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新三取代嘧啶苯磺酰脲衍生物的合成与生物活性

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VolI 29 高等学校化学学报 No.2 2008年2月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNWERSrrIES 3l9~323 新三取代嘧啶苯磺酰脲衍生物的合成与生物活性 郭万成,谭海忠,刘幸海,李永红,王素华,李正名 (南开大学元素有机化学研究所,元素有机化学国家重点实验室,国家农药工程研究中心,天津300071) 摘要设计合成了22个具有4,5,6.三取代嘧啶磺酰脲衍生物,其结构经 H NMR,MS和元素分析确证.经 盆栽试验测定了化合物的除草活性,结果表明,嘧啶环5位取代基的引入对分子除草活性有一定的影响. 关键词磺酰脲;嘧啶;除草活性 中图分类号0626.41 文献标识码A 文章编号0251-0790(2008)02-0319-05 乙酰羟酸合成酶(AHAS,EC 2.2.1.6)是催化生物体内支链氨基酸缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生 物合成过程中的第一个酶,高等动物自身不能合成该酶,需要从植物中摄取,因而该酶是理想的除草 剂作用靶点Eli.1982年,第一个商品化的磺酰脲类除草剂——氯磺隆(Chlorsulfuron)问世 J.随后,人 们逐渐认识到磺酰脲类除草剂的作用靶点是植物体内的乙酰羟酸合成酶,并且由于磺酰脲类除草剂具 有高效、低毒、高选择性和对环境友好等特点,所以不断有商品化品种上市 .在这些化合物中,杂 环部分通常为4位和6位双取代的嘧啶环或三嗪环.本课题组经过长期的研究发现,某些单取代嘧啶 环的磺酰脲化合物,其除草活性与嘧啶环为双取代的磺酰脲相当,这与国外所认可的构效关系不相 N 。 符 J.为了系统地研究其构效关系,我们合成了22个在嘧啶环上具有3个取代基的磺酰脲类化合物,N《N  : 并对其生物活性进行了研究.合成路线如Scheme 1所示.  —H R 人O O E +R ̄-C1普 PoCb Reflux R N = … H2N— 一R /co0c H1 COC1 COOCH;. ,.Ref1 丫co0c N==< R2 s02NH: cl SO:NCO —s…c洲 R Scheme 1 Synthesis routes of the title compounds Rl:i-Pmp,凡一Bu, —Bu,凡一Pent,凡一Hept,凡一Oct,Benzy|,p-Methy|benzy|,0一Methylbenzyl,0一Fluombenzyl,p-Methoxybenzy| m—Chlombenzyl,2,4-Dichlombenzyl;R2=C1,OEt. 1 实验部分 1.1仪器与试剂 X-4数字显示显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司);Yanaco CHN CORDER MT-3元素分析 收稿日期:2007-06-08. 基金项目:国家自然科学重点基金(批准号:20432010)资助. 联系人简介:李正名,男,教授,博士生导师,中国工程院院士,主要从事有机化学和农药化学领域的研究 E.mail:nkzml@nk.sina.net 维普资讯 http://www.cqvip.com

320 高等学校化学学报 V0】.29 仪;Bruker Avance.300 MHz核磁共振仪,DMSO-d 溶剂,TMS为内标.1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷 (DABCO)为美国Aldrich公司产品;其余试剂均为市售分析纯或化学纯. 1.2合 成 取代乙酰乙酸乙酯(1)按照文献[7]方法合成. 2.氨基.‘4.甲基-I5.羟基.5.取代嘧啶(2)的合成:在30 mL干燥的乙醇中,加入催化量的苄基三乙基 氯化铵(TEBA)和140 mmo|甲醇钠,分批加入28 mmol碳酸胍,于室温搅拌0.5 h后,加入56 mmol上 述制得的取代乙酰乙酸乙酯,加热回流l一3 h,停止反应.冷却,用浓盐酸中和,过滤得到2一氨基.‘4- 甲基-I5.羟基.5.取代嘧啶,未经纯化直接用于下一步反应. 2.氨基.‘4.甲基-I5.氯_5.取代嘧啶(3)参考本组内部资料合成.2一氨基.‘4-甲基.I5-乙氧基-5-取代嘧啶 (4)按照文献[8]方法合成.邻甲氧羰基苯磺酰脲(6)按照文献[9,10]方法合成. 1.3 目标化合物的除草活性测试 盆栽法:试验靶标为稗草(Echinochloa Crusgalli)、油菜(Brassicanapus)、马唐(Digitaria sanguinal ̄ Scop.)和反枝苋(Amaranthus retrolfexus L.),药效以植株地上部鲜重抑制百分数表示. 2结果与讨论 化合物的物理化学数据列于表1和表2. Table 1 Physical data and elemental analysis of the title compounds }Yield:from compound 5 to compound 6 Table 2 H NMR and MS data of the title compounds 维普资讯 http://www.cqvip.com

