手性芳氧苯氧烷酸香豆素酯類化合物的合成與生物活性

楊子輝，張 婷

山東金華海生物開發(fā)有限公司，山東 濟(jì)南 251400

自從手性芳氧苯氧烷酸類除草劑第一個(gè)品種禾草靈［1-2］商品化以來，已有20 個(gè)該類品種開發(fā)上市。其中，精喹禾靈屬于芳氧基苯氧羧酸類選擇性內(nèi)吸傳導(dǎo)型莖葉處理除草劑，其是將喹禾靈原藥中無活性部分去掉后精制而成的，藥效提高并穩(wěn)定，防除對(duì)象為一年生或多年生禾本科雜草，對(duì)闊葉科雜草無效［3］，適用于部分小宗作物如大豆。另外，炔草酯自從1991 年上市以來，已經(jīng)在大豆等旱田作物進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，然而這兩個(gè)品種的大量使用，已有部分禾本科雜草對(duì)其有明顯的抗性［4-6］。因此，努力去尋找該類除草劑的新品種，是研究熱點(diǎn)［7-8］。

香豆素母核即含苯駢α 吡喃酮，是由順式鄰羥基桂皮酸脫水而合成的內(nèi)酯。香豆素類化合物廣泛分布于蛇床子等利水滲濕中藥［9］，低毒且對(duì)環(huán)境友好。已經(jīng)有報(bào)道一些化合物具有廣泛的殺細(xì)菌和植物真菌的效果。如蛇床子對(duì)辣椒疫霉病菌（Phytophthora capsici）具有很好的治療和預(yù)防作用［10］；沈陽化工研究院開發(fā)的高端殺菌劑——丁香菌酯含有香豆素基團(tuán)，同等有效劑量下對(duì)果樹腐爛病和水稻紋枯病防效優(yōu)于嘧菌酯［11-13］。本文利用分子雜交原理，分別對(duì)精喹禾靈和炔草酯的酯基進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，將其酯基由環(huán)境有好的7-羥基香豆素基團(tuán)替換，合成2 種手性芳氧苯氧烷酸香豆素酯化合物，化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR 和旋光度兩種表征方法確認(rèn)，并進(jìn)行初步盆栽法除草活性測(cè)試和殺螨測(cè)試。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 化學(xué)試劑與材料

核 磁 共 振 儀（BRUKER，400 MHz，TMS 內(nèi)標(biāo)）。7-羥基香豆素（上海畢得），4-二甲氨基 吡啶（武漢長城試劑），2-［4-（6-氯喹喔啉-2-基氧基）苯氧基］丙酸（自制），2-［4-（3-氟5-氯吡啶-2-基氧基）苯氧基］丙酸（自制），其他溶劑和試劑均為市售分析純或化學(xué)純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

2-（4-（6-氯喹喔啉-2-基氧基）苯氧基）丙酸與二氯亞砜反應(yīng)制備關(guān)鍵中間體酰氯（1），后和7-羥基香豆素經(jīng)1 步反應(yīng)合成新化合物2；2-［4-（3-氟5-氯吡啶-2-基氧基）苯氧基］丙酸與7-羥基香豆素進(jìn)行縮合反應(yīng)合成化合物3，合成路線見圖1 和圖2。

1.2.1 中間體芳氧苯氧丙酰氯（1）的合成 取1.0 mol 中間體2-［4-（6-氯喹喔啉-2-基氧基）苯氧基］丙酸于250 mL 三口瓶中，后加入3 mol 二氯亞砜，升溫至75 ℃回流反應(yīng)5 h，冷卻至室溫，濃縮除去大部分二氧化硫和氯化氫，得到淺黃色油狀物，即中間體酰氯（1），未經(jīng)處理直接投下一步。

