（农药学专业论文）葡萄糖基脲类衍生物的合成及除草活性研究.pdf

、 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 是否保密 否 如需保密，解密时间年 月 日 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究x - 作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名： 瞎冉 时间： 厶f 。年石月7 日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版， 并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文。本人同意华中农业大学可以用不n 3 - 式在不同媒体上发表、传播学位论文的全 部或部分内容，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力。 注：保密学位论文( 即涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文) 在解密后适用于本授权书 学位黻储鲐曙斗锄鲐御乙一 鲫期：砷年6 月了日 蛳期：却年么月7 日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 葡萄糖基脲类衍生物的合成及除草活性研究 目录 摘要_ i a b s t r a c t ，。i i i 第1 章绪论：1 1 1 除草剂研究进展。1 1 1 1 除草剂的地位及意义- 1 1 1 2 除草剂的发展历程2 1 1 3 除草剂未来之发展趋向3 1 2 绿色化学农药的设计理念5 1 2 1 强化绿色化学理念5 1 2 2 合理设计目标分子5 1 2 3 进行优化筛选7 1 2 4 应用绿色化学技术o _ 7 1 3 选题背景。7 1 3 1 取代脲类除草剂7 1 3 1 1 取代脲类化合物7 1 3 2 含糖结构农药简介8 1 。3 3 2 脱氧一b d 氨基葡萄糖及其主要衍生物的应用，1 0 1 4 研究的目的及意义。：1 2 第2 章n 2 脱氧d d 葡萄糖脲衍生物的合成1 3 2 1 实验仪器及主要试剂13 2 1 1 实验仪器13 2 1 2 主要试剂13 2 2n ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) p d 葡萄糖脲的合成1 4 2 2 1 中间体l ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基1 3d 氨基葡萄糖盐酸盐的合成1 4 2 2 2n 一( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基n ( 3 ，4 二甲氧基) 苯基脲 的合成15 2 2 3 n ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 一脱氧p d 糖基n ( 2 ，4 二甲基) 苯基脲的 合成16 2 2 4 n 一( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基_ n ( 3 ，5 二甲基) 苯基脲的 合成17 2 2 5n - ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基n ( 2 乙氧基) 苯基脲的合 成17 2 2 6 n - ( 1 ，3 ，4 ，6 - 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基n ( 3 氯4 甲基) 苯基脲 的合成j 18 2 2 7n 一( 1 ，3 ，4 ，6 - 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基- n ( 2 氟) 苯基脲的合成 19 2 2 8 n 一( 1 ，3 , 4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧d d 糖基n 2 吡啶基脲的合成2 0 2 2 9n ( 1 ；3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基n 3 吡啶基脲的合成2 1 2 2 1 0n 一( 1 ，3 ，4 ，6 - 四o 一乙酰基) 2 脱氧d d 糖基- n 甲基苯基脲的合成 ；2 2 2 2 1 1 n ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基- n ，n 二正丁基脲的合 成2 2 曹丹华中农业大学2 0 1 0 届硕士毕业论文 2 2 1 2n ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基n 苯基脲的合成2 3 2 2 1 3n ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 一糖基n 一( 3 - 甲基) 苯基脲的合 成：! z l 2 2 1 4 n ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧一p d 糖基- n ( 4 一甲基) 苯基脲的合 成。