苯磺酰胺嘧啶類化合物的合成及其除草活性*

李公春， 劉衛(wèi)敏， 汪義豐， 楊風嶺， 楊華錚

(1. 許昌學院 化學化工學院，河南 許昌 461000；2. 南開大學 元素有機化學研究所 元素有機化學國家重點實驗室,天津 300071)

嘧啶類衍生物是一類非常重要的雜環(huán)化合物,因低毒、高效和作用方式獨特而受到農(nóng)藥界廣泛重視和深入研究。嘧啶磺酰胺、三唑并嘧啶磺酰胺和咪唑(吡唑、噻唑)并嘧啶磺酰胺類化合物表現(xiàn)出很好的除草活性[1～8]。

商品化的廣譜高活性除草劑闊草清和雙氟磺草胺是美國陶氏公司九十年代初開發(fā)的三唑并嘧啶磺酰胺類新除草劑。但是，與嘧啶磺酰胺相比，磺酰胺部分反過來連接苯環(huán)和嘧啶環(huán)的苯磺酰胺嘧啶類化合物的合成卻少見報道。苯磺酰胺嘧啶類化合物結構與含嘧啶環(huán)的苯磺酰脲超高效乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制劑[9,10]相比，橋鍵上缺少一個酰亞胺基，其它部分基本相同，只是橋鍵不同，因此苯磺酰胺嘧啶類化合物應具有一定的除草活性。

為了研究苯磺酰胺嘧啶類化合物的除草活性，本文以苯磺酰氯[1a或2-硝基苯磺酰氯(1e)]和取代嘧啶胺(2a～2d)為原料，在吡啶中合成了6個苯磺酰胺嘧啶類化合物(3a～3f， Scheme 1)，其結構經(jīng)1H NMR和元素分析表征。

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Scheme1

初步除草活性測定結果表明，3a～3f對油菜和稗草的生長均有一定的抑制活性，其中3b的除草活性最佳，在3b用藥量為100 μg·mL-1時對油菜根長抑制率為97.1%；為10 μg·mL-1時，抑制率為49.7%。3a～3f對油菜根長生長抑制率比對稗草株高生長抑制率高。

該類化合物結構的優(yōu)化和結構與活性的關系正在研究中。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

XT 4A型顯微熔點儀(溫度未校正)；Bruker AV300型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標)；Yanaco CHN CORDER MT-3型自動分析儀測定。

2a～2d自制；其余所用試劑均為分析純。

1.2 3的合成通法

在圓底燒瓶中加入1 2.1 mmol，吡啶4 mL及2 2 mmol，攪拌下于60 ℃反應5 h。減壓脫溶，加水5 mL;減壓過濾得褐色固體，用無水乙醇重結晶，活性炭脫色得3。

2-苯磺酰胺基-4,6-二甲氧基嘧啶(3a)： 白色固體，收率34%， m.p.119 ℃～120 ℃；1H NMRδ: 3.79(s, 6H, OCH3), 5.65[s, 1H, pyrimidine-H(簡稱PyH，下同)], 7.49～7.61(m, 4H, ArH), 8.09(s, 1H, ArH), 8.12(s, 1H, NH); Anal.calcd for C12H13N3O4S: C 48.81, H 4.44, N 14.23; found C 49.06, H 4.42, N 14.08。

2-苯磺酰胺基-4-氯-6-甲氧基嘧啶(3b)： 白色固體，收率67%， m.p.116 ℃～117 ℃；1H NMRδ: 3.83(s, 3H, OCH3), 6.35(s, 1H, PyH), 7.51～7.65(m, 3H, ArH), 7.78(s, 1H, NH), 8.11, 8.13(d, 2H, ArH); Anal.calcd for C11H10N3O3SCl: C 44.08, H 3.36, N 14.02; found C 44.08, H 3.34, N 14.14。

2-苯磺酰胺基-4,6-二甲基嘧啶(3c)： 白色固體，收率52%， m.p.146 ℃～147 ℃；1H NMRδ: 2.36(s, 6H, CH3), 6.63(s, 1H, PyH), 7.47～7.56(m, 3H, ArH), 8.14, 8.16(d, 2H, ArH); Anal.calcd for C12H13N3O2S: C 54.74, H 4.98, N 15.96; found C 54.58, H 5.13, N 15.74。

2-苯磺酰胺基-4,5,6-三甲基嘧啶(3d)： 白色固體，收率42%， m.p.199 ℃～200 ℃；1H NMRδ: 2.08(s, 3H, CH3), 2.37(s, 6H, CH3), 7.46～7.58(m, 3H, ArH), 8.13, 8.169(d, 2H, ArH); Anal.calcd for C13H15N3O2S: C 56.30, H 5.45, N 15.15; found C 56.49, H 5.67, N 14.94。

