含香豆素結(jié)構(gòu)的芳氧苯氧丙酸酯衍生物的設(shè)計(jì)、合成及除草活性研究

葉青青,李 娜,丁 雪,雷 康

(1. 滁州城市職業(yè)學(xué)院 醫(yī)學(xué)院,安徽 滁州 239000;2. 聊城大學(xué) 藥學(xué)院,山東 聊城 252059)

芳氧苯氧丙酸酯 (Aryloxy phenoxy propionate, APP) 類化合物是一類重要的防除禾本科雜草的除草劑 (圖1a),能夠抑制植物體內(nèi)乙酰輔酶A羧化酶 (Acetyl CoA carboxylase, ACCase),使植物無法正常合成脂肪酸,從而造成植物細(xì)胞中膜系統(tǒng)受損,最終導(dǎo)致植物死亡[1-3]。研究表明,APP類除草劑具有高效、低毒、對(duì)后茬作物安全等優(yōu)點(diǎn)[4],該類除草劑在2014年的全球銷售額為12.17億美元,占除草劑總銷售額的4.6 %。正因?yàn)锳PP類除草劑具有綠色農(nóng)藥的特點(diǎn)及良好的市場(chǎng)銷量,對(duì)其開發(fā)已成為國(guó)外各大知名農(nóng)藥公司的研究熱點(diǎn),至今已有20多個(gè)商品化產(chǎn)品。然而,長(zhǎng)期大量施用APP類除草劑使雜草ACCase中的氨基酸發(fā)生突變,導(dǎo)致現(xiàn)有的APP類除草劑不能很好的與靶標(biāo)酶結(jié)合,雜草對(duì)除草劑的敏感程度降低,最終造成除草劑藥效降低[5-8]。如何克服和延緩雜草對(duì)APP類除草劑的抗藥性問題已經(jīng)引起農(nóng)藥研究者的關(guān)注。目前,一個(gè)有效的解決方法就是開發(fā)結(jié)構(gòu)新穎、具有更高生物活性的APP類除草劑。

圖1 目標(biāo)化合物CPP和CPA的設(shè)計(jì)

香豆素天然產(chǎn)物是含有苯并α-吡喃酮結(jié)構(gòu)的一類化合物。研究發(fā)現(xiàn),香豆素天然產(chǎn)物具有多種醫(yī)用及農(nóng)用生物活性[9-11],其中部分香豆素天然產(chǎn)物,如4-羥基香豆素[12]、補(bǔ)骨脂素[13]、傘形酮[14]、東莨菪內(nèi)脂[15]、Wampetin[16]等,具有植物毒性,能夠抑制植物生長(zhǎng)及種子萌發(fā) (圖1b)。因此,本文通過活性亞結(jié)構(gòu)拼接的方法,用香豆素結(jié)構(gòu)代替APP類除草劑的芳環(huán)部分,設(shè)計(jì)合成含香豆素結(jié)構(gòu)的芳氧苯氧羧酸酯類化合物CPP和CPA(圖1c),研究其除草活性及構(gòu)效關(guān)系,發(fā)現(xiàn)一種含香豆素結(jié)構(gòu)的新型APP類除草劑先導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

1 結(jié)果與討論

1.1 目標(biāo)化合物的合成

目標(biāo)化合物按照?qǐng)D2所示的路線合成。首先,以R取代鄰羥基苯乙酮 (化合物1a～1i) 為原料,在堿性條件下,與碳酸二乙酯 (化合物2) 反應(yīng),經(jīng)過關(guān)環(huán)反應(yīng)得到中間體R取代4-羥基香豆素 (化合物3a～3i).中間體3a～3i與三溴化膦在0℃下反應(yīng)得到中間體R取代4-溴香豆素 (化合物4a～4i)。最后,中間體4a～4i經(jīng)與4-羥基苯氧羧酸 (化合物5a和5b) 進(jìn)行親核取代反應(yīng)得到目標(biāo)化合物CPP-1～CPP-9和CPA-1～CPA-9。所合成的18個(gè)目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)1HNMR,13CNMR及高分辨質(zhì)譜確證。

