化工10601班 张泽军 开题报告

1、长江大学毕业设计（论文）开题报告题目名称含三唑环的芳氧吡啶甲酰胺的合成研究题目类别毕业论文学院（系）化学与环境工程学院专业班级_化工10601班学生姓名张泽军指导教师龚银香辅导教师龚银香开题报告日期2010年4月8日 含三唑环的芳氧吡啶甲酰胺的合成研究学生：张泽军长江大学化学与环境工程学院化工系指导老师：龚银香老师长江大学化学与环境工程学院一：题目来源教师的科研项目二：研究的目的和意义2.1研究目的：在21世纪的农药发展中，杂环化合物农药已是新农药发展的主流，占有重要地位。杂环化合物结构变化多，通常含有一个或多个N,0，S等杂原子，因此，其母环和取代基变化比碳环化合物有更大的空间，从而增加了筛

2、选的多样性，一般具有较高的活性和高的选择性，对非目标生物的毒性低，符合安全的需要。另外，杂环化合物大多数能够在自然界中的生物体内找到其相应的骨架，所以，在自然界中更容易降解，有着良好的环境兼容性。在众多杂环化合物中，含氮杂环化合物表现出高效、低毒、环境友好的特点而倍受农药研究者的青睐。在新开发的农药中，许多商品化的超高效除草剂、杀虫剂、杀菌剂，都是含氮杂环化合物。如三唑啉酮和四唑啉酮类除草剂、吡唑基吡唑类除草剂；吡虫啉、吡唑类杀虫剂、三唑类杀菌剂等。含氮杂坏化合物不仅有诸多特殊的物理性质，在功能方面有多种特殊的用途，而且在农药研究与应用方面有非常广阔的发展前景，因而成为当前农药研究开发中的热门

3、课题。酰胺类除草剂是仅次于有机磷除草剂而居世界第二销售额的近代农田化学除草剂，酰胺类除草剂是一种高效、高选择性的触杀性除草剂。酰胺类化合物对植物呼吸具有抑制作用，主要是抑制呼吸作用中含巯基酶的活性。一些酰胺类除草剂可作为电子传递抑制剂、解偶联剂对植物的光合作用产生抑制，如在叶绿体形成之前，异丙甲草胺可显著地抑制小球藻的光合作用。众所周知，吡啶和苯是生物电子等排体。尽管两者在诸多方面是相似的，但两者疏水性差别较大（苯的疏水常数为1.96，吡啶为0.65），因此，由吡啶替代苯环而得到的新化合物往往具有更高的生物活性、低的毒性、高的内吸性或更高的选择性等。正因为吡啶环在农药分子设计中具有如此独特的效

4、应，所以这类化合物的研究方兴未艾，并不断有新农药产品问世。根据活性基团拼接原则和生物电子等排原理，一个活性分子中加入一个新的活性基团，其生物活性可能加强或导致新的生物活性产生。本课题旨在合成和研究新的含三唑环的芳氧吡啶甲酰胺类化合物，以期得到含多活性中心的除草剂候选品种。2.2研究意义随着我国农业现代化的发展和农业劳动力的逐步转移，栽培耕作方式趋向于规模化和集约化，对农药的需求量显著增加。其中，除草剂产业发展迅速，近年来其增长率远高于杀虫剂和杀菌剂发展水平，约占到农药产量比重的1/3。，同时，随着我国沙尘暴等环境问题的日益突出，生态保护和环境安全要求农田耕作模式转向少动土的保护性耕作，全国正在

5、进行大范围的少免耕示范和技术集成，推广保护性耕作是种植业发展的趋势，而除草是其中的关键技术环节，除草剂产业有着巨大的潜力。我国除草剂生产主要以仿制为主，大多数为老品种,且布局不合理，由于受到知识产权的保护，仿制新品种受到极为严格的限制，这将成为长期困扰中国除草剂工业发展的重要因素。综上所述，开发和创制高效新型除草剂对于推进我国有自主产权农药的开发与研制有着双重现实价值和实践指导作用。三：阅读的主要参考文献与资料的名称薛思佳，陆成梁含取代吡咯连均三唑环的芳（氧）酰胺类化合物的合成及除草活性测定上海师范大学生命与环境科学学院上海2002.03胡晓伟.三唑并嘧啶磺酰胺类化合物的合成与除草活性研究华中