2-(2-硝基苯磺酰胺基)-4,6-二甲基嘧啶(3e)： 黃色固體，收率22%， m.p.141 ℃～142 ℃；1H NMRδ: 2.38(s, 6H, CH3), 7.67～7.76(m, 3H, ArH), 8.53, 8.56(d, 1H, ArH), 9.16(s, 1H, NH); Anal.calcd for C12H12N4O4S: C 46.75, H 3.92, N 18.17; found C 46.62, H 4.07, N 17.93。

2-(2-硝基苯磺酰胺基)-4,5,6-三甲基嘧啶(3f)： 黃色固體，收率36%， m.p.156 ℃～157 ℃；1H NMRδ: 2.11(s, 3H, CH3), 2.38(s, 6H, CH3), 7.68～7.76(m, 3H, ArH), 8.52, 8.55(d, 1H, ArH), 8.91(s, 1H, NH); Anal.calcd for C13H14N4O4S: C 48.44, H 4.38, N 17.38; found C 48.38, H 4.46, N 17.50。

1．3 除草活性測定

油菜平皿法[11]： 在6 cm的培養(yǎng)皿中鋪好一張?5.6 cm的濾紙，加入100 μg·mL-1或10 μg·mL-1供試藥液2 mL，以加入等量蒸餾水處理為對照。播種浸種4 h～6 h的油菜種子15粒，于(28±1) ℃下黑暗培養(yǎng)65 h后測定其胚根長度，按下式計算油菜根長生長抑制率(%)。

稗草小杯法[12]：在覆蓋一層玻璃珠的50 mL燒杯中加入一張濾紙片，加入100 μg·mL-1或10 μg·mL-1的供試藥液5 mL，以加入等量的蒸餾水處理為對照。播種露白的稗草種子10粒，于(28±1) ℃下光照培養(yǎng)65 h后測定紙上部分高度。按下式計算稗草株高生長抑制率(%)。

2 結果與討論

在合成3的反應中，吡啶既作溶劑，又作敷酸劑，可以與反應中產(chǎn)生的氯化氫作用生成吡啶的鹽酸鹽。

3的除草活性見表1。由表1可見，3a～3f對油菜和稗草的生長均有一定的抑制作用，其中3b的除草活性最佳。在3b用藥量為100 μg·mL-1時，對油菜根長抑制率為97.1%；為10 μg·mL-1時，抑制率為49.7%。從表1還可以看出，3對油菜根長生長抑制率比對稗草株高生長抑制率要高。

表1 3的除草活性*

*測定方法見1．3；c=100(10) μg·mL-1

[1] Dean T R． Preparation of herbicidal heterocyclic sulfonamides[P].EP 244 269,1987.

[2] Vanheertum J C, Gerwick B C, Kleschick W A,etal. Herbicidal alkoxy-1,2,4-triazolo(1,5-c)pyrimidine-2-sulfonamides[P].US 5 163 995,1992.

[3] Johnson T C, Vanheertum J C, Ouse D G,etal. Preparation ofN-(5,7-dimethoxy[1,2,4]triazolo[1,5-a]pyrimidin-2-yl) arylsulfonamides as herbicides[P].WO 036 595,2002.

[4] Breen J G, Shiraishi I． Additives to herbicides[P].JP 233 718,2001.

[5] Costales M J, Kleschick W A, Her R J,etal. Preparation ofN-(1-ethyl-4-pyrazolyl)triazolo azinesulfonamide herbicides[P].US 5 763 359,1998.

[6] Arndt K E, Kleschick W A, Reifschneider W,etal. Preparation ofN-pyridinyl[1,2,4]triazolo[1,5-c]pyrimidine-2-sulfonamide as herbicides[P].US 5 614 469,1997.

[7] Fischer K, Mayer H, Hamprecht G,etal. Preparation of purine-8-sulfonamides as herbicides and plant-growth regulators[P].DE 3 921 271,1990.

[8] 王輝,陳瓊,陳悟，等. 三唑并嘧啶-2-磺酰胺類除草劑的研究進展[J].華中師范大學學報(自然科學版)，2003，37(1)：68-74.

[9] Kita H, Tamada Y, Nakaya Y,etal. Preparation of pyrazole sulfonylurea compounds containing pyrimidine moiety as herbicide[P].WO 103 044,2005.

[10] Tanaka Y, Kajiwara Y, Nishiyama T. Herbicidal compositions containing pyrimidinylsulfonylureas and other herbicides[P].JP 126 415,2005.

[11] 李永紅，劉斌，楊秀鳳. 除草活性篩選方法規(guī)范化研究(Ⅱ)——油菜平皿法[J].浙江化工，2000，31(Z1)：105-107.

[12] 劉斌，李永紅，楊秀鳳. 除草活性篩選方法規(guī)范化研究(Ⅱ)——稗草小杯法[J].浙江化工，2000，31(Z1)：103-104.