圖2 目標(biāo)化合物CPP-1～CPP-9和CPA-1～CPA-9的合成路線

1.2 目標(biāo)化合物的除草活性研究

利用油菜平皿法和稗草小杯法對(duì)目標(biāo)化合物的除草活性進(jìn)行了初步測(cè)試。如表1所示,在100 μg/mL的濃度下,目標(biāo)化合物對(duì)單子葉植物稗草的抑制效果優(yōu)于對(duì)雙子葉植物油菜的抑制效果,其中,化合物CPP-4對(duì)稗草的抑制率達(dá)到87.4%,與商品化的除草劑-喹禾靈 (Quizalofop-ethyl, QZ) 的抑制效果相當(dāng)。這說明目標(biāo)化合物對(duì)單子葉植物具有選擇性。然而,在10 μg/mL的濃度下,大部分化合物對(duì)測(cè)試雜草的抑制效果不理想,僅化合物CPP-2,CPP-3,CPP-4對(duì)稗草的抑制率大于40%。

表1 目標(biāo)化合物CPP-1～CPP-9和CPA-1～CPA-9平皿小杯法的除草活性(抑制率%)a

通過分析化合物CPP-1～CPP-9在100 μg/mL濃度下對(duì)稗草的抑制率發(fā)現(xiàn),在香豆素6-位上引入取代基R,化合物CPP-2～CPP-5對(duì)稗草的抑制率高于化合物CPP-1;而在香豆素7-位上引入取代基R后,僅化合物CPP-8對(duì)稗草的抑制率高于化合物CPP-1,化合物CPP-6,CPP-7和CPP-9對(duì)稗草的抑制率低于CPP-1。這說明在香豆素6-位上引入取代基R有利于提高化合物的除草活性。通過分析化合物CPP-2～CPP-5對(duì)稗草的抑制率發(fā)現(xiàn),化合物CPP-4的除草活性高于CPP-2,CPP-3和CPP-4,這說明在香豆素6-位引入氟原子比引入溴原子、氯原子和甲氧基更有利于提高化合物的除草活性。有趣的是,通過分析目標(biāo)化合物CPA-1～CPA-9在100 μg/mL濃度下對(duì)稗草的抑制率發(fā)現(xiàn),在香豆素6-位上引入氟原子的化合物CPA-4具有最高的除草活性,與CPP系列化合物的構(gòu)效關(guān)系相似。這些分析結(jié)果說明,在香豆素6-位引入氟原子更有利于提高除草活性。另外,通過平行比較法分析CPP系列化合物和CPA系列化合物的除草活性發(fā)現(xiàn),化合物CPP-1～CPP-9對(duì)稗草的抑制率均高于對(duì)應(yīng)的化合物CPA-1～CPA-9,這說明當(dāng)化合物的R1基團(tuán)為甲基時(shí)有利于提高除草活性。因此,當(dāng)R為6-氟,R1為甲基的化合物是最佳構(gòu)型。這些初步的構(gòu)效關(guān)系結(jié)果為今后化合物的改造提供了一些有用的信息。

隨后,我們選取了化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4進(jìn)行了溫室盆栽實(shí)驗(yàn),其除草活性數(shù)據(jù)列于表2。在1 500 g/hm2的劑量下,化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4經(jīng)土壤處理后,對(duì)油菜、莧菜、稗草和馬唐均具有一定的抑制活性,并且對(duì)稗草和馬唐的抑制活性高于對(duì)油菜和莧菜的抑制活性。例如,化合物CPP-4對(duì)稗草和馬唐的抑制率分別為82.3%和88.6%,而對(duì)油菜和莧菜的抑制率分別為11.2%和9.6%。這說明目標(biāo)化合物對(duì)單子葉植物的抑制效果優(yōu)于對(duì)雙子葉植物的抑制效果,與上述小杯平皿實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn),在1 500 g/hm2的劑量下,化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4經(jīng)莖葉處理后的除草活性均低于經(jīng)土壤處理后的除草活性。這說明目標(biāo)化合物適用于土壤處理。隨著化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4使用劑量的降低,其對(duì)雜草的抑制活性顯著降低。然而,商品化的除草劑-喹禾靈對(duì)單子葉植物稗草和馬唐的除草活性并沒有隨著劑量的降低而下降,甚至在375 g/hm2的劑量下,其對(duì)稗草和馬唐的抑制率仍然為100%?；谝陨辖Y(jié)果可以看出,目前合成的目標(biāo)化合物的除草活性低于商品化除草劑-喹禾靈,但是,在1 500 g/hm2的劑量下,化合物CPP-4具有最高的除草活性,與商品化的除草劑-喹禾靈的除草活性相當(dāng),可以作為一個(gè)選擇性的除草劑先導(dǎo)化合物進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

