)的1 芳基取代吡唑類(lèi)衍生物綠葉寧( s u n d h o l me ta 1 ， 1 9 4 7 ) 、茂葉靈、安種寧、( g e o r g ee ta 1 ，1 9 4 9 ；s u n d h o l m ，1 9 5 0 ) 均為保護(hù)性、內(nèi)吸性 的殺菌劑，可以用于防止植物中真菌孢子發(fā)芽。 三l ；i - 旬1 3：玲l , ；i - 口1 3 c 圖1 1 4 茂葉靈結(jié)構(gòu)式圖1 1 5 綠葉靈結(jié)構(gòu)式 這類(lèi)結(jié)構(gòu)最具代表性的品種是巴斯夫公司2 0 0 2 年上市的吡唑醚茵酯， 6 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 ( p y r a c l o s t r o b i n ) ( 徐尚成，2 0 0 2 ) 其結(jié)構(gòu)式為： c o o c h 3 h 3 c o n 價(jià) c 哲0 、舀y 圖1 1 6 吡唑醚菌酯結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 1 6s t r u c t u r eo fp y r a c l o s r t o b i n 該藥物能對(duì)真菌孢子發(fā)芽和葉內(nèi)菌絲體的生長(zhǎng)有很強(qiáng)的抑制作用，能防治谷物、 葡萄、蔬菜和果樹(shù)的多種病害，如葡萄白粉病、霜霉病、小麥白粉病、銹病、大麥 葉銹病、番茄早晚疫病等病害。是近年來(lái)具有極好防治病毒的廣譜殺菌劑。 1 1 2 2 吡唑酰胺基衍生物殺菌劑 吡唑酰胺基衍生物殺菌劑，其酰胺基主要在毗唑環(huán)的4 一位和5 位時(shí)有較好的生 物活性。4 位吡唑酰胺基衍生物殺菌劑最具代表的品種是1 9 9 7 年日本住友公司研究 開(kāi)發(fā)上市的呋吡菌胺( 英文商品名：l i m b e r ) ( o u e h ie ta 1 ，1 9 9 8 ) ，其結(jié)構(gòu)式如下圖： h h 3 h 3 圖1 1 7 呋吡菌胺結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 1 7s t r u c t u r eo ff u r a m e t p y r 該殺菌劑具有良好的內(nèi)吸性，對(duì)擔(dān)子菌綱真菌，特別是絲核菌有很強(qiáng)的抑菌活 性，用藥量4 5 6 0g h m 2 ，對(duì)防治水稻文枯病有極佳的防效。 5 位吡唑酰胺基衍生物也具有良好的殺菌活性。如u b ei n d u s t r i e s 于1 9 9 5 年開(kāi) 發(fā)的化合物1 - 6 具有下面結(jié)構(gòu)式的化合物： 圖l - 1 81 - 6 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 1 8s t r u c t u r eo f1 - 6 該化合物是優(yōu)良的5 位吡唑酰胺基衍生物殺菌劑。 1 1 2 3 其它吡唑類(lèi)衍生物殺菌劑 甲氧丙烯酸酯類(lèi)化合物是通過(guò)對(duì)天然產(chǎn)物的改造得到的一類(lèi)高效殺菌劑品種在 7 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩上研究生學(xué)位論文 對(duì)甲氧基丙烯酸酯的改造過(guò)程中，農(nóng)藥學(xué)家將吡唑環(huán)引入此類(lèi)化合物中，獲得了殺 菌活性較高的化合物( h i r o h a r ae ta 1 ，1 9 9 8 ) 。另外，1 ，4 二芳香基吡唑啉酮類(lèi)化合物 也具有較好的殺菌活性，尤其對(duì)水稻銹病有較好的防治作用( o d am a s a t s u g ue ta 1 ， 1 9 9 2 ；o d am a s a j ie ta 1 ，1 9 9 5 ) 。 表1 - 1 其它具有殺菌活性的吡唑衍生物 1 1 3 具有除草活性的吡唑類(lèi)衍生物 八十年代到九十年代初，農(nóng)藥學(xué)家對(duì)吡唑類(lèi)化合物進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)許 多化合物具有超高效、低毒性、高專(zhuān)一性等特點(diǎn)，并成功地將其開(kāi)發(fā)為除草劑，不 少已經(jīng)被開(kāi)發(fā)為商業(yè)化產(chǎn)品。