新型吡啶氧基苯胺基丙酸/乙酸乙酯的合成以及除草活性研究

引用本文: 徐志红, 张涛, 王少康, 李俊凯. 新型吡啶氧基苯胺基丙酸/乙酸乙酯的合成以及除草活性研究[J]. 有机化学, 2017, 37(2): 526-532. doi: 10.6023/cjoc201608018 shu

Citation: Xu Zhihong, Zhang Tao, Wang Shaokang, Li Junkai. Synthesis and Herbicidal Activities of Novel Ethyl 2-(4-(Pyridin-2-yl-oxy) phenyl-amino) propanoates/acetates[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2017, 37(2): 526-532. doi: 10.6023/cjoc201608018 shu

新型吡啶氧基苯胺基丙酸/乙酸乙酯的合成以及除草活性研究

徐志红 ^a, ,
张涛 ^b, ,
王少康 ^b, ,
李俊凯 ^{a,*,
,}

a.
长江大学主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心荆州 434205
b.
长江大学农学院荆州 434205

通讯作者: 李俊凯, junkaili@sina.com

摘要: 芳氧苯氧基丙酸酯是一类以单子叶植物叶绿体内乙酰辅酶A羧化酶为作用靶标的重要除草剂.合成了23个全新的吡啶氧基苯胺基丙酸/乙酸乙酯类化合物，并通过核磁共振氢谱、高分辨质谱和X单晶衍射对新化合物结构进行了确证.测定了新化合物对稗草和油菜的室内生物活性，结果表明，新化合物对稗草具有较好的抑制作用，其中2-[4-（5-NO₂-2-吡啶氧基）苯胺基]丙酸乙酯（B5）活性最高，对稗草的除草活性与对照药剂氟吡甲禾灵相当，可以作为研究新除草剂的先导化合物.

关键词:

English

Synthesis and Herbicidal Activities of Novel Ethyl 2-(4-(Pyridin-2-yl-oxy) phenyl-amino) propanoates/acetates

a.
Hubei Collaborative Innovation Center for Grain Industry, Yangtze University, Jingzhou 434205
b.
Agricutural College, Yangtze University, Jingzhou 434205

Corresponding author: Li Junkai, E-mail: junkaili@sina.com

Received Date: 23 August 2016
Revised Date: 06 September 2016

Abstract: Aryloxyphenoxypropionates (APPs) are a class of herbicides targeting on acetyl-coenzyme A carboxylase (ACCase) in monocot chloroplast. The article presents synthesis of twenty three novel ethyl 2-(4-(pyridin-2-yl-oxy) phenylamino)-propanoates/acetates, and their structures were characterized by ¹H NMR, HRMS and X-ray single-crystal diffraction. The herbicidal activities on barnyard grass and rape of the novel compounds were evaluated. Ethyl 2-(4-(5-nitropyridin-2-yloxy)-phenylamino) propanoate (B5) showed almost the same level of herbicidal activity on barnyard grass as commercial herbicide fluazifop-methyl which could become a potential lead compound on weeds.

Key words:

ethyl 2-(4-(pyridin-2-yl-oxy) phenylamino) propanoate/acetates
/ synthesis
/ herbicidal activity
/ acetyl-CoA carboxylase

芳氧苯氧基丙酸酯类化合物是一类广泛使用的苗后除草剂, 主要防除阔叶作物田的一年生和多年生杂草.这类化合物的除草活性在20世纪70年代就发现了, 从那时起就有大量的研究用以阐明作用机理和作用靶标.人们认为其作用靶标为植物的乙酰辅酶A羧化酶 (ACCase, E.C. 6.4.1.2)^[1~4], 通过抑制禾本科植物体内脂类的合成而防除禾本科杂草.至今, 已经有超过20种芳氧苯氧基丙酸酯类除草剂商品化, 包括炔草酯^[5]、噁唑禾草灵^[6]、吡氟禾草灵^{[7, 8]}、氟吡甲禾灵^[5]、喹禾灵^[9]、氰氟草酯^[10]、噁唑酰草胺^[11]等, 并由世界主要的农药公司推向市场, 如图 1所示.这些除草剂在大豆、小麦、水稻等作物田使用, 防除禾本科杂草^[12].

