（农药学专业论文）噁唑烷类二氯乙酰基除草剂安全剂的合成、表征与活性研究.pdf

摘要 飞 本文较详细地研究了除草剂安全剂i : 3 - -氯乙 酞基- 2 , 5 一 甲基- 2 一 乙基- 1 , 3 - a 8 哇 烷和h : 3 一 二 氯乙 酞基- 2 一 甲基- 2 一 乙基 - l , 3 - 嗯哩烷的合成。 选用廉价易 得的 环氧丙烷、 氨水、碳酸氢钱合成了反应重要中间体异丙醇胺;选用易得的二氯化磷、一氯乙酸为原 料， n , n -甲基甲酞胺作催化剂合成了重要原料_氯乙酞氯。 分别用氢氧化钠和二乙 胺 作缚酸剂， 用异丙醇胺、乙醇胺、j 酮和三氯乙 酞氯为原料合成了 两种除草剂安全剂: 并 对两种安 全剂采用正交实验设计， 确定了 较佳反应条件， 对所合成产物进行了 波谱表 征:利用小杯法和玉米主根长 法对两种安全剂进行了 初步的生物活性测定。 尹( 本 研 究 对 以 卜 内 容 进 、 : 了 比 较 深 入 的 研 究 : 1 . 决 用环氧丙 烷、 氨水、 碳酸氢钱合 成了 反应重要中间 体异丙 醇 胺， 产率6 9 .0 % . 2 .采用二氯化磷、 二 氯乙 酸为原料， n , n -甲基甲酞胺作催化剂合成了重要反应原料 二氯乙酞氯，产率6 0 . 8 % . 3 、利用异丙醇胺、乙醇胺、了 酮和_氯乙 酞氯为原料，分别合成了两种除草剂安全剂 i :3 - - - 氯乙酞基一，5 - _甲基一乙基- 1 , 3 - 嗯哇烷和i i : 3 - - 氯乙酞基- 2 一 甲基- 2 - 乙基一 1 ，3 - 嗯哇烷。 ( 1 ) 以 氢氧化钠为 缚酸剂的合成方法中， 采用二因素二水平止交实验设计，研究了两 种 除草剂安全剂合成中反应温度、溶剂和搅拌时间等因素对产率的影响，得出了较佳 的反应条件。合成化合物 i 的较佳的条件:四氯化碳作溶剂，氢氧化钠作缚酸剂， 反应温度- 1 0 - 5 c , 搅拌时间t h r ， 产率6 2 .2 % : 化合 物i i 的较佳反应条件:三氯甲 烷作溶剂，氢氧化钠作 缚酸剂， 反应温度- 4 4 c , 搅拌时间1 h r ， 产率7 8 . 6 % 0 ( 2 ) 以二乙 胺为缚酸剂的合成方法中， 采用二因素二水平正交实验设计，研究了两种除 草剂安全剂合成中反应温度和搅拌时间等因索对产率的影响，得出了合成化合物 i 的 较佳条件:苯作溶剂， 反应温度 1 一1 0 c ， 搅拌时间3 h r ，产率4 7 . 3 % ;化合物i i 的较佳反应条件:苯作溶剂，反应温度 1 一i o c ， 搅拌时间o h r ， 产率6 8 .3 % , 4 .产品 经熔点 测定、 薄 层色 谱( t l c ) . 紫外光 谱 ( u v ) 、 红 外光谱 o r ) 、 核 磁共振谱 ( h n m r ) 、 气 相色谱一 质谱( g c 一 m s ) 联 机和元素 分析表征。 5 .以小麦和玉米作指示植物，采用小杯法和玉米主根长 法研究了所合成的两种除草剂 安 全 i g i 和i i 对除草剂 草 胺和绿m隆的 解毒效果， 通过对小麦株高、 株鲜重，玉 米主根长、根鲜重、芽长、芽鲜重等指标的测定，得出如卜 结论:当1 一 草胺浓度为 5 m g / k g , 1 0 m g / k g , 2 0 m 妙g , 4 0 m g / k g 时， 安 全剂i 和i i 对小麦 有 较好的 保护作 用， 两种安全剂对小麦由1 草胺产生的伤害的保护率均可达6 0 %一1 7 0 % :当绿磺隆浓度 为i p g / k g 时， 安 全剂i 和i i 对玉 米有 较好的 保护作用， 两种安 全剂 对玉 米由 绿磺隆 产生的伤害的保护率均为6 0 % 1 1 0 %0 结果证明: 两种安全剂均有较好的生物活性， 都能较好地保护作物免遭除草剂 草胺对小麦和绿磺隆对玉米的伪害。 关健词:除草剂安全剂， 合 成 ， 愁夕 活 r 少 t h e s t u d y o n t h e s y n t h e s i s , c h a r a c t e r i s t i t i o n a n d a c t i v i ty o f h e r b i c i d e s a f e n e r s o f d i c h l o r o a c e tyl o x a z o l i d i n e abs t rac t t h e s y n t h e s i s o f h e r b i c i d e s a f e n e r s o f d i c h l o r o a c e t y l o x a z o l i d i n e w a s d e s c r i b e d i n t h i s p a p e r . wh e n h y d r o x i d e s o d i u m a c t e d a s c a t a ly s t , t h e d i c h lo r o a c e t y l c h l o r i d e w a s d i r e c t l y d r o p p