6、师范硕士学位2006.05.陈敬.三唑环化合物的合成及其活性研究.延边大学硕士学位论文2008.05米佳丽.新型氟三唑化合物的合成与抗微生物活性研究重庆医科大学硕士学位论文2008.05李刚月.含吡啶的氮、硫杂环化合物的合成及生物活性研究.大连理工博士学位论2006.03吕兆萍.四类吡啶化合物的合成与生物活性研究.南京农业大学博士学位论文.2007.07慕长炜，覃兆海.吡啶类农药的研究进展，现代农业2003.042（2）慕长炜，覃兆海.吡啶类农药的研究进展，现代农业2003.062（3）尚尔才，刘长令，杜英娟.吡啶类农药的研究进展（上）化工进展1996（5）尚尔才，刘长令，杜英娟.吡啶类农药的

7、研究进展（下）.化工进展1996（6）杨吉春，刁杰，葛童，刘长令.吡啶类农药最新研究进展.农药.2007.01，46（01）.徐彦军，王庆海，武菊英，吴厚斌，冉兆晋，毛朝妹，覃兆海.吡啶衍生物研究（X）:2-仲丁氨基-5-（2-芳氧吡啶-4-基）-1,3,4-噻二唑的合成及除草活性农药学2007,9（2）:189-192王小丽.酰胺类除草剂异丙甲草胺的合成研究.青岛科技大学硕士研究生学位论.2005.04盛姣，柏连阳，刘祥英.酰胺类除草剂及其安全剂研究进展.江西植保.2005.12,28（4）程慕如，沈晓霞，酰胺类除草剂除草活性研究，天津农业科学，2000.06，6（2）秦瑞香，于世涛，刘福胜

8、，解从霞，宋湛谦酰胺类除草剂的研究进展.青岛科技大学学报.2003.09.第24卷温晓甜，叶非.除草剂剂型的研究与发展.植物保护.2008，34（2）.毕璋友，洪流.中国农药工业的现状及发展趋势.安徽农业科学.2005,33（8）:1497-1498,1502.张一宾.2004年世界农药品种市场概况及2009年各类农药市场趋向.农药市场信息.2006,16期苏少泉.除草剂品种的开发与应用.农药市场信息.2004，第13期.22苏少泉.加入WTO后我国农业与除草剂发展,现代化农业.2003，第10期（总291期）.23梁丽娜，郭平毅，李奇峰.我国除草剂产业现状、面临的问题及发展趋势.中国农业信息

9、.2006,（02）.24刘远雄，邹本勤，柴宝山，刘长令.除草剂研究开发的新进展与发展趋势.农药.2007.10,46（10）.25山东大学化学院邵腾飞译，英文校对:李永新.杂环化合物的固相有机合成.农化新世纪译自:JouralofPesticideScience2006V.31N.1.26武现丽，张思行,韩国胜，高伟霞,卢建莎，廖新成.3-烷基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑衍生物的合成及表征.化学试剂,2008,30（3）,161164;22828杨剑波.4-氨基-3,5-二氯-2,6-二氟吡啶的合成研究.农化新世纪（选自精细化工中间体）2007.N0:429李志芬，张敏，崔利英，陆

10、东亮，黄培刚，张军含吡啶环的1,3,4噁二唑类化合物的合成及表征，2008，28（3）,479483.30杨桂秋,于春睿,于秀兰2-氯-N,N-二甲基烟酰胺的制备J.中国医药工业杂志,2004,35（9）:523524.31卢金龙.烟酰胺生产技术国产化介绍.现代化工.2008，28（7）32郑辉，刘运奎，李艳波，肖亮，叶高艺，徐振元含氟吡啶杂环酰胺类化合物的合成及生物活性.优秀论文.33江镇海.农药市场信息.卤代吡啶类化合物在农药中的应用前景看好.2007.0334史亚俊，赵建庄.草坪除草剂研究进展.北京农学院学报.2007.06，22（增刊2）.35苏少泉,.除草剂开发面临的问题及发展趋势.