图 1 芳氧苯氧基丙酸酯类除草剂的结构 Figure 1. Structures of APPs herbicides

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1997年报道了一系列N-甲基取代的芳胺苯氧基丙酸酯类化合物, 与芳氧苯氧基丙酸酯类化合物相比, 具有更高的除草活性.用N-甲基作为一个新生物等排体, 当芳基为6-氯喹啉和7-氯苯^{[1, 2, 4]}三嗪时表现出特别高的除草活性^[13].刘钊杰等^[14]对含有芳氧苯氧基丙酸酯基团的新型吡唑并嘧啶-4-酮衍生物进行了除草活性试验, 发现这类化合物具有除草活性, 并可作为一种潜在的除草剂进行深入研究.张爱东等^[15]报道了多个含有2-嘧啶和4-嘧啶基团的芳氧苯氧基丙酸酯类化合物, 并对其除草活性进行了测定, 发现对稗草茎生长的抑制率高于氰氟草酯.

根据上述文献的启示, 特别是氟吡甲禾灵结构与高除草活性的关系, 选择芳氧苯氧丙酸酯类化合物中的氟吡甲禾灵为先导化合物, 根据生物等排性原理, 引入了芳氧苯胺基的结构, 设计含有吡啶氧基苯胺基丙酸/乙酸乙酯类结构的一系列化合物.这种结构可能具有芳氧苯氧丙酸酯类化合物高效、速效、杀草谱广、不易产生抗性等优点.同时, 该化合物可能被降解并释放出二苯醚的结构, 进一步抑制杂草的生长.这类化合物的研究有较大理论意义和应用前景.

1 结果与讨论

1.1 化合物合成

当中间体A进攻2-氯丙酸乙酯时, 只能得到单取代的胺基化合物B1~B18, 这是由于2-氯丙酸乙酯具有较大的空间位阻.而当中间体A进攻2-氯乙酸乙酯时, 可以分别得到单取代的化合物C1~C3和双取代的化合物D与F.由于吡啶环上3位的氟比2位的氯更容易发生反应, 所以得到的化合物F是3位取代的而不是2位.化合物F的晶体结构 (图 2) 显示取代的正是吡啶环上的3位, 而且在氮上进行的是双取代.

图图式1 化合物B1~B18, C1~C3和D的合成路线 Figure 图式1. Synthetic route for compounds B1~B18, C1~C3 and D

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图图式2 化合物F的合成路线. Figure 图式2. Synthetic route for compound F

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图 2 化合物F的分子结构 Figure 2. Molecular structure of compound F

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1.2 吡啶氧基苯胺基丙酸/乙酸乙酯对稗草和油菜除草活性

采用稗草平皿法和油菜平皿法, 测定了目标化合物对稗草和油菜根的除草活性, 化合物B1~B18, C1~C3, D和F的培养皿除草活性数据见表 1.

图 3 化合物F的晶孢堆积图 Figure 3. Part of the crystal packing in compound F

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表 1 化合物B1~B18, C1~C3, D和F的培养皿除草活性 Table 1. Plate herbicidal activity of compounds B1~B18, C1~C3, D and F

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Compd		稗草			油菜
No.	X	回归曲线	r	IC₅₀/(mg•L^－1)	回归曲线	r	IC₅₀/(mg•L^－1)
B1	3-Cl-5-CF₃	y＝1.623x+1.962	0.981	74.480	y＝1.951x+1.656	0.993	51.807
B2	5-CF₃	y＝0.874x+3.477	0.995	55.304	y＝2.484x+0.369	0.996	73.180
B3	3-CF₃	y＝0.925x+3.168	0.998	103.39	y＝2.167x+1.253	0.98	55.637
B4	3-Cl	y＝1.316x+2.067	0.98	196.604	y＝2.359x+0.691	0.986	67.120
B5	5-NO₂	y＝1.070x+3.457	0.976	27.692	y＝1.088x+3.311	0.991	35.727
B6	3, 5-Br₂	y＝2.066x+1.507	0.992	113.381	y＝1.433x+2.704	0.992	39.979
B7	4-Br	y＝2.475x+0.562	0.972	62.088	y＝1.554x+2.430	0.988	45.132
B8	3-F-5-CH₃	y＝2.176x+0.770	0.995	88.005	y＝1.985x+1.585	0.994	52.464
B9	5-COOCH₃	y＝2.531x+0.532	0.992	58.289	y＝1.842x+2.049	0.981	39.981
B10	5-Cl	y＝0.922x+3.274	0.999	74.392	y＝1.637x+2.301	0.967	44.540
B11	3-Br-5-Cl	y＝1.379x+2.548	0.983	59.917	y＝1.628x+2.321	0.974	44.252
B12	3-NO₂-5-Br	y＝2.033x+1.624	0.975	45.777	y＝1.280x+3.003	0.979	36.325
B13	6-F	y＝1.523x+1.196	0.993	314.823	y＝3.491x－1.002	0.98	55.441
B14	3-Cl-5-NO₂	y＝1.399x+2.639	0.998	48.646	y＝2.942x－0.742	0.994	89.450
B15	3, 5-Cl₂	y＝3.236x－0.926	0.99	67.789	y＝1.905x+1.126	0.996	108.202
B16	3-NO₂	y＝2.210x+1.359	0.987	44.446	y＝3.022 x－0.492	0.993	65.613
B17	3-F	y＝2.836x－0.100	0.994	62.793	y＝1.922x+1.767	0.976	48.102
B18	3-Cl-5-NH₂	y＝1.880x+1.293	0.988	93.796	y＝2.963 x－0.884	0.999	96.782
C1	—	—	—	＞500	y＝2.791x－1.899	0.981	296.25
C2	—	y＝4.299x－5.513	0.978	278.74	—	—	＞500
C3	—	y＝3.607x－4.415	0.999	343.065	y＝1.368x+1.997	0.964	156.86
D	—	y＝3.105x－2.799	0.995	325.025	y＝3.970x－4.763	0.995	287.98
F	—	—	—	＞500	y＝2.089x+0.860	0.997	95.862
氟吡甲禾灵	—	y＝0.874x+3.750	0.993	26.959	y＝1.272x+2.126	0.996	182.122

