祖木熱提古麗·艾比布力, 張愛東

(1. 新疆昌吉職業(yè)技術學院，新疆 昌吉 831199; 2. 華中師范大學 化學學院，湖北 武漢 430079)

·快遞論文·

新型2-(1-苯氧乙基)-4H-苯并[d][1,3]噁嗪-4-酮衍生物的合成及其除草活性

祖木熱提古麗·艾比布力1, 張愛東2*

(1. 新疆昌吉職業(yè)技術學院，新疆 昌吉 831199; 2. 華中師范大學 化學學院，湖北 武漢 430079)

以2-氯丙酸為原料制得2-苯氧基丙酸(4);4依次經(jīng)酰氯化和環(huán)化反應，合成了10個新型的2-(1-苯氧乙基)-4H-苯并[d][1,3]噁嗪-4-酮類化合物(6a～6l)，其結構經(jīng)1H NMR和MS(EI)表征。采用室內培養(yǎng)皿法研究了6a～6l的除草活性。結果表明：濃度為1 mg·L-1時，6a,6j和6k對油菜根的生長表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%。

苯并噁嗪-4-酮; 合成; 室內培養(yǎng)皿法; 除草活性; 選擇性抑制

苯并噁嗪酮類化合物廣泛存在于小麥，玉米和黑麥等禾本科植物以及爵床科、毛莨科和玄參科等植物中[1]。苯并噁嗪酮類衍生物具有良好的殺蟲[2]、殺菌[3]、除草[4]、治療血清素紊亂[5]、抑制腫瘤[6]及消炎[7]等生物活性。如丙炔氟草胺(flumioxazin)和噻二唑草胺(thidiazimin)(Chart 1)等。構效關系研究結果顯示，該類化合物分子結構中苯環(huán)上的取代基對其生物活性有較大影響[8-9]。

2-苯氧基丙酸和2-(4-氯苯氧基)丙酸類化合物作為植物生長調節(jié)劑和除草劑，對雙子葉植物有選擇性殺滅作用，與2,4-二氯苯氧乙酸類化合物的生物活性接近[10]。

Scheme 1

Chart 1

本文采用活性亞結構拼接法，將苯并噁嗪酮與苯氧丙酸進行拼接，設計并合成了一系列以苯氧丙基為取代基的新型苯并噁嗪酮類化合物(6a～6l, Scheme 1)，其結構經(jīng)1H NMR和MS(EI)表征。采用室內培養(yǎng)皿法研究了6a～6l的除草活性。結果表明：用藥濃度為1 mg·L-1時，6a,6j和6k對油菜根的生長表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Electro thermal型熔點儀(溫度計未校正)；ZF-20D型暗箱式紫外分析儀；Varian VNMR 400/600 MHz型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內標)；Finnigan Trace MS型質譜儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

(1) 2-(4-氯苯氧基)丙酸(4)的合成[11-12]

在反應瓶中加入2-氯丙酸(1)16.2 g(150 mmol)和30%氫氧化鈉溶液25 mL，攪拌得2-氯丙酸鈉溶液(2)。在三頸圓底燒瓶中加入對氯苯酚12.8 g(100 mmol)和30%氫氧化鈉溶液30 mL，攪拌使其溶解，回流條件下滴加2，滴畢(1 h)，反應1 h。冷卻至室溫，用鹽酸調至pH酸性，析出白色沉淀，放置過夜，過濾，濾餅用水洗滌，紅外干燥得白色針狀固體416.1 g，收率87.5%, m.p.119.1～120.3 ℃。

(2) 2-(4-氯苯氧基)丙酰氯(5)的合成[13]

在三口圓底燒瓶中加入二氯亞砜15～20 mL，氮氣保護下，加入44.04 g(20 mmol)，攪拌使其溶解；于65～75 ℃反應6 h。蒸除過量二氯亞砜得棕黃色液體54.24 g，收率95%～98%，不經(jīng)提純，直接投入下步反應。

(3)6a～6g的合成(以6g為例)[14-16]

在三口圓底瓶中依次加入鄰氨基苯甲酸1.37 g(10 mmol)，無水碳酸鉀5.52 g(40 mmol)和無水二氯甲烷100 mL，攪拌使其溶解；于0～5 ℃緩慢滴加53.26 g(15 mmol)的二氯甲烷(10 mL)溶液，滴畢(0.5 h)，滴加三乙胺20 mmol,滴畢，于室溫反應4 h。抽濾，濾液用飽和食鹽水(30 mL)洗滌，二氯甲烷(2×30 mL)萃取，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=20/1]純化得白色固體6g1.1 g。

