取代酯基噻唑烷类化合物的合成及安全剂活性研究

发布时间：2020-04-27 21:24

【摘要】：除草剂安全剂是在不影响除草剂使用效果基础上有效的对作物进行保护,降低作物受到除草剂药害的一类农药。本课题基于以往关于磺酰脲类除草剂安全剂的设计理念,以商品化的安全剂R-28725为先导化合物,利用生物电子等排法、结构活性关系和活性亚结构拼接法设计出44种未经报道的新型化合物并成功合成其中41种(III-3、III-4、III-5未成功合成)。以期能够获得具有高效性、广谱性并有效针对磺酰脲类除草剂药害的安全剂。本课题中合成了三类结构的化合物,分别为(R)-N-(对甲苯磺酰氨基甲酰基)噻唑烷-4-羧酸甲酯类、(R)-N-取代苯甲酰基噻唑烷-4-羧酸甲酯类和(R)-N-二氯乙酰基噻唑烷-4-羧酸甲酯类。(R)-N-(对甲苯磺酰氨基甲酰基)噻唑烷-4-羧酸甲酯类化合物是以L-半胱氨酸甲酯盐酸盐、几种结构对称的酮为原料,在碱性条件下合成噻唑烷类中间体后与对甲苯磺酰异氰酸酯在低温下反应合成,产率为60%-93%。(R)-N-取代苯甲酰基噻唑烷-4-羧酸甲酯类和(R)-N-二氯乙酰基噻唑烷-4-羧酸甲酯类化合物是在敷酸剂存在的条件下,以L-半胱氨酸甲酯盐酸盐、酮和酰氯为原料通过“一锅法”合成,产率为29%-91%。本课题所合成的化合物均通过熔点测定、红外光谱分析(IR)、核磁共振谱分析(~1H NMR与~(13)C NMR)以及高分辨质谱分析(HRMS)进行表征。在合成的化合物中挑选晶形较好的化合物采用溶剂挥发法培养单晶,得到化合物II-3和II-9的单晶,并通过X-射线衍射确定其空间构型,确保本实验中同类化合物构型的准确性。通过土培法进行41种化合物的生物活性测定以及酶活性测定。初步筛选中确定在除草剂氯嘧磺隆土壤残留浓度为24μg·kg~(-1)时,用于玉米浸种处理的化合物最佳浓度为25 mg·kg~(-1)。采用上述条件进行玉米种子处理,将处理后的种子置于培养箱中培养一周后测定玉米的根鲜重、株鲜重、根长、株高、乙酰乳酸合成酶(ALS)活性、谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性和谷胱甘肽(GSH)含量。结果显示大多数化合物对氯嘧磺隆具有不同程度的解毒作用,与商品化安全剂R-28725对比,化合物(R)-4-邻甲氧苯甲酰基-1-硫-4-氮杂螺环[4.5]癸烷-3-羧酸甲酯(XV)对氯嘧磺隆解毒效果最好,超过R-28725。株高、株鲜重、根长和根鲜重恢复率分别为89.08%、98.92%、91.20%和93.70%,GST比活性为2.793μmol·min~(-1)·mg~-11 protein、GSH含量为8.903μg·g~(-1)、ALS比活性为0.085 nmol·h~(-1)·mg~-11 protein。酶活实验表明安全剂通过增强GST、ALS活性与GSH浓度达到解毒效果。化合物的结构与活性关系表明,螺环化合物的解毒效果优于其它结构的化合物,化合物结构中存在邻甲氧苯甲酰基和对氯苯甲酰基时解毒效果最佳。比较而言,三类化合物的解毒效果排序如下:(R)-N-取代苯甲酰基噻唑烷-4-羧酸甲酯类(R)-N-(对甲苯磺酰氨基甲酰基)噻唑烷-4-羧酸甲酯类(R)-N-二氯乙酰基噻唑烷-4-羧酸甲酯类。
【图文】：

东北农业大学工学硕士学位论文同种类的禾本科杂草以及阔叶杂草[14]。进入污染高、残留时间长且效果较差的除草剂逐渐其超高效性与广谱性被继续使用，成为世界 2013 年，世界各国磺酰脲类除草剂的使用量类除草剂的年平均销售额已经超过 25 亿美长率增长[16]。在磺酰脲类除草剂的使用量上除草剂使用的品种和数量上仅次于美国，位嘧磺隆、甲磺隆、氯磺隆、苯磺隆等三十多种内[17]。evitt 等人研制出第一种磺酰脲类除草剂—氯磺化。在随后的研究中又有大量的磺酰脲类除对此类除草剂的化学结构分析研究，得出了以学结构分为三个部分，分别是苯环（Aryl））结构，图 1-1 为磺酰脲类除草剂基本结构：

引 言外，还有许多关于手性安全剂的报道。Jablonkai 等[52]在对用于玉米-甲基-[1.3]氧硫杂环戊烷-3-氧化物的研究中发现手性安全剂的极性。通过高效液相色谱法分离得到的手性异构体中，极性较大的异构 等[53]在对拟南芥的研究中发现 3-二氯乙酰基-2，2-二甲基-4-乙基有解毒效果，能够诱导植物体内的谷胱甘肽转移酶（GST），极大甘肽（GSH）含量以达到解毒效果。Zhao 报道二氯乙酰基VA唑烷类立体结构影响十分显著，在其研究中合成了两种不同手性的二氯乙对其进行生物活性进行测定，发现两类安全剂对咪唑乙烟酸[54]和氯果。呋喃解草唑(Furilazole)解草酮(Benoxacor)
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ457

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本文编号：2642669