（农药学专业论文）新型苯基三唑啉酮类化合物的设计、合成及生物活性研究.pdf

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e t h y l ) 等 已经成功的商品化。这类化合物的主要特点是用量少、除草快、杀草谱广且不 易产生抗性。由美国f m c 公司开发的除草剂唑酮草酯( c a r f e n t r a z o n e e t h y l ) ，是 这一类化合物的典型代表。近年我国江浙地区在稻田的除草实践中，发现唑酮 草酯( c a r f e n t r a z o n e e t h y l ) 可以有效的防除猪秧秧( g a 矗u ma p a r i n e ) 等磺酰脲类除 草剂无法控制的杂草，使用剂量通常为9 3 5g ( a i ) h m 2 ，属于超高效除草剂。 本论文以三唑啉酮母体结构为基础，根据农药分子设计和构效关系的相关原 理，设计并合成了四个系列共5 1 个未见文献报道的新化合物。四个系列目标化 合物分别为：1 ( 2 ，4 二取代苯基) 3 甲基4 苄基( 或苯磺酰基) - 1 ，2 ，4 一三唑啉( 硫) 酮类化合物，1 一( 2 ，4 一二氯苯基) 一3 一甲基- 4 - 【1 ，3 ，4 噻二唑基- 1 ，2 ，4 】- 三唑啉酮类化合 物，n - ( 1 一( 2 ，4 _ 二取代苯基) 一5 一氧- 3 一甲基一 1 ，2 ，4 一三唑- 4 - 羰基) 苯甲酰胺( 或苯氧 乙酰胺) 类化合物，- 取代苯基2 5 氧3 甲基1 ( 2 ，4 一二氯苯基) 一 1 ，2 ，4 - 三唑基】 乙酰胺类化合物。合成的所有新化合物的化学结构均已通过1 hn m r 、i r 、m s 和元素分析的确认，其中三个具有代表性的化合物( i 3 、8 和- 3 ) 用x - 射线晶体衍射法测定了其晶体结构。 通过已经构建的新化合物除草活性筛选体系，对本论文合成的新化合物进行 了除草活性的系统测试。综合生物测定的结果发现，化合物i 1 4 - 1 9 以及化合 物i v 6 - 一9 有较好的除草活性。另外还对部分目标化合物进行了防治蔬菜主要病 害的活体微量筛选试验，结果表明个别化合物的抑菌活性显著高于相应的对照 药剂。 关键词：三唑啉酮设计合成生物活性 c a r f e n t r a z o n e - e t h y lh a sb e e na p p l i e dt oc o n t r o lt r o u b l e s o m eh e r b i c i d e se f f e c t i v e l y s u c ha st h eg a l i u m a p a r i n e w h i c ht h e s u l f o n y l u r e a s c a n n o t m a n a g e c a r f e n t r a z o n e e t h y l ，t h eo r d i n a r ya p p l i c a t i o nr a t e i s 9 - 3 5 甙a i ) h r n 2 ，w h i c h i s c o n s i d e r e dt ob ea s u p e r - e f f i c i e n th e r b i c i d e f o u rs e r i e so fn o v e lt a r g e tc o m p o u n d sh a v eb e e nd e s i g n e da n ds y n t h e s i z e da n d t h et o t a ln u m b e ro ft h e s ec o m p o u n d si sf i f t yo n e t h ef o u rs e r i e so ft a r g e t m o l e c u l e sa r e1 - p h e n y l - 3 一m e t h y l - 4 - b e n z y l ( o rb e n z e n e s u l f o n y l ) - 2 h - 1 ，2 ，4 - t r i a z o l - 5 ( 4 h ) 一( t h i ) o n e s ，1 - ( 2 ，4 - d i c h l o r o p h e n y l ) - 3 m e t h y l - 4 一( 1 ，3 ，4 - t h i a d i a z o l - 2 一y 1 ) - 2 h - 【1 , 2 ，4 】- t r i a z o l - 5 ( 4 h ) - o n e s ，a n dn - ( 1 - p h e n y l - 3 一m e t h y l - 5 - o x o 一1 ，5 - d i h y d r o - 1 ，2 ，4 - t r i a - z o l e - 4 c a r b o n y l ) b e n z a m i d e ( o rp h e n o x y a c e t y la m i d e ) a n dn - p h e n y l 一2 一( 1 - ( 2 ，4 一d i - c h l o r o p h e n y l ) - 3 - m e t h y l - 5 - o x o 一1 h - 1 ，2 ，4 】一t r i z a o l - 4 ( 5 h ) 一y 1 ) a c e t a m i d e s r e s p e c t i v e l y t h es t r u c t u r e so fa l lc o m p o u n d ss y n t h e s i z e dw e r ed e t e r m i n e db y1 h n m r , i r ，m s a n de l e m e n t a la n a l y s i s ，a n dt h r e et y p i c a ls t r u c t u r e sw e r ec o n f i r m e db yx - r a yc r y s t a l d i f f r a c t i o n u t i l i z i n gt h eh e r b i c i d a la c t i v i t ys c r e e n i n gs y s t e m f o rn e wc o m p o u n d s ，t h e h e r b i c i d a la c t i v i t yo ft h e s en e wt r i a z o l i n o n ec o m p o u n d sw e r es y s t e m a t i c a l l yt e s t e d t h er e s u l t so ft h eb i o l o g i c a la s s a ys h o w e dt h a tc o m p o u n d si - 1 4 - 1 9a n di v - 6 9 h a v ef a v o r a b l eh e r b i c i d a la c t i v i t i e s i na d d i t i o n ，s o m ec o m p o u n d sw e r es c r e e n e d a g a i n s tv e g e t a b l ed i s e a s e s nv i v oi nl o wm i c r o d o s a g e k e y w o r d s ：t r i a z o l i n o n ed e s i g ns y n t h e s i sb i o l o g i c a la c t i v i t i e s i i i 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 在世界化学农药市场中，除草剂的销售额约占5 0 。目前，大约有3 0 0 余种 除草剂可用于防除阔叶杂草和禾本科杂草。经常使用的除草剂近百种，主要防 治粮食作物田发生的2 0 0 余种杂草【l 】。自1 9 7 9 年氯磺隆成功开发以来，世界除草 剂工业便进入了超高效时代，特别是磺酰脲类、咪唑啉酮类等的问世，给除草 剂新品种开发及化学除草带来了新的革命性的变化【2 1 。“高效，低毒，安全 已 经成为新农药创制的主题。近期开发的新品种具有以下特点：在保持原有高活 性、对环境友好的前提下，不仅具有新颖的作用机理、选择性高、对作物安全， 而且对后茬作物无影响。 近二十年来，以1 ，2 ，4 三唑啉酮类衍生物作为除草剂的专利呈上升趋势，是 近来发展较快的一类高活性触杀型除草剂。这类化合物的主要特点是用量少、 除草快、杀草谱广且不易产生抗性，因而受到各大农药公司和科研机构的关注。 对这一类除草剂进行结构衍生和优化，寻找更加高效、安全和对环境友好的新 活性结构，将具有重要的意义。 第一节三唑啉酮类除草剂的发现过程 三唑啉酮类除草剂的第一个商品化品种唑啶草酮( a z a f e n i d i n ) 由美国 d u p o n t 公司于1 9 7 7 年开发，此类除草剂是在苯基酞酰亚胺类和噫二唑酮类 除草剂基础上，经组合优化发现的 3 1 ，其发现的过程见下图： 图1 1 三唑啉酮类除草剂的发现过程 s u l f e n t r a z o n e 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 第二节原卟啉原氧化酶( p p o ) 及其抑制剂的作用机制 按作用方式，大多数的除草剂属于下列1 0 种类型h i ： 1 1 生长素类( a u x i n ) 除草剂：苯氧或芳氧乙酸类化合物，苯甲或芳甲酸类化 合物等。