祖木熱提古麗·艾比布力, 張愛(ài)東

(1. 新疆昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 昌吉 831199; 2. 華中師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

·快遞論文·

新型2-(1-苯氧乙基)-4H-苯并[d][1,3]噁嗪-4-酮衍生物的合成及其除草活性

祖木熱提古麗·艾比布力1, 張愛(ài)東2*

(1. 新疆昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 昌吉 831199; 2. 華中師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079)

以2-氯丙酸為原料制得2-苯氧基丙酸(4);4依次經(jīng)酰氯化和環(huán)化反應(yīng)，合成了10個(gè)新型的2-(1-苯氧乙基)-4H-苯并[d][1,3]噁嗪-4-酮類(lèi)化合物(6a～6l)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS(EI)表征。采用室內(nèi)培養(yǎng)皿法研究了6a～6l的除草活性。結(jié)果表明：濃度為1 mg·L-1時(shí)，6a,6j和6k對(duì)油菜根的生長(zhǎng)表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%。

苯并噁嗪-4-酮; 合成; 室內(nèi)培養(yǎng)皿法; 除草活性; 選擇性抑制

苯并噁嗪酮類(lèi)化合物廣泛存在于小麥，玉米和黑麥等禾本科植物以及爵床科、毛莨科和玄參科等植物中[1]。苯并噁嗪酮類(lèi)衍生物具有良好的殺蟲(chóng)[2]、殺菌[3]、除草[4]、治療血清素紊亂[5]、抑制腫瘤[6]及消炎[7]等生物活性。如丙炔氟草胺(flumioxazin)和噻二唑草胺(thidiazimin)(Chart 1)等。構(gòu)效關(guān)系研究結(jié)果顯示，該類(lèi)化合物分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)上的取代基對(duì)其生物活性有較大影響[8-9]。

2-苯氧基丙酸和2-(4-氯苯氧基)丙酸類(lèi)化合物作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和除草劑，對(duì)雙子葉植物有選擇性殺滅作用，與2,4-二氯苯氧乙酸類(lèi)化合物的生物活性接近[10]。

Scheme 1

Chart 1

本文采用活性亞結(jié)構(gòu)拼接法，將苯并噁嗪酮與苯氧丙酸進(jìn)行拼接，設(shè)計(jì)并合成了一系列以苯氧丙基為取代基的新型苯并噁嗪酮類(lèi)化合物(6a～6l, Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和MS(EI)表征。采用室內(nèi)培養(yǎng)皿法研究了6a～6l的除草活性。結(jié)果表明：用藥濃度為1 mg·L-1時(shí)，6a,6j和6k對(duì)油菜根的生長(zhǎng)表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Electro thermal型熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正)；ZF-20D型暗箱式紫外分析儀；Varian VNMR 400/600 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；Finnigan Trace MS型質(zhì)譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 2-(4-氯苯氧基)丙酸(4)的合成[11-12]

在反應(yīng)瓶中加入2-氯丙酸(1)16.2 g(150 mmol)和30%氫氧化鈉溶液25 mL，攪拌得2-氯丙酸鈉溶液(2)。在三頸圓底燒瓶中加入對(duì)氯苯酚12.8 g(100 mmol)和30%氫氧化鈉溶液30 mL，攪拌使其溶解，回流條件下滴加2，滴畢(1 h)，反應(yīng)1 h。冷卻至室溫，用鹽酸調(diào)至pH酸性，析出白色沉淀，放置過(guò)夜，過(guò)濾，濾餅用水洗滌，紅外干燥得白色針狀固體416.1 g，收率87.5%, m.p.119.1～120.3 ℃。

(2) 2-(4-氯苯氧基)丙酰氯(5)的合成[13]

在三口圓底燒瓶中加入二氯亞砜15～20 mL，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入44.04 g(20 mmol)，攪拌使其溶解；于65～75 ℃反應(yīng)6 h。蒸除過(guò)量二氯亞砜得棕黃色液體54.24 g，收率95%～98%，不經(jīng)提純，直接投入下步反應(yīng)。

(3)6a～6g的合成(以6g為例)[14-16]

在三口圓底瓶中依次加入鄰氨基苯甲酸1.37 g(10 mmol)，無(wú)水碳酸鉀5.52 g(40 mmol)和無(wú)水二氯甲烷100 mL，攪拌使其溶解；于0～5 ℃緩慢滴加53.26 g(15 mmol)的二氯甲烷(10 mL)溶液，滴畢(0.5 h)，滴加三乙胺20 mmol,滴畢，于室溫反應(yīng)4 h。抽濾，濾液用飽和食鹽水(30 mL)洗滌，二氯甲烷(2×30 mL)萃取，合并有機(jī)相，用無(wú)水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=20/1]純化得白色固體6g1.1 g。

