李付博，萬福賢，晉淸棟，姜 林

( 1.山東農(nóng)業(yè)大學 a.植物保護學院;b.化學與材料科學學院,山東 泰安 271018)

·研究論文·

N-(4,6-二甲基嘧啶-2-基)-N′-[3-(4-三氟甲基苯基)-5-甲基-異噁唑-4-基]?；螂宓暮铣杉捌涑莼钚?

李付博1a，萬福賢1b，晉淸棟1a，姜 林1b

( 1.山東農(nóng)業(yè)大學 a.植物保護學院;b.化學與材料科學學院,山東 泰安 271018)

以3-(4-三氟甲基苯基)-5-甲基-4-異噁唑甲酸乙酯和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶為原料，經(jīng)4步反應合成了一個新化合物——N-(4,6-二甲基嘧啶-2-基)-N′-[3-(4-三氟甲基苯基)-5-甲基異噁唑-4-基]?；螂?(5)，其結構經(jīng)1H NMR，IR，ESI-MS，元素分析和X-射線單晶衍射表征。5屬三斜晶系，空間群P-1，晶胞參數(shù)a=7.351(6)?，b=10.373(10)?，c=14.120(12)?，α=72.222(14)°，β=85.372(15)°，γ=85.380(14)°，V=1020.1(16)?3，Z=2，Dc=1.418g·cm-3，μ=0.211mm-1，F(xiàn)(000)=448，R1=0.0882，wR2=0.2297。在5的分子結構中，硫脲基團和嘧啶環(huán)幾乎是共面的，相鄰的分子通過兩個分子間氫鍵形成二維網(wǎng)狀結構。初步除草活性試驗表明，在用藥量為100mg·L-1時,5對馬唐和油菜根的抑制率分別為82.8%和84.3%。

?；螂?異噁唑;合成;晶體結構；除草活性

芳酰基硫脲化合物因含有活性基團(-CO-NH-CS-NH-)而具有廣譜生物活性，例如抗菌、抗病毒、除草、殺蟲和植物生長調(diào)節(jié)的活性[1-5]，受到了人們的廣泛關注。異噁唑是一類重要的雜環(huán)，其衍生物顯示出廣泛的生物活性，包括抗病毒、抗炎、抑菌和除草等活性[6-9]。就除草活性而言，迄今已開發(fā)出10余種異噁唑類除草劑[10-11]，如噁草酮、異噁唑草酮和異噁草醚等。由于含異噁唑環(huán)的化合物具有對人體低毒、高效等優(yōu)點，該類化合物的合成與生物活性研究仍然是當今農(nóng)藥研究的一個熱點。

本文利用活性結構拼接原理，將?；螂寤鶊F連接于異噁唑環(huán)上，得到異噁唑?；螂暹@一主體結構。同時還將一些除草劑分子中的三氟甲基和二甲基嘧啶基引入主體結構，設計并合成了一個新的化合物——N-(4,6-二甲基嘧啶-2-基)-N′-[3-(4-三氟甲基苯基)-5-甲基異噁唑-4-基]?；螂?5，Scheme 1)，其結構經(jīng)1H NMR，IR，ESI-MS，元素分析和X-射線單晶衍射表征。并對5的除草活性進行了研究，期望得到具有優(yōu)良除草活性的新化合物。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

WRS-1A型數(shù)字熔點儀(溫度未校正)；Bruker 400型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標)；Nicolet 380型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr 壓片);Agilent 1200型液質(zhì)連用儀；Elementar VarioEL III 型元素分析儀；Bruker Smart APEX II CCD型X-射線單晶衍射儀；GXZ 型智能光照培養(yǎng)箱。

5-甲基-3-(4-三氟甲基苯基)-4-異噁唑甲酸乙酯(1)和5-甲基-3-(4-三氟甲基苯基)-4-異噁唑甲酸(2)參考文獻[12]方法制備；其余所用試劑均為分析純；硫氰化鉀于真空烘箱中干燥備用。

1．2 5的合成

在燒瓶中加入21.64g(6mmol)和氯化亞砜15mL,攪拌下回流反應5h。減壓蒸除過量的氯化亞砜得淡黃色固體3-(4-三氟甲基苯基)-5-甲基-4-異噁唑甲酰氯(3，無需純化即可用于下一步反應[13])。加入無水乙腈12mL，攪拌使其溶解；滴加硫氰化鉀0.68g(7mmol)的無水乙腈(6mL)溶液，滴畢，于室溫反應15min；回流反應3h。冷卻至室溫，過濾，濾液為取代異噁唑酰基異硫氰酸酯(4)。