e d i n t o t h e s y s t e m a f t e r t h e i n t e r m e d i a t e w a s s y n t h e s i z e d妙 t h e c o n d e n s a t io n o f t h e i s o p r o p a n o l a m i n e o r e t h a n o l a m i n e a n d b u t a n o n e . t h e o p t i m u m e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s o f t h e p r o d u c t i ( 3 - d i c h l o r o a c e t y l - 2 , 5 - d i m e t h y l - 2 - e t h y l - 1 , 3 - o x a z o l i d i n e ) w e r e a s f o l l o w i n g : t e t r a c h l o - r o c a r b o n a c t e d a s s o l v e n t , t e m p e r a t u r e w a s 一 0 - - 5 0c a n d s t i r r i n g t i m e w a s l h r , t h e y i e l d w a s 6 2 . 2 % . t h e o p t im u m e x p e r i m e n t a l c o n d i t io n s o f t h e p r o d u c t i i ( 3 - d i c h l o r o a c e t y l - 2 - m e t h y l - 2 - e t h y l - 1 , 3 - o x a z o l i d i n e ) w e r e a s f o l l o w i n g : t r i c h l o r o m e t h a n e a c t e d a s s o l v e n t , t e m p e r a t u r e w a s - 4 - 4 0c a n d s t i r r in g t im e w a s l h r , t h e y ie ld w a s 7 8 .6 % . w h e n th e c a t a ly s t w a s t r ie t h y la m i n e , t h e w a t e r p r o d u c e d i n c o n d e n s a t i o n o f i s o p r o p a n o l a m i n e o r e t h a n o l a m i n e a n d b u t a n o n e w a s r e m o v e d w i t h b e n z e n e b y w a t e r s e g r e g a t o r , t h e n t h e d i c h l o r o a c e t y l c h l o r i d e w a s d r o p p e d . t h e o p t i m u m e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s o f t h e p r o d u c t t w e r e a s f o l l o w i n g :b e n z e n e w a s s o l v e n t , t e m p e r a t u r e w a s 1 -1 0 0c a n d s t i r r i n g t i m e w a s 3 h r , t h e y i e l d w a s 4 7 .3 % . t h e o p t i m u m e x p e r i m e n t a l c o n d it i o n s o f t h e p r o d u c t i i w e r e a s f o l l o w i n g : b e n z e n e w a s s o l v e n t , t e m p e r a t u r e w a s 1 一1 0 c a n d s t i r r i n g t i m e w a s o h r , t h e y i e l d w a s 6 8 .3 % . t h e s t r u c t u r e s o f p r o d u c t i a n d i t w e r e c o n f i r m e d b y t l c , u v , i r , h n m r , g c -m s a n d e l e m e n t a ry a n a ly s i s . a b i o a s s a y w a s d e v e l o p e d f o r d e t