2 5 2 2 15n ( 1 ，3 ，4 ，6 四o 乙酰基) 2 脱氧p d 糖基- n - ( 4 一乙氧基) 苯基脲的 合成2 5 2 3 脱乙酰基葡萄糖脲的合成2 6 2 3 1 合成路线2 6 2 3 2 合成步骤2 6 2 3 3 结果分析2 7 2 4 本章总结2 8 第3 章除草活性测试：2 9 3 1 引言2 9 3 2 室内除草活性测试2 9 3 2 1 供试作物2 9 3 2 2 实验药剂的配制2 9 3 2 3 实验方法2 9 3 3 活性测试结果与分析3 0 3 3 1 各化合物对苏丹草生长影响。3 0 3 3 2 各化合物对黑麦草生长影响：3 5 3 3 3 各化合物对白苋生长影响4 0 3 3 4 各化合物对油菜生长影响4 5 3 4 本章总结。5 0 第4 章结论与展望5 2 - 4 1 全文总结5 2 参考文献5 4 附勇2 5 9 致 射7 0 葡萄糖基脲类衍生物的合成及除草活性研究 摘要 除草剂在农业生产中发挥着不可替代的作用，但是一些除草活性较高的除草 剂由于本身存在的毒性和对环境的负面影响受到了限制或禁用，高效、低毒、可 降解的绿色化学农药成为农药研究工作者关注的焦点。糖类物质是生物体内的可 适性分子，几乎参与生命体内的所有过程，是一种重要的生物活性物质。本论文 提出以甲壳素的最终降解产物2 脱氧1 3d 氨基葡萄糖来修饰除草剂功能分子， 经化学改造，将糖分子引入到脲类除草剂的分子结构中，合成了一系列n 2 脱 氧d d 葡萄糖基脲类衍生物，并通过除草活性测试对其进行评价。研究内容及 结果如下： 。 1 以2 脱氧b d 氨基葡萄糖盐酸盐为原料，采用异氰酸酯法，经羟基保护、 氨基酰化等步骤，合成了1 4 个n 。2 脱氧一p d 葡萄糖基脲衍生物，其中1 0 种未 见文献报道，并通过i r 、1 h n m r 等对其进行了结构表征。结构通式如下： m 厂洲一r o a 1 r ：3 ，4 二甲氧基苯基a 5 r ：3 氯4 甲基苯基a 9 r ：n 甲基苯基a 1 3 r ：4 甲基苯基 a 2 r ：2 ，4 - 二甲基苯基a 6 r ：2 氟苯基a 1 0 r ：正二丁基a 1 4 r ：4 乙氧基苯基 a 3 r ：3 , 5 - 二甲基苯基a 7 r ：2 吡啶基 a ll r ：苯基 a 4 r ：2 乙氧基苯基a 8 r ：3 吡啶基a 1 2 r ：3 甲基苯基 2 选用单子叶植物苏丹草、黑麦草和双子叶植物白苋、油菜为供试作物， 采用平皿法对合成的1 4 个目标化合物分别在2 5 9 9 m l 、5 0 i t g m l 、1 0 0 1 t g m l 以 及2 0 0 1 a g m l 四个梯度浓度下进行了除草活性测试，并对化合物浓度与生长抑制 率的相关性进行了分析，初步研究结果表明：该类化合物的除草活性随取代基团、 药剂浓度以及供试作物品种的不同而有所差别，但各化合物在供试浓度内对供试 作物的生长均表现出抑制作用，高浓度时尤为明显；各化合物对根的生长的抑制 作用优于对芽的生长的抑制作用且对单子叶植物的抑制作用优于对双子叶植物 的抑制作用。活性数据显示： ( 1 ) 各化合物在2 0 0 9 9 m l 浓度时对苏丹草的校正根长抑制率均超过8 0 ， 其中，化合物a 6 在1 0 0 9 9 m l 时对苏丹草的校正根长抑制率达到9 0 以上； ( 2 ) 各化合物在2 0 0 9 9 m l 浓度下对黑麦草的校正根长抑制率均达到7 0 以 上，其中，化合物a 7 在1 0 0 i ，t g m l 时校正根长抑制率达到9 0 ； ( 3 ) 化合物a 2 、a 3 、a 7 、a l l ，a 1 3 在1 0 0 9 9 m l 时对白苋的校正根长抑制 率达到7 0 以上； 。， ( 4 ) 化合物a 3 、a 6 、a 7 、a 1 3 在1 0 0 p , g m l 时对油菜的校正根长抑制率达 到7 0 以上。 曹丹华中农业大学2 0 1 0 届硕士毕业论文 3 选择了a 1 、a 3 、a 1 3 、a 1 4 四个化合物进行脱乙酰基保护得到b 1 、b 3 、 b 1 3 、b 1 4 。在相同条件下进行除草活性对比实验，根据对比结果得出以下结论： b 类化合物结构中苯环上连有吸电子基团时，能提高其抑制活性；当苯环上连有 给电子基团时，其抑制活性情况会因取代基位置的不同而不同。