吡唑類(lèi)除草劑主要包括磺酰脲基吡唑化合物，芳?；?吡唑類(lèi)衍生物，二苯醚類(lèi)化合物等幾類(lèi)。 1 1 3 1 磺酰脲基吡唑衍生物除草劑 目前，在世界農(nóng)藥市場(chǎng)份額中，除草劑占4 7 ，磺酰脲類(lèi)除草劑又占到除草劑 市場(chǎng)的1 2 ，從1 9 7 9 年氯磺隆問(wèn)世至今，已開(kāi)發(fā)了3 0 多個(gè)磺酰脲類(lèi)除草劑品種， 磺酰脲類(lèi)除草劑的開(kāi)發(fā)是除草劑進(jìn)入超高效時(shí)代的標(biāo)志，此領(lǐng)域的研究是化學(xué)農(nóng)藥 最活躍的研究領(lǐng)域之一。將磺?；脒吝颦h(huán)上時(shí)，得到的大多數(shù)化合物有很好的 除草活性，個(gè)別具有殺菌和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)活性。例如，日本日產(chǎn)公司開(kāi)發(fā)的吡嘧磺 隆( y o s h i h i r oe ta 1 ，1 9 8 4 ) 、氯吡嘧磺隆( s u s u m ue ta 1 ，1 9 8 5 ) ，日本組合化學(xué)公司開(kāi)發(fā) 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 的唑嘧磺隆( b r i g h t o n , 1 9 8 7 ) 和杜邦公司開(kāi)發(fā)的四唑嘧磺隆( l e v i t t ，1 9 8 6 ) ，都是優(yōu)良的 商品化除草劑。 表1 2 磺酰脲基吡唑衍生物除草劑 名稱(chēng)結(jié)構(gòu)式 應(yīng)用 這類(lèi)除草劑，以5 位取代的磺酰脲基吡唑類(lèi)化合物更具優(yōu)良的除草活性，磺酰 基一般連在5 位或1 位。當(dāng)連在5 位時(shí)，1 位多為甲基，3 位多為烷基，4 位多為 酯基；當(dāng)連在1 位時(shí)，3 、5 位多為烷基。研究發(fā)現(xiàn)這類(lèi)除草劑的作用機(jī)理與磺酰脲 類(lèi)除草劑相同，皆為側(cè)鏈氨基酸合成抑制劑，通過(guò)抑制必要的氨基酸纈氨酸和異亮 氨酸的生物合成來(lái)阻止細(xì)胞分裂和植物生長(zhǎng)( l w a z a w ay o s h i h i r oe ta 1 ，1 9 8 4 ) ，廣譜， 高效，具有內(nèi)吸性，用量極低，且對(duì)哺乳動(dòng)物毒性很低。 1 1 3 2 芳基吡唑類(lèi)衍生物除草劑 芳基吡唑衍生物除草劑，芳基多在吡唑環(huán)的1 位和3 位，化合物具有較好的除 草活性。 1 9 8 5 年拜爾公司開(kāi)發(fā)的吡氯草胺( s c h a u n e re ta 1 ，1 9 8 5 ) 是具有代表性的1 位的 9 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 芳基取代吡唑類(lèi)衍生物。其結(jié)構(gòu)式如下： c f 3 圖1 1 9 吡氯草胺結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 1 9s t r u c t u r eo fn i p y r a c l o f e n 3 位芳基吡唑類(lèi)衍生物具有較好的除草活性，這類(lèi)結(jié)構(gòu)最具代表的品種是1 9 9 3 年日本農(nóng)藥公司和法國(guó)羅門(mén)哈斯公司( r o h m h a a s ) 合作開(kāi)發(fā)的吡草醚p y r a f l u f e n - e t h y l ( e t - 7 5 1 ) ( m i u r ae ta 1 ，1 9 9 0 ；k a j i o k am i t s u r ue ta 1 ，1 9 9 0 ) ，結(jié)構(gòu)式為： h f 2 、 c h 3 圖1 2 0 吡草醚結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 2 0s t r u c t u r eo fp y a f l u f e n - e t h y l 該品種可防除豬泱泱、淡甘菊、小野芝麻和其他重要的闊葉雜草。作用機(jī)制為 引起植物細(xì)胞的原卟琳原ix 積累從而引起原卟琳原氧化酶( p r o t o x ) 的抑制，這類(lèi)除 草劑的基本特征是活性氧導(dǎo)致的脂質(zhì)過(guò)氧化作用，因此又被稱(chēng)為過(guò)氧化除草劑。 