表 1 化合物B1~B18, C1~C3, D和F的培养皿除草活性
Table 1. Plate herbicidal activity of compounds B1~B18, C1~C3, D and F

从表 1可知, 在培养皿生物测定中, 新化合物对稗草表现出一定的除草活性, 特别是化合物B5、B12、B14、B16的IC₅₀都低于50 mg/L, B5的IC₅₀为27.692 mg/L, 对稗草茎的除草活性与对照药剂氟吡甲禾灵相当.初步的构效关系比较发现, 新化合物吡啶环上引入强吸电子取代基硝基时表现出更强的除草活性; 而且, 吡啶环上3位有强吸电子取代基的生物活性高于5位.

值得一提的是, 合成的大部分化合物对油菜都有较强的抑制作用, 优于氟吡甲禾灵.从生物测定结果看, 吡啶环上取代基的差异与对油菜根的生物活性之间没有明显的相关性.

本研究进一步测定了化合物B5, B16, C1和F的室内盆栽除草活性.结果表明化合物B5, B16表现出较好的除草活性, 对稗草的除草活性略低于氟吡甲禾灵.而当丙酸乙酯被乙酸乙酯取代后, 除草活性显著下降.测定的5个化合物对油菜的盆栽除草活性都不高.

表 2 化合物B5, B16, C1和F的室内盆栽除草活性 Table 2. Greenhouse herbicidal activities of the compounds B5, B16, C1 and F

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Compd.	剂量/(g•ha^－1)	抑制率/%
Compd.	剂量/(g•ha^－1)	稗草	油菜
B5	400	88.43	57.66
	200	72.54	39.01
	100	54.17	17.78
B16	400	66.67	47.99
	200	54.42	29.51
	100	38.61	19.08
氟吡甲禾灵	400	95.35	30.45
	200	79.37	13.76
	100	61.68	7.82
C1	400	24.09	16.02
	200	20.88	4.81
	100	15.83	1.11
F	400	25.08	17.82
	200	18.06	12.88
	100	9.52	8.72

表 2 化合物B5, B16, C1和F的室内盆栽除草活性
Table 2. Greenhouse herbicidal activities of the compounds B5, B16, C1 and F

2 结论

本文以2-氯吡啶衍生物和对胺基苯酚等作为原料, 合成了23个全新吡啶氧基苯胺基丙酸/乙酸乙酯类化合物, 产物经过核磁共振氢谱、高分辨质谱和X晶体衍射确认了结构, 并采用培养皿法和盆栽试验测定了新化合物对稗草和油菜的室内生物活性.结果表明大部分目标化合物对稗草表现出中等到优秀的除草活性, 其中化合物B5活性最高, 与氟吡甲禾灵的除草活性相当.构效关系比较发现, 吡啶环上有硝基取代基时表现出更强的除草活性; 而且, 吡啶环上3位有强吸电子取代基的除草活性高于5位.这个结果提供了一个有用的信息, 即在这类除草剂的芳环3位引入强吸电子基团可能会提高除草活性.化合物B5不论是在培养皿还是在盆栽的试验中, 对稗草都表现出与氟吡甲禾灵相当的除草活性, 所以, 化合物B5可以作为一个开发新除草剂的先导化合物.