本實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純或化學(xué)純,購(gòu)于安耐吉化學(xué)試劑有限公司和TCI化學(xué)試劑公司;硅膠(200-300目) 從青島海洋化工廠購(gòu)得;Bruker 500型核磁共振儀,TMS為內(nèi)標(biāo),氘代氯仿作溶劑;Ionspec 7.0T傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀,離子源為電噴霧電離源 (ESI)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 中間體3的合成[17,18]。將鄰羥基苯乙酮1a (270 mg, 2 mmol) 溶于60 mL的甲苯中,加入碳酸二乙酯2 (350 mg, 3 mmol),降溫至0 ℃攪拌,分4批加入60%的NaH (400 mg, 10 mmol),每批間隔5分鐘,加完后升溫至100 ℃反應(yīng)4 h,薄層層析(Thin Layer Chromatography, TLC)跟蹤反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,將反應(yīng)體系冷卻至室溫,然后將反應(yīng)體系加入至100 mL冰水中,收集水相,水相用乙醚洗滌2次,然后用2 M HCl酸化至pH=3,有沉淀析出,過濾,收集固體,真空干燥得到白色固體3a (220 mg, 產(chǎn)率68%)。其它中間體化合物3b～3i的合成方法與3a相同。

2.2.2 目標(biāo)化合物CPP和CPA的合成。將4-羥基香豆素3a (162 mg, 1 mmol) 溶于10 mL的二氯甲烷中,降溫至0 ℃攪拌,加入三溴化膦 (268 mg, 1 mmol),室溫反應(yīng)3 h,TLC跟蹤反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,將溶劑旋干,得到棕色固體4a。然后,將4a溶于10 mL乙腈中,依次加入碳酸鉀 (207 mg, 1.5 mmol) 和4-羥基苯氧丙酸乙酯5a (210 mg, 1 mmol),反應(yīng)體系升溫至90 ℃反應(yīng)6 h,TLC跟蹤反應(yīng),待反應(yīng)結(jié)束后,將溶劑旋干后,殘余物經(jīng)過硅膠柱層析分離(石油醚: 乙酸乙酯=10: 1, 體積比),得到白色固體CPP-1 (166 mg, 產(chǎn)率47%)。目標(biāo)化合物CPP-2～CPP-9和CPA-1～CPA-9的合成方法與CPP-1相同。

4-((2-氧代-2H-苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-1): 白色固體; 產(chǎn)率47%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.01 (dd,J=7.9, 1.4 Hz, 1H), 7.61 (ddd,J=8.6, 7.4, 1.6 Hz, 1H), 7.41-7.31 (m, 2H), 7.11～7.05 (m, 2H), 7.00～6.93 (m, 2H), 5.42 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.79 (s), 166.64 (s), 162.63 (s), 156.02 (s), 153.68 (s), 146.41 (s), 132.78 (s), 124.08 (s), 123.07 (s), 122.24 (s), 116.86 (s), 116.77 (s), 115.44 (s), 93.39 (s), 73.27 (s), 61.47 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H18NaO6+[M+Na]+377.099 6, found 377.100 4。