從芳基吡唑衍生物的結(jié)構(gòu)的特征來(lái)看，由于雜環(huán)與苯環(huán)的相似性和本身具有好 的生物活性。用雜環(huán)取代苯環(huán)合成的芳香基吡唑也得到了很好生物活性的化合物， 其中芳雜環(huán)可以為吡啶、嘧啶、吡唑等。如下所示的雙唑草腈( d o r f m e i s t e re ta 1 ， 1 9 9 4 ) ，吡草醚( m i u r ae ta 1 ，1 9 9 0 ；k a j i o k am i t s u r ue ta 1 ，1 9 9 0 ) ，異丙吡草酯( c h u p pe ta 1 ， 1 9 9 6 ；劉長(zhǎng)令，2 0 0 2 ) 。 暑c h 圖1 2 1 雙唑草腈結(jié)構(gòu)式 f i g 1 2 1s t r u c t u r eo fp y r a c l o n i l 1 0 h f 2 、 c h 3 圖1 2 2 吡草醚結(jié)構(gòu)式 f 追1 - 2 2s t r u c t u r eo fp y r a f l u f e n - e t h y l 吡唑酰氨基酸酯衍生物的合成及除草活性研究 c h 3 、 o h 3 圖1 2 3 異丙吡草酯結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 2 3s t r u c t u r eo ff l u a z o l a t e 1 1 3 3 吡唑酰胺類(lèi)衍生物除草劑 巳礫刪巳 吡唑酰胺類(lèi)化合物通常具有很好的殺菌和殺螨活性，但也有一些化合物具有較 好的除草活性。如吡氰草胺( p i r a r u b i c i n ) 就是具有代表意義的吡唑酰胺類(lèi)除草劑，用 于防治一年生闊葉雜草的大噸位除草劑品種，對(duì)某些一年生禾本科雜草也有防效。 化合物a ( w a l d r e pe ta 1 ，1 9 9 1 ；) ，b ( l y n c he ta 1 ，1 9 8 5 ) 可用于防除玉米、小麥、水稻等 農(nóng)作物中的狐尾草、黎、魚(yú)尾菊、野芥等雜草。華中師范大學(xué)王宏青博士課題組發(fā) 現(xiàn)具有c 、d ( 王宏青，2 0 0 4 ) 結(jié)構(gòu)的化合物也具有良好的除草活性。e 中心為吡啶基 時(shí)，1 5 吲h m 2 用量處理各種雜草發(fā)現(xiàn)其對(duì)油菜的抑制率為9 7 4 ，對(duì)苜蓿和莧菜的 抑制率均為1 0 0 。 c h n - - h e t h 3 取c o n h 洲3 6 r n d ；j 蒜：叱c 、 p h e 1 1 3 4 吡唑苯醚類(lèi)衍生物除草劑 2 0 世紀(jì)5 0 年代r o h m & h a a s 公司開(kāi)發(fā)了旱田選擇性除草劑除草醚( n i t r o f e n ) ( w i l s o n ，1 9 6 3 ) 。其結(jié)構(gòu)式如下： 晰 剛姚。炙掣 h 矽帆一 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 c 口p c l f 。群0 0 2 f 3 、 c h 3 n 0 2 h 3 圖1 2 7m o n 1 2 8 0 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 2 7s t r u c t u r e o fm o n - 1 2 8 0 c f 3 、 c h a 圖1 2 8a h 2 4 4 0 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 2 8s t r u c t u r eo f a h 2 4 4 0 1 2 氨基酸酯類(lèi)化合物的生物活性 氨基酸是一種非常重要的生理活性物質(zhì)，廣泛的存在于動(dòng)物、植物、以及人體 內(nèi)，是生物體內(nèi)合成蛋白質(zhì)、激素、酶及抗體的原料，在生物體內(nèi)參與多種生物化 學(xué)過(guò)程活動(dòng)。 1 2 。及 吡唑酰氨摹酸酯衍生物的合成及除草活性研究 天然氨基酸的種類(lèi)較多，來(lái)源廣泛，具有較強(qiáng)的生理活性，自二十世紀(jì)谷氨酸 鈉開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，人們對(duì)氨基酸及其衍生物的利用開(kāi)發(fā)就日新月異，特別是近年來(lái)， 氨基酸類(lèi)產(chǎn)品備受人們所關(guān)注，其應(yīng)用更加廣泛，其中可用于食品、工業(yè)、飼料添 加劑、醫(yī)藥及其他方面。