王 濤，高玉焦，彭 浩，賀紅武

（華中師范大學 化學學院 教育部農(nóng)藥與化學生物學重點實驗室，武漢 430079）

目前人們已證明植物體內(nèi)的重要代謝酶——丙酮酸脫氫酶可作為農(nóng)藥分子作用的靶標，并且已發(fā)現(xiàn)某些α－取代烷基膦酸酯及其衍生物作為丙酮酸脫氫酶抑制劑，表現(xiàn)出多種引人矚目的生物活性［1－5］.例如本課題組曾報道了一系列α－（取代苯氧乙酰氧基）烴基膦酸酯及其衍生物具有良好的除草活性和殺菌活性［6－10］，并且發(fā)現(xiàn)膦酸鹽類化合物因其與丙酮酸具有更高的相似性而表現(xiàn)出優(yōu)異的活性.為了發(fā)現(xiàn)更多具有潛在生物活性的烴基膦酸酯衍生物，以及分析該類化合物的結構－活性關系，需要合成取代基多樣化的化合物.因此本文在前期研究工作的基礎上，保留活性基團2，4－二氯苯氧乙酰氧基結構單元，合成了6 個未見文獻報道的α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烴基膦酸鈉，通過1H NMR，IR 和元素分析對其結構進行表征.初步的生物活性測試結果表明，目標化合物表現(xiàn)出較高的除草活性，在10μg／g的濃度下，化合物4a～4e對稗草和油菜根的抑制率均達到了90%以上.其合成路線見圖1.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

圖1 化合物4的合成路線Fig.1 The synthesis route of compound 4

紅外光譜用AVATAR360型傅立葉紅外光譜儀（KBr壓片或液膜）；1H NMR 用Varian XL－300型核磁光譜儀（以TMS為內(nèi)標，氘代DMSO 為溶劑）；質(zhì)譜用Finnigen TRACE型質(zhì)譜儀；元素分析采用Vario EL111CHNSO 元素分析儀；熔點采用上海精密科學儀器有限公司生產(chǎn)的WRS－IB 型熔點儀測定（溫度未經(jīng)校正）.

所用試劑均為化學純或分析純，二氯甲烷、三乙胺使用前經(jīng)無水處理.

1.2 中間體的制備

1.2.1α－羥基烴基磷酸酯1的合成 中間體1的制備參照文獻［11－12］方法.

1.2.2 2，4－二氯苯氧乙酰氯2 的合成 中間體2的制備參照文獻［6］方法.

1.2.3 中間體3的制備 在冰鹽浴冷卻（0～5oC）條件下，向裝有α－羥基烴基膦酸酯（0.01 mol）和三乙胺（0.012mol）的二氯甲烷（30mL）溶液的三角燒瓶中，緩慢滴加溶于二氯甲烷（10mL）的2，4－二氯苯氧乙酰氯2（0.011mol）溶液.滴畢，撤去冰浴，室溫反應2～4h，然后依次用稀鹽酸、飽和碳酸氫鈉溶液和飽和氯化鈉水溶液洗滌，無水硫酸鈉干燥，過濾，脫溶.經(jīng)柱層析（丙酮∶石油醚＝1∶6）提純，得O，O－二烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烴基膦酸酯3.

1.3 目標化合物O－烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烴基膦酸鈉4的合成

在避光和氮氣保護條件下，向O，O－二烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烴基膦酸酯（0.005mol）的丙酮溶液中加入碘化鈉（0.005mol），加熱回流1～4h后，產(chǎn)物從溶液中析出，過濾，干燥，用甲醇重結晶得目標化合物4.

O－甲 基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（吡啶－3－基）甲基膦酸鈉（4a）

白色固體，產(chǎn)率71%，m.p.223（dec.）℃；1H NMR （DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ3.31（d，3H，OCH3，J＝11.20Hz），4.98，5.03（d，1H，OCH2CO，J＝16.80 Hz），5.79 （d，1H，OCHP，J＝12.80 Hz），7.12～8.46（m，7H，ArH）；IR max （KBr）ν／cm－1：3 104，2 950，2 846，1 777，1 593，1 483，1 433，1 252，1 080，1 054，934，749；Anal.Calcd.for C15H13Cl2NNaO6P：C，42.08；H，3.06；N，3.27；Found：C，41.95；H，2.78；N，2.81.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰 氧基）－α－（吡啶－4－基）甲基膦酸鈉（4b）

白色固體，產(chǎn)率79%，m.p.156～158℃；1H NMR（DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ3.32（d，3H，OCH3，J＝10.00Hz），5.00，5.04（d，1H，OCH2CO，J＝16.80Hz），5.81（d，1H，OCHP，J＝12.80Hz），7.11～8.46（m，7H，ArH）；IR max（KBr），ν／cm－1：3 109，2 950，2 845，1 777，1 594，1 483，1 434，1 252，1 080，1 054，932，749；Anal.Calcd.for C15H13Cl2NNaO6P（427）：C，42.08；H，3.06；N，3.27；Found：C，41.95；H，2.78；N，2.81.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）異丁基膦酸鈉（4c）

淺黃色固體，產(chǎn)率74%，m.p.248～250℃；1H NMR （DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ0.84（t，3H，CH（CH3）2，J＝7.41 Hz），1.61～1.81（m，1H，CH（CH3）2），3.36 （d，3H，OCH3，J＝9.70 Hz），4.80，4.84（d，1H，OCH2CO，J＝11.44Hz），4.99（d，2H，OCHP，J＝16.40 Hz），7.08～7.58 （m，3H，C6H3）；IR max（KBr），ν／cm－1∶3 098，2 967，2 885，1 734，1 620，1 481，1 450，1 214，1 070，1 042，929，721；Anal.Calcd.for C13H16Cl2NaO6P：C，39.72；H，4.10；Found：C，40.15；H，4.43.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（3－氯苯基）甲基膦酸鈉（4d）