No.2 郭万成等:新三取代嘧啶苯磺酰脲衍生物的合成与生物活性 321 6e 439 0、92(d,J=6.6 Hz,6H,2CH3),1.91(m, 1H,CH),2.08(s,3H,Het—cH3),2.29(s,2H, 76(m,3H,Ar_-H),8.11—_8.16(m,1H,Ar_-H), Het—CH2),3.81(s,3H,OCH3),7.72—7 12、55(s,2H,2NH) 6d 453 0.89(t,J=7.2 Hz,3H,CH3),1.31—1.35(m,6H,3CH2),2.57(s,3H,Het—CH3),2、67(s, 2H,Het—CH2),3.84(s,3H,OCH3),7.65—.84(m,3H,Ar—H),8.16—_8、19(m,1H, Ar__H),10、82(s,1H,NH),12.49(s,1H,NH) 6e 481 0.86(s,3H,CH3),1、27(s,10H,5CH2),2.57(s,3H,Het—CH3),2.67(t,J=7、2 Hz,2H, Het—CH2),3.83(s,3H,OCH3),7.67—7.82(m,3H,Ar__一H),8.17_8.19(m,1H,Ar__一H), 10、82(s,1H,NH),12.49(s,1H,NH) 0.85(t,J=7.2 Hz,3H,CH3),1.26(t,12H,6CH2),2.08(s,2H,CH2),2、29(s,3H, He卜_C ),3.83(s,3H,OCH3),7.67_7.82(m,3H,Ar__H),8.16_8.19(m,1H,Ar__H), 10.80(s,1H,NH),12.49(s,1H,NH) 6g 473 2.58(s,3H,CH3),3、92(s,3H,OCH3),4.15(s,2H,CH2),7、10(m 2H,Ar 一H),7.30 (m,3H,Ar’一H),7、68(m,3H,Ar—H),8、40(m,1H,Ar—H),12.49 s,1tt,NH) 6h 508  2.49(s,3H,CH3),3.82(s,3H,OCH3),4.16(s,2H,CH2),7.09 d,J=6.9 Hz,1H,Ar 一H),7.24—_7.33(m,3H,Ar 一H),7.73—_7.83(m,3H,Ar—H), 8.17—8、20(m,1H, Ar__H),10.85(s,1H,NH),12.41(s,1H,NH) 2、49(s,3H,CH3),3.71(s,3H,OCH3),3.82(s,3H,OCH3),4.06(s,2H,CH2),6.88(d, J=8.4 Hz,2H,Ar 一H),7.06(d,J=8.4 Hz,2H,Ar 一H),7.74—_7.77(m,1H,Ar__H), 7.80_7.84(m,2H,Ar__H),8、17—8、20(m,1H,Ar__H),10.87(s,1H,NH),12、44(s,1H, NH1 491 7.02(m,1H,Ar’一H), 2.49(s,3H,CH3) 3.82(s,3H,OCH3),4.12(s,2H,CH2),6.97—_7.08—_7.14(m,2H Ar 一H),7.18—_7.32(m,1H,Ar 一H),7.67—_7.87(m,3H,Ar_一H),  8.17—8.20(m.1H Ar__H),10.91(s,1H,NH),12、44(s,1H,NH)6k 487 2.14(s,3H,Ar_一cH3),2.42(s,3H,Het—cH3),3、83(s,3H,OCH3),4.03(s,2H,CH2), 6.56—6、58(m,1H,Ar 一H),6.99—7.23(m,2H,Ar 一H),7.33(s,1H,Ar 一H),7.67— 7.83(m,3H,Ar一_H),8.19—_8.21(m,1H,A H),10、92(s,1H,NH),12.50(s,1H,NH) 2.19(s,3H,ArCH3),2.48(s,3H,Het—CH3),3.82(s,3H,OCH3),4.08(s,2H,CH2), 6.98(d,J=8.4 Hz,2H,Ar 一H),7、11(d,J=7.5 Hz,2H,Ar 一H),7.67 .85(m,3H, Ar—H),8.17—_8.20(m,1H,Ar—H),10.89(s,1H,NH),12.45(s,1H,NH) 6m 449 0.90(t,J=6.3 Hz,3H,CH3),1.33(t,J=7.2 Hz,3H,CH3),1.39—1.42(m,6H,3CH2), 2.41(s,3H,Het—CH3),3.79(s,3H,OCH3),4.39(q,J=7、2 Hz,2H,OCH2),7、69—_7.82 (nl,3H,Ar__H),8.15—_8.17(m,1H,Ar_-H),10.48(s,1H,NH),12.45(s,1H,NH) 6n 449 0.91(d,J=6、6 Hz,6H,2CH3),1、38(t,J=6.9 Hz,3H,CH3),1.85(m,1H,CH),2.41(d, J=7、2 Hz,2H,CH2),2.47(s,3H,Het—cH3),3.92(s,3H,OCH3),4.38(q,J=6.9 Hz, 2H,OCH2),7.63—_7.69(m,3H,Ar—H),8、38--8.41(m,1H,Ar—H),13.28(s,1H,NH) 6o 463 0.83(m,6H,CH3),1.18—1、32(m,8H,4CH2),3、86(s,3H,OCH3),4.33_4、36(m,2H, OCH2),7.59—_7.65(m,3H,Ar—H),8.33—8.35(m,1H,Ar—H),12.23(s,1H,NH) 6p 491 0.82(t,J=6.3 Hz,3H,CH3),1、18—1.23(m,10H,5CH2),1.32(t,J=7、2 Hz,3H,CH3), 2.40(s,3H,Het—CH3),2.43(t,J=7.2 Hz,2H,Het—CH2),3.5(s,2H,CH2),3.93(s,3H, CH3),4.32(q,J=7、2 Hz,2H,OCH2),7.58—7.59(m,3H,Ar_-H),8.31—8.32(m,1H, Ar—H),13、22(s,1H,NH) 6q 505 1.28(t,J=7.2 Hz,3H,CH3),2.08(s,3H,Het—CH3),3.78(s,3H,OCH3),3、88(s,2H, CH2),4.38(q,J:7、2 Hz,2H,OCH2),7.14_7.27(m,5H,Ar 一H),7、69—7.80(m,3H, Ar—H),8、12—8.18(m,1H,Ar—H),10.55(s,1H,NH),13.34(s,1H,NH) 维普资讯 http://www.cqvip.com