e r m i n i n g t h e i n fl u e n c e o f h e r b i c id e s a f e n e r s i a n d i i o n w h e a t a n d c o rn s e e d s . u n d e r 5 - 4 0 m g l k g b u t a c h l o r c o n c e n t r a t i o n s a n d i v g / k g c h l o r s u l f u r o n c o n c e n t r a t i o n s , h e r b i c i d e s a f e n e r s c o n c e n t r a t i o n s c o r r e l a t e d w it h t h e h e i g h t a n d f r e s h w e i g h t o f w h e a t s e e d l i n g s , a n d w i t h t h e f r e s h w e ig h t o f r o o t s , r o o t l e n g t h a n d t h e fr e s h w e ig h t o f s h o o t s , s h o o t l e n g t h . t w o s a f e n e r s b o t h h a v e a d e f i n i t e l y b i o l o g i c a l a c t i v it y , a n d c o u l d p r o t e c t w h e a t f r o m h e r b ic i d e b u t a c h l o r i n j u ry a n d c o rn f r o m h e r b i c i d e c h l o r s u l f u r o n i n j u ry . t h e p r o t e c t e d r a t e s o f t w o s a f e n e r s t o w h e a t f r o m b u t a c h l o r i n j u r y w e r e 6 0 % 一1 7 0 %， a n d t o c o rn f r o m c h l o r s u l f u r o n i n j u ry w e r e 6 0 % - 1 1 0 % . p o s t g r a d u a t e : ma j o r : tu t o r : z h a n g j i n y a n p e s t i c i d e s pr o f . ye fe i k e y w o r d s : h e r b i c i d e s a f e n e r s , s y n t h e s i s , c h a r a c t e r i z a t i o n ,a c t i v i t y 、 / 少 前言 近二十年来世界 农业 场 速发展， 粮食 产量明显提高a 然而， 在主要粮食作物田发生 的 杂草有2 0 0 余种， 每年 使农作 物减 产 1 5 % 左右 p 1 。 而除草剂 的j 泛使用， 给农业生 产 带来了巨人的经济效益。 它的使用对抑制杂草的生长、提高农作物的产晕、减轻农民农 田杂草劳动、实现栽培作物多 样化及对农业现代化的实施起着巨人的作用12 1 从7 0 年代末期除草剂成为世界农药 ! : 业土体以来， 一直久胜不衰， 品种不断增多， 使用量持续增加; 特别是在发达国家除草剂应用已 相当普 及， 8 5 - 1 0 0 % 的作物上均使用 除草剂， 且 使用技 术也随 着农药 化学! 业发 展而不断改 进13 1 。 但是， 除草剂 在十 壤中的 残留 毒 性对 后茬作物 产生 危害， 过量使用及 异常 气候条件 也可 产生药害 14 1 。 此外， 除草 剂在使用过程中的挥发、随风漂移、随雨水淋溶，对空气和地 卜 水等造成环境污染， 对 人类和动物也产生危害。 为解决除草剂的药害、 抗性杂草 及选择性等问 题，需要不断地 开发新的除草剂品种。目 前，开发除草剂品种向 着超高效、低毒、 低残留、 选择性强的 方向 发 展。 然而， 创制一 个新 除草 剂品 种需要 投资上 亿美 元， 耗用8 -1 0 年时间 15 1特 别是近几年， 一些部门对新除草剂的开发以及这种方法的可行性有特别严格的限制， 除 草剂登记难度有所增加。 因此 开发一种新型除草剂并非易事。 如何充分利用现有品种， 提高防治效果，降低用药量， 减少环境污染，己经成为人们所关心的问题。