4-((2-氧代-2H-6-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-2): 白色固體; 產(chǎn)率43.5%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.14 (d,J=2.4 Hz, 1H), 7.70 (dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 7.24 (s, 1H), 7.10～7.04 (m, 2H), 7.01～6.94 (m, 2H), 5.43 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.76 (s), 165.45 (s), 161.92 (s), 156.15 (s), 152.50 (s), 146.10 (s), 135.61 (s), 125.77 (s), 122.13 (s), 118.61 (s), 117.00 (s), 116.95 (s), 116.80 (s), 94.03 (s), 73.24 (s), 61.50 (s), 18.54 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17BrNaO6+[M+Na]+455.010 1, found 455.011 3。

4-((2-氧代-2H-6-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-3): 白色固體; 產(chǎn)率51.5%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.99 (d,J=2.5 Hz, 1H), 7.55 (dd,J=8.8, 2.5 Hz, 1H), 7.31 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.10～7.04 (m, 2H), 7.00～6.94 (m, 2H), 5.44 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.75 (s), 165.54 (s), 161.97 (s), 156.14 (s), 152.01 (s), 146.11 (s), 132.77 (s), 129.72 (s), 122.74 (s), 122.13 (s), 118.32 (s), 116.80 (s), 116.56 (s), 94.02 (s), 73.23 (s), 61.49 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17ClNaO6+[M+Na]+411.060 6, found 411.061 4.

4-((2-氧代-2H-6-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-4): 白色固體; 產(chǎn)率43.7%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.67 (dd,J=8.2, 2.3 Hz, 1H), 7.39～7.29 (m, 2H), 7.12～7.04 (m, 2H), 7.02～6.94 (m, 2H), 5.45 (s, 1H), 4.76 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.29 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.74 (s), 165.79 (d, J=2.5 Hz), 162.21 (s), 158.73 (d,J=244.1 Hz), 156.12 (s), 149.75 (d,J=1.5 Hz), 146.14 (s), 122.15 (s), 120.28 (d,J=24.6 Hz), 118.47 (d,J=8.3 Hz), 116.79 (s), 116.32 (d,J=8.9 Hz), 108.93 (d,J=25.6 Hz), 94.02 (s), 73.22 (s), 61.48 (s), 18.53 (s), 14.16 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17FNaO6+[M+Na]+395.0901, found 395.091 2。

4-((2-氧代-2H-6-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-5): 白色固體; 產(chǎn)率33.8%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.41 (d,J=3.0 Hz, 1H), 7.29 (d,J=9.1 Hz, 1H), 7.18 (dd,J=9.1, 3.0 Hz, 1H), 7.13～7.06 (m, 2H), 7.00～6.94 (m, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.76 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 3.89 (s, 3H), 1.66 (d, J=6.8 Hz, 3H), 1.29 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.79 (s), 166.44 (s), 162.83 (s), 156.02 (s), 148.13 (s), 146.37 (s), 122.26 (s), 121.06 (s), 118.00 (s), 116.76 (s), 115.66 (s), 104.69 (s), 93.59 (s), 73.24 (s), 61.47 (s), 55.92 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C21H20NaO7+[M+Na]+407.110 1, found 407.111 0。

4-((2-氧代-2H-7-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-6): 白色固體; 產(chǎn)率61.4%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.86 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.55 (d,J=1.8 Hz, 1H), 7.48 (dd,J=8.5, 1.8 Hz, 1H), 7.10～7.04 (m, 2H), 7.00～6.94 (m, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.25 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J= 7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.76 (s), 166.17 (s), 161.88 (s), 156.12 (s), 153.85 (s), 146.15 (s), 127.56 (s), 126.84 (s), 124.23 (s), 122.16 (s), 120.08 (s), 116.78 (s), 114.45 (s), 93.44 (s), 73.23 (s), 61.50 (s), 18.54 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17BrNaO6+[M+Na]+455.010 1, found 455.011 2.

