6—三氟甲基—3，4，5，6—四氫嘧啶—2（1H）—（硫）酮類化合物的合成及其除草活性

李公春+張洪浩+朱鳳祥+吳長(zhǎng)增

摘要：以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）為原料，以氨基磺酸作催化劑，以無水乙醇為溶劑，在加熱攪拌條件下回流反應(yīng)3 h，得到6個(gè)6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物。初步生物活性測(cè)試表明該類化合物具有一定的除草活性，但活性不強(qiáng)，在濃度100 μg/mL時(shí)，最佳抑制效果是化合物d對(duì)油菜根長(zhǎng)生長(zhǎng)抑制率為45%。

關(guān)鍵詞：6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮;合成;除草活性

中圖分類號(hào)：O626.4;S482.4 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：0439-8114（2015）02-0352-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.02.024

Synthesis and Herbicidal Activities of 6-Trifluoromethyl-3，4，5，6-tetrahydropyrimidin-2（1H）-（thi）one Derivatives

LI Gong-chun，ZHANG Hong-hao，ZHU Feng-xiang，WU Chang-zeng

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Xuchang University， Xuchang 461000， Henan， China ）

Abstract： Six derivatives of 6-trifluoromethyl-3，4，5，6-tetrahydropyrimidin-2（1H）-（thi）one were synthesized by substituted benzaldehyde， ethyl 4，4，4-trifluoroacetoacetate and urea （or thiurea）， with catalyst of sulfamicacid， solvent of ethanol， refluxing for 3 h under the condition of stirring. The preliminary bioassay results showed that compounds had herbicidal activities， but the herbicidal activities were not strong. When compounds exhibited herbicidal activities of 45% against Brassica napus at 100 μg/mL， the effect was best.

Key words： 6-trifluoromethyl-3，4，5，6-tetrahydropyrimidin-2（1H）-（thi）one; synthesis; herbicidal activity

嘧啶類衍生物是一類非常重要的雜環(huán)化合物， 因低毒、高效和作用方式獨(dú)特而受到農(nóng)藥界廣泛重視，其中一些嘧啶酮類化合物表現(xiàn)出較好的除草活性。在除草劑領(lǐng)域，嘧啶類衍生物按化學(xué)結(jié)構(gòu)不同分為嘧啶醚、嘧啶胺、含嘧啶的磺酰脲、二苯基嘧啶、嘧啶磺酰胺、嘧啶酰胺、脲嘧啶和嘧啶酮等多類除草劑[1-4]。1893年Biginelli 首次報(bào)道了由乙酰乙酸乙酯、芳香醛和脲在濃鹽酸催化下縮合反應(yīng)得到3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物，此后這一合成方法稱為Biginelli 反應(yīng)。3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物可以作為鈣通道劑、抗過敏劑、降壓劑、拮抗劑，還具有抗病毒、抗腫瘤、抗菌和消炎等生物活性。Biginelli反應(yīng)的研究引起了人們的極大重視[5-9]。Biginelli 反應(yīng)可以得到3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物，但是1，3-二羰基化合物改用三氟乙酰乙酸乙酯后，由于強(qiáng)吸電子基團(tuán)三氟甲基的影響，反應(yīng)得到了3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物[10]。為了進(jìn)一步研究嘧啶類化合物結(jié)構(gòu)與除草活性關(guān)系，以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）為原料，設(shè)計(jì)合成了6個(gè)6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物，并測(cè)試了其除草活性。

1 ?材料與方法

1.1 ?儀器與試劑

SZCL-2A型磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司），XT4A型顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀（北京科儀電光儀器廠，溫度未校正），F(xiàn)TS-2100型紅外光譜儀（美國(guó)Bio-Rad公司）;試驗(yàn)所用試劑均為分析純或化學(xué)純。

1.2 ?化合物的合成

以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）為原料，設(shè)計(jì)合成了6種6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物。合成路線見圖 1。在50 mL圓底瓶中加入5.00 mmol 取代苯甲醛、6.00 mmol 三氟乙酰乙酸乙酯、7.50 mmol 脲（或硫脲）、0.15 g 氨基磺酸和5 mL無水乙醇，在磁力攪拌下回流反應(yīng) 3 h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，然后將反應(yīng)液倒入20 mL 冷水中，抽濾，干燥，稱重。目標(biāo)合成化合物熔點(diǎn)（m.p.）、紅外光譜（IR）的特征如下。

4-鄰氯苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-酮（a）。白色固體， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 收率94%，熔點(diǎn)166～169 ℃。IR（KBr），ν（cm-1）： ?3 229，3 111，2 984，1 690，1 485，1 211，1 191，853，endprint

762，655。

4-（2，4-二羥基苯基） -5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-酮（b）。淡黃色固體，收率46%，熔點(diǎn)229～230 ℃。IR（KBr），ν（cm-1）：3 219，3 110，2 979，1 714，1 516，1 461，852，

774，717， 1 671，1 172。

4-對(duì)氟苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-酮（c）。白色固體，收率88%，熔點(diǎn)103～104 ℃。IR（KBr），ν（cm-1）： 3 518，3 412，3 105，2 912，1 737，1 696，1 508，1 450， ? 1 204，840，770，711，2 942。