目前国外除 了通过改善除草剂剂型、 利用除草剂混配和生物技术繁育 抗性作物等解决途径外， 开发 利用除草剂安全剂来改善除草剂的选择性， 扩人除草剂使用范围， 是一种新颖而行之有 效的方法之一(6 1 1除草剂安全剂研究动态 除草剂安 全剂( s a f e n e r ) 又 称除草 剂解 毒剂( a n t id o te ) , 或称 作物安 全剂( c r o p s a f e n e r f o r h e r b ic id e s ) , 拮 抗 剂( a n t a g o n i s t ) 以 及 保 护 剂( p r o t e c t a n t ) 等 h l除 草 剂 安 全剂 在 不 影响除草剂 对靶 标杂草 活 性的前 提f 能 有选择地 保护作物免 遭除草剂的药害 18 1除草剂 安 全剂是在除草剂一安全剂 一作物这一特定范围内 进行应用， 它为化学除草剂创造了 新 的机会。 而且， 它也是目 前学术和上 业机构两者研究的上 题。 使用除草剂安 全剂可以 控 制作物对除草剂的 抗性、 抑制杂草生长、 使非 选择性除草剂能被用作选择性除草剂、 可 以 减轻除草剂残留对作物药害、 扩大除草剂的杀草谱、 扩人和加强除草剂过期专利的用 途 和市 场潜力、 减少化学除草费 用、 用它初步 解释除草刊作 用靶标和 作用 机理19 1 除草剂安全剂最早发现于1 9 4 7 年， 安全剂 ( 解毒剂) 这一概念是h o ff m a n n 在多年 研究的基础上于1 9 6 2 年提出的。儿年后他发现了第一个除草剂安全剂 ，8 -蔡一甲配 ( n a ) ，并在 1 9 7 2 年由g u l f o i l 公司 商品化，以 商品名 p r o t e c t 进入市场。以后的十 年中， 一些除草剂安全剂在商品 化方面不断发展。 1 9 7 3 年原s t a u ff e r 公司 成功地开发了 安全 剂r -2 5 7 8 8 ( d ic h l o r m i d ) ， 它可使工米免 受 硫代氨基甲 酸酷 或e p t c的药 害p o ,n l 现在r -2 5 7 8 8 已不限于是硫代氨基甲 酸醋类除草 齐 u 安全剂， 也可用于 减轻结构与其相 似的各类除草剂对玉米的药害。由此的成果激发了人们研究除草剂安全剂的兴趣，并在 不断寻找有效的安全剂， 推动了 除草剂安 全剂的 研究与开发。 8 0 年代以 来， 除草剂安全剂的研究与开发有了 较人的发展， 相继出 现了许多安 全剂 品种。 除草剂安全剂按结构不同， 可分为蔡毗喃酮类、 一氯乙酸胺类、 二氯甲二氧戊环、 肪醚类衍生物、 取代唾哇类衍生物、 苯喃吐类、二哇梭酸类和喳琳井醋酸盐等。 迄今为 止， 已 商品 化的安 全剂 约十余 个品 种， 其结 构式见图1 . 1 14 1 。 此外， 还有一 些较常见的安 全剂见图1 . 2 14 1 0 异 c iz c h c - io = c c h , c h c 1 2 确七、 r - 2 5 7 8 8 ( d i c h lo r m i d ) cga 1 5 4 2 81 nc,c=n- d c、 一 of3c 一 l)c-n-ochz-o / cga4 3 0 8 9cga9 21 9 4 c ga 1 3 3 2 0 5 c 卜 、 万 n o :c ih s 多n c i , c f e n c h l o r a z o l ef e n c l o r i mho e 1 0 7 8 9 2 c 1ys一 爪 “ 矛 一 一 弋 o , c h , - c ，) n/丫 二 j 种 甲* ( c h 2 c o 2 c h ( c h 2 ) 4 c h , fl u r a z o l e 图 1 . 1 cga 1 8 5 0 7 2 商品化安全剂结构式 f i g . 1 . 1 s t r u c t u r e s o f c o mm e r c i a l s a f e n e r s 目 前， 国 内 使 用 的 除 草 剂 只 有 进口 除 草 剂 一镖马 ( 除 草 剂 威 霸 -f e n o x a p r o p - e t h y 卜 安 全剂 -f e n c lo r a z o l e - e t h y l) 是 棍有安全剂 的除草 剂， 而国内 还 没有白 己合 成的 有安 全剂 的 c 1 1- ch 3 n -0 0 0 h c 卜 h 3 c h ,0 n- c ochcfzn3 c h3 b as1 4 51 3 8 mon- 1 3 9 0 0ad- 6 7 ，h，-icoc c品ich， h 7 o / n- cochcqch3 ch3 r- 2 91 4 8 f 一 f - c h 2n h c o gj - 3 6 4 c h 2 c h c h 2n h 0 0 0 h 2c o n c o c h c 2 c h 2 c h = c h 2 厂门 0_ o ， 夕 又_ r 1 3 u c hu1 2 dka- 2 4 mg- 1 9 1 图 2常见安全剂的结构式 r- 2 8 7 2 5 f i g . l . 2 s t r u c t u r e s o f c o m m o n s a f e n e r s 除草剂品种。 除草剂安全剂自 问 世以 来，己 从最初的儿个品种发展到数百个化合物， 其 中能在农田使用的大约有 3 0种。安全剂能提供相对价廉的、灵活的改善除草剂选择性 的方法， 不存在与抗性变种有关的生态性危险。