用量一般为5 0 0 3 0 0 0 克公顷。一般在禾本作物中防阔叶草。 2 ) 电子流动干扰剂( d i v e r t o r so fe l e c t r o nf l o wa tp si ) ：联吡啶盐类化合物。 用量一般为1 0 0 0 2 0 0 0 克公顷。兼防禾本科草和阔叶草。 3 ) 希尔( h i l l ) 反应抑制剂( p si i ) ：苯基脲类化合物，均三嗪类化合物，脲嘧 啶类化合物，苯甲氨基甲酸酯类化合物，三嗪酮类化合物，腈基苯酚类化合物， 酚类化合物等。用量一般为5 0 0 3 0 0 0 克公顷。兼防禾本科草和阔叶草。 钔类脂代谢( 1 i p i dm e t a b o l i s m ) 抑制剂：氯乙酰胺化合物，硫代氨基甲酸酯类 化合物。用量一般为5 0 0 3 0 0 0 克公顷。主要防禾本科草。 5 ) 5 烯醇丙酮酰莽草酸3 一磷酸合成酶( e p s p s ) 抑制剂：草甘膦。用量一般 为5 0 0 1 5 0 0 克公顷。兼防禾本科草和阔叶草。 6 ) 八氢番茄红素去饱和酶( p h y t o e n ed e s a t u r a s e ) 抑制剂：苯氧烟酰胺类化合 物，吡啶酮类化合物，吡咯酮类化合物。用量一般为1 0 0 1 0 0 0 克公顷。一般在 禾本科作物中兼防禾本科草和阔叶草。 7 ) 乙酰乳酸合成酶( a l s ) 抑制剂：磺酰脲类化合物，咪唑啉酮类化合物， 嘧啶水杨酸类化合物，磺酰胺类化合物等。用量一般为1 5 1 5 0 克公顷。一般在 禾本科作物和阔叶作物中兼防禾本科草和阔叶草。 8 ) 乙酰辅酶a 羧化酶( a c c ) 抑制剂：芳氧苯氧丙酸类化合物，环己烯酮类化 合物。用量一般为5 0 5 0 0 克公顷。一般在阔叶作物中防禾本科草。 9 ) 对羟苯基丙酮酸双氧化酶( h p p d ) 抑制剂：三酮类化合物，异嗯唑类化合 物等。用量一般为5 0 5 0 0 克公顷。一般在禾本科作物中兼防禾本科草和阔叶草。 1 0 ) 原卟啉原氧化酶( p p o ) 抑制剂：二苯醚类化合物，三唑啉酮类化合物等。 用量一般为5 0 5 0 0 克公顷。一般在禾本科作物和阔叶作物中防阔叶草。 在上述几种酶抑制剂中，许多除草剂在很低的剂量下即可发挥高的除草活 性。同时，有些酶抑制剂对作物的选择性较高。另外，大多数酶抑制剂对非靶 标生物影响较小，对环境友好【5 一。 三唑啉酮类除草剂大部分均为原卟啉原氧化酶( p p o ) 抑制剂。该抑制剂 进入植物体后，通过与酶的底物原卟啉原( p r o t o g e ni x ) 竞争酶的催化位点， 阻碍了原卟啉原同p p o 的结合，使生成原卟啉的反应减慢，甚至不能进行。 2 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 累积的原卟啉原从叶绿体渗透到细胞质中，经其他途径氧化为原卟啉，由 于这里无镁离子，故不能生成镁络合体。由于原卟啉的光敏性质，在有氧分 子存在并且光照条件下，可将氧分子变为活泼的单线态氧分子，从而引起类脂 的过氧化，使杂草死亡。原卟啉原氧化酶抑制剂主要有以下几种类型：二苯醚 类( d i p h e n y l e t h e r s ) 、咪唑二酮类( i m i d a z o l i n d i o n e ) 、n - 苯基酞酰亚胺类 ( n - p h e n y l p h t h a l i m i d e s ) 、吡唑类( p h e n y l p y r a z o l e s ) 、噫二唑酮类( o x a d i a z o l e s ) 、嗯 唑啉二酮类( o x a z o l i d i n e d i o n e s ) 、嘧啶二酮类( p y r i m i d i n d i o n e s ) 、噻二唑类 ( t h i a d i a z o l e s ) 、三唑啉酮类( t r i a z o l i n o n e s ) 。p p o 抑制剂对作物及环境安全，残效 适中，对后茬作物无影响。 1 2 1 p p o 的生理功能及酶学特征 p p o 是生命过程中四吡咯生物合成过程中的最后一个普通酶，生成叶绿素 和血红素。这两个途径的前部分是相同的，接下来的反应分别被f e 、m g 的螯合 物催化形成不同产物。p p o 在原卟啉原到原卟啉的反应中起催化作用， 将无色对光不敏感的原卟啉原夺去六个氢原子，催化氧化成高度共轭的、红 色、对光极敏感的原卟啉。原卟啉原在中性条件下自发氧化成原卟啉， s a n o 等提出在该生物过程中有酶的参与r 7 1 ，p o u l s o n 等证实了这一点 7 1 。