11、现代化农业.2002年第1期（总第270期）.36张一宾.通过杂环化学的研究设计以寻求新的农药活性物质.世界农药.2006.12，28（6）.四：国内外研究概况和发展趋势及研究主攻方向4.1国内外研究状况4.11三唑环类化合物三唑除草剂是近几十年研究和开发的一类新型草剂，它具有高效、选择性好、生物降解率高的特点.是一种极有发展前景的除草剂。20世纪60年代初期，荷兰的N，V一PnliDnphan公司合成了威菌磷，这也是人类最早使用三唑农药NH2随后人们发现威菌磷能防治观赏植物、园艺作物的白粉病，具有良好的内吸作用,还具有杀虫、杀螨活性，但此类化台物不具有突出的除草活性。又由于其后陆续发现的几个

12、1.2.4一三唑类杀菌剂的抑苗谱较窄，因此人们对此没有给予应有的重视。直到1969年.英国BootsCompany才开始对三唑类化合物作为除草剂进行系统的研究和开发，揭示出具有下结构的化合物有除草活性X为O,S原子5H7C3第一个三唑类旱田除草剂三唑磺是1975年才开发出来.此后日本住友公司也开始对此类化合物进行研究，但迄今仍未发现活性理想的品种。与此同时日本的中外制药公司，合成了下图的化合物并对它们的除草活性进行了研究。通过药效试验后得出n为2,酰胺基结构为N,N二乙基甲酰胺时除草活性最佳，进一步研究苯环上取代基的构效关系，发现在苯环的2.6或2，4，6位引入低碳烷氧基或卤素，可进一步提咼除

13、草活性。在所有这些化合物中，苯环氢2.4，6位被三个甲基取代的化合物不但具有较高的除草活性，而且对稗草防效最高.并对移栽水稻具有很好的选择性。4.1.2芳氧基吡啶类化合物二苯醚类除草剂是一个历史十分悠久的农药品种，近年来，与二苯醚类似的芳氧基吡啶类农药的兴起则是因为磺酰脲的兴起。人们在研究超高效除草剂嘧啶磺隆的作用机制时，发现嘧啶磺隆在植物体内可以降解成N-吡啶基嘧啶胺类衍生物。人们据此合成了一系列芳香取代的吡啶胺类化合物，发现其具有良好的除草活性。此外也有类似结构的杀菌活性的化合物报道，如氟啶胺。当苯环对位有a-氧代丙酸酯取代时，即芳氧苯氧基丙酸酯类农药。1972年德国赫司特公司开发了禾草灵

14、。转年，日本石原产业公司用吡啶环取代了2,4-二氯苯，最终开发成功了吡氟氯草灵和吡氟禾草灵。近年来诺华公司则将酯基水解开发了horizon，而罗姆哈斯公司则彻底将酯基替换掉，开发了isoxapyrifop类似物。当苯环对位取代基换成苯甲酰脲时，其生物活性则与前面提到的乙酯类化合物完全不同。此类化合物其实也是苯甲酰脲类农药，是很好的几丁质抑制剂,具有极好的杀虫活性，如定虫隆。从上面的论述可以看出芳氧基吡啶类化合物有很好的生物活性，当苯环上有不同的取代基团取代时常有不同的变化，然而对于其它官能团取代的芳氧基吡啶类化合物,人们的研究较少，因此将芳基吡啶上取代其它官能团或将芳氧基吡啶作为活性基团引入到