在反應瓶中加入2-氨基-4,6-二甲基嘧啶0.65g(5mmol)，四丁基溴化銨(TBAB)0.10g和無水乙腈10mL，攪拌使其溶解；于室溫緩慢滴加4，滴畢，置超聲波清洗器中，于60℃超聲輻射1.5h(250W)。室溫放置過夜，過濾，濾餅用少量乙腈洗滌，60%乙醇重結晶得白色粉末5，產(chǎn)率75%，m．p．162℃～163℃；1H NMRδ:2.50(s,6H,ArCH3),2.72(s,3H,CH3),6.94(s,1H,ArH),7.92～7.88(m,4H,ArH),11.56(s,1H,NH),13.27(s,1H,NH)；IRν:3372,3114,1715,1609,1283cm-1；Anal.calcd for C19H16N5O2SF3:C 52.41，H 3.70，N 16.08;found C 52.25，H 3.61，N 16.20；ESI-MSm/z:436.6{[M+H]+}。

1．3 晶體結構測定

將5單晶(0.21mm×0.16mm×0.12mm)置X-射線衍射儀上，于298(2)K下用石墨單色化的MoKa(λ=0.71073?)射線，以ω/2θ方式掃描，在1.52°≤θ≤25.04°內(nèi)共收集衍射點5038個，其中I>2σ(I)的獨立可觀察點3560個(Rint=0.0279)。強度數(shù)據(jù)經(jīng)驗吸收校正，由直接法和Fourier合成法求解結構，全部非氫原子的坐標及各向異性參數(shù)用SHELXL-97程序以全矩陣最小二乘法對F2進行精修[14]。

1．4 除草活性測試

采用平皿法測定5的除草活性[15]：供試植物為馬唐(D.ciliaris)，稗草(E.crusgalli)，油菜(B.canapus)和小藜(C.serotinum)。將5溶解于二甲基甲酰胺0.5mL中，加入吐溫80(0.4mg)，并用適量蒸餾水稀釋，配制c為(100，50,10)mg·L-1藥液待用。

各選15粒發(fā)芽一致的供試植物種子擺放于墊有2張濾紙,直徑為9cm培養(yǎng)皿內(nèi)，加入藥液9mL，并以不含藥劑的蒸餾水為空白對照。將培養(yǎng)皿置于培養(yǎng)箱中，于271℃培養(yǎng)72h，測量各處理的根長(L)。每個樣品重復處理三次，取其根長平均值，計算抑制率[抑制率(%)=(L空白-L藥液)/L空白×100%]。

2 結果與討論

2．1 晶體結構

5的晶體結構圖和二維堆積圖分別見圖1和圖2，主要鍵長和鍵角列于表1，氫鍵鍵長和鍵角列于表2。晶體結構解析表明，5屬三斜晶系，空間群P-1，晶胞參數(shù)a=7.351(6)?，b=10.373(10)?，c=14.120(12)?，α=72.222(14)°，β=85.372(15)°，γ=85.380(14)°，V=1020.1(16)?3，Z=2，Dc=1.418g·cm-3，μ=0.211mm-1，F(xiàn)(000)=448，R1=0.0882，wR2=0.2297，△ρmax和△ρmin分別為0.446e·?-3和-0.310e·?-3。

從圖1可見，5中存在苯環(huán)、異噁唑環(huán)、嘧啶環(huán)和硫脲基4個平面，各平面內(nèi)原子的平均偏差依次為0.0125?，0.0075?，0.0080?和0.0320?。N(2)-C(13)和N(3)-C(14)鍵的鍵長分別為1.369(4)?和1.393(4)?，比經(jīng)典的C=N鍵(1.300?)長，但比經(jīng)典的C-N鍵(1.470?)短得多，表現(xiàn)出一定程度的離域性質(zhì)，說明硫脲基與嘧啶環(huán)形成了共軛體系。另一方面，C(9)-C(12)鍵長[1.478(4)?]明顯短于經(jīng)典的C-C鍵長(1.540?)，可推知酰基脲橋中的羰基與異惡唑環(huán)存在共軛作用。