1.2.2 目標(biāo)化合物合成 1）化合物2 的制備。

0.162 g（1.0 mmol）7-羥基香豆素于三口瓶中，加入20 mL 二氯甲烷溶解，后加入1.0 mmol 三乙胺，和催化劑4-二甲基氨基吡啶（DMAP），冰浴條件下滴加1.2 mmol 2-（4-（6-氯喹喔啉-2-基氧基）苯氧基）丙酰氯的10 mL 二氯甲烷溶液，約25 min 滴完，室溫反應(yīng)3.0 h。反應(yīng)完畢，有機(jī)層以稀鹽酸洗滌2 次，飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液濃縮除去溶劑得粗品，經(jīng)柱層析［V石油醚∶V乙酸乙酯=7∶1～5∶1］得到黃色油狀物，收率80.8%。[α]20D=+28.33°（c=1，CH2Cl2）；1HNMR（400 MHz，CDCl3）δ：8.69（s，1H，quinoxaline 3-H），8.05（d，J=2.0 Hz，1H，quinoxaline 5-H），7.70（dd，J1=9.2 Hz，J2=2.5 Hz，2H，quinoxaline 8-H，phenyl），7.62（dd，J1=8.8 Hz，J2=2.2 Hz，1H，quinoxaline 7-H），7.50（d，J=8.4 Hz，1H，CH=CH），7.24（s，2H，phenyl），7.08（d，J=7.6 Hz，2H，C6H4），7.04（d，J=8.0 Hz，2H，C6H4），6.42（d，J=9.6 Hz，1H，CH=CH），5.04（q，J=6.7 Hz，1H，CHCH3），1.84（d，J=6.8 Hz，3H，CH3）。

2）化合物3 的制備。

圖1 芳氧苯氧基丙酸酯類化合物2 合成路線Fig.1 Synthetic route of 2-（4-Aryloxyphenoxy）propionic acid esters 2

圖2 芳氧苯氧基丙酸酯類化合物3 合成路線Fig.2 Synthetic route of 2-（4-Aryloxyphenoxy）propionicacid esters 3

0.162 g（1 mmol）7-羥 基 香 豆 素 和0.332 g（1.1 mmol）（R）-2-（4-（（3-氟-5-氯吡啶-2-基）氧基）苯氧基）丙酸溶于10 mL 二氯甲烷中，冰浴條件下加 入0.21 g（1.1mmol）EDCI，和0.25 mmol 催化劑DMAP，撤去冰浴，室溫反應(yīng)12 h。反應(yīng)完畢，反應(yīng)液用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%碳酸鈉水溶液洗滌2 次，用水洗2 次，飽和食鹽洗滌2 次，無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液濃縮除去二氯甲烷后得粗品，經(jīng)柱層析［V石油醚∶V乙酸乙酯=5∶1～2∶1］得到2-羥基-2H-吡喃-7-基-（R）-2-（4-（（3-氟-5-氯吡啶-2-基）氧基）苯氧基）丙酸酯白色固體，收率67%。=+25.50°（c=1，CH2Cl2）；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ：7.90（d，J=2.2 Hz，1H，pyridine），7.68（d，J=14.5 Hz，1H，benzyl），7.48～7.52（m，2H，benzyl，CH=CH），7.13～7.17（m，2H，benzyl，C6H4，3，5-H），7.07（d，J=2.2 Hz，1H，pyridine），7.03～6.99（m，3H，C6H4，2，6-H，benzyl），6.41（d，J=8.4 Hz，1H，CH=CH），5.00（q，J=6.8 Hz，1H，CH），1.81（d，J=6.8 Hz，3H，CH3）；IR（KBr，cm-1）：3 344.45，3 081.51，1 759.67，1 621.35，1 505.07，1 260.34，1 012.72，822.21。

1.3 目標(biāo)化合物的除草和殺螨活性測(cè)定

1.3.1 除草活性測(cè)定 按《國家南方農(nóng)藥創(chuàng)制中心生測(cè)標(biāo)準(zhǔn)程序》［14］，用分析天平（0.000 1 g）稱取一定質(zhì)量的原藥，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的吐溫-80 乳化劑的DMF 配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%～5.0%的母液，然后用蒸餾水稀釋備用。