白色固體，產(chǎn)率68%，m.p.155～157℃；1H NMR（DMSO－d6，TMS，300MHZ）：δ3.35（d，3H，OCH3，J＝9.20 Hz），4.98，5.12（d，1H，OCH2CO，J＝16.80Hz），5.89（d，1H，OCHP，J＝12.80Hz），7.08～8.20（m，7H，ArH）；IR max（KBr），ν／cm－1：3 078，2 964，2 857，1 724，1 618，1 573，1 479，1 234，1 086，1 046，931，734.Anal.Calcd.for C16H13Cl3NaO6P：C，41.63；H，2.84；Found：C，41.43；H，3.01.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（2，3－二氯苯基）甲基膦酸鈉（4e）

淺黃色固體，產(chǎn)率76%，m.p.278（dec.）℃；1H NMR （DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ 3.34（d，3H，OCH3，J＝12.40Hz），4.95，4.98（d，1H，OCH2CO，J＝16.40 Hz），6.10 （d，1H，OCHP，J＝12.00 Hz），7.00～7.61 （m，6H，ArH）；IR max （KBr），ν／cm－1：3 048，2 947，2 840，1 728，1 666，1 590，1 487，1 241，1 089，1 046，956，759；Calcd.for C16H12Cl4NaO6P：C，38.74；H，2.44；Found：C，38.63；H，2.76.

O－乙基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（4－甲氧基苯基）甲基膦酸鈉（4f）

白色固體，產(chǎn)率68%，m.p.＞278℃；1H NMR（DMSO－d6，TMS，300MHZ）：δ1.02（t，3H，OCH2CH3，J＝7.03Hz），3.62～3.75（m，2H，OCH2CH3），3.79（s，3H，CH3O），4.95，5.02（d，1H，OCH2CO，J＝16.54 Hz），5.78（d，1H，OCHP，J＝12.52 Hz），7.01～7.65（m，7H，ArH）；IR max（KBr）ν／cm－1：3 044，2 955，2 868，1 732，1 633，1 538，1 470，1 234，1 076，1 039，953，755；MS（m／z，%）：470（M＋，0.18），220 （5.19），133 （4.91），127（87.10），75（9.53），73（34.72），43（10.32）；Anal.Calcd.（%）for C18H18Cl2NaO7P：C，45.88，H，3.85；Found C，45.73，H，3.92.

2 結果與討論

2.1 目標化合物波譜分析

目標化合物經(jīng)1H NMR，IR 和元素分析表征，在1H NMR 中，芳香氫的化學位移主要位于7.0～8.5之間，峰形較為復雜.磷原子α－碳上的質(zhì)子（P—CH）由于受磁性核磷的影響，裂分為雙重峰.從IR 譜圖數(shù)據(jù)可看出所有特征基團均有明顯的吸收峰：苯環(huán)上的C—H 伸縮振動吸收帶在3 100～3 000cm－1范圍之間.羰基（C＝O）在1 750cm－1附近表現(xiàn)出了強吸收峰，P＝O 的伸縮振動在1 240cm－1左右出現(xiàn)強吸收峰.MS數(shù)據(jù)中可以看出化合物4f有明顯的分子離子峰.

2.2 目標化合物4的生物活性

采用培養(yǎng)皿法對稗草（barnyardgrass），油菜（rape）進行了除草活性測試，具體的測試方法見文獻［13］.其除草活性數(shù)據(jù)見表1.

表1 目標化合物的除草活性抑制百分率Tab.1 The herbicidal inhibition of compounds

除草活性測試結果表明：目標化合物對所測試單子葉植物稗草和雙子葉植物油菜均顯示出較高的抑制活性.目標化合物對供試植物根的抑制效果明顯優(yōu)于對莖的抑制效果，例如，在10μg／g濃度下，化合物4a～4d對單子葉植物稗草根的抑制率在92%以上，而對稗草莖的抑制率則在22%以下.目標化合物對雙子葉植物油菜根的抑制活性也高于對莖的抑制活性，但在10μg／g濃度下，化合物4a～4f對油菜莖的抑制率仍然達到79%以上，明顯優(yōu)于對稗草莖的抑制效果.在10μg／g濃度下，化合物4f（R1＝Et）對油菜莖的抑制率明顯低于4a～4e（R1＝Me）的抑制效果，而對稗草莖的抑制率則明顯高于對化合物4a～4d，略低于化合物4e，由此推測當R1取代基為體積較大的乙基時，其對雙子葉植物的莖的抑制活性相對弱于甲基取代的化合物，但對單子葉植物莖的抑制活性則優(yōu)于甲基取代的化合物.

3 結論

本文以2，4－二氯苯氧乙酸為起始原料，經(jīng)氯化亞砜氯化后與不同取代的α－羥基烴基膦酸酯反應制備關鍵中間體3，再與碘化鈉反應，合成了6個未見文獻報道的O－烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烴基膦酸鈉4.通過1H NMR，IR，MS和元素分析對所合成的化合物進行了結構表征.初步的生物活性測試結果表明：目標化合物對所測試單子葉植物稗草和雙子葉植物油菜均顯示出較高的抑制活性.在100μg／g濃度下，化合物4a～4f對稗草和油菜根的抑制率均達到了95%以上，甚至在10μg／g濃度下，化合物4a～4f對油菜根的抑制率仍達到92%以上.

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