因此，安全剂无疑将继续为许多杂草防 除难题提供新的解决方法。同时， 它们的控制除草剂选择性的代谢途径的调 制能力， 使 得它们成为厂泛使用的有力的研究探索 ! _ 具。 尤其是， 环境安 全作物保护产品的继续开 发是依 赖于 靶 标和非 靶标物 质间除草 剂代谢中的 止 歧式的基 础知识 1 12 1 : 也可 利用安 全剂 作为靶标研究除草剂作用机制。 此外， 除草剂安全剂最重 要用途之一是解决了轮作作物 产生药害问 题。 尤其对于 一些长 残效除草剂， 例如， 磺酞服类 ( 如绿磺隆， 豆磺隆) 和 咪哇琳酮类 ( 如普 施特、灭草哇、 金豆) 除草剂在某些作物田 使用后， 对后茬敏感作物 ( 如玉 米、高粱等) 及蔬菜 ( 如甜菜、油菜等) 可能产生一定的药害， 给轮作作物田 及 南方种植疏菜带来很人不便与影响。 除草剂安全剂的使用无 疑为解决这一难题及农田杂 草化学防除提供了一个新的机遇。 除草剂安全剂的研究， 在美国、 瑞十、 德国、日 本和 加拿大最为活跃， 俄罗斯、匈牙利等国也在进行。 我国在8 0 年代末才关注这一课题， 但研究i 一 作仍处于起步阶段1 3 1 z嚷哇烷类二氛乙 酞基除草剂安全剂合成方法研究 啥哇烷类_氯乙酞基化合物是一种新刑的除草剂安全剂， 是氯代乙酞替苯胺类和硫 代氨基甲 酸酷类除草剂的良 好解毒剂， 并能作为磺酞a类和咪哇琳酮类除草剂在禾本科 作 物田 中的安 全剂，以 减 少除草剂 所引 起的药害 11 4 ,1 ， 一 、 ， 。 国外从7 0 年 代就己 经开 始研 究其合成及应用， 并且相继开发了许多 不同品种( 例如， a d -6 7 , r -2 8 7 2 5 , r -2 9 1 4 8 等) 。此类安全剂结构中含有的a 19 哇环能较好地保护玉米、高粱和水稻等作物免受氯代 乙酞替苯胺类 ( 如乙草胺)和硫代氨基甲酸酷类除草剂 ( 如 e p t c )的伪害，尤其对磺 酞服类和咪4 琳酮类除草剂有较 好的 解毒 效果日 ” ! 。 关r 它们较为 全面的 研究， 特别是 a啤环上所连的取代基不同对安 全剂活性的影响仍在探索之中。 ( r , , r 2 : h , c l-c 12 烷基、 环烷基、低nq c t ( 9#, 1 r myv c t k i: r r 4 ，r , : r 6 : h , 9 (t ?a,9 , l 纂、低级烷氧烷从、低级烷基醇、 取代烷纂1苯摹,取代苯纂, 吠喃拢、咪吩纂等) 嚷哇烷类二氯乙酞基除草剂安全剂的合成主要是利用二氯乙酞氯与相应的吩哇烷 或 潜在 能 合 成 啥4 烷的 原 料反 应 来 制备 ， 现 将有 关 本 研究 将要 合 成 的 两 个 p s pi 烷类 一 氯 乙酞基除草剂安全剂1 ( 3 - -氯乙 酞基一 2 , 5 - -甲 基一 2 一 乙基- l , 3 - 嗯哇烷) 和1 1 ( 3 - 氯 乙酞基一 2 一 甲基一 2 一 乙基- 1 , 3 - 0 2 畦烷) 的原料制备方法及两种化合物的合成路线介绍如 卜 。 厂爪 c12 chco n n y oc hs c h. c 12c h c o 渗 才 l : 2 hs chz i ii 2 . 1原料合成 2 . 1 . 1二 级乙 醉级的 合成 由于二氯乙 酞氯价格较贵， 难于 保存， 而且难于 购得， 因 此本研究对一 氯乙酞氯进 行了实验室合成。 二氯乙 酞氯的合成方法很多，实验室制备方法有二种， 用_氯乙酸分 别与不同的卤 化剂反应而得i i 9 ,2 0 . ( 1 )氯乙酸与光气在_甲基甲酞胺 ( d mf )中反应 c12 ch000h+coci 2 c i 2 c h 0 00c i + h 2 o + c 0 2 ( 2 ) 二氯乙酸与亚硫酞氯反应 c i2 c h 0 0 0 h + s o c i2 一 卫 勉 丘 争c 1 2 c h 0 0 0c i + s 0 2 + hc i ( 3 ) 二氯乙酸与三氯化磷反应 ci 2 ch000h+ p ci3 c i 2 c h 0 00c i +h 3 p o 3 张荣全选择了比较适合本实验室条件的合成方法( 3 ) ， 以反应物的摩尔比和有无d mf 为催化剂作为控制条件摸索了 较佳的合成路线，结果表明:二氯乙 酸与三氯化磷4 : l . d m f 作催化剂、 回 流温度8 0 0c . 问流时间3 h r ， 一氯乙 酞 氯的 产率可达6 0 .8 % 11 6 ,2 1 1 . 2 . 1 .2异丙醉胶的 合成 啥哇烷土要由 醇胺和淡基化合物失 水缩合而成， 所以醇胺是重要的反应原料。 根据 所要合成的嗯哩环结构， 选择不同结构的醇胺和相应的醛或酮。 合成醇胺常用的方法土 要 有以卜 儿 种: 一 是用 催化氢化或铁 粉和盐 酸等 还原剂还原 硝基 醇12 2 1 . 是 用氢化铿铝、 硼氢化钠和 硼氢 化锌等还原剂 还原氨基酸 或氨基酸梦2 . 2 s 1 ; 二是 用硝基 烷与 醛反 应后再 还原2 2 ,2 9 1 。 这些方法虽然都可以 合成醇胺， 但所需要的 反 应原 料都比 较贵， 反 应条件比 较苛刻，实验室条件可能不具各。 