3 实验部分

3.1 仪器与试剂

申光熔点仪 (上海精密科学仪器有限公司, 温度计未校正); 高分辨质谱仪 (Thermo Scientific的LTQ Orbitrap Discovery, Bremen, Germany); ¹H NMR (内标为TMS, 溶剂为CDCl₃和DMSO-d₆) 使用Bruker AV 600和Bruker AV 400核磁共振仪测定; X单晶衍射仪 (Bruker SMART CCD-based diffractometer).薄层和柱层析用硅胶均为青岛海洋化工厂产品.实验所用试剂均为国产分析纯试剂.

3.2 合成方法

2-[4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B1) 参考文献[8]合成.在带有氮气装置的100 mL三口瓶中, 加入40 mL DMF, 依次加入2.18 g对胺基苯酚和1.92 g叔丁醇钠, 在室温下, 搅拌约2 h, 再加入4.32 g 2, 3-Cl₂-5-CF₃吡啶和2.78 g K₂CO₃, 继续搅拌反应.用TLC检测反应, 待反应结束后, 减压蒸馏出DMF, 用50 mL氯仿溶解, 萃取, 取油层, 无水硫酸钠干燥, 静置过夜, 过滤浓缩得黑褐色粉末.即为4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基) 苯胺, 称重4.52 g, 收率约为78.4%.

将上述4.52 g 4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基) 苯胺和2.73 g 2-氯丙酸乙酯置于100 mL圆底烧瓶中, 加入2.76 g K₂CO₃和催化剂量的KI, 加入40 mL DMF作为溶剂, 加热至100 ℃, 搅拌反应.用薄层色谱 (TLC) 检测反应.待反应结束后, 减压蒸馏出N, N-二甲基甲酰胺 (DMF), 用50 mL氯仿溶解, 萃取, 取油层, 无水硫酸钠干燥, 静置过夜, 过滤浓缩得到黏稠液体, 用乙酸乙酯:石油醚进行柱层析分离, 得到红棕色固体, 即为B1, 重4.27 g, 收率84.8%.化合物B2~B17都按此方法合成.

化合物B14(1.6 mmol) 溶解在60 mL乙醇和12 mL蒸馏水中, 投入氯化铵4.8 g和还原铁粉3.25 g.加热回流1 h, 用薄层色谱 (TLC) 检测反应, 趁热过滤即得到纯的B18.

化合物C1~C3的合成采用B1的方法, 只是用2-氯乙酸乙酯替代2-氯丙酸乙酯.

中间体A与三倍量的2-氯丙酸乙酯反应得到化合物D.采用同样的方法, 以2-氯-3-氟-5-甲基吡啶为原料合成得到化合物F.

3.3 化合物的表征数据

2-[4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B1):红棕色固体, 收率84.8%. m.p. 62.4~64.2 ℃; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃)δ: 8.29 (s, 1H), 7.97 (s, 1H), 7.01 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 6.68 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 4.25 (d, J＝7.2 Hz, 3H), 4.14 (s, 1H), 1.52 (d, J＝6.4 Hz, 3H), 1.30 (t, J＝6.4 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₇H₁₇ClF₃N₂O₃[M+H]⁺ 389.0874, found 389.0876.

2-[4-(5-三氟甲基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B2):白色固体, 收率67%. m.p. 50.2~51.4 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.01 (s, 1H), 8.63~8.48 (m, 1H), 8.15 (s, 1H), 7.10 (t, J＝9.6 Hz, 1H), 6.93 (t, J＝9.2 Hz, 2H), 6.58 (s, 2H), 6.09 (dd, J＝9.6, 4.0 Hz, 1H), 4.11 (d, J＝6.8 Hz, 2H), 4.04 (s, 1H), 1.39 (d, J＝6.4 Hz, 3H), 1.18 (t, J＝6.4 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₇H₁₈F₃N₂O₃[M+H]⁺ 355.1264, found 355.1262.

2-[4-(3-三氟甲基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B3):白色固体, 收率88.8%. m.p. 76~77 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 8.34 (d, J＝4.4 Hz, 1H), 8.20 (d, J＝7.6 Hz, 1H), 7.28~7.23 (m, 1H), 6.88 (d, J＝8.8 Hz, 2H), 6.57 (d, J＝8.8 Hz, 2H), 6.02 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 4.10 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 4.02 (q, J＝7.2 Hz, 1H), 1.38 (d, J＝6.8 Hz, 3H), 1.18 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₇H₁₈F₃N₂O₃[M+H]⁺ 355.1264, found 355.1268.