以類(lèi)似的方法合成6a～6f,6h～6l。

6a: 白色固體，收率60.1%, m.p.99.1～100.9 ℃;1H NMRδ: 1.790(d,J=6.8 Hz, 3H, CH3), 5.166～5.182(m, 1H, CHCH3), 6.973(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.007～7.027(m, 1H, ArH), 7.244～7.283(m,J=15.6 Hz, 2H, ArH), 7.534(d,J=15.2 Hz, 1H, ArH), 7.618～7.638(m, 1H, ArH), 7.790～7.808(m, 1H, ArH), 8.198(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 267.01[M+]。

6b: 白色固體,收率45.1%, m.p.117.9～119.2 ℃;1H NMRδ: 1.788(d,J=7.2 Hz, 3H, CH3), 5.134～5.150(m, 1H, CHCH3), 6.968(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 6.989～7.010(m, 1H, ArH), 7.264～7.294(m, 2H, ArH), 7.520～7.532(m, 1H, ArH), 7.544～7.553(m, 1H, ArH), 7.661(d,J=8.2 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 301.01[M+]。

6c: 白色固體,收率62.2%, m.p.100.2～102.1 ℃;1H NMRδ: 1.781(d,J=6.4 Hz, 3H, CH3), 5.156～5.172(m, 1H, CHCH3), 6.961(d,J=7.6 Hz, 2H, ArH), 6.988～7.008(m, 1H, ArH), 7.245～7.285(m, 2H, ArH), 7.547(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.740(d,J=10.4 Hz, 1H, ArH), 8.150(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 301.00[M+]。

6d: 白色固體,收率57.4%, m.p. 93.7～95.0 ℃;1H NMRδ: 1.788(d,J=7.2 Hz, 3H, CH3), 5.156～5.174(m, 1H, CHCH3), 6.983(d,J=4.8 Hz, 2H, ArH), 6.988～7.007(m, 1H, ArH), 7.251～7.291(m, 2H, ArH), 7.494(d,J=11.2 Hz, 1H, ArH), 7.633(s, 1H, ArH), 8.118(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 300.91[M+]。

6e: 白色固體,收率76.5%, m.p.94.2～96.0 ℃;1H NMRδ: 1.798(d,J=7.2 Hz, 3H, CH3), 2.482(s, 3H, ArCH3), 5.168～5.184(m, 1H, CHCH3), 6.984(d,J=7.6 Hz, 2H, ArH), 7.016～7.036(m, 1H, ArH), 7.258～7.296(m, 2H, ArH), 7.536(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.627(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 8.000(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 281.01[M+]。

6f: 白色固體,收率70.2%, m.p.134.2～135.9 ℃;1H NMRδ: 1.783(d,J=6.4 Hz, 3H, CH3), 3.972(d,J=8.4 Hz, 6H, OCH3), 5.132～5.137(m, 1H, CHCH3), 6.970(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 6.992～7.013(m, 1H, ArH), 7.041～7.047(m, 2H, ArH), 7.282(s, 1H, ArH), 7.499(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 327.02[M+]。

6g: 白色固體,收率36.5%, m.p.102.1～103.8 ℃;1H NMRδ: 1.678(d,J=6.0 Hz, 3H, CH3), 4.764～4.782(m, 1H, CHCH3), 6.706(d,J=4.8 Hz, 2H, ArH), 6.808(d, 2H, ArH), 7.097(d,J=14.8 Hz, 1H, ArH), 7.162～7.184(m, 1H, ArH), 7.415～7.568(m, 1H, ArH), 8.005(d,J=9.2 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 302.01[M+]。

6h: 黃色固體，收率40.5%, m.p.113.5～115.9 ℃;1H NMRδ: 1.632(d,J=4.8 Hz, 3H, CH3), 4.725～4.768(m, 1H, CHO), 6.817(d,J=3.6 Hz, 2H, ArH), 6.918(d,J=6.0 Hz, 2H, ArH), 7.148(d,J=2.8 Hz, 1H, ArH), 7.172～7.227(m, 1H, ArH), 7.398(d,J=4.8 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 336.04[M+]。

6i: 黃色固體，收率46.5%, m.p.111.6～113.4 ℃;1H NMRδ: 1.780(d,J=6.8 Hz, 3H, CH3), 4.108～4.124(m, 1H, CHO), 6.933(d,J=4.8 Hz, 2H, ArH), 7.212(d,J=2.2 Hz, 2H, ArH), 7.575(d,J=8.8 Hz, 1H, ArH), 7.759(d,J=10.8 Hz, 1H, ArH), 8.162(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 335.09[M+]。

6j: 黃色固體，收率49.1%, m.p.128.6～129.7 ℃;1H NMRδ: 1.780(d,J=6.8 Hz, 3H, CH3), 5.104～5.121(m, 1H, CHO), 6.931(d,J=4.4 Hz, 2H, ArH), 7.228(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.497～7.532(m, 1H, ArH), 7.625(s, 1H, ArH), 8.127(d,J=4.8 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 335.03[M+]。