人们在 线粒体内膜、叶绿体膜、类囊体和原生质膜上都发现p p o 存在。j o n e s 等对这个 氧化过程进行了研刭8 1 ，用氚标记法研究了该过程的立体专一性，他们建立了一 个p p 0 氧化模型。基于p p o 的分子动力学计算证实了该模型，并暗示了在p p o 催化过程中电荷转移和静电作用的重要性。从植物细胞器中分离出来的酶的部 分纯化和及其特征说明在线粒体和质体中的p p o 酶没有什么差异。 谷氨酸 5 一氨基乙酰丙酸胆色原素 原卟啉原i x + 一粪卟啉原i i i + 一尿卟嘛原i i i ip p i 原卟啉 o 铁螯合物( 经几步反应) 血红素 叶绿素 镁螯合物( 经几步反应) 图1 2p p o 参与的生命过程 3 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 1 2 2p p o 抑制剂的除草效果 p p o 抑制除草剂达到除草效果需要光的存在【9 】。一般情况下，施用该类除草 剂处理几小时以后，杂草就出现叶片卷曲、皱缩、枯黄、坏死等药效症状，在 幼苗上引起的损伤更大一些。多数p p o 抑制剂苗后效果较好，相对湿度高时有更 好的除草活性，温度不直接影响除草效果。该类除草剂对一年生阔叶杂草药效 好一些，对多年生杂草效果差一些。因为体内效果取决于许多过程，分子必须 穿过叶或根的蜡质层、原生质膜、质体膜才能与p p o 结合，p p o 抑制剂体外与体 内效果有时差别很大，在此之前的吸收、运输、代谢差异可能会造成这些差别。 有一些除草剂虽然效果很好，但无明显选择性，不能商品化。 谷氨酸 l 5 氨基乙酰丙酸 j i 原卟啉原 过氧化除草剂l 原卟啉原氧化 原卟啉i x j l m g - 原卟啉 j j 叶绿素 图1 3p p o 抑制剂的作用机理 4 细胞壁 活性氧j 油脂过氧化 细胞壁破裂 植物死亡 f哪厂 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 第三节几种商品化的三唑啉酮类除草剂 三唑啉酮类除草剂已商品化的品种有：胺唑草酮( a m i c a r b a z o n e ) 、丙苯磺 隆( p r o p o x y c a r b a z o n e ) 、甲磺草胺( s u l f c n t r a z o n e ) 、唑啶草酮( a z a f e n i d i n ) 、 唑酮草酯( c a r f e n t r a z o n e e t h y l ) 等，结构如下图所示： 孓奄c i 邺大c h 3 一对o h 3 c 0 2 s n h 甲磺草胺( s u l f e n t r a z o n e ) f m c1 9 8 5 1 1 2 】 f h 3 c h 2 c 0 2 c ，n 吖c h 3 丫忑巳 o 唑酮草酯( c a r f e n 的z o n e - e t h y l ) f m c1 9 8 8 【1 4 】 h 3 一c 3 h 7 丙苯磺隆( p r o p o x y c a r b a z o n e ) b a y e r1 9 9 2 1 11 】 图1 4 商品化的含三唑啉酮环的除草剂品种 唑啶草酮化学名称为2 ( 2 ，4 _ 二氯5 丙炔2 氧基苯基) 1 ，2 ，4 】- 三唑并 4 ，5 a 吡啶一3 ( 2 h ) - 酮，英文化学名称为2 一( 2 ，4 一d i c h l o r o 一5 一p r o p y n y l o x y p h e n y l ) 5 ，6 ，7 ，8 t c t r a h y d r o - 1 ，2 ，4 】- t r i a z o l o 4 ，5 - a p y r i d i n - 3 ( 2 h ) - o n e ；通用名称为a z a f e n i d i n ，商品名 称有m i l e s t o n e 、e v o l u s ，其它名称有d p x - r 6 4 4 7 、r 6 4 4 7 、i n r 6 4 4 7 。分子式 c i s h l 3 c 1 2 n 3 0 2 ，相对分子质量为3 3 8 2 。唑啶草酮为原卟啉原氧化酶抑制剂，即 通过抑制叶绿素生物合成过程中原卟啉原氧化酶而引起细胞膜破坏，使叶片迅 5 丫八 n矿，n犷。 夺一 汁扯占 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 速干枯，死亡。适用于橄榄、柑桔、森林以及不需要作物和杂草生长的地点， 可防除许多重要杂草、阔叶杂草如苋、马齿苋、藜、芥菜、千里光、龙葵等， 禾本科杂草如狗尾草、马唐、早熟禾、稗草等。对三嗪类、芳氧羧酸类、环己 二酮类和a l s 抑制剂如磺酰脲类除草剂等产生抗性的杂草有特效【1 5 】。 