2-[4-(3-氯-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B4):白色固体, 收率80.9%. m.p. 76~77.5 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃)δ: 8.02 (dd, J＝4.8, 1.8 Hz, 1H), 7.73 (dd, J＝7.8, 1.2 Hz, 1H), 7.02~6.98 (m, 2H), 6.92 (dd, J＝7.8, 4.8 Hz, 1H), 6.69~6.63 (m, 2H), 4.21 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 4.11 (q, J＝6.6 Hz, 1H), 1.49 (d, J＝6.6 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₈ClN₂O₃[M+H]⁺ 321.1000, found 321.1006.

2-[4-(5-硝基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B5):浅黄色固体, 收率89.6%. m.p. 64~66 ℃; ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 9.02 (d, J＝2.8 Hz, 1H), 8.57 (dd, J＝9.2, 2.8 Hz, 1H), 7.11 (d, J＝9.2 Hz, 1H), 6.94 (d, J＝8.8 Hz, 2H), 6.59 (d, J＝8.8 Hz, 2H), 6.11 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 4.11 (d, J＝7.2 Hz, 2H), 4.06~4.01 (m, 1H), 1.39 (d, J＝6.8 Hz, 3H), 1.19 (d, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₈ClN₂O₃[M+H]⁺ 332.1241, found 332.1242.

2-[4-(3, 5-二溴-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B6):白色固体, 收率88.4%. m.p. 68~69 ℃; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃)δ: 8.09 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 8.04 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.00~6.97 (m, 2H), 6.69~6.67 (m, 2H), 4.23 (q, J＝7.2 Hz, 3H), 4.13 (q, J＝6.8 Hz, 1H), 1.51 (d, J＝6.8 Hz, 3H), 1.29 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₇Br₂N₂O₃[M+H]⁺ 442.9600, found 442.9603.

2-[4-(4-溴-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B7):浅黄色液体, 收率78.8%. ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 8.19 (d, J＝4.0 Hz, 1H), 6.91 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 6.75-6.77 (m, 2H), 6.66 (d, J＝4.0 Hz, 2H), 4.22 (q, J＝8.0 Hz, 2H), 4.12 (q, J＝8.0 Hz, 1H), 1.51 (d, J＝8.0 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝6.0 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₈-BrN₂O₃[M+H]⁺ 365.0495, found 365.0493.

2-[4-(3-氟-5-甲基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B8):浅黄色液体, 收率79.6%. ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆) δ: 7.90 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 6.91~6.88 (m, 3H), 6.67 (d, J＝8.0 Hz, 2H), 4.21 (q, J＝8.0 Hz, 2H), 4.11 (q, J＝7.6 Hz, 1H), 2.23 (s, 3H), 1.50 (d, J＝6.8 Hz, 3H), 1.27 (t, J＝6.0 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₇H₂₀FN₂O₃[M+ H]⁺ 319.1452, found 319.1455.

2-[4-(5-甲酸甲酯-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B9):浅黄色液体, 收率85.8%.¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.83 (dd, J＝2.4, 1.2 Hz, 1H), 8.23 (dd, J＝8.4, 2.4 Hz, 1H), 7.03~6.96 (m, 2H), 6.86 (dd, J＝9.0, 0.6 Hz, 1H), 6.72~6.60 (m, 2H), 4.22 (q, J＝7.2 Hz, 3H), 4.12 (q, J＝6.6 Hz, 1H), 3.92 (s, 3H), 1.50 (d, J＝7.2 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₈H₂₁N₂O₅[M+H]⁺ 345.1445, found 345.1443.

2-[4-(5-氯-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B10):白色固体, 收率79.4%. m.p. 45.3~47.6 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃)δ: 8.13 (dd, J＝2.4, 0.6 Hz, 1H), 7.60 (dd, J＝8.4, 2.4 Hz, 1H), 7.02~6.92 (m, 2H), 6.80 (dd, J＝9.0, 0.6 Hz, 1H), 6.69~6.60 (m, 2H), 4.22 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 4.18 (d, J＝6.0 Hz, 1H), 4.11 (q, J＝6.6 Hz, 1H), 1.49 (d, J＝6.6 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₈ClN₂O₃[M+H]⁺ 321.1000, found 321.1000.

2-[4-(3-溴-5-氯-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B11):白色固体, 收率5.6%. m.p. 68~69 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃)δ: 8.00 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.91 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.02~6.95 (m, 2H), 6.69~6.62 (m, 2H), 4.22 (q, J＝7.2 Hz, 3H), 4.11 (q, J＝6.6 Hz, 1H), 1.49 (d, J＝7.2 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₇BrClN₂O₃[M+H]⁺ 399.0106, found 399.0111.