4-（2，4，5-三甲氧基苯基） -5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-酮（d）。白色固體，收率38%，熔點(diǎn)242～244 ℃。IR（KBr），

ν（cm-1）：3 440，3 326，3 076，2 942，1 757，1 674，

1 594，1 206，756，693。

4-對(duì)氟苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫脲嘧啶-2（1H）-硫酮（e）。淡黃色固體，收率53%，熔點(diǎn)171～173 ℃。IR（KBr），ν（cm-1）：3 367，3 277，3 081，2 903，1 721，1 553，1 494， 1 204，1 098，821，704。

4-（2，4，5-三甲氧基苯基）-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫脲嘧啶-2（1H）-硫酮（f）。白色固體，收率25%， 熔點(diǎn)190～192 ℃。IR（KBr），ν（cm-1）：3 453，3 337，3 198，2 973，2 934，

1 738，1 551，1 142，789，762，687，1 206。

1.3 ?除草活性測(cè)試

分別采用油菜（Brassica napus）平皿法和稗草[Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.]小杯法測(cè)定合成化合物的除草活性。

1）油菜平皿法：直徑6.0 cm的培養(yǎng)皿中鋪一張直徑5.6 cm的濾紙，加2 mL濃度為100 μg/mL的供試化合物溶液，播種浸種4～6小時(shí)的油菜種子15粒， （28±1） ℃黑暗培養(yǎng)65 h后測(cè)定胚根長(zhǎng)度。通過黑暗條件下化合物對(duì)油菜胚根的生長(zhǎng)抑制來檢測(cè)化合物的除草活性。計(jì)算油菜根長(zhǎng)生長(zhǎng)抑制率。

2）稗草小杯法：在覆蓋一層玻璃珠的50 mL的燒杯中鋪一張濾紙片， 加入5 mL 濃度為100 μg/mL的供試化合物溶液，播種露白的稗草種子10粒，（28±1） ℃光照培養(yǎng)65 h后測(cè)定地上部分高度。通過光照條件下化合物對(duì)稗草地上部分的生長(zhǎng)抑制來檢測(cè)化合物的除草活性。計(jì)算稗草株高生長(zhǎng)抑制率。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 ?目標(biāo)化合物的合成

以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）為原料，氨基磺酸作催化劑，無水乙醇為溶劑，在加熱攪拌條件下回流反應(yīng)3 h，然后將反應(yīng)液倒入水中，得到4-取代苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物。Biginelli反應(yīng)由乙酰乙酸乙酯、芳香醛和脲在濃鹽酸催化下縮合反應(yīng)得到3，4-二氫嘧啶-2-酮類化合物，但是1，3-二羰基化合物改用三氟乙酰乙酸乙酯后，由于強(qiáng)吸電子基團(tuán)三氟甲基的影響，Biginelli反應(yīng)機(jī)理最后兩步羥基質(zhì)子化和失水不能夠進(jìn)行[11]。因此，所合成的目標(biāo)化合物中仍然保留羥基，得到4-取代苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物。前期試驗(yàn)曾合成過此類化合物[12]，并培養(yǎng)出單晶，X-射線單晶衍射確證化合物的結(jié)構(gòu)。

紅外圖譜解析。以4-鄰氯苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-酮（a）為例，IR譜圖數(shù)據(jù)分析得：3 229 cm-1為N-H伸縮振動(dòng)吸收峰;3 119 cm-1為苯環(huán)C-H伸縮振動(dòng)吸收峰，此可以與1 485 cm-1苯環(huán)骨架吸收峰，853、762、655 cm-1處鄰二取代上苯C-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰相互印證;1 690 cm-1為酯羰基吸收峰;1 211 cm-1為C-F伸縮振動(dòng)吸收峰;1 191、2 984 cm-1為飽和碳的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰，從紅外圖譜解析可知紅外圖譜與目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)相吻合。

2.2 ?目標(biāo)化合物的除草活性

從4-取代苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物的油菜平皿法及稗草小杯法生測(cè)結(jié)果（表1）來看，在濃度100 μg/mL時(shí)，6-三氟甲基-4-取代苯基-5-乙氧羰基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物對(duì)油菜根長(zhǎng)和稗草株高抑制率都不大，在濃度100 μg/mL時(shí)，這類化合物除草活性最好的化合物d對(duì)油菜根長(zhǎng)生長(zhǎng)抑制率僅為45%。取代苯基上的取代基無論是吸電子基團(tuán)（-F），還是給電子基團(tuán)（-OCH3），化合物除草活性都不好，說明此類結(jié)構(gòu)的化合物除草活性較差。

3 ?結(jié)論

以無水乙醇為溶劑，氨基磺酸作催化劑，用取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）為原料，在加熱攪拌條件下回流反應(yīng)3 h，得到4-取代苯基-5-乙氧羰基-6-羥基-6-三氟甲基-3，4，5，6-四氫嘧啶-2（1H）-（硫）酮類化合物。初步生物活性測(cè)試表明該類化合物具有一定的除草活性，但活性不強(qiáng)，在濃度100 μg/mL時(shí)最佳抑制效果是化合物d對(duì)油菜根長(zhǎng)生長(zhǎng)抑制率為45%。endprint

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