但有关糖基上保 护与脱保护对除草活性的影响有待进一步深入研究。 糖分子修饰脲类化合物，符合绿色化学农药的发展趋势；其相关研究对丰富 脲类农药结构理论及探索新型农药先导化合物具有较大意义。 关键词：2 脱氧b d 氨基葡萄糖；糖基脲；合成；除草活性 葡萄糖基脲类衍生物的合成及除草活性研究 a b s t r a c t h e r b i c i d ep l a y sa ni r r e p l a c e a b l er o l ei na g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n ，b u ts o m e h e r b i c i d e s 、析mh i g hh e r b i c i d a la c t i v i t yh a v eb e e nl i m i t e do rp r o h i b i t e dt ou s eb e c a u s e o ft h e i ro w nt o x i c i t i e sa n dn e g a t i v ei m p a c t so nt h ee n v i r o n m e n t ，s o ，h i g he f f i c i e n t ， l o wt o x i ca n db i o d e g r a d a b l eg r e e nc h e m i c a lp e s t i c i d e sb e c o m et h ef o c u so fp e s t i c i d e r e s e a r c h e r s a t t e n t i o n c a r b o h y d r a t ei sak i n do fa d a p t i v em o l e c u l e si nv i v o ，w h i c h a l m o s ti n v o l v e da l ll i f ep r o c e s s e si nv i v o ，t h e ya l ei m p o r t a n tb i o a c t i v es u b s t a n c e s t h i st h e s i s p r e s e n t t h eu l t i m a t e d e g r a d a t i o np r o d u c t s o f c h i t i n 一 2 - d e o x y - b d g l u c o s a m i n et om o d i f yh e r b i c i d ef u n c t i o n a lm o l e c u l e s ，a f t e rc h e m i c a l m o d i f i c a t i o n ，w ei n t r o d u c e ds u g a rm o l e c u l a ri n t 6 t h es t r u 6 t u r eo fu r e ah e r b i c i d e ， s y n t h e s i z e das e r i e so fn 一2 - d e o x y - d d g l u c o s y la r e ad e r i v a t i v e sa n dt h e ne v a l u a t e d t h eh e r b i c i d a la c t i v i t i e so ft h e s ec o m p o u n d s c o n t e n t sa n dr e s u l t so ft h i st h e s i sa r ea s f o l l o w s ： 1 t ou s e2 - d e o x y d d g l u c o s a m i n eh y d r o c h l o r i d ea sr a wm a t e r i a l s ，a f t e r h y d r o x y lp r o t e c t i o n ，a c y l a t i o n a n do t h e r s t e p s ， w eo b t a i n e d14 n 一2 - d e o x y - p d g l u c o y lu r e ad e r i v a t i v e sb yi s o c y a n a t em e t h o d ，o fw h i c h10s p e c i e s h a v en o tb e e nr e p o r t e d ，a n dt h ec o m p o u n d sw e r ec h a r a c t e r i z e db yi r ，h n m r s t r u c t u r e da sf o l l o w s ： a i r ：3 ，4 - d i m e t h y l - p h c n y l a 2 t t ：2 。