2-[4-(3-硝基-5-溴-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B12):浅黄色液体, 收率87.6%.¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.45 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 8.37 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.02~6.95 (m, 2H), 6.69~6.61 (m, 2H), 4.22 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 4.12 (t, J＝6.6 Hz, 1H), 1.50 (d, J＝6.6 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₇BrN₃O₅[M+H]⁺ 410.0346, found 410.0349.

2-[4-(6-氟-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B13):浅黄色液体, 收率90.4%.¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 7.55 (dd, J＝7.8, 1.2 Hz, 1H), 7.04~6.93 (m, 3H), 6.66~6.59 (m, 3H), 4.21 (q, J＝7.2 Hz, 3H), 4.13~4.06 (m, 1H), 1.49 (d, J＝6.6 Hz, 3H), 1.26 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₈FN₂O₃[M+H]⁺ 305.1296, found 305.1295.

2-[4-(3-氯-5-硝基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B14):浅黄色液体, 收率86.4%.¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.89 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 8.55 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.03~6.97 (m, 2H), 6.71~6.63 (m, 2H), 4.29 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 4.23 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 4.13 (q, J＝7.2 Hz, 1H), 1.50 (d, J＝7.2 Hz, 3H), 1.29 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₇ClN₃O₅[M+H]⁺ 366.0851, found 366.0852.

2-[4-(3, 5-二氯-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B15):白色固体, 收率84.2%. m.p. 59.5~60.4 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃)δ: 7.96 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.74 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.04~6.95 (m, 2H), 6.70~6.58 (m, 2H), 4.22 (q, J＝7.2 Hz, 3H), 4.11 (q, J＝7.2 Hz, 1H), 1.49 (d, J＝7.2 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₇Cl₂N₂O₃[M+H]⁺ 355.0611, found 355.0620.

2-[4-(3-硝基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B16):浅黄色液体, 收率82.1%. ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 10.00 (s, 1H), 8.51 (dd, J＝8.4, 1.8 Hz, 1H), 8.45 (dd, J＝4.8, 1.8 Hz, 1H), 7.54~7.49 (m, 2H), 6.95~6.90 (m, 2H), 6.80 (dd, J＝8.4, 4.2 Hz, 1H), 4.75 (q, J＝6.6 Hz, 1H), 4.24 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 1.64 (d, J＝7.2 Hz, 3H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₈N₃O₅[M+H]⁺ 332.1241, found 332.1247.

2-[4-(3-氟-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B17):黄色固体, 收率86.4%. m.p. 92~93 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃)δ: 8.06 (dd, J＝4.2, 1.8 Hz, 1H), 7.14~7.07 (m, 2H), 6.92~6.87 (m, 2H), 6.65~6.60 (m, 2H), 4.21 (q, J＝7.2 Hz, 3H), 4.13~4.07 (m, 1H), 1.49 (d, J＝6.6 Hz, 3H), 1.27 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₈FN₂O₃[M+H]⁺ 305.1296, found 305.1295.

2-[4-(3-氯-5-氨基-2-吡啶氧基) 苯胺基]丙酸乙酯 (B18):浅黄色液体, 收率78.9%.¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 7.53 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 7.15 (d, J＝2.4 Hz, 1H), 6.97~6.91 (m, 2H), 6.64~6.59 (m, 2H), 4.20 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 4.13~4.06 (m, 2H), 3.53 (s, 2H), 1.47 (d, J＝6.6 Hz, 3H), 1.27 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₆H₁₉ClN₂O₅[M+H]⁺ 336.1109, found 336.1107.

2-[4-(5-硝基-2-吡啶氧基) 苯胺基]乙酸乙酯 (C1):黄色固体, 收率81.3%. m.p. 102~103 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 9.05 (d, J＝3.0 Hz, 1H), 8.44 (dd, J＝9.0, 3.0 Hz, 1H), 7.01~6.96 (m, 3H), 6.67~6.65 (m, 2H), 4.40 (t, J＝4.8 Hz, 1H), 4.27 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 3.92 (d, J＝4.8 Hz, 2H), 1.32 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₅H₁₆N₃O₅[M+H]⁺ 318.1085, found 318.1087.