氨基酸系列殺蟲(chóng)劑、殺菌劑及除草劑、植物生長(zhǎng)調(diào)劑等的 開(kāi)發(fā)利用更具廣闊的市場(chǎng)。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中居重要地位的除草劑草甘膦( g l y p h o s a t e ) 就是氨基酸類(lèi)衍生物中非 常具有代表性的化合物。其結(jié)構(gòu)式如下： h 氣隊(duì)夕h 擴(kuò)諭少o h 圖1 2 9 草甘膦( g l y p h o s a t e ) 結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 2 9 s t r u c t u r eo fg l y p h o s a t e 它是一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型廣譜除草劑，自1 9 7 1 年被美國(guó)孟山都公司開(kāi)發(fā)出來(lái)以后 一直被廣泛使用。草甘膦對(duì)魚(yú)和水生生物毒性較低，對(duì)蜜蜂和鳥(niǎo)類(lèi)無(wú)毒害，對(duì)天敵 及有益生物較安全、低毒，不易被動(dòng)物腸胃吸收，不經(jīng)代謝很快經(jīng)腎、胃腸排出， 在體內(nèi)不蓄積，對(duì)動(dòng)物未見(jiàn)致畸、致突變、致癌作用，是一種非常優(yōu)良的氨基酸類(lèi) 除草劑。 d 丙氨酸可作為殺菌劑精甲霜靈的合成原料之一( 趙克健，1 9 9 9 ) ，精甲霜靈化學(xué) 名稱(chēng)為n ( 2 甲氧基乙?；? n ( 2 ，6 二甲苯基) d 丙氨酸甲酯，其結(jié)構(gòu)式如下： o c h 3 u h 3 c o h h 圖1 - 3 0 精甲霜靈結(jié)構(gòu)式 f i g 1 - 2 9 s t r u c t u r eo fm e f e n o x a m 精甲霜靈是一種可被根、莖、葉吸收、上行傳導(dǎo)的高效內(nèi)吸殺菌劑。它對(duì)藻菌 綱、卯苗綱病菌引起的病害特別有效，能防治瓜類(lèi)、洋蔥、菠菜、番茄、煙草、葡 萄、大白菜、卷心菜、甘藍(lán)菜、花柳菜等多種作物的霜霉病和疫病的病害。 氨基酸農(nóng)藥無(wú)需大面積使用( t a n a k at e ta 1 ，1 9 8 7 ) ，不僅僅可以減少人力、物力 和藥物用量，而且具有毒性低、高效無(wú)公害、易被生物全部降解利用( l u e t h yc e ta 1 ， 1 9 9 2 ) 、原料來(lái)源廣泛等特點(diǎn)( 韋萍，2 0 0 2 ) ，因此在農(nóng)藥化工中占有重要地位，有著 重要的研究?jī)r(jià)值和開(kāi)發(fā)前景( k a t a y a m am e ta 1 ，1 9 9 4 ；b o e s e n b e r ghe ta 1 ，1 9 8 5 ) 。在農(nóng) 藥化工中涌現(xiàn)出一大批具有較好活性的氨基酸類(lèi)衍生物( 孔巖等，1 9 9 9 ；w a g n e ro e t a 1 ，1 9 9 5 ) 。如下表： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 1 1 2 1 1 3 1 1 4 1 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 8 c l u 。h n 。l c h 2 c h 2 c 。h 控制蓁拿，施用5 。g 即可有效 c l c l o h n 、 , c h c o o h h 3 c h 2 c h 3 0 、, i c h 2 j c 。c h 3 每公頃施用3 0 9 可8 0 - 1 0 0 除去高粱類(lèi)植物中的雜草 及稻子中的雜草且對(duì)稻子本身 無(wú)影響。 可以顯著促進(jìn)水稻的根和 莖的生長(zhǎng)。 是一種除草劑保護(hù)劑，可以 使小麥等谷物免于多種除草劑 的損害。 f 岔n h 7 h c o o c h ( c h 3 ) 2 具有一定的除草能力。 c h 3 c i o - c h 2 c o n h c h 2 c o o c h 3 對(duì)稗草、闊葉雜草和莎草科 雜草等具有一定的除草能力。 b 磚洲p c , h 3 能 吼n q o - c h 掣鉀c ( c 峨治能鼬鏟