4 d i m c t h y l - p h e n y l a 3 1 t ：3 ，5 - d i m e t h y l p h e n y l a 4 r ：2 - 4 - e t h o x y - p h e n y l 洲 厂洲一 o a s r ：3 - c h l o r o - 4 m e t h y l - p h e n y l a 6 v , ：2 - f l u o r o - p h e n y la 9 r ：n m e t h y lp h e n y l a 7 r ：2 - p y r i d y l a i o r ：n - ( b u h a 8 r ：3 - p y r i d y l a ii r ：p h e n y l a i2 r ：3 - m e t h y l p h e n y l a i3 r ：4 - m e t h y l p h e n y l a 1 4 r ：4 e t h o x y - p h e n y i 2 w es e l e c t e dm o n o c o t y l e d o ns o r g h u ms u d a n e n s es t a p f a n dl o l i u mp e r e n n e l ，d i c o t y l e d o nb r a s s i c ac a m p e s t r i sl a n da m a r a n t h u sa l b u sl a st e s t e dc r o p s ，t h e n c o n d u c t e dp r e l i m i n a r yh e r b i c i d a la c t i v i t yt e s t sb yt h ep l a t em e t h o dt ot h es y n t h e s i z e d 14 c o m p o u n d s i n 2 5 1 a g m l ，5 0 p g m l ，10 0 肛g m l a n d 2 0 0 “g m l 4 g r a d i e n t c o n c e n t r a t i o n s ，a n da n a l y z e dt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ec o n c e n t r a t i o n sa n dg r o w t h i n h i b i t ，i o nr a t e s t h ep r e l i m i n a r yr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eh e r b i c i d a la c t i v i t yo ft h e c o m p o u n d sv a r i e dw i t ht h ed i f f e r e n c e so fa l k y l s p h a r m a c e u t i c a lc o n c e n t r a t i o n sa n d t e s t e dc r o p sv a r i e t i e s ，h o w e v e r , a l lt h ec o m p o u n d ss h o w e da ni n h i b i t o r ye f f e c tt o g r o w t ho ft h et e s t e dc r o p sa tt e s t e dc o n c e n t r a t i o n s ，p a r t i c u l a r l ya th i g hc o n c e n t r a t i o n a n db yc o m p a r e dt h ed a t ao fe a c hg r o u p ，w ek n o w e dt h a tt h ei n h i b i t o r ye f f e c t so f l i l 曹丹华中农业人学2 0 1 0 届硕士毕业论文 。 