甲磺草胺化学名称为2 ，4 二氯。5 ( 4 二氟甲基3 甲基5 氧1 h - 1 ，2 ，4 】三唑 基苯基甲磺酰胺，英文化学名称为2 ，4 d i c h l o r o 5 ( 4 d i f l u o r o m e t h y l g ，5 d i h y d r o 3 - m e t h y l 5 o x o 1 h - 1 ，2 ，4 一t r i a z 0 1 1 y 1 ) m e t h a n e s u l f o n a n i l i d e ；通用名称为 s u l f e n t r a z o n e ，商品名称有a u t h o r i t y 、b o r a l 、c a p a z ，其它名称有f 6 2 8 5 、f m c 9 7 2 8 5 、磺酰唑草酮。分子式c l l h l 0 c 1 2 f 2 n 4 0 3 s ，相对分子质量为3 8 7 2 。甲磺草 胺也是原卟啉原氧化酶抑制剂，作用机制类似于二苯醚类除草剂，主要通过破 坏细胞膜而致效。其系在叶绿素生化合成中抑制原卟啉原氧化酶，并随之产生 破坏细胞膜的毒性物质，从而使敏感杂草组织坏死，叶片见光死亡。适用于防 除一年生阔叶杂草、禾本科杂草和莎草如牵牛、反枝苋、铁苋菜、藜、曼陀罗、 宾州蓼、马唐、狗尾草、苍耳、牛筋草、油莎草、香附子等，对目前较难防除 的牵牛、藜、苍耳、香附子等杂草有卓剡b 】。 胺唑草酮化学名称为4 氨基- - 叔丁基3 异丙基5 氧1 h - t 1 ，2 ，4 】- 三唑基酰 胺，英文化学名称为4 - a m i n o - n - t e r t - b u t y l - 4 ，5 一d i h y d r o - 3 - i s o p r o p y l 一5 - o x o - i h - i ，2 ，4 t r i a z o l e - 1 c a r b o x a m i d e ，通用名称为a m i c a r b a z o n e 。分子式c l o h l 9 h 5 0 2 ，相对分 子质量为2 4 1 2 9 。胺唑草酮为光合作用抑制剂，主要用于玉米和甘蔗苗前或苗 后除草，防除大多数双子叶和一年生单子叶杂草如藜、苋属杂草、苍耳、裂叶 牵牛等【3 】o 唑酮草酯化学名称为( 尺d 2 氯3 2 氯5 ( 4 二氟甲基3 甲基5 氧1 h - 1 ，2 ，4 】- 三唑基) - 4 氟苯基 丙酸乙酯，英文化学名称为俾d 2 c h l o r o 3 【2 c h l o r o 5 - ( 4 - d i f l u o r o m e t h y l - 4 ，5 一d i h y d r o - 3 - m e t h y l 一5 - o x o - 1 h - 1 ，2 ，4 一t r i a z o l - 1 一y 1 ) 一4 - f l u o r o p h e n y l p r o p i o n a t e ；通用名称c a r f e n t r a z o n e - e t h y l ，商品名称有a i m 、a f f i n i t y4 0 0d f 、 a u r o r a ，h a m m e r ，h a r d y ，h a r r i e r ，h u r r yu p ，p a r t n e r ，p l a t f o r m ，r a g e ，s h a r k ， s p o t l i g h t 、v e l o z ，其他名称有福农、快灭灵、三唑酮草酯、唑草酯。分子式 c 1 5 h 1 4 c 1 2 f 3 n 3 0 3 ，相对分子质量4 1 2 2 。其纯品理化性质见表1 1 。唑酮草酯为 原卟啉原氧化酶抑制剂，具有超高效、杀草速度快、低毒、广谱、安全的特点， 主要用于防除阔叶杂草和莎草如猪秧秧、野芝麻、婆婆纳、茼麻、篇蓄、藜、 红心藜、空管牵牛、酸模叶蓼、柳叶刺蓼、卷茎蓼、反枝苋、铁苋菜、宝盖菜、 6 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 苣荬菜、野芝麻、小果亚麻、地肤、龙葵、白芥等。对猪秧秧、苘麻、红心藜、 空管牵牛等杂草具有优异的防止效果。对磺酰脲类除草剂产生抗性的杂草如地 肤( k o c h i as c o p e r i a ) 等有很好的活性【l o 】。其纯品毒性数据见表1 2 。 