2-[4-(3-硝基-2-吡啶氧基) 苯胺基]乙酸乙酯 (C2):红色固体, 收率79.5%. m.p. 89~90 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 10.00 (s, 1H), 8.52 (dd, J＝8.4, 1.8 Hz, 1H), 8.45 (dd, J＝4.2, 1.8 Hz, 1H), 7.53 (d, J＝9.0 Hz, 2H), 6.99~6.94 (m, 2H), 6.80 (dd, J＝8.4, 4.8 Hz, 1H), 4.64 (s, 2H), 4.30 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 1.32 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₅H₁₆N₃O₅[M+H]⁺ 318.1085, found 318.1081.

2-[4-(4-溴-2-吡啶氧基) 苯胺基]乙酸乙酯 (C3):白色固体, 收率89.6%. m.p. 70~71 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.19 (d, J＝6.0 Hz, 1H), 6.94~6.93 (m, 2H), 6.78~6.75 (m, 2H), 6.66~6.64 (m, 2H), 4.40 (s, 1H), 4.28 (q, J＝7.2 Hz, 2H), 3.92 (d, J＝3.6 Hz, 2H), 1.32 (t, J＝7.2 Hz, 3H). HRMS calcd for C₁₅H₁₆BrN₂O₃[M+H]⁺351.0339, found 351.0339.

2, 2'-[4-(3-硝基-2-吡啶氧基) 苯胺基]二乙酸二乙酯 (D):黄色固体, 收率80.6%. m.p. 85~86 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.34~8.29 (m, 2H), 7.10 (dd, J＝7.8, 4.8 Hz, 1H), 7.05 (d, J＝9.0 Hz, 2H), 6.66 (d, J＝9.6 Hz, 2H), 4.22 (q, J＝7.2 Hz, 4H), 4.15 (s, 4H), 1.29 (t, J＝7.2 Hz, 6H). HRMS calcd for C₁₉H₂₂N₃O₇[M+H]⁺404.1453, found 404.1457.

2, 2'-[4-(2-氯-5-甲基-3-吡啶氧基) 苯胺基]二乙酸二乙酯 (F): 浅黄色固体, 收率70.4%. m.p. 120~121 ℃; ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ: 7.89 (s, 1H), 6.91~6.94 (m, 3H), 6.63 (d, J＝8.8 Hz, 2H), 4.23 (q, J＝7.2 Hz, 4H), 4.14 (s, 4H), 2.23 (s, 3H), 1.29 (t, J＝7.2 Hz, 6H). HRMS calcd for C₂₀H₂₄ClN₂O₅[M+H]⁺ 407.1368, found 407.1365.

3.4 化合物F的晶体衍射

将45 mg化合物F置于20 mL小瓶中, 分别用乙酸乙酯/石油醚 (V:V＝1:6) 将其溶解, 滤膜过滤, 用Parafilm膜将瓶口封好, 用针扎5个孔, 静置于阴凉处, 让溶剂缓慢挥发, 大约5 d长出符合要求的晶体.化合物F的晶体结构数据已存于剑桥晶体结构数据库中, CCDC号为1501969.

3.5 室内除草活性的测定

采用培养皿法对新化合物进行室内除草活性测试, 方法参照文献[16~23]略有改进.

稗草和油菜的催芽处理:先将稗草或油菜种子置于蒸馏水浸泡24 h, 然后置于垫有潮湿纱布的磁盘上, 转移到30 ℃的光照培养箱中, 催芽24 h.从催好芽的种子中, 选取大小均一并且饱满露白种子, 每个培养皿 (直径7 cm) 内置两张滤纸并放置15粒种子, 每一种药剂设置6个浓度, 三个重复, 然后向每个培养皿加入4 mL的药剂.处理完毕后, 放在30 ℃的光照培养箱进行培养, 约7 d后, 稗草测量茎长, 油菜测量根长.同时选用氟吡甲禾灵作为对照药剂, 以清水加少量丙酮作为空白对照.

化合物B5, B16, C1和F室内盆栽生物测定方法参考文献[24~28].将萌发的稗草和油菜种子置于有土壤的塑料碗中, 在室温下进行培养.将化合物B5, B16, C1和F溶于1 mL丙酮并滴加1滴吐温80, 然后加水配制成乳浊液, 每个药剂设置3个浓度, 分别为400, 200和100 g/ha.以300 L/ha的用水量对供试植物进行茎叶喷雾, 药剂在植物第一片真叶展开后进行处理, 每个处理重复3次.药剂处理后10 d称量植物地上部分鲜重, 计算化合物对杂草的毒力.

辅助材料 (Supporting Information)目标化合物的核磁共振图谱和化合物F的分子结构单晶衍射图及其结构信息.这些材料可以免费从本刊网站 (http://sioc-journal.cn/) 上下载.