以類似的方法合成6a～6f,6h～6l。

6a: 白色固體，收率60.1%, m.p.99.1～100.9 ℃;1H NMRδ: 1.790(d,J=6.8 Hz, 3H, CH3), 5.166～5.182(m, 1H, CHCH3), 6.973(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.007～7.027(m, 1H, ArH), 7.244～7.283(m,J=15.6 Hz, 2H, ArH), 7.534(d,J=15.2 Hz, 1H, ArH), 7.618～7.638(m, 1H, ArH), 7.790～7.808(m, 1H, ArH), 8.198(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 267.01[M+]。

6b: 白色固體,收率45.1%, m.p.117.9～119.2 ℃;1H NMRδ: 1.788(d,J=7.2 Hz, 3H, CH3), 5.134～5.150(m, 1H, CHCH3), 6.968(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 6.989～7.010(m, 1H, ArH), 7.264～7.294(m, 2H, ArH), 7.520～7.532(m, 1H, ArH), 7.544～7.553(m, 1H, ArH), 7.661(d,J=8.2 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 301.01[M+]。

6c: 白色固體,收率62.2%, m.p.100.2～102.1 ℃;1H NMRδ: 1.781(d,J=6.4 Hz, 3H, CH3), 5.156～5.172(m, 1H, CHCH3), 6.961(d,J=7.6 Hz, 2H, ArH), 6.988～7.008(m, 1H, ArH), 7.245～7.285(m, 2H, ArH), 7.547(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.740(d,J=10.4 Hz, 1H, ArH), 8.150(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 301.00[M+]。

6d: 白色固體,收率57.4%, m.p. 93.7～95.0 ℃;1H NMRδ: 1.788(d,J=7.2 Hz, 3H, CH3), 5.156～5.174(m, 1H, CHCH3), 6.983(d,J=4.8 Hz, 2H, ArH), 6.988～7.007(m, 1H, ArH), 7.251～7.291(m, 2H, ArH), 7.494(d,J=11.2 Hz, 1H, ArH), 7.633(s, 1H, ArH), 8.118(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 300.91[M+]。

6e: 白色固體,收率76.5%, m.p.94.2～96.0 ℃;1H NMRδ: 1.798(d,J=7.2 Hz, 3H, CH3), 2.482(s, 3H, ArCH3), 5.168～5.184(m, 1H, CHCH3), 6.984(d,J=7.6 Hz, 2H, ArH), 7.016～7.036(m, 1H, ArH), 7.258～7.296(m, 2H, ArH), 7.536(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.627(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 8.000(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 281.01[M+]。

6f: 白色固體,收率70.2%, m.p.134.2～135.9 ℃;1H NMRδ: 1.783(d,J=6.4 Hz, 3H, CH3), 3.972(d,J=8.4 Hz, 6H, OCH3), 5.132～5.137(m, 1H, CHCH3), 6.970(d,J=8.4 Hz, 2H, ArH), 6.992～7.013(m, 1H, ArH), 7.041～7.047(m, 2H, ArH), 7.282(s, 1H, ArH), 7.499(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 327.02[M+]。

6g: 白色固體,收率36.5%, m.p.102.1～103.8 ℃;1H NMRδ: 1.678(d,J=6.0 Hz, 3H, CH3), 4.764～4.782(m, 1H, CHCH3), 6.706(d,J=4.8 Hz, 2H, ArH), 6.808(d, 2H, ArH), 7.097(d,J=14.8 Hz, 1H, ArH), 7.162～7.184(m, 1H, ArH), 7.415～7.568(m, 1H, ArH), 8.005(d,J=9.2 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 302.01[M+]。

6h: 黃色固體，收率40.5%, m.p.113.5～115.9 ℃;1H NMRδ: 1.632(d,J=4.8 Hz, 3H, CH3), 4.725～4.768(m, 1H, CHO), 6.817(d,J=3.6 Hz, 2H, ArH), 6.918(d,J=6.0 Hz, 2H, ArH), 7.148(d,J=2.8 Hz, 1H, ArH), 7.172～7.227(m, 1H, ArH), 7.398(d,J=4.8 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 336.04[M+]。

6i: 黃色固體，收率46.5%, m.p.111.6～113.4 ℃;1H NMRδ: 1.780(d,J=6.8 Hz, 3H, CH3), 4.108～4.124(m, 1H, CHO), 6.933(d,J=4.8 Hz, 2H, ArH), 7.212(d,J=2.2 Hz, 2H, ArH), 7.575(d,J=8.8 Hz, 1H, ArH), 7.759(d,J=10.8 Hz, 1H, ArH), 8.162(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 335.09[M+]。

6j: 黃色固體，收率49.1%, m.p.128.6～129.7 ℃;1H NMRδ: 1.780(d,J=6.8 Hz, 3H, CH3), 5.104～5.121(m, 1H, CHO), 6.931(d,J=4.4 Hz, 2H, ArH), 7.228(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.497～7.532(m, 1H, ArH), 7.625(s, 1H, ArH), 8.127(d,J=4.8 Hz, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 335.03[M+]。