而用 1 ， 2 一 环氧化合物和氨水、 碳酸氢氨反应来合成 醇胺是一种比较好的方法，因为这种方法原料便宜易得， 操作简单， 反应容易控制， 不 需要特殊仪器， 是实验室合成醇胺的好方法。 根据本实验室现有条件， 本研究以合成路 线 简便， 反应原料 相对 较易得到的 环氧丙 烷与 氨水反 应制得异丙醇 胺3 0 ,3 1 1 。 反 应方 程式 为: c h 3 一 c h - c h 2 十 n h 3 了 c h 3 一 c h - 甲 o h n h 2 李绍锋选择了比 较适合实验室条 件的该化合物合成方 法， 氨解前加入适量的 质子性 物质， 使氨解中产生的伯胺部分生成相应的醇盐。 虽然氨的浓度仍很人，也可与质子成 盐， 但醇胺的p k a 值较胺人( 或相近) 形成结构稳定的盐， 能够阻碍仲胺和叔胺的生成。 考虑到原料的价格、 来源和腐蚀性及反应后处理等问 题， 李绍锋用氨水一n h 4 h c o 3 溶 液与 环氧丙 烷反 应， 按一 定的比 例， 控温3 5 0c , 回流1 .5 h r ， 产率可 达6 9 .0 % 13 2 1 . 2 .2嗯哇烷类二抓乙矶基除草剂安全剂的 合成 2 .2 .1嗯唤烷的合成 e m s t d .b .报道了 嚷哇 环上 连有各 种取代基的不同 结构 嗯哇 烷合成综 述12 6 1 .国内8 0 年 代开始 研究皮革鞭剂啥哇 烷的 合成2 9 ,3 3 - 3 5 1: 也 有研究作为 杀虫剂的n 一 取代 嗯哇 烷的合 成 13 6 ,3 9 1 。 虽然合成呀哇 烷的 作用不同， 但合成嗯哇 烷的方法土要都是 用不同 结构的p - 醇胺与醛或酮反应失去一分子水而获得。 2 .2 .2 二级乙 成 荃嗯哇 烷的 合 成 作为除草剂安全剂的 n 一 取代_氯乙酞基吩哩烷的合成，国外在 7 0年代开始研究 3 8 ,4 8 1 ， 以后相继合成并推出该类除草剂安全剂， 如a d - 6 7 . r - 2 8 7 2 5 . r - 2 9 1 4 8 , m o n 3 9 0 0 等安 全剂品 种。国内 有关 此类安 全剂的 合成报道很少 16 ,3 2 , 4 0 ,4 1 1 ， 本 研究所要 合成的两个 化合物国内外至今未见报道。 n 一 取代_氯乙酞基ra . 哇烷上 要有两种合成方法:一是分步 法，即首先用醇胺与醛或酮反应分水形成嗯哇烷， 把q le 哇烷提取出来，然后以二乙胺作 缚酸剂与二氯乙酸氯反应获得; 二是一步法，即不把啥哇烷提取出 来，直接用醇胺、 醛 或酮以n a o h 作缚酸剂与二氯乙 酞氯反应来合成。 本研究采用二乙 胺和n a o h 作缚酸剂， 分别用分水和不分水两种方法合成两个除草剂安全剂1 和n。 3嚷哇烷类二抓乙威基除草剂安全剂生物活性研究 除草剂j 一 草胺 ( b u t a c h l o r , n - ( 1 氧甲基- a 氯- 2 , 6 一 乙 基乙酞替苯 胺) 是氯乙 酞胺类选择性芽前除草剂，其化学结构式为: c h 2 - o - c 4 h q 一 c h 2 c i j 草胺是) 泛用于 水稻秧田、 移栽田 及直播田， 防除稗草等一年生杂草和许多阔叶 杂草的高效除草剂， 还可用于 小麦、 大麦、甜菜、 棉花、 花生、白 菜等早田 作物。 近年 来，由于大批量进口 和我国部分农药、 化 仁 厂的 相继投产， 使我国1 草 胺应用面积迅速 扩大。工 一 草胺不仅是稻田高 效除草剂， 而且用于 旱地除草效果也十分显著。 但长 期大量 使用丁 草 胺， 可能 对水稻、 小麦 和蔬菜等产生药害 14 2 - 4 4 1 。 同时，丁 草 胺连续使用8 年以 上稻区的稗草均已 表现出 较明显的 抗药性。 尤其是我国1 一 草胺年产量达万吨以上， 丁草 胺若连续多 年应用， 稗草对其 产生的 抗性可 能会 越来 越 高4 5 1 。 预防 和减少1 一 草 胺的药害， 预防和控制稗草对丁草胺的 抗药性， 最有效的办法之一就是使用除草剂安全剂。 a 8 哇烷 类二氯乙酞基除草剂安全剂是一 f 草胺等氯乙 酞胺类和硫代氨基甲 酸酷类除草剂的良 好 解毒剂， 此类安 全剂可以 保护玉米、高 粱等作 物免 受这两 类除草剂 的伤害 14 6 1 绿磺隆( c h lo r s u lf u r o n , 2 - 氯- n - l ( 4 一 甲 氧基- 6 一 甲 基 - 1 ,3 , 5 一 三氮苯一 2 一 基) 氨基甲 酞 苯 磺酞胺)是8 0 年代初由美国杜邦公司 推出的磺酞服类除草剂，其化学结构式为: r n s 0 2 n h c n h - - - k n 才c h 3 才 ( h 3 绿磺隆具有活性高、 用量少、成本低、易 运输等特点，是一种高效、 厂 一 谱、低毒、 高 选择性除草 剂。 它可以用于 麦类作物、亚 麻、非 耕地及 休耕地防除大多数阔叶杂草以 及某些禾 本科杂草， 它价格低廉、 用 量少、 成 本低深受 )大 农户 欢 迎4 7 。 