322 高等学校化学学报 Vo1.29 生物活性测定结果(表3)表明,与对照化合物相比,5位取代基的引入使具有4,5,6-三取代嘧啶 磺酰脲化合物表现出了略好一些的除草活性,尤其化合物6r,6u和6v在对双子叶植物油菜和反枝苋 的抑制活性好于对照化合物.在嘧啶环4,6位取代基不变的情况下,当5位取代基为取代苄基时的活 性明显高于5位为长链烷基的活性.总体来看,嘧啶环5位取代基的增加对除草活性增加不明显,只 有部分略好于4,6.双取代嘧啶磺酰脲化合物. Table 3 Inhibitory rate(%)of compounds against herbs at 1.5 kg/ha 十Contrast:N-[(4-Chloro-6一methylpyrimidin-2一y1)aminocarbony1]-2一(methoxy)carbonylbenzene sulfonamide 维普资讯 http://www.cqvip.com

No.2 郭万成等:新三取代嘧啶苯磺酰脲衍生物的合成与生物活性 323 参考文献 eby R.G.,Pang S.S..J.Biochem.Molec.Bio1.[J],2000,33(1):1 6 [1] Duggl[2] Levitt G..Synthesis nd aChemist ̄of Agrochemicals II,ACS Symposium Series No.443[C],Washington DC:American Chemical Soci— ety.1991:16-31 Ray T.B..Plant Physio1.[J],1984,75(3):827.-831 Chaleff R.S.,Mauvais C.J..Science[J],1984,224(4656):1443--1445 LaRossa R.A.,Schloss J.V..J.Bio1.Chem.[J],1984,259(14):8753--8757 MA Ning(马宁),LI Peng—Fei(飞),LI Yong—Hong(李永红),et a1..Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J], 2005,25(12):2259—2262 U Chang—Ling(刘长令).The Design,Synthesis and Biological Activity of Novel Benzopyran—zone nd Tahiazole Derivatives[D],Tian— [7] LIjin:College of Chemist ̄,Nankai University,2005 [8] MA Ning(马宁).Study on Synthesis,Bioactivity,and Structure—activity Relationship of New Suffonylurea Compounds,Ph.D.Disserta- tion[D],Tianjin:College of Chemistry,Nankai University,2004 [9] LI Peng—Fei(飞),MA Ning(马宁),WANG Bao—Lei(王宝雷),et a1..Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J], 2005,26(8):1459—1462 [10] Levitt G..A cultural Sulfonamides,US 4394506[P],1983 Synthesis and Biological Activity of New Trisubstituted Pyrimidine Phenylsulfonylurea Derivatives GUO Wan—Cheng,TAN Hai—Zhong,LIU Xing—Hai,LI Yong—Hong,WANG Su—Hua,LI Zheng—Ming (State Key Laboratory ofElemento—organic Chemisty,Natrional Pesticide Engineering Research Center, Institue fEloemento—organic Chemisty,Nankair University,Tianjin 300071,Chia)n Abstract In order to develop new herbicidal active compounds and research the structure--activity relation-- ship,twenty—two new sulfonylurea derivatives with trisubstituting group in the pyrimidine ring were designed and synthesized.Their stuctrures were confirmed by H NMR,MS and elemental analysis.Preliminary herbi— cidal activity of these new sulfonylurea compounds was determined by pot bioassay experiments at dosage of 1.5 kg/ha.The results show that these trisubstituted pyrimidine phenylsulfonylurea derivatives display weak heribicidal activity and the addition of 5-substituting group of the pyrimidine ring affected the herbicidal activi— ty slightly. Keywords Sulfonylurea;Pyrimidine;Herbicidal activity (Ed.:H,J,z) 

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