c o m p o u n d so nr o o tg r o w t hw e r eb e t t e rt h a no ns p r o u t ，o nm o f i o c o t y l e d o nb e t t e rt h a n o nd i c o t y l e d o n o u s s h o w na st h ea c t i v i t yd a t a ： ( 1 ) t h ec a l i b r a t e dr o o tl e n g t hi n h i b i t i o nr a t eo fs o r g h u ms u d a n e n s es t a p f e x c e e d e d8 0 a t2 0 0 1 x g m lo fe v e r yc o m p o u n d ，w h i c h ，t h ec a l i b r a t e dr o o tl e n g t h i n h i b i t i o nr a t er e a c h e do v e r9 0 a tlo o l x g m lo fc o m p o u n da 6 ；。 ( 2 ) n l ec a l i b r a t e dr o o tl e n g t hi n h i b i t i o nr a t eo fl o # u mp e r e n n el e x c e e d e d 7 0 a t2 0 0 i t g m lo fe v e r yc o m p o u n d ，w h i c h ，t h ec a l i b r a t e dr o o tl e n g t hi n h i b i t i o nr a t e r e a c h e d9 0 a tlo o l a g m lo fc o m p o u n da 7 ； ( 3 ) t h ec a l i b r a t e dr o o tl e n g t hi n h i b i t i o nr a t eo fa m a r a n t h u sa l b u sl r e a c h e d o v e r7 0 a t1 0 0 p g m lo f a 2 ，a 3 ，a 7 ，a l1 a n da 1 3 ； ( 4 ) t h ec a l i b r a t e dr o o tl e n g t hi n h i b i t i o nr a t eo fb r a s s i c ac a m p e s t r i sl e x c e e d e d 7 0 a t10 0 1 x g m lo f a 3 ，a 6 ，a 7a n da 13 3 w es e l e c t e dc o m p o u n da 1 ，a 3 ，a 1 3a n da 1 4t od e p r o t e c tt h ea c e t y l so ns u g a r r i n ga n dg o tb1 ，b 3 ，b13a n db 14 w ec o n d u c t e dh e r b i c i d a la c t i v i t yt e s t su n d e rt h e s a m ec o n d i t i o na sc o m p o u n d sa ，a c c o r d i n gt ot h er u s u l t so fc o m p a r a t i o n ，w eg o t f o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ：w h e nt h ec o m p o u n d sbh a de l e c t r o n - a t t r a c t i n gg r o u p s o n b e n z e n e ，t h ei n h i b i t o r ya c t i v i t yw o u l db er a i s e d ；w h e nh a de l e c t r o n r e j e c t e dg r o u p s ， t h ec o n c l u s i o nm i g h tb ed i f f e r e n tb e c a u s eo ft h es u b s t i t u e n t s p l a c e s s o ，t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eh e r b i c i d a la c t i v i t yw i t ht h ed e p r o t e c t i o no ft h ea c e t y l so n s u g a rr i n go rn o tn e e d sf u r t h e rs t u d i e s t h ei d e ao fm o d i f i e du r e aw i t hs u g a ri sc o n s i s t e n tw i t ht h ed e v e l o p m e n tt r e n do f g r e e nc h e m i c a lp e s t i c