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图 1 芳氧苯氧基丙酸酯类除草剂的结构

Figure 1 Structures of APPs herbicides

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图式1 化合物B1~B18, C1~C3和D的合成路线

Scheme 1 Synthetic route for compounds B1~B18, C1~C3 and D

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图式2 化合物F的合成路线.

Scheme 2 Synthetic route for compound F

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图 2 化合物F的分子结构

Figure 2 Molecular structure of compound F

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图 3 化合物F的晶孢堆积图

Figure 3 Part of the crystal packing in compound F

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表 1 化合物B1~B18, C1~C3, D和F的培养皿除草活性

Table 1. Plate herbicidal activity of compounds B1~B18, C1~C3, D and F

Compd		稗草			油菜
No.	X	回归曲线	r	IC₅₀/(mg•L^－1)	回归曲线	r	IC₅₀/(mg•L^－1)
B1	3-Cl-5-CF₃	y＝1.623x+1.962	0.981	74.480	y＝1.951x+1.656	0.993	51.807
B2	5-CF₃	y＝0.874x+3.477	0.995	55.304	y＝2.484x+0.369	0.996	73.180
B3	3-CF₃	y＝0.925x+3.168	0.998	103.39	y＝2.167x+1.253	0.98	55.637
B4	3-Cl	y＝1.316x+2.067	0.98	196.604	y＝2.359x+0.691	0.986	67.120
B5	5-NO₂	y＝1.070x+3.457	0.976	27.692	y＝1.088x+3.311	0.991	35.727
B6	3, 5-Br₂	y＝2.066x+1.507	0.992	113.381	y＝1.433x+2.704	0.992	39.979
B7	4-Br	y＝2.475x+0.562	0.972	62.088	y＝1.554x+2.430	0.988	45.132
B8	3-F-5-CH₃	y＝2.176x+0.770	0.995	88.005	y＝1.985x+1.585	0.994	52.464
B9	5-COOCH₃	y＝2.531x+0.532	0.992	58.289	y＝1.842x+2.049	0.981	39.981
B10	5-Cl	y＝0.922x+3.274	0.999	74.392	y＝1.637x+2.301	0.967	44.540
B11	3-Br-5-Cl	y＝1.379x+2.548	0.983	59.917	y＝1.628x+2.321	0.974	44.252
B12	3-NO₂-5-Br	y＝2.033x+1.624	0.975	45.777	y＝1.280x+3.003	0.979	36.325
B13	6-F	y＝1.523x+1.196	0.993	314.823	y＝3.491x－1.002	0.98	55.441
B14	3-Cl-5-NO₂	y＝1.399x+2.639	0.998	48.646	y＝2.942x－0.742	0.994	89.450
B15	3, 5-Cl₂	y＝3.236x－0.926	0.99	67.789	y＝1.905x+1.126	0.996	108.202
B16	3-NO₂	y＝2.210x+1.359	0.987	44.446	y＝3.022 x－0.492	0.993	65.613
B17	3-F	y＝2.836x－0.100	0.994	62.793	y＝1.922x+1.767	0.976	48.102
B18	3-Cl-5-NH₂	y＝1.880x+1.293	0.988	93.796	y＝2.963 x－0.884	0.999	96.782
C1	—	—	—	＞500	y＝2.791x－1.899	0.981	296.25
C2	—	y＝4.299x－5.513	0.978	278.74	—	—	＞500
C3	—	y＝3.607x－4.415	0.999	343.065	y＝1.368x+1.997	0.964	156.86
D	—	y＝3.105x－2.799	0.995	325.025	y＝3.970x－4.763	0.995	287.98
F	—	—	—	＞500	y＝2.089x+0.860	0.997	95.862
氟吡甲禾灵	—	y＝0.874x+3.750	0.993	26.959	y＝1.272x+2.126	0.996	182.122

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表 2 化合物B5, B16, C1和F的室内盆栽除草活性

Table 2. Greenhouse herbicidal activities of the compounds B5, B16, C1 and F

Compd.	剂量/(g•ha^－1)	抑制率/%
Compd.	剂量/(g•ha^－1)	稗草	油菜
B5	400	88.43	57.66
	200	72.54	39.01
	100	54.17	17.78
B16	400	66.67	47.99
	200	54.42	29.51
	100	38.61	19.08
氟吡甲禾灵	400	95.35	30.45
	200	79.37	13.76
	100	61.68	7.82
C1	400	24.09	16.02
	200	20.88	4.81
	100	15.83	1.11
F	400	25.08	17.82
	200	18.06	12.88
	100	9.52	8.72

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

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沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142