4-((2-氧代-2H-7-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-7): 白色固體; 產(chǎn)率52.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.86 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.29 (d,J=1.8 Hz, 1H), 7.24 (dd,J=8.5, 1.8 Hz, 1H), 7.03～6.97 (m, 2H), 6.92～6.86 (m, 2H), 5.32 (s, 1H), 4.68 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.18 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.58 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.20 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.74 (s), 166.09 (s), 161.95 (s), 156.10 (s), 153.91 (s), 146.15 (s), 138.78 (s), 124.72 (s), 124.15 (s), 122.16 (s), 117.08 (s), 116.77 (s), 114.05 (s), 93.22 (s), 73.21 (s), 61.48 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17ClNaO6+[M+Na]+411.060 6, found 411.061 6。

4-((2-氧代-2H-7-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-8): 白色固體; 產(chǎn)率51.1%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.00 (dd,J=8.3, 6.7 Hz, 1H), 7.08 (td,J=8.0, 1.8 Hz, 4H), 6.97 (d,J=9.0 Hz, 2H), 5.36 (s, 1H), 4.76 (q,J=6.7 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.29 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.75 (s), 166.25 (s), 165.21 (d,J=254.3 Hz), 162.30 (s), 156.08 (s), 154.88 (d,J=13.3 Hz), 146.17 (s), 125.01 (d,J=10.3 Hz), 116.75 (s), 112.16 (dd,J=23.9, 12.7 Hz), 104.28 (d,J=25.7 Hz), 92.29 (d,J=1.5 Hz), 73.21 (s), 61.47 (s), 18.52 (s), 14.16 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17FNaO6+[M+Na]+395.090 1, found 395.091 2.

4-((2-氧代-2H-7-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-9): 白色固體; 產(chǎn)率48.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.89 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.09～7.05 (m, 2H), 6.98～6.93 (m, 2H), 6.90 (dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 6.83 (d,J=2.4 Hz, 1H), 5.26 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.31～4.19 (m, 2H), 3.90 (s, 3H), 1.65 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.82 (s), 167.00 (s), 163.58 (s), 163.16 (s), 155.92 (s), 155.53 (s), 146.44 (s), 124.13 (s), 122.28 (s), 116.67 (s), 112.39 (s), 108.63 (s), 100.56 (s), 90.76 (s), 73.24 (s), 61.46 (s), 55.81 (s), 18.53 (s), 14.16 (s); HRMS, m/z calcd. for C21H20NaO7+[M+Na]+407.110 1, found 407.111 1。

4-((2-氧代-2H-苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-1): 白色固體; 產(chǎn)率56.2%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.01 (dd,J=7.9, 1.4 Hz, 1H), 7.65～7.58 (m, 1H), 7.41～7.31 (m, 2H), 7.16～7.07 (m, 2H), 7.05～6.97 (m, 1H), 5.42 (s, 1H), 4.65 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ: 168.55 (s), 166.62 (s), 162.59 (s), 156.25 (s), 153.67 (s), 146.59 (s), 132.80 (s), 124.10 (s), 123.06 (s), 122.31 (s), 116.86 (s), 116.37 (s), 115.41 (s), 93.41 (s), 65.92 (s), 61.54 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H17O6+[M+H]+341.102 0, found 341.103 0。

4-((2-氧代-2H-6-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-2): 白色固體; 產(chǎn)率52.8%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.14 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.70 (dd, J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 7.12～7.07 (m, 2H), 7.04～6.98 (m, 2H), 5.43 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q, J=7.1 Hz, 2H), 1.33 (t, J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ: 168.51 (s), 165.43 (s), 161.86 (s), 156.38 (s), 152.49 (s), 146.28 (s), 135.62 (s), 125.76 (s), 122.20 (s), 118.61 (s), 94.04 (s), 65.88 (s), 61.58 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H16BrO6+[M+H]+419.012 5, found 419.013 7。

4-((2-氧代-2H-6-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-3): 白色固體; 產(chǎn)率49.4%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.99 (d,J=2.5 Hz, 1H), 7.56 (dd,J=8.9, 2.5 Hz, 1H), 7.31 (d,J=8.9 Hz, 1H), 7.13～7.06 (m, 2H), 7.04～6.98 (m, 2H), 5.44 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.33 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.53 (s), 165.55 (s), 161.99 (s), 156.37 (s), 152.01 (s), 146.29 (s), 132.81 (s), 129.74 (s), 122.74 (s), 122.20 (s), 118.34 (s), 116.42 (s), 94.04 (s), 65.88 (s), 61.59 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15ClNaO6+[M+Na]+397.044 9, found 397.045 7。