15、其它结构类型的农药品种中可能会发现新的类型的农药品种，应该引起农药工作者的重视。特别值得注意的是近年来公布的一些二嘧啶氧基苯甲酸和嘧啶巯基苯甲酸类化合物的用量都在每公顷几十克左右，如日本组合公司的双草醚、韩国的嘧啶肟草醚和日本组合公司的嘧草硫醚。此类农药和芳氧基吡啶极为类似，对开发吡啶类除草剂有很好的参考价值。4.1.2含毗啶酰胺类除草剂酰胺类化合物是较早的一类高效、高选择性的除草化合物，吡啶环引入酰胺类化合物的开发研究相对较晚，其中最具代表性的有二十一世纪80年代开发的高效、广谱除草剂吡氟草胺(diflufenican)4-1和氟吡草胺(picolinafen)4-2等。吡氟草-胺(皿汕飘草

16、y近几年来，人们对此类化合物的研究非常活跃。化合物4-3在15g/hm2用量下苗前或苗后处理均可90%100%控制反枝觅、白芥、钝叶决明、龙葵、繁缕、母菊、三叶鬼针草等;化合物4-4在3.75g/hm2用量下可以杀死90%以上的稗草而对水稻无药害。4-44.2发展趋势多活性中心、含杂环除草剂仍然是发展趋势。近年来，从杂环化合物群中不断开发出新的农药。据最近的统计，在所开发的引入注目化合物群内65%约为含氮杂环化合物。这些新的药剂较之现有的药剂被赋予新的性质，以能达到高性能化例如广谱、高选择性及低毒化等。组合化学与固相合成是发展方向。寻找新的先导化合物，要求新化合物具有大的分子多样性;对已知活性

17、分子骨架进行改造，寻找活性更高的化合物，发展库化合物纯化与结构表征技术,以保证设计的库化合物成分的检测，使组合化学与计算机化学一体化;固相合成是解决三废、提高效益的重要措施。化学除草是发展方向。纵观当今世界农药的发展趋势,除草剂是研究最为活跃、发展最为迅猛的一类农用化学品。化学除草作为一种经济有效的除草方法，已被广泛的采用。研究对环境友好、安全、高效、作用机理独特的或多作用机理的除草剂是发展趋势。4.3研究主攻方向综上所述，在已经问世的诸多新农药中，以杂环特别是稠杂环新农药居多，世界新农药专利中90%是杂环化合物。吡啶取代的杂环新农药不仅能增强其在植物中的吸收和传导作用，除草活性也比相应的苯环

18、取代除草剂显著提高，且毒性大大降低，从而使吡啶取代类除草剂、植物生长调节剂得到飞速发展，成为化学农药最活跃的研究领域之一，也是21世纪新农药的主要研究方向。五：主要研究内容的关键问题及解决思路5.1研究的主要内容:主要研究烟酸衍生物含三唑的芳氧基吡啶甲酰胺的合理的合成方案，并参考文献探索目标产物的合成机理，中间体及原料的配比、反应温度及反应时间对合成产物的影响。5.2研究的关键问题：本课题研究的关键问题是利用活性基团连接原则合成多活性中心的目标化合物，并以文献中相似目标化合物的合成条件为依据，探索芳氧基烟酰胺最佳合成路线和途径。由于均匀设计在考察多因素多水平实验时较正交实验优越，所以，我们主要

19、通过均匀设计的实验手段实现上述目标。5.3解决思路及目标化合物的合成路线531目标化合物的合成路线设计思路:分子设计思路的重点放在新颖化学结构即新的分子骨架方面。杂环化合物由于其结构变化多，同时具有广泛的生物活性而成为二十一世纪农药发展的热点。因此，我们的设计思路之一就是要选择满足如下条件的杂环作为母体骨架：1.已显示具有多种多样的生物活性;2在除草活性方面还无入问津或研究很少。从文献总结中我们可以看出，芳氧基吡啶类化合物在除草剂方面显示出了良好生物活性，因此，将目标化合物分解成芳氧基吡啶类和酰胺类化合物，这是我们的设计思路之二。根据这样的设计思路，采取一定的活性基团连接方式，设计合成出结构新颖的多活性中心的杂环类化合物，并探索其最佳合成路线，以获得新型的除草先导。同时，为进行其它方面的生物活性的探索，开发出更高活性的化合物打下基础。本课题旨在合成除草剂含三唑的芳氧基吡啶甲酰胺，其分子结构骨架含有