6k: 黃色固體，收率53.3%, m.p.151.4～152.1 ℃;1H NMRδ: 1.778(d,J=6.4 Hz, 3H, CH3), 2.476(s, 3H, ArCH3), 5.110～5.116(m, 1H, CHO), 6.944(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.208 (d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.512(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.625(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.991(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 315.08[M+]。

6l: 黃色固體，收率51.1%, m.p.146.3～147.8 ℃;1H NMRδ: 1.778(d,J=6.8 Hz, 3H,CH3), 3.975(s, 3H, OCH3), 3.989(s, 3H, OCH3), 5.085～5.102(m, 1H, CHO), 6.934(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.037(s, 1H, ArH), 7.212(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.505(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 361.11 [M+]。

1.3 除草活性測(cè)試[17-18]

采用室內(nèi)培養(yǎng)皿法測(cè)定化合物對(duì)單子葉植物(稗草)和雙子葉植物(油菜)根/莖生長(zhǎng)的抑制活性。化合物濃度分別為100 mg·L-1, 10 mg·L-1和1 mg·L-1；以蒸餾水為空白組，除草劑2,4-D為對(duì)照組。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

合成5的過(guò)程中，應(yīng)注意酸性氣體HCl和SO2的及時(shí)吸收。5的反應(yīng)活性較高，遇水易水解，放置時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。合成6時(shí)，我們嘗試采用一鍋法進(jìn)行反應(yīng)，體系放熱劇烈，因此滴加原料時(shí)，需在冰鹽浴中進(jìn)行，且嚴(yán)格控制滴加速度。為提高噁嗪酮收率，我們一方面采用酰氯稍過(guò)量的方式以補(bǔ)充體系中水解的酰氯，另一方面加入適量無(wú)水碳酸鉀吸收體系中的水分子。

2.2 除草活性

表1為6a～6l的除草活性。由表1可見(jiàn)，濃度為100 mg·L-1時(shí)，6對(duì)稗草和油菜的根和莖的生長(zhǎng)均表現(xiàn)出一定的抑制活性，當(dāng)濃度下降至10 mg·L-1時(shí)，大部分化合物對(duì)稗草生長(zhǎng)的抑制作用明顯下降，對(duì)油菜的根表現(xiàn)出選擇性抑制，濃度為1 mg·L-1時(shí)，6a,6j和6k對(duì)油菜根的生長(zhǎng)表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%。

表1 6a～6j對(duì)稗草和油菜根莖生長(zhǎng)的抑制活性Table 1 The inhibition rates of 6a～6j against the growth of root and stalk of barnyardgrass and oilseed rape

*2-(4-苯氧基)丙酸。

圖1 用不同濃度6j室內(nèi)培養(yǎng)7 d后對(duì)雙子葉植物根的抑制情況*

3 結(jié)論

設(shè)計(jì)并合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎的2-[(1-苯氧基)乙基]-4H-苯并[d][1,3]噁嗪-4-酮類(lèi)化合物(6a～6l),并對(duì)目標(biāo)化合物的除草活性進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明：濃度為1 mg·L-1時(shí)，6a,6j和6k對(duì)油菜根的生長(zhǎng)表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%，與2,4-二氯苯氧乙酸接近。6a～6j可作為先導(dǎo)化合物作進(jìn)一步研究。

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SynthesisandHerbicidalActivitiesof2-(1-Phenoxyethyl)-4H-benzo[d][1,3]oxazin-4-ones

ZUMURETIGULI·Aibibuli1, ZHANG Ai-dong2*

(1. Changji Vocational and Technical College, Changji 831199, China;2. College of Chemistry, Central China Normal University, Wuhan 430079, China)

2-Phenoxypropionic acid(4) was prepared by the reaction from 2-chloropropanoic acid. Ten novel 2-(1-phenoxyethyl)-4H-benz[d][1,3]oxazin-4-ones(6a～6l) were synthesizedviathe reaction of acylation and cyclization from4. The structures were characterized by1H NMR and MS(EI). The herbicidal activities of6a～6lwere tested by the culture dish method. The results showed that6a,6jand6kpossessed a promising selective inhibition against the growth of oilseed rape root at concentration of 1 mg·L-1, with inhibition rate of 75.3%, 85.7% and 74.2%, respectively.

benzoxazine; synthesis; culture dish method; herbicidal activity; selective inhibition

2017-04-17;

2017-10-16

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20972056)

祖木熱提古麗·艾比布力(1985-)，女，維吾爾族，新疆昌吉人，碩士研究生，主要從事農(nóng)藥及藥物中間體合成的研究。 E-mail: zumrat0101@163.com

張愛(ài)東，教授，博士生導(dǎo)師, E-mail: adzhang@mail.ccnu.edu.cn

O626.4

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.12.17090