丙苯磺隆化学名称为2 ( 4 甲基5 氧3 丙氧基1 h - 1 ，2 ，4 】- 三唑基) 甲酰氨基 磺酰基苯甲酸甲酯钠盐，英文化学名称为2 - ( 4 ，5 - d i h y d r o - 4 - m e t h y l - 5 - o x o 一3 - p r o p o x y 1 h - 1 ，2 ，4 】t r i a z 0 1 1 一y 1 ) c a r b o x a m i d o s u l f o n y l b e n z o a t e ，s o d i u l l ls a l t ；通用名称为 p r o p o x y c a r b a z o n e s o d i u m ，商品名称为a t t r i b u t 、o l y m p u s 。分子式c l s h j 7 n 4 n a 0 7 s ， 分子量为4 2 0 4 。丙苯磺隆为a l s 抑制剂，杂草( 1 - 6 叶期) 通过茎叶和根部吸收， 脱绿，枯萎，最后死亡。因该化合物有残留活性，故对施药后长出的杂草仍有 活性。该化合物主要适用于禾谷类作物如小麦、黑麦、黑小麦，不仅对禾谷类 作物安全，对后茬作物无影响，而且对环境和生态的相容性和安全性极高。主 要用于防除禾本科杂草如看麦娘、雀麦等和一些重要的阔叶杂草【1 1 1 。 表1 1 唑酮草酯纯品理化性质 项目 指标 外观 熔点 沸点* c ( 7 6 0 m m h g ) 相对密度( 2 0 ) 蒸气压p a ( 2 5 ) 分配系数l 0 9 p 溶解度 2 0 水中甥l 1 2 5 c 7 j ( g t g l 1 3 0 。c7 ( 中g t g l 1 2 0 。c 甲苯中m g l 1 2 0 。c 己烷中m g l - 1 丙酮、乙醇、乙酸乙酯、二氯甲烷 水中光解 水解稳定性 粘稠黄色液体 - 2 2 1 3 5 0 3 5 5 1 4 5 7 1 6 x1 0 5 3 - 3 6 7 圳 弓 弓坦毖筋油吣璐 肌 巩眺 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 表1 2 唑酮草酯纯品毒性 大鼠急性经口毒性l d 5 0 磁性m g k 9 1 兔急性经皮l d 5 0 r a g k 百1 大鼠急性吸入l c 5 0 ( 4 h ) m g l 1 n e o l 数据 大鼠( 2 y ) 无作用剂量i n g ( k g d ) d a d i 值m g k g - 1 鹌鹑和野鸭急性经口l d 5 0 r a g k g - 1 鹌鹑与野鸭饲喂l c 5 4 r a g l - 1 鱼毒l c 5 0 ( 9 6 h ) m g l - 1 蜜蜂l d s o ( 删只) 蚯蚓l c 5 0 r a g k 9 1 5 1 4 3 4 0 0 0 5 对兔眼睛有轻微刺激性，对兔皮肤无刺激性。 船试验呈阴性，小鼠淋巴瘤和活体小鼠微 核试验呈阴性 3 o 0 3 1 0 0 0 5 0 0 0 1 6 4 3 ( 由鱼的种类决定) 3 5 ( 经口) 2 0 0 ( 接触) 8 2 0 8 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 第四节苯基三唑啉酮类除草剂的开发 1 4 1苯基三唑啉酮类除草剂简介 f m c 公司于1 9 8 5 年发明的苯基三唑啉酮类化合物特别适合于阔叶杂草的防 除，在出苗前或者出土后使用，用量为0 2 5 千克每公顷，对田旋花、裂叶牵牛 花、茼麻、稗草、狗尾草、阿刺伯高梁等具有很好的防刘1 6 】，结构如下图1 5 ( a ) ； 另外f m c 公司在1 9 8 5 年还发明了另外一种苯基三唑啉酮类化合物，在苗前或 者苗后使用，用量为0 0 6 2 5 千克每公顷，对田旋花、茼麻等杂草有很好的防效【1 3 1 ， 结构式如下图1 5 ( b ) ： 图1 5f m c 公司的两种苯基三唑啉酮除草剂 b a y e r 公司在1 9 8 4 年发明了一类新的1 苯基三唑啉酮化合物，在栽培植物 如大豆、向日葵、大麦的田间，其除草活性( o 2 5k g h m 2 ) 为茼麻属( 9 5 1 0 0 ) 、 藜属( 1 0 0 ) 、猪秧秧属( 8 5 9 0 ) 、母菊属( 9 5 1 0 0 ) 、茄属( 9 5 1 0 0 ) 【l7 | ， 结构式如下图1 6 ( a ) ；另外，b a y e r 公司在1 9 9 6 年报道了一类新的苯基三唑啉酮 类化合物，可在出苗前或者出土后使用，还可以在播种前混入土壤，活性化合 物的用量可以在较大范围内变化，主要取决于所要达到的效果，一般来说每公 顷土壤表面活性化合物的用量为1 0 5 0 0 克。这类化合物对大麦和小麦田中的杂 草如马唐属、茼麻属、藜属、牛腾菊属、母菊属、马齿苋属、茄属等杂草具有 较好的防效【l 引。结构式如下图1 6 ) ： 图1 6 b a y e r 公司的两种苯基三唑啉酮除草剂 9 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 华中师范大学杨光富等在2 0 0 8 年报道了一类新型苯基三唑啉酮衍生物，将 环状亚氨和酰基亚氨分别引入苯基的5 位( 如图1 7 a ，b ，c ) 和三唑啉酮环的n 4 位( 如图1 7 d ) 。