但由于 绿 磺隆 的生物活性极高， 分解缓慢， 在土壤中即使很低的 残留量都有可能 对下 茬作物 例如甜 菜、 油菜、 玉米、 高粱、 人 豆、 以 及 水稻等) 产生 伤害和 抑 制生长的 作用 4 8 1迄今为止， 己 发现绿磺隆等 磺酞服类除草剂的 残留药害可伤及水稻、 人豆、油菜、 棉花、 甜菜、亚 麻、 向日葵和红花等多种作物。 此外， 绿磺隆上市不久就有杂草对其产生抗药性的报道， 1 9 8 7 年，爱达荷州冬小麦田的刺葛黄就对绿磺隆产生了抗性，以后迅速扩大到 1 3 个州 和加拿人的1 个州 4 9 1绿磺隆连续使用3 - 5 年， 致使敏感性生 物型 被淘汰， 抗性杂草 占 据了 优势。 而且， 抗性杂草在草种、 地域等方面星继续扩大的趋势15 0 1 0 因此 使用除 草剂安全剂可以减轻绿磺隆等磺酞脉类除草剂对作物的伪害， 以及减少杂草对绿磺隆等 磺酞服类除草剂的抗性。 生物测定法是指利用生物体 ( 主要指有害植物) 对有毒化学品的反应，来测定有毒 化学品活性及其在土壤中残留毒性的一种简便快速的测试技术。 生物测定法一般用于测 定除草剂活性、 除草剂作用特性、 杂草对除草剂抗药性及除草剂残留等。 生物测定常用 的有水 培法中 的 培养皿 法， 也可 用小 杯 法测定酞 胺类除草 剂。 日 前比 较常用的是玉 米主 根长 法，如在乙草胺、1 草胺、e p t c 、灭草座等各种除草剂残留的测定，尤其是在测定 绿磺隆等 磺酞 脉类除草剂 在十 壤中的 动态 及残留时， 土要 用此法j4 9 ,5 1 - 5 6 1该 法简便、 快 速、 廉价， 有效性、 准确性、 可行性与化学分析法一致， 检测限可达0 .0 1 -0 .0 5 u g / k g , 是化学法所不及的 15 7 1 。国 外应用生 物测定方法研究安全剂 对除草剂的 解毒作用报道很 多，而在国内 报道较少。 s c o tt - c r a i g j .s . 等人用玉米幼苗法研究氯乙酞胺类安全剂 r - 2 9 1 4 8 , r - 2 5 7 8 8 对酞胺类除草剂 ( 乙草胺、 拉索、 都尔 和硫代氨基甲 酸酷类除草剂 e p t c 解 毒 效果 研究 (4 6 1 : k o t o u l a - s y k a e .和h a t z io s k .k . 111 玉 米主 根长 法 研究 四 种安 全 剂 n a , r - 2 9 1 4 8 , b e n o x a c o : 和d ic h lo r m id 对苯 磺隆的 解毒作用1 1 1 ; l a t l i b .f lj c a s id a j .e . 用 玉 米 作 指 示 植 物 研 究 安 全 剂r - 2 9 1 4 8 对 乙 草 胺 的 解 毒 作 用 15 e k le r z . , j a c k s o n l .a . , o r e t h f . w . , j a c k s o n l .a等人分别用高粱作指示植物研究安全剂对酞胺类除草剂的解毒 作用 15 9 - 6 2 1 ; 9 0 年代人们开 始用玉 米作 指示植物 研究安 全剂b a s 1 4 5 1 3 8 对磺酞 脉类除草 剂的 解毒 作 用1 17 ,4 6 , 6 3 - 6 7 1 。 本 研究 选 择了 小 杯 法 和玉 米 土 根 长 法， 对 合 成的 两 个安 全 剂 进 行初步的生物活性测定，了 解它们减轻1 一 草胺对小麦的伤害和绿磺隆对玉米的伤害。 综上所述， 本研究希望在前人研究 作的基础上， 利用现有条件通过合成两个a ,is 哇 烷类二氯乙酞基除草剂安全剂， 来进一步优化该系列化合 物的合成方法， 井对其生物活 性进行探索性研究。这对填补国内空白，赶超国际水平， 随机筛选合成新的安全剂， 进 一步进行安全剂作用机制的研究， 扩人一些现有除草剂的应用范围都有着十分重要的理 论和现实意义。 本文研究的主要内 容及预期目 的: ( 1 ) 利用廉价易得的原料合成异丙醇胺和二氯乙酸氯; ( 2 ) 在现有条件f ，利用正交实验设 计合成路线，寻找合成化合物1 和i i 的最佳反应 条件: ( 3 ) 找出分离、 提纯和检测所合成的 化合物的方法; ( 4 ) 对所合成的化合物进行表征; ( 5 ) 对所合成化合物进行初步的生物测定，研究其对除草剂的解毒效果。 1 . 合成材料与方法 1 . 1试剂、仪器与检测方法 1 . 1 . 1试荆 ( 1 )氨水 a. r哈尔滨化 ( _ 试剂厂 ( 2 )碳酸氢铰 ar齐齐哈尔化学试剂厂 ( 3 ) 环氧丙烷 a. r 大庆石化总厂 ( 4 )乙醇胺 a.r沈阳市化 l 试剂厂 ( 5 )丁酮 a.r 中国人民 解放军第九0 六六上 厂 ( 6 )苯 a. r 哈尔滨化 试剂厂 ( 7 )甲醇 a.r 北京化 i _ 厂 ( 8 ) 4 i 油醚 a.r大津大泰精细化学品有限公司 ( 9 )乙酸乙醋 a.r 丹为 、 市胜利化 j 一 厂 ( 1 0 ) 氢氧化钠 a. r哈尔滨化 1 试剂厂 ( 1 1 )浓硫酸 a. r 哈尔滨化 1 试剂厂 ( 1 2 )浓盐酸 a. r哈尔滨化 1 试剂厂 ( 1 3 )无水氯化钙 a. r 大津市塘沽邓中化 i _ 试剂厂 1 4 ) 无水硫酸镁 a. r 北京双环化 试剂厂 ( 1 5 )碳酸氢钠 a.r哈尔滨化 _ 试剂厂 ( 1 6 )氯化钠 a. r黑龙江省阿城化学试剂厂 ( 1 7 )三乙胺 a. r 中国医药公司北京分公司 ( 1 8 )二氯甲烷 a. r 天津天泰精细化学品有限公司 ( 1 9 )四氯化碳 a.r 黑龙江省阿城化学试剂厂 ( 2 0 )二氯化磷 ar 哈尔滨化 ! 