i d e 1 1 1 er e l a t e dr e s e a c ht om o d i f yu r e aw i t hs u g a ri s o fg r e a t s i g n i f i c a n c eo nr i c h i n gu r e ap e s t i c i d es t r u c t u r et h e o r ya n do ne x p l o r i n gn e wl e a d e r c o m p o u n d s k e y w o r d s ：2 - d e o x y - p - d g l u c o s a m i n e ；g l u c o s y lu r e a ；s y n t h e s i s ；h e r b i c i d a la c t i v i t y i v 葡萄糖基脲类衍生物的合成及除草活性研究 第1 章绪论 1 1 除草剂研究进展 1 1 1 除草剂的地位及意义 诺贝尔奖获得者一一小麦育种学家n o r m a ne b o r l a u g 评述到： “没有 化学农药，人类将面临饥饿的危险。 化学农药作为现今防治农作物病虫草害的主要手段，其发展大致经历 了三个阶段：第一个阶段，十九世纪末到1 9 4 5 年以前，这一时期的化学农 药主要是无机农药和天然植物源农药；第二个阶段，第二次世界大战结束 以后的二十多年间，主要是有机氯、有机磷以及氨基甲酸酯类农药，此类 农药防治成本低且效果好，很快在农业生产上得到大面积应用；第三个阶 段，从二十世纪七八十年代发展至今，农药种类趋于多元化，并以高效、 低毒、低残留为特征( 朱琳等，2 0 0 9 ) 。随着现代工业及科技的进步，进入新 世纪后，人类面临环境、能源、人口、粮食等诸多问题。据统计，世界人 口将逾7 0 亿，并将以预计每年7 0 0 0 万的数量增长，粮食的需求量逐年增 加，随着城市建设和工业用地的增加以及土地沙化等因素的影响，耕地面 积逐年减少，世界粮食储备明显不足( 陈万义等，1 9 9 7 ) ，全球性饥荒逐渐蔓 延开来，这就需要大幅度增加单位面积粮食产量，其中，最有效快捷简单 的举措就是通过使用农药来防治有害生物，尽可能减少由病虫草害造成的 粮食减产。有资料显示，使用化学农药对农作物进行防治，可挽回约 3 0 4 0 的产量损失( 李茹等，2 0 0 5 ；曾显光等，2 0 0 2 ) 。 除了耕地面积的不断减少外，农作物减产亦与气候、土壤、耕种技术、 病虫害、杂草、施用肥料等多种因素有关，其中影响最大的是杂草。杂草 是指生长在有害于人类生存和活动场地的植物，一般是非栽培的野生植物 或对人类无作用的植物。全球经定名且认定为杂草的植物种类约8 0 0 0 余种， 我国国内约1 2 0 0 多种，对农作物危害较大的约1 8 0 0 种，我国大概1 2 0 种。 由于杂草出现在种植农作物田间，占据作物种植空间，妨碍田间通风透光， 增加局部气候温度，并与作物争夺水分、阳光、养料，降低作物品质，使 得每年全球农作物减产约3 0 ，直接经济损失高达3 0 0 0 亿美元( 杨光富， 2 0 0 9 ) ；此外，有些杂草种子或花粉含有毒素，会导致人畜中毒。因此，农 田除杂是农业生产中的一个重要问题。常用的杂草防除方法有人工除草、 机械除草、化学除草、生物除草、物理除草等，与之相比较，化学除草即 使用化学除草剂除草具有诸多优点：高效、稳定、及时、省工、经济以及 增产。 曹丹华中农业大学2 0 1 0 届硕七毕业论文 自从2 0 世纪4 0 年代发现2 ，4 d 的除草活性以来，除草剂就开始应用于 农田除草，伴随着科学技术的进一步发展及农业现代化的推进，除草剂在 发达国家农业上的使用已十分普遍，在美国，8 5 以上的作物都使用了除草 剂，在日本，农作物几乎1 0 0 的使用除草剂，这都表明了化学除草剂的应 用对现代农业自动化的实现以及缓解全球饥荒有着重要意义。尽管抗除草 剂转基因作物的出现对化学除草剂造成一定的冲击，但由于化学除草剂的 诸多优点，使其依然是农业生产中不可或缺的重要部分( 魏福香，1 9 9 9 ；苏 少泉，2 0 0 6 ) 。 1 1 2 除草剂的发展历程 自人类的农耕史有记载以来，杂草防除历程已有千年之久，而化学除 草剂的开端可追溯至1 9 世纪。1 9 世纪末，欧洲人偶然发现波尔多液在防治 葡萄霜霉病时能伤害某些十字花科杂草而不伤及禾谷类作物；1 8 9 5 年，德 法美等国家同时期发现c u s 0 4 可以选择性除草( 臧开保等，2 0 0 2 ) ，利用无机 盐进行杂草防除就开始发展起来。 1 9 3 2 年，相继问世的选择性除草剂二硝酚和地乐酚，拉开了有机化学 除草剂的帷幕，并一定程度上促近了化学除草剂的发展。但在其后一些年 的研究中，发现地乐酚会在地下水中长时间残留污染严重( o n e i le ta l ， l9 8 9 ) ，现已成为我国禁止使用的有毒化学品。 