6k: 黃色固體，收率53.3%, m.p.151.4～152.1 ℃;1H NMRδ: 1.778(d,J=6.4 Hz, 3H, CH3), 2.476(s, 3H, ArCH3), 5.110～5.116(m, 1H, CHO), 6.944(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.208 (d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.512(d,J=8.4 Hz, 1H, ArH), 7.625(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 7.991(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 315.08[M+]。

6l: 黃色固體，收率51.1%, m.p.146.3～147.8 ℃;1H NMRδ: 1.778(d,J=6.8 Hz, 3H,CH3), 3.975(s, 3H, OCH3), 3.989(s, 3H, OCH3), 5.085～5.102(m, 1H, CHO), 6.934(d,J=8.8 Hz, 2H, ArH), 7.037(s, 1H, ArH), 7.212(d,J=7.2 Hz, 2H, ArH), 7.505(s, 1H, ArH); MS(EI)m/z: 361.11 [M+]。

1.3 除草活性測試[17-18]

采用室內培養(yǎng)皿法測定化合物對單子葉植物(稗草)和雙子葉植物(油菜)根/莖生長的抑制活性。化合物濃度分別為100 mg·L-1, 10 mg·L-1和1 mg·L-1；以蒸餾水為空白組，除草劑2,4-D為對照組。

2 結果與討論

2.1 合成

合成5的過程中，應注意酸性氣體HCl和SO2的及時吸收。5的反應活性較高，遇水易水解，放置時間不宜過長。合成6時，我們嘗試采用一鍋法進行反應，體系放熱劇烈，因此滴加原料時，需在冰鹽浴中進行，且嚴格控制滴加速度。為提高噁嗪酮收率，我們一方面采用酰氯稍過量的方式以補充體系中水解的酰氯，另一方面加入適量無水碳酸鉀吸收體系中的水分子。

2.2 除草活性

表1為6a～6l的除草活性。由表1可見，濃度為100 mg·L-1時，6對稗草和油菜的根和莖的生長均表現(xiàn)出一定的抑制活性，當濃度下降至10 mg·L-1時，大部分化合物對稗草生長的抑制作用明顯下降，對油菜的根表現(xiàn)出選擇性抑制，濃度為1 mg·L-1時，6a,6j和6k對油菜根的生長表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%。

表1 6a～6j對稗草和油菜根莖生長的抑制活性Table 1 The inhibition rates of 6a～6j against the growth of root and stalk of barnyardgrass and oilseed rape

*2-(4-苯氧基)丙酸。

圖1 用不同濃度6j室內培養(yǎng)7 d后對雙子葉植物根的抑制情況*

3 結論

設計并合成了一系列結構新穎的2-[(1-苯氧基)乙基]-4H-苯并[d][1,3]噁嗪-4-酮類化合物(6a～6l),并對目標化合物的除草活性進行了初步研究。結果表明：濃度為1 mg·L-1時，6a,6j和6k對油菜根的生長表現(xiàn)出良好的選擇性抑制效果，抑制率分別為75.3%, 85.7%和74.2%，與2,4-二氯苯氧乙酸接近。6a～6j可作為先導化合物作進一步研究。

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SynthesisandHerbicidalActivitiesof2-(1-Phenoxyethyl)-4H-benzo[d][1,3]oxazin-4-ones

ZUMURETIGULI·Aibibuli1, ZHANG Ai-dong2*

(1. Changji Vocational and Technical College, Changji 831199, China;2. College of Chemistry, Central China Normal University, Wuhan 430079, China)

2-Phenoxypropionic acid(4) was prepared by the reaction from 2-chloropropanoic acid. Ten novel 2-(1-phenoxyethyl)-4H-benz[d][1,3]oxazin-4-ones(6a～6l) were synthesizedviathe reaction of acylation and cyclization from4. The structures were characterized by1H NMR and MS(EI). The herbicidal activities of6a～6lwere tested by the culture dish method. The results showed that6a,6jand6kpossessed a promising selective inhibition against the growth of oilseed rape root at concentration of 1 mg·L-1, with inhibition rate of 75.3%, 85.7% and 74.2%, respectively.

benzoxazine; synthesis; culture dish method; herbicidal activity; selective inhibition

2017-04-17;

2017-10-16

國家自然科學基金資助項目(20972056)

祖木熱提古麗·艾比布力(1985-)，女，維吾爾族，新疆昌吉人，碩士研究生，主要從事農藥及藥物中間體合成的研究。 E-mail: zumrat0101@163.com

張愛東，教授，博士生導師, E-mail: adzhang@mail.ccnu.edu.cn

O626.4

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2017.12.17090