盆栽法（進(jìn)篩化合物）：取內(nèi)徑6 cm 花盆，裝復(fù)合土［V（菜園土）/V（育苗基質(zhì)）=1∶2］至3/4 處，直接播種雜草靶標(biāo)馬唐和稗草（芽率≥85%），覆土厚度0.2 cm，待雜草長至3～4 葉期左右備用，苗前土壤處理種植好雜草后即用于噴霧處理。各化合物按照50 g/hm2有效成分劑量在自動(dòng)噴霧塔施藥后，待雜草葉面藥液晾干后移入溫室培養(yǎng)，30 d后調(diào)查結(jié)果。

普篩結(jié)果：有效成分劑量為50 g/hm2時(shí)，莖葉噴霧處理，陽性對(duì)照是精喹禾靈，結(jié)果見表1。

表1 芳氧苯氧基丙酸香豆素酯化合物的除草活性Tab.1 Herbicidal activity of 2-（4-Aryloxyphenoxy）propionicacid coumarin ester

化合物2 和3 在50 g/hm2劑量下，對(duì)單子葉雜草馬唐和稗草有較高的莖葉噴霧處理抑制活性，其中化合物2 對(duì)稗草和馬唐抑制率為100%；化合物3 對(duì)稗草抑制率為94.81%，對(duì)馬唐的莖葉處理抑制率為89.53%，與精喹禾靈相當(dāng)，說明于芳氧苯氧丙酸母核基礎(chǔ)上引入香豆素環(huán)對(duì)活性有較大影響。

1.3.2 殺螨活性測(cè)定 參照《國家南方農(nóng)藥創(chuàng)制中心生測(cè)標(biāo)準(zhǔn)程序》，采用噴霧法［15］：供試靶標(biāo)為朱砂葉螨，將接有朱砂葉螨的蠶豆葉片于Potter噴霧塔下噴霧處理，每個(gè)處理4 次重復(fù)，處理后朱砂葉螨置于24～27 ℃觀察室內(nèi)培養(yǎng)，48 h 后調(diào)查結(jié)果，以毛筆觸動(dòng)蟲體，無反應(yīng)視為死蟲。試驗(yàn)濃度為500 mg/L。普篩結(jié)果列入表2 中。

表2 芳氧苯氧基丙酸香豆素酯化合物的殺螨活性Tab.2 Acaricidal activity of 2-（4-Aryloxyphenoxy）propionic acid coumarin ester

在500 mg/L 劑量下，該化合物對(duì)朱砂葉螨的抑制率為60%，具有較好的殺螨活性，可作為防治螨蟲的候選化合物。

2 結(jié)果與討論

目標(biāo)化合物2 和3 分別采用酰氯和醇的酯化方法以及酸醇酯化方法，前者的合成收率高于后者，化合物3 的合成收率低于70%，可能是底物7羥基香豆素的醇羥基活性較低，可以嘗試將芳氧苯氧丙酸與N-羥基琥珀酰亞胺反應(yīng)做成中間體活性酯，后再進(jìn)一步與羥基香豆素進(jìn)行酯交換，提高收率。

化合物2 和3 在莖葉處以噴霧方式處理，在50 g/hm2劑量莖葉處理后對(duì)單子葉雜草馬唐和稗草有較高的抑制活性，為100%，同等劑量下與陽性對(duì)照精喹禾靈的抑制活性相當(dāng)；此外，化合物3對(duì)朱砂葉螨有較好防治效果，但仍需要進(jìn)一步優(yōu)化。

3 結(jié) 論

通過對(duì)已有商品化品種的結(jié)構(gòu)修飾，引入天然香豆素基團(tuán)，所合成的2 種化合物2 和3 在較低劑量50 g/hm2對(duì)馬唐和稗草均有較好的莖葉處理抑制活性，與精喹禾靈的同等劑量下的抑制活性相當(dāng)；對(duì)朱砂葉螨也有一定的抑制率，該類化合物具有一定的研究價(jià)值。