1 9 4 1 年美国人r 波科尼发表了2 , 4 d 的合成方法，1 9 4 2 年p w 齐默尔 曼和a e 希契科克首次报道2 , 4 d 用作植物生长调节剂，1 9 4 4 年美国农业 部报道了2 ，4 d 的选择性除草效果，后因其用量少、成本低而一直是世界主 要除草剂品种之一。2 ，4 d 和以2 , 4 d 为先导化合物的一系列化学除草剂的 出现，促进了除草剂合成工业的迅速发展，并在此后的二十多年间，相继 出现了苯氧羧酸、取代脲、氨基甲酸酯、酰胺、均三嗪等类高效除草剂， 世界发达国家不断投入大量人力财力进行除草剂研发并取得相当成效。但 由于除草剂的研究及应用晚于杀虫剂和杀菌剂，故除草剂在世界三大农药 中的销售比例一直处于较低水平( 王泳等，2 0 0 1 ) 。 直到2 0 世纪8 0 年代，美国杜邦公司推出了一系列磺酰脲类除草剂，特 别是氯磺隆的成功研发，世界除草剂进入了黄金发展时期，而除草剂也超 越了杀虫剂成为销量首位的农药( 李海屏，2 0 0 4 ) 。这一类除草剂的优点在于 较之前的传统除草剂单位面积用量大幅减少而除草效率却大幅增加，可谓 超高效除草剂。磺酰脲类除草剂的成功推出使除草剂工业的发展前进了一 大步。 2 0 世纪9 0 年代研发了l ，2 , 4 ，5 四取代苯类原卟啉原氧化酶抑制剂，是 一种高效且对环境安全的除草剂( 石小清等，2 0 0 0 ；薛思佳等，2 0 0 0 ) 。 2 葡萄糖基脲类衍生物的合成及除草活性研究 在除草剂中，磺酰脲类、酰胺类、嘧啶醚类等乙酰乳酸合成酶抑制剂类 除草剂被广泛应用，而一些用量大、毒性大的品种逐渐退出市场，除草剂 向着高效、低毒、低残留的绿色农药方向逐渐转变( 王涛等，2 0 0 2 ) 。 我国相对于世界发达国家及地区而言，对于除草剂的研究开发是相对 较晚的。我国直至1 9 5 6 年才开始生产及进行农田化学除杂实验，并且当时 只在地广人稀的地区进行小面积的田间实验，而后才逐渐推广至全国大部 分地区( 张朝贤等，2 0 0 1 ) 。 我国于1 9 5 6 年开始生产五氯酚钠，五十年代末期生产2 ，4 t ，六十年 代初开始生产2 ，4 d 、敌稗、除草醚等，七十年代在国内合成并生产了稗草 稀、西玛津、燕麦灵、敌草隆、草甘膦等十余个品种，到了九十年代，我 国已登记注册的除草剂品种增至2 0 个，据统计，我国目前生产的除草剂品 种已超过3 0 0 种，且除草剂在农药总产量中的比例也大幅提升( 王泳等， 2 0 0 1 ) 。 从2 0 世纪8 0 年代至今，世界农药产量趋于平稳，三大主体农药比例 基本上维持在除草剂：杀虫剂：杀菌剂为5 ：3 ：2 的比例( 张一宾，2 0 0 4 ) ，但在 我国，除草剂的产量却只占到农药总产量的3 0 左右，远未达到世界水平。 在当今世界发达国家除草剂市场过度饱和的情况下，印度、巴西以及中国 的农药市场被认为是十分具有潜力的。 1 1 3 除草剂未来之发展趋向 自2 , 4 d 的除草活性被发现并投入生产应用后，化学除草剂经历了半个 多世纪的迅猛发展，现今已成为人类农业发展史上的标志之一。除草剂的 出现及使用推进了农业机械自动化及农业产业结构的调整，伴随着这些改 变，对除草剂的需求量也逐渐增大。 1 1 3 1 除草剂的发展特点及存在问题 。 除草剂发展至今主要有以下几个特点( 任康太等，1 9 9 9 ；刘长令，2 0 0 0 ) ： ( 1 ) 种类多：现今世界除草剂以高效环境友好对人畜安全以及广谱为发展趋 势，大致包括磺酰脲类、酰胺类、咪唑啉酮类、吡啶类、吡唑类、嘧啶类、 三唑类等类型，杂环类农药占大多数，原药品种达3 0 0 多个；( 2 ) 剂型多样， 同时含有混用与增效剂的使用：除草剂的加工剂型和加工质量对于除草剂的药 效影响很大，目前常用的有水剂、悬浮剂、乳油剂、控制释放剂、颗粒剂、粉剂 ( 水溶性粉剂、可湿性粉剂) 等。现今已商品化的除草剂普遍都使用多种剂型来 提高其使用效率，有些原药甚至有多达二三十种剂型；( 3 ) 施药方式和施药 技术多样化：施药技术是发挥药效的关键。目前喷雾方式及施药器械的改 进、用药方法的完善，都可以提高药剂的药效；( 4 ) 使用范围广：除草剂不 仅在农田大面积使用，在林地、草坪、绿化带除杂方面也有广泛应用；( 5 ) 3 曹丹华中农业大学2 0 1 0 届硕士毕业论文 除草剂产销量越来越多，在世界农药产销总比例中几乎占据一半；单位用 药量越来越少，一些除草剂品种单位面积用量只有十几毫克甚至几毫克；( 6 ) 除草剂安全剂成为发展热门。 事物的发展皆具有两面性，同样，除草剂亦是一把双刃剑。随着时间的推移， 化学除草剂在实际应用中逐渐显现出来了一些不能忽视的缺陷，集中体现在除草 剂药害和杂草抗药性以及除草剂品种更新慢三方面( 任康太等，1 9 9 9 ；王波等， 2 0 0 6 ) 。