4-((2-氧代-2H-6-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-4): 白色固體; 產(chǎn)率42.9%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.70～7.63 (m, 1H), 7.33 (dd,J=6.9, 2.4 Hz, 2H), 7.13～7.07 (m, 2H), 7.05～6.98 (m, 2H), 5.45 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.54 (s), 165.80 (d,J=2.5 Hz), 162.24 (s), 158.72 (d,J=244.4 Hz), 156.33 (s), 149.73 (d,J=1.6 Hz), 146.30 (s), 122.20 (s), 120.31 (d,J=24.6 Hz), 118.48 (d,J=8.2 Hz), 116.40 (s), 116.29 (d,J=9.0 Hz), 116.04 (d,J=14.2 Hz), 108.92 (d,J=25.5 Hz), 93.99 (s), 65.84 (s), 61.55 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15FNaO6+[M+Na]+381.074 5, found 381.075 1。

4-((2-氧代-2H-6-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-5): 白色固體; 產(chǎn)率50.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.42 (d,J=3.0 Hz, 1H), 7.29 (t,J= 7.8 Hz, 1H), 7.19 (dd,J=9.1, 3.0 Hz, 1H), 7.14～7.09 (m, 2H), 7.04～6.98 (m, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 3.89 (s, 3H), 1.33 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.55 (s), 166.43 (s), 162.81 (s), 156.25 (s), 156.03 (s), 148.14 (s), 146.56 (s), 122.33 (s), 121.08 (s), 118.02 (s), 116.37 (s), 115.65 (s), 104.69 (s), 93.63 (s), 65.91 (s), 61.56 (s), 55.93 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H18NaO7+[M+Na]+393.094 5, found 393.095 1。

4-((2-氧代-2H-7-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-6): 白色固體; 產(chǎn)率44.7%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.87 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.55 (d,J=1.8 Hz, 1H), 7.48 (dd,J=8.5, 1.8 Hz, 1H), 7.13～7.07 (m, 1H), 7.04～6.97 (m, 1H), 5.42 (s, 1H), 4.65 (s, 1H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 1H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 1H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.52 (s), 166.15 (s), 161.86 (s), 156.35 (s), 153.85 (s), 146.34 (s), 127.57 (s), 126.86 (s), 124.22 (s), 122.23 (s), 120.09 (s), 116.40 (s), 114.43 (s), 93.47 (s), 65.89 (s), 61.58 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15BrNaO6+[M+Na]+440.994 4, found 440.995 0。

4-((2-氧代-2H-7-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-7): 白色固體; 產(chǎn)率53.5%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.94 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.38 (d,J=1.9 Hz, 1H), 7.33 (dd,J=8.5, 2.0 Hz, 1H), 7.12～7.07 (m, 2H), 7.04～6.97 (m, 2H), 5.40 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.53 (s), 166.10 (s), 161.98 (s), 156.34 (s), 153.93 (s), 146.34 (s), 138.83 (s), 124.75 (s), 124.15 (s), 122.23 (s), 117.12 (s), 116.40 (s), 114.04 (s), 93.26 (s), 65.88 (s), 61.58 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15ClNaO6+[M+Na]+397.044 9, found 397.045 5。

4-((2-氧代-2H-7-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-8): 白色固體; 產(chǎn)率57.6%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.08～7.92 (m, 1H), 7.14～7.05 (m, 4H), 7.05～6.97 (m, 2H), 5.36 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.33 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.52 (s), 166.23 (s), 164.21 (s), 162.27 (s), 156.31 (s), 154.89 (d,J=13.0 Hz), 146.35 (s), 125.01 (d,J=10.4 Hz), 122.25 (s), 116.37 (s), 112.26 (d, J=22.7 Hz), 112.05 (d,J=2.6 Hz), 104.29 (d,J=25.6 Hz), 92.32 (d,J=1.6 Hz), 65.86 (s), 61.55 (s), 14.18 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15FNaO6+[M+Na]+381.074 5, found 381.075 5。