在5的分子中，嘧啶環(huán)氮原子與亞氨基N-H形成六元環(huán)狀的分子內(nèi)氫鍵[N(2)-H(2)┈N(4)]，該氫鍵使硫脲基和嘧啶環(huán)幾乎共平面，平面夾角為3.4°，這有利于兩部分共軛體系的形成，該氫鍵的形成還增加了分子的穩(wěn)定性[13]。此外，硫脲基的硫原子與相鄰分子的N-H 或C-H鍵形成2個分子間氫鍵[N(3)-H(3)┈S(1)和C (11)-H(11A)┈S(1)]，相鄰的分子通過這2個氫鍵形成二 維網(wǎng)狀結構(圖2)[15]。

表1 5的主要鍵長和鍵角Table1 Selected bond lengths and bond angles of 5

表2 5的氫鍵鍵長和鍵角Table2 Hydrogen bond lengths and bond angles of 5

#1-x+1,-y,-z+1;#2x-1,y,z

圖 1 5的晶體結構Figure 1 Crystal structure of 5

圖 2 5的二維堆積圖Figure 2 Two-dimensional packing diagram of 5

2．2 除草活性

5的除草活性見表3。從表3可以看出，在用藥量為100mg·L-1時，5對D.ciliaris和B.napus具有較高的除草活性，對其根長的抑制率分別為82.8%和84.3%；在較低的用藥量(50mg·L-1)時，其對B.napus也顯示出中等活性(抑制率73.9%)，而對E.crusgalli和C.serotinum的抑制活性有所降低。

表3 5 對供試植物根長的抑制率Table3 Inhibition rate of 5 to the roots of tested plants

3 結論

以3-(4-三氟甲基苯基)-5-甲基-4-異噁唑甲酸乙酯和2-氨基-4,6-二甲基嘧啶為原料，經(jīng)4步反應合成了一個新化合物——N-(4,6-二甲基嘧啶-2-基)-N′-[3-(4-三氟甲基苯基)-5-甲基異噁唑-4-基]?；螂?5)。初步除草活性試驗表明，在用藥量為100mg·L-1時,5對馬唐和油菜根的抑制率分別為82.8%和84.3%，表現(xiàn)出較好的抑制活性。

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SynthesisandHerbicidalActivitiesofN-(4,6-dimethylpyrimidin-2-yl)-N′-[3-(4-trifluoromethylphenyl)-5-methyl-isoxazol-4-yl]acylThiourea

LI Fu-bo1a，WAN Fu-xian1b，JIN Qing-dong1a，JIANG Lin1b

(a.College of Plant Protection;b.College of Chemistry and Material Science,1.Shandong Agricultural University,Tai′an 271018,China)

A novel compound,N-(4,6-Dimethylpyrimidin-2-yl)-N′-[3-(4-trifluoromethylphenyl)-5-methyl-isoxazol-4-yl]acyl thiourea (5),was synthesized by a four-step reaction from ethyl 3-(4-trifluoromethylphenyl)-5-methyl-4-isoxazole carboxylic acid ester and 2-amino-4,6-dimethylpyrimidine.The structure was characterized by1H NMR,IR,ESI-MS,elemental analysis and X-ray single-crystal diffraction.5belongs to triclinic system,space groupP-1witha=7.351(6)?，b=10.373(10)?，c=14.120(12)?，α=72.222(14)°，β=85.372(15)°，γ=85.380(14)°，V=1020.1(16)?3，Z=2，Dc=1.418g·cm-3，μ=0.211mm-1，F(xiàn)(000)=448，R1=0.0882，wR2=0.2297.In the crystal,the thiourea moiety and pyrimindine ring are almost coplanar,and two intermolecular hydrogen bonds strengthen the integration of the 2D network.Preliminary biological activities test indicated that5(at 100mg·L-1)exhibited good inhibitory activity againstD.ciliarisandB.napu,inhibition rate were 82.8% and 84.3%,respectively.

acyl thiourea；isoxazole；synthesis；crystal structure；herbicidal activity

2013-05-02；

2014-05-12

李付博(1988-)，男，漢族，山東聊城人，碩士研究生，主要從事農(nóng)藥的合成研究。

姜林，教授，Tel.0538-8249248，E-mail:jiangl@sdau.edu.cn

O626．24

A

1005-1511(2014)04-0471-04