一 试剂厂 ( 2 1 )_氯乙酸 ar上海来泽精细化学品研究所 ( 2 2 )_甲基甲酞胺 a.r北京长阳化 _ 厂 ( 2 3 ) 氛甲烷 a. r沈阳市东兴试剂厂 ( 2 4 ) 9 5 %乙醇 a.r 北京化 i : 厂 ( 2 5 )硅胶 g c. p 青岛海洋化 厂 1 . 1 . 2仪器 ( 1 ) 美m mo tt o n i n x t r u m e n t , i n c . i r - 1 0 3 9 9 e傅立n l - 变换红外光谱仪 ( 2 ) e p s o n u v - 7 5 0 0 型紫外 可见 分 光 光 谱仪 ( 3 旧本r - 2 4 b型核磁共振波谱仪 ( 4 ) p e - 2 4 0 0 0 h w型元素分析仪 ( 5 ) 英国显微熔点测定仪 ( 6 ) 阿贝 折光仪 ( 7 ) 美国q - m a s s 9 1 0 气相色 谱一 质谱仪 ( 8 ) 7 8 - 1 型磁力加热搅拌器杭州仪表电 机厂 ( 9 ) 红外线快速干燥器上海市吴淞五金厂 ( 10 ) wm n k 4 0 2 数字m度控制仪上海医用仪表厂 ( 1 1) 电 热恒温水浴锅上海i g 医疗器械五厂 0 7 ) 玻璃仪器气流烘干仪河南巩县英峪仪器厂 ( 13 ) s h z - d循环水式真空泵河南巩义市英峪豫华仪器厂 0 4 ) t d g c接触调压器苏州电器总厂 0 5 ) d h t型 磁力加热搅拌器山东郭城县新华仪器厂 归d f 2 0 5 电 热鼓风干燥箱北京二龙路第一金属厂 ( 1 7 ) 酒精喷灯 1 . 1 . 3枪侧方法 1 . 1 . 3 . 1 薄层色谱法 ( 1 ) 薄层板的制作 将硅胶g 5 g 按1 :3 的比 例 加入蒸 馏水， 于 小 烧杯中 用 玻璃棒搅拌均匀成 糊状， 立即 涂布于 洁净的 载玻片 ( 7 . 5 x 2 . 5 c m ) 上， 使流动的硅胶 g均匀地铺在载玻片上。 将载玻 片水平放在阴凉处，白 然干燥后置于8 0 的 烘箱中， 活化2 h r 后取出， 稍冷，置于 干燥 器中备用。 ( 2 )点样 在离薄层板一端 l c m处， 用铅笔轻轻划一直线。 取管口 平整的毛细管插入样品溶液 中，于 铅笔画线处轻轻点样，每块板点样两个。 ( 3 ) 展开与显色 用一氯甲烷: 甲醇= 1 0 : 1 的混合溶剂作展开剂。层析板底边没入展开剂约 i c m .展开 结束后取出层析板，待展开剂干 燥后，于 碘瓶中显色观察并测定斑点位置，计算r r o . 3 . 2 仪器分析 ( 1 )红外光谱 ( i r ) 美国mo tt o n i n x t r u m e n t , i n c . i r - 1 0 3 9 9 e 傅立叶变换红外光谱仪测定样品的红外光谱， 澳化钾压片， 波谱范围4 0 0 - 4 0 0 0 c m . ( 2 )紫外光谱 ( u v) e p s o n u v - 7 5 0 0 型紫 外可 见 分 光 光 谱 仪 测定 产品 的 紫 外 光 谱， 溶剂为9 5 % 乙 醇。 核 磁共 振谱( ih n m r ) 日 本r - 2 4 b型核磁共振波谱仪测定产品的核磁共振谱， 溶剂为氖代氯仿 ( c d c i 3 ) , t ms o 气相色谱一质谱联机 ( g c -ms ) 美国q - m a s s 9 1 0 气相色谱一 质谱仪。d b -5 t ( 英毛 细管柱3 0 m * 0 .2 5 m m , 柱前压 9 的标4) (内( 0 .6 * 1 0 s p a , 载 气为h e 2汽 化室 温度: 2 0 0 0c ， 柱温6 0 c ， 保持5 m in ，以1 0 0c / m in 升 到 2 0 0 保持2 0 m i n ， 进样量 i . o m l .电离方式e l ，电力能量7 0 e v ,离子源温度2 0 0 c , 质谱扫描范围:3 0 - - 5 0 0 a . m . u . . ( 5 ) 元素分析 p e - 2 4 0 0 0 h w型元素分析仪对产品的碳、氢、氮进行测定。 1 .2试剂处理和原料制备 1 .2 . 1试剂处理 乙 醇胺的处理: 将市售的乙醇胺减压重蒸， 收集沸点稳定后的 1 0 1 - 1 0 3 c 馏分，以 备用 三乙胺的处理:将市售的二乙胺重蒸，收集沸点稳定后的馏分，以各用 1 .2 .2原料制备 1 . 2 .2 . 1异丙醇胺的制备 反应式: c h 3 一 c h - c h 2 +n h 3 丫 c h ; 一 甲 一 塑 ( ) h n h 2 制备方法: 在装有滴液漏斗、 磁力搅拌器和回流冷凝管fir .a m l 三颈 烧瓶中， 加入8 0 . o m