( 1 ) 除草剂药害：作物因使用化学除草剂而产生药害的现象十分普遍，造 成危害的原因主要有：除草剂浓度过大和雾滴漂移造成非靶标作物受害；除 草剂的高残留与降解产物危害后茬作物生长，以及除草剂残留在土壤中或进入地 下水而造成的环境负担和对人畜安全的危害；除草剂的不科学施用导致单位面 积用量增大，除草剂的选择性降低，药效不能有效发挥。( 2 ) 杂草抗药性：近三 十年来，除了除草剂残留问题备受关注外，对于除草剂研发的切入点也开始向杂 草抗药性方向转移。全球已发现1 8 9 种杂草对近2 0 类除草剂特别是活性高、作 用靶标单一的类型表现出不同程度的抗药性，这将会造成与除草剂的不科学施用 相同的后果。另外，杂草抗药性还出现了多抗性和交互抗性。( 3 ) 除草剂品种更 新慢：由于研发一种新的除草剂品种需要几年甚至十几年的时间，造成目前热销 除草剂种类相对单一、杂草抗性增强、杂草组群发生变化、常用除草剂品种药效 下降的局面。 1 1 3 2 除草剂未来之发展趋向 今后农药发展的趋向为：化学农药仍将是全球农药的主体；生物农药 是新农药开发的热门；含氟和含杂环类农药仍将是人们研究的主要方向； 先进、绿色的合成技术也是农药开发中重要方面；人们也将越来越注重对 农药剂型和农用器械的研究开发。 矛盾是发展的动力，除草剂在应用中出现的问题必将推动除草剂的发 展，所以，结合除草剂在实际应用中的问题来看，未来除草剂的发展将围 绕高效、安全、抗性杂草等方面进行，呈如下趋势( 刘长令，2 0 0 0 ；苏少泉， 2 0 0 1 ；李海屏，2 0 0 4 ；王金信，2 0 0 6 ；刘远雄等，2 0 0 7 ) ：( 1 ) 继续研究开发 对环境友好的、安全的、低剂量化的酶抑制剂；( 2 ) 寻找新的作用靶标，开 发新颖的除草剂；( 3 ) 大力研究开发天然( 植物代谢物，特别是异株克生物质) 除草剂和以天然产物为先导化合物开发作用机理独特的除草剂；( 4 ) 生物除 草剂( 主要是指微生物代谢物质，尤其是植物病原菌及其代谢物) 和基因工程 作物的研究开发将更加广泛；( 5 ) 进一步研究开发植物生长调节剂、苗前除 草剂及除草剂的解毒剂；( 6 ) 加强制剂及使用技术的研究，使除草剂使用更 方便、更安全、效果更好，且尽可能的延缓或避免抗性发生；( 7 ) 针对抗性 杂草( 包括对草甘膦等非选择性除草剂产生抗性的杂草) 及使用转基因作物 4 葡萄糖基脲类衍生物的合成及除草活性研究 所产生的“超级杂草 开发新的、作用机理独特的除草剂或新的混剂。 目前，在发达国家由于环境保护的原因，正努力大量减少化学除草剂 的使用剂量和次数，努力摆脱对除草剂的依赖。人们已认识到，除草剂并 不是万能的，杂草综合治理才是持续控制杂草危害的根本出路。 1 2 绿色化学农药的设计理念 一 人类正被环境恶化的问题所困扰，化学品的污染是直接或间接引起这种困扰 的缘由之一f 朱时清，2 0 0 0 ；t h o r n t o nj ，2 0 0 1 ) ，当人们开始认识到化学品给环境 带来了难以忽略的影响时，人类工业化已有相当程度，经过多方考量与预测，为 了人类的可持续发展，人们开始建立相应的法律法规，从源头上进行污染防控， 1 9 9 0 年美国污染防治条例的确立，开始了环境保护与污染治理的新征程， 并指出绿色化学是消除环境污染的必要条件。所谓绿色化学就是在制造和应用 化学产品时应有效利用( 最好可再生) 原料，消除废物和避免使用有毒的和危 险的试剂和溶剂，也包括所使用的能够保护环境的化学技术( 吴永刚等， 2 0 0 2 ；李正名，1 9 9 9 ；s d v a s t a v akp ，2 0 0 1 ) 。 现今化学农药已由对有害病虫草的灭杀逐步转变为调节，慢慢显示出 绿色化的特征。由于绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除 工业生产对环境的污染，故在现代化学农药的设计时将着重考虑农药的选择性 及农药残留问题( 刘占山等，2 0 0 7 ) 。绿色化学农药的实现可以从以下几点入手： 1 2 1 强化绿色化学理念 对于绿色化学农药的实现，首先，农药研究者应具有j 下确的指导理念绿 色化学意识，而绿色化学意识的形成除了在思想上要时刻保有绿色意识外，还要 在理论上以绿色农药化学这门学科作为专业理论指导，不断完善绿色化学农药创 制的原理、方法和技术( l e n a r d a oeje ta l ，2 0 0 3 ) 。农药化学是化学与农药学、生 物学交叉形成的、研究农药的设计、合成、构效关系、代谢机理等问题的学科( 羊 晓东等，2 0 0 1 ) ，而绿色农药化学与传统农药化学不同的是，它将绿色化学意识 作为基础，并贯穿于整个农药创制的过程之中，使化学农药创制过程中的每一个 环节都与环境环环相扣。 1 2 2 合理设计目标分子 目标分子的合理设计是化学农药创制过程中的基础环节，也是其中的重要环 节，一种新农药品种的成功研发，除了要考虑它的药效