芐基脲嘧啶類化合物的合成及其除草活性*

李公春, 朱有全, 楊風(fēng)嶺, 楊華錚

(1. 許昌學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 許昌 461000;2.南開大學(xué) 元素有機(jī)化學(xué)研究所,元素有機(jī)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300071)

脲嘧啶類化合物是一類很重要的具有較高除草活性的化合物。許多已經(jīng)商品化的光合作用電子傳遞抑制劑類除草劑，如特草定、異草定、除草定等都是6-甲基脲嘧啶衍生物。而商品化的PPO酶抑制劑，如氟嘧苯甲酸，氟丙嘧草酯和雙苯嘧草酮則是6-三氟甲基脲嘧啶衍生物。專利[1]表明脲嘧啶類化合物在15.6 g·ha-1劑量顯示出很好的苗后除草活性。Komori T等[2]報道脲嘧啶類化合物在8 g·ha-1劑量時，能完全控制苗后的裂葉牽牛而受到廣泛的研究。在尿嘧啶的6-位上引入三氟甲基，3-位引入取代芐基，1-位上是氨基或甲基，都會表現(xiàn)出良好的除草活性[3～9]。

本文在無水碳酸鉀存在下，以DMF和丙酮為溶劑，取代芐氯(1a～1f)與尿嘧啶(2)反應(yīng)，合成了5個1-芐基脲嘧啶類化合物(3a～3e)和5個1,3-二芐基脲嘧啶類化合物(4a～4d,4f, Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和元素分析確證。

初步生物活性測試表明，3和4具有一定的除草活性，其中3d(100 μg·mL-1)對油菜根長生長抑制具有較好的效果。

++

Scheme1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

XT 4A顯微熔點(diǎn)儀(溫度計未校正);Bruker AV300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Yanaco CHN CORDER MT-3型自動元素分析儀。

所用試劑均為市售分析純或化學(xué)純。

1.2 合成

在燒瓶中依次加入2 0.56 g(5 mmol),無水碳酸鉀0.83 g(6 mmol), DMF 20 mL和丙酮10 mL，攪拌下慢慢加入1 5 mmol，于室溫反應(yīng)10 h;回流反應(yīng)4 h。脫溶后加水20 mL，用濃鹽酸調(diào)至pH 3～4，減壓過濾，濾餅經(jīng)柱層析[洗脫劑：V(乙酸乙酯) ∶V(石油醚)=1 ∶1]分離得白色固體3a～3e或4a～4d,4f。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)表征

3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和表征數(shù)據(jù)見表1和表2。

以3b為例，由表2可見，4.879為與脲嘧啶N1相連的亞甲基的吸收峰，5.718為脲嘧啶H5吸收峰，7.148為脲嘧啶H6吸收峰，7.303為苯環(huán)氫的吸收峰，8.628為脲嘧啶NH的吸收峰。為了證明尿嘧啶與(取代)芐氯反應(yīng)生成單取代脲嘧啶的反應(yīng)位點(diǎn)，確證是尿嘧啶的N1還是N3參與反應(yīng)，我們制備了3d單晶，并通過X-射線衍射確定其結(jié)構(gòu)為1-(3-氯芐基)脲嘧啶[10]，說明尿嘧啶的N1參與反應(yīng)。尿嘧啶作為親核試劑與(取代)芐氯發(fā)生親核取代反應(yīng)，尿嘧啶NH的堿性越強(qiáng)，其親核性越強(qiáng)。尿嘧啶N3由于受相鄰的兩個羰基吸電子的影響，堿性減弱，而N1由于只受相鄰的一個羰基吸電子的影響，堿性減弱較小，因此，N1的堿性比N3的堿性強(qiáng)，N1親核性較強(qiáng)。另外，從空間位阻的角度考慮，N3的空間位阻較大，不利于發(fā)生親核取代反應(yīng)。

2.2 除草活性測試

油菜平皿法：在培養(yǎng)皿(Φ6 cm)中鋪好一張濾紙(Φ5.6 cm)，加入c=100 μg·mL-1或10 μg·mL-1的供試藥物溶液2 mL，播種浸種4 h～6 h的油菜種子15粒，于(28±1) ℃黑暗培養(yǎng)65 h，測定油菜胚根長度。計算油菜根長生長抑制率(%)見表3。

表1 3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 3和4的1H NMR數(shù)據(jù)

表3 3和4的除草活性*

*c=100 μg·mL-1,括號內(nèi)數(shù)據(jù)c=10 μg·mL-1

稗草小杯法：在覆蓋一層玻璃珠的燒杯(50 mL)中加入一張濾紙片，加入c=100 μg·mL-1或10 μg·mL-1的供試藥物溶液5 mL，播種露白的稗草種子10粒，于(28±1) ℃光照培養(yǎng)65 h，測定稗草地上部分高度。計算稗草株高生長抑制率(%)見表3。

由表3可見，3和4都具有一定的除草活性，但是，對油菜根長抑制率和對稗草株高抑制率都不高;除草活性最好的3d，用100 μg·mL-1劑量時對油菜根長抑制率只有43.9%，用10 μg·mL-1劑量時僅為26.2%。

[1] Reinhard R, Hamprecht G, Puhl M,etal. Novel 3-(3-[sminosulfonylamino]-4-cyano-phenyl)-6-trifluoromethyl-uracils[P].WO 2 004 007 467,2004.

[2] Komori T, Sanemitsu Y. Uracil compounds and use thereof[P].US 6 403 534,2002.

[3] Menke O, Klintz R, Hamprecht G,etal. Neue 1-amino-3-benzyluracile[P].DE 19 523 372,1997.

[4] Konz M J. Herbicidal 3-(substituted-benzyl)-1-methyl-6-trifluoromethyluracils[P].US 5 391 541,1995.

[5] Konz M J. Herbicidal 3-(substituted-benzyl)-1-methyl-6-trifluoromethyluracils[P].US 5 683 966,1997.

[6] Menke O, Goetz R, Rack M,etal. New 3-aryl-methyl-uracil derivatives[P].DE 19 738 084,1999.

[7] Menke O, Hamprecht G, Heistracher E,etal. Substituted 1-methyl-3-benzyluracils : WO 9 735 845,1997.

[8] Andree R, Drewes M W, Dollinger M,etal. Substituted arylalkyuracils[P].WO 9 840 362,1998.

[9] 朱有全,鄒小毛,李公春,等. 3-取代芐基-6-三氟甲基嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮衍生物的合成及其除草活性的研究[J].有機(jī)化學(xué),2007,27(6):753-757.

[10] Gong-Chun Li, You-Quan Zhu, Yi-Feng Wang,etal. 1-(3-Chlorobenzyl)pyrimidine-2,4(1H,3H)-dione[J].Acta Cryst Section E,2005,E61(12):o4220-o4221.