4-((2-氧代-2H-7-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-9): 白色固體; 產(chǎn)率40.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.89 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.13～7.06 (m, 1H), 7.03～6.96 (m, 1H), 6.91 (dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 6.84 (d,J=2.4 Hz, 1H), 5.27 (s, 1H), 4.65 (s, 1H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 1H), 3.90 (s, 1H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 1H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.58 (s), 166.99 (s), 163.60 (s), 163.14 (s), 156.16 (s), 155.54 (s), 146.63 (s), 124.13 (s), 122.35 (s), 116.28 (s), 112.41 (s), 108.62 (s), 100.57 (s), 90.80 (s), 65.91 (s), 61.54 (s), 55.82 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H18NaO7+[M+Na]+393.094 5, found 393.095 3。

2.3 除草活性測(cè)定[19-21]

油菜平皿法:直徑6 cm的培養(yǎng)皿中鋪好一張直徑5.6 cm的濾紙,加入2 mL一定濃度的供試化合物溶液,播種浸種4～6 h的油菜種子15粒,在(28±1)℃下黑暗培養(yǎng)66 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,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行。

稗草小杯法:在50 mL的燒杯底部鋪滿一層大小一致的玻璃球,然后放一張與杯底大小一致的濾紙,加入配置好的待測(cè)化合物溶液,并設(shè)置一個(gè)只加蒸餾水的空白對(duì)照。播種出芽一致的稗草種子10粒,在(28±1)℃的光室內(nèi)培養(yǎng)60 h,測(cè)定稗草幼苗地上長(zhǎng)度。通過光照條件下化合物對(duì)稗草幼苗株高的生長(zhǎng)抑制來檢測(cè)化合物的除草活性,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行。

土壤處理:在直徑8 cm的塑料小杯中放入一定量的土,加入一定量的水,播種后覆蓋一定厚度的土壤,于花房中培養(yǎng),幼苗出土前以塑料覆蓋。每天加一定量的清水以保持正常生長(zhǎng)。土壤處理(出苗前),14天后調(diào)查結(jié)果,測(cè)定地上部鮮重,以鮮重抑制百分?jǐn)?shù)來表示藥效,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行。

莖葉處理:在直徑8 cm的塑料小杯中放入一定量的土,加入一定量的水,播種后覆蓋一定厚度的土壤,于花房中培養(yǎng),幼苗出土前以塑料覆蓋。每天加一定量的清水以保持正常生長(zhǎng)。當(dāng)幼苗長(zhǎng)到一定時(shí)期進(jìn)行莖葉噴霧處理,21天后調(diào)查結(jié)果,測(cè)定地上部鮮重,以鮮重抑制百分?jǐn)?shù)來表示藥效,每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置三個(gè)平行。

3 結(jié)論

以取代鄰羥基苯乙酮和碳酸二乙酯為原料,經(jīng)三步反應(yīng)合成了18個(gè)含香豆素結(jié)構(gòu)的芳氧苯氧羧酸類化合物,其結(jié)構(gòu)經(jīng)1HNMR,13CNMR及高分辨質(zhì)譜確證.初步的平皿小杯活性測(cè)試結(jié)果顯示,該類化合物對(duì)單子葉植物具有較好的抑制活性。其中,化合物CPP-4在100 μg/mL濃度下對(duì)稗草的抑制率達(dá)到87.4%。通過構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn),在香豆素的6-位引入取代基有利于提高化合物的除草活性,且在香豆素6-位引入氟原子比引入溴原子、氯原子或甲基更有利于提高除草活性;通過平行比較法分析了化合物CPP和CPA的除草性,發(fā)現(xiàn)當(dāng)R1為甲基時(shí)有利于提高化合物的除草活性。這些初步的構(gòu)效關(guān)系結(jié)果為今后化合物的改造提供了一些有用的信息。此外,溫室盆栽活性測(cè)試結(jié)果顯示,在1 500 g/hm2施藥量情況下,化合物CPP-4對(duì)稗草和馬唐的土壤處理呈現(xiàn)出很好的防除效果,抑制率達(dá)到80%以上。因此,化合物CPP-4可以作為新型芳氧苯氧羧酸酯類除草劑先導(dǎo)化合物進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。