这两类化合物在3 7 5 1 5 0 克每公顷的有效成分下对阔叶杂草如 马齿苋、反枝苋、小藜、卷耳等均具有良好的防效 1 9 1 ，其结构式如下图1 7 ： x x y x c 2 h s s 0 2 h n q 儿n c h f 2 文 x 图1 7 杨等报道的两类苯基三唑啉酮化合物 其他的一些苯基三唑啉酮除草剂的专利见下表： 表1 3 有关苯基三唑啉酮除草剂的专利报道 q ： 妓一 参考专利号 结构通式 参考专利号 结构通式 文献( 时间)文献 ( 时间) j p a 签6 r d e c 2 2 1 5 6 0 3 2 4 0 3 2 0 3 0 2 4 3 1 6 ( 1 9 8 1 )( 1 9 8 1 ) j p c 爹查 j p a 爹6 0 r 2 35 6 0 5 3 6 6 32 25 6 0 3 2 4 6 8 ( 1 9 8 1 ) ( 1 9 8 1 ) 1 0 仗 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 j p a o j p c 2 55 6 0 5 3 6 6 42 45 6 0 5 3 6 6 2 ( 1 9 8 1 )( 1 9 8 1 ) e p 一f 技o j p 2 7 2 6 5 6 0 5 3 6 6 50 0 5 5 1 0 5 ( 1 9 8 1 )( 1 9 8 2 ) j p 趣， m 技 2 9 5 8 0 2 3 6 8 0 2 8 2 4 9 7 2 0 1 ( 1 9 8 2 )( 1 9 8 3 ) w o 技 j p a 诞巳 3 1 3 0 5 8 1 5 7 7 7 18 5 0 1 6 3 7 ( 1 9 8 3 )( 1 9 8 5 ) w o a 诞 3 3 8 5 0 4 3 0 7 r p h 2 n 或0 2 n 。 ( 1 9 8 5 ) 3 2 6 0 1 4 9 5 7 1 ( 1 9 8 5 ) e p 叩起 w o y 夺x o 3 5 2 2 0 9 5 2 3 4 8 6 0 2 6 4 2 ( 1 9 8 6 )( 1 9 8 6 ) o r 3 c o z r 4r 2 j p r o s ( o ) n r l f 。 c h ， j p 毋妒巳 3 7 6 2 0 9 9 3 6 5 3 6 r 0 c h 。 ( 1 9 8 7 ) 6 1 2 0 5 2 6 4 ( 1 9 8 6 ) r p c-令r1ooch2c02r2c，chh3 f 2 w o y 仑x o 3 9 6 2 0 9 9 3 6 6 3 8 8 7 0 3 7 8 2 n 患 k( 1 9 8 7 )( 1 9 8 7 ) 1 1 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 的 c i 夺p f u s ：夺x 1 w 也 4 1 8 8 0 9 6 1 7 o 、 c h 3 4 0 4 7 0 5 5 5 7 ( 1 9 8 7 )( 1 9 8 8 ) o s 0 2 rr 2 j p 秽颤 w o a 钵f o f 4 3 6 3 0 2 7 4 8 3 4 2 8 8 0 1 1 3 3 ( 1 9 8 8 )( 1 9 8 8 ) u s y 备曲 u s y 夺x o 也 4 5 n - - s r 0 3 r 。r 2 4 8 1 8 2 7 5 4 4 o r 3 c o n r 6 r 2 ( 1 9 8 9 ) 4 7 4 3 2 9 1 ( 1 9 8 8 ) u s 艮夺每 u s y 杏茚 4 7 6 9 0 6 0 0 6 4 6 4 8 0 6 1 4 5 ( 1 9 8 9 )( 2 0 0 5 ) r 5 r 2 1 4 2 苯基三唑啉酮关键中间体的合成方法概述 自从美国f m c 公司在1 9 8 8 年报道唑酮草酯以来，关于其关键中间体3 。甲 基一l 一( 2 ，4 - 二取代苯基) - 1 ，2 ，4 】- 三唑5 ( 1 功酮( 式a ) ，有多种改进的的合成路线 被报道。查阅文献发现，以取代苯肼为起始原料，有多条闭环路线【4 8 棚】，分别 介绍如下： 1 4 2 1丙酮酸和叠氮化磷酸二苯酯( d p p a ) 法 4 蹦o 】 以取代苯肼为原料，在三乙胺作用下与丙酮酸反应，完成n 原子上的羰化； 此腙基衍生物与d p p a 回流条件下反应，完成环化缩和。最终经碱化、中和，得 到关键中间体a 。 1 2 1 4 2 2 1 ( 乙氧基) 乙叉基氨基甲酸乙酯法 5 l - 5 3 】 以芳香烃、酯类、醇类或者低级脂肪酰胺类为溶剂，取代苯胼和1 ( 乙氧基) 乙叉基氨基甲酸乙酯反应缩和生成苯肼衍生物，在碱的作用下完成关环，得到 关键中间体a 。 ，x 0 ，x y 舀n 岫，c h 2 吓= n 些o c n ：c n ，一y 舀一f ：n c 0 0 c 2 h ， 皿y 彳n 八硼 = ： k 该法原料易得，反应条件温和，但是需要制备1 ( 乙氧基) 乙叉基氨基甲酸乙 酯，因此需要复杂的操作和更多的反应设备。 1 4 2 3 酰基化法【5 1 】 取代苯肼在碱的作用下与酰基化试剂反应将肼基酰基化，再与异氰酸酯等 能引入酰胺键的物质反应，最终关环得到关键中间体a 。 1 3 第一章三唑啉 x y - g ： 0 i i + r l c z y d 肇一 但是与异氰酸酯反应的一步需要 不利于工业化生产。 1 4 2 4 一锅法【5 4 , 5 5 】 温条件与氰酸钠关环得到三唑烷酮中间体，再用次氯酸钠氧化得到关键中间体 x x，x 0 y - g ：悃c n o y 备气器y 璐 旦y 杏 1 4 2 5 原乙酸三烷酯法 5 6 】 y 杏，一y 杏导y 杏、 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 第五节其他类型的三唑啉酮类除草剂 b a y e r 公司在1 9 9 6 年报道了一类新的磺酰胺基羰基三唑啉酮类化合物的除 草剂，在1 2 5 克公顷的用量下对燕麦属、早熟禾属、苋属、牛腾菊属、母菊属、 马齿苋属的杂草具有很高的防效1 6 0 ，其结构通式见图1 8 ( a ) ；另外b a y e r 公司的 另一个专利也提出了类似的结构，结构式如下图1 8 ( c ) 6 1 】。 b a y e r 公司在1 9 9 9 年开发的新型取代的噻唑( 啉) 亚氨基磺酰氨基( 硫代) 羰基 三唑啉酮类化合物在6 0 克每公顷的用量下，对茼麻、苋、藜、母菊等杂草的抑 制率可以达到9 5 1 0 0 6 2 】，它的结构通式如图1 8 ( b ) ： 华中师范大学杨光富等在2 0 0 6 年报道了一类2 取代苯并噻唑1 ，2 ，4 _ 三唑啉 酮衍生物，这一类化合物在3 0 0 克每公顷的有效成分下对禾本科杂草如稗草、 马唐、狗尾草，以及阔叶杂草如芥菜、反枝苋、小藜均具有良好的防效【6 3 1 ，其 结构式如下图1 8 ( d ) ： 式上芯冷炙* 上o ( 丑) r 3 心 m a 上起， (c)d) 图1 8四种三唑啉酮除草剂的结构式 其他一些三唑啉酮类除草剂的结构通式见表1 4 。 表1 4 其他类型的三唑啉酮除草剂的专利报道 参考专利号 结构通式 参考专利号 结构通式 文献( 时间)文献 ( 时间) e p 、h 企一，x n 州： 6 50 2 9 4 6 6 6 d e 凡人企k x n 以 ( 1 9 8 8 ) 6 4 3 7 0 9 5 7 4 ( 1 9 8 8 ) 1 5 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 d e q 好而 6 7 1 0 11 7 6 7 3 e p 艮人风k ( 2 0 0 2 ) 6 62 9 8 3 7 1 ( 1 9 8 8 ) d e 产 d e 受o 啦2 1 9 8 2 3 1 3 1 一 6 9 1 9 6 2 1 6 8 5 6 8 v y 丫、 ( 1 9 9 7 )( 1 9 9 9 ) w o 赆s 0 2 n h 母 d e 醍& 7 1 ( 1 9 9 7 ) 19 6 3 2 9 4 59 7 3 2 8 7 6 7 0 ( 1 9 9 8 ) 7 d e x d e 忮 i i 19 5 2 5 9 7 3 r 、n 人n 7 r 1 7 3 1 9 5 2 5 1 6 2 7 2 ( 1 9 9 7 ) 汉 ( 1 9 9 7 ) o r 2 d e x 、r 2 n u s 19 5 2 5 9 7 4 r 、n 人n 7 r 1 7 5 5 5 9 99 4 4 7 4 ( 1 9 9 7 ) k ( ( 1 9 9 7 ) r 2 d e 旷炙筠上母o d e 吒蛞3 7 7 ( 1 9 9 6 ) 1 9 5 1 7 5 0 51 9 5 0 8 1 1 9 7 6 ( 1 9 9 6 ) u s h 誉搿上起3 d e 文且起1 7 95 5 4 1 3 3 77 81 9 5 0 8 1 1 8 ( 1 9 9 6 )( 1 9 9 6 ) o d e 旷o r a 且o r 1 e p 8 04 4 3 5 5 4 7 r 、n 人n o r l 8 l5 3 4 2 6 6 ( 1 9 9 6 ) k j ( ( 1 9 9 3 ) s o n r 2 第一章三唑啉酮类除草剂的研究概况 e p 鼢c 0 2 帅c h 3 食 e p ：刚c 0 2 c h 3 n k a 弋n c i 1 3 8 34 2 5 9 4 8 5 0 7 1