草茎点霉毒素Ⅲ衍生物的合成与除草活性

引用本文

纪明山, 刘欣, 高云云, 李兴海. 草茎点霉毒素Ⅲ衍生物的合成与除草活性[J]. 农药学学报,2015,17(5): 520-529, doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2015.05.04 复制到剪切板

Ji Mingshan, Liu Xin, Gao Yunyun, Li Xinghai. Synthesis and herbicidal activity evaluation of toxins Ⅲ from Phoma herbarbum derivatives[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2015,17(5): 520-529, doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2015.05.04 复制到剪切板

草茎点霉毒素Ⅲ衍生物的合成与除草活性

纪明山, 刘欣, 高云云, 李兴海

沈阳农业大学植物保护学院, 沈阳 110866

收稿日期:2015-06-19 录用日期:2015-07-30.

基金项目：草茎点霉毒素Ⅲ对鸭跖草致病机理研究;国家自然科学基金项目(31071746,31101466).

第一作者简介：纪明山, 男, 博士, 教授, 主要从事农药毒理学研究, E-mail: jimingshan@163.com

通讯作者：李兴海, 通信作者(Author for correspondence), 男, 博士, 副教授, 主要从事农药化学与生物活性研究, E-mail: xinghai30@163.com

摘要：为了提高草茎点霉毒素Ⅲ(2-甲基-3,5-二硝基苯甲酸甲酯)的除草活性,对其结构进行衍生优化。以邻甲基苯甲酸为起始原料,经硝化、酯化等反应合成了34个新的苯甲酸酯类化合物,其结构均通过IR、¹HNMR和GC-MS确证。杂草种子萌发试验结果表明,目标化合物对供试杂草根的抑制率明显高于茎,在100 μg/mL时,4-15、4-16和4-26对反枝苋Amaranthus retroflexus根的抑制率分别为92.8%、92.0%和87.4%,有较显著的除草活性;活体盆栽试验结果表明,在有效成分1 000 g/hm²时,4-1对马唐 Digitaria sanguinalis和反枝苋A. retroflexus的鲜重防效均达100%,有较高的除草活性;毒力测定结果表明,4-1 对马唐D.sanguinalis的ED₅₀值为有效成分94.89 g/hm²。

关键词：草茎点霉苯甲酸酯合成除草活性

Synthesis and herbicidal activity evaluation of toxins Ⅲ from Phoma herbarbum derivatives

Ji Mingshan, Liu Xin, Gao Yunyun, Li Xinghai

Plant Protection College, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China

Abstract: In order to improve the herbicidal activity of toxins Ⅲ (2-methyl-3, 5-dinitrobenzoic acid methyl ester) from Phoma herbarbum, their structure were optimized by derivation. 34 novel title compounds were synthesized by nitration, esterification starting from o-toluic acid as the starting material. Their structure were characterized by IR, ¹H NMR and GC-MS. The screening of the herbicidal activity showed that the inhibition rates of the target compounds on the roots of weed were higher than that of the shoots. The inhibition rates of 4-15, 4-16 and 4-26 against Amaranthus retroflexus root were 92.8%, 92.0% and 87.4% at 100 μg/mL, respectively, which demonstrated significant herbicidal activity. The fresh weight efficacy of 4-1 against Digitaria sanguinalis and A.sretroflexus was 100% at 1 000 g a.i./hm², which illustrated high herbicidal activity. The ED₅₀ value for D. sanguinalis was 94.89 g a.i./hm².

Key words: Phoma herbarbum benzoic esters synthesis herbicidal activity

草茎点霉Phoma herbarum是一种分布广泛的植物病原真菌，具有降解植物的特性^[1]，已经引起国内外学者的广泛关注。Kalam等^[2]发现，一种新颖的草茎点霉毒素酚类化合物FGCC#54 具有潜在的除草活性。Rivero-Cruz等^[3]从蒲公英草茎点霉发酵液的乙酸乙酯提取物中分离得到了Herbarumin、HerbaruminⅡ和Herbarumin Ⅲ，均属于十元内酯环状化合物，其中Herbarumin Ⅲ对籽粒苋Amaranthus hypochondriacus胚根生长的抑制活性是2,4-D的10倍。谷祖敏等^[4]从鸭跖草Commelina communis中分离出了草茎点霉粗毒素，发现其对藜Chenopodium album和反枝苋Amaranthus retroflexus有除草活性；李思嘉等^[5]对草茎点霉粗毒素Ⅲ 进行了分离纯化，并鉴定其为2-甲基-3,5-二硝基苯甲酸甲酯。目前关于羧酸酯类化合物作为除草剂的报道较少，已商品化的主要有嘧啶氧(硫)苯甲酸酯类化合物^{[6, 7]}。据文献报道：2-(5,7-二甲基-1,2,4-三唑[1,5-α]-嘧啶-2-基氧基)苯甲酸异丙酯具有很好的除草活性^[8]；具有高表面渗透性的(2,4-二氯苯氧基)乙酸乙二酯也显示出优异的除草活性^[9]；CGA 201029/R69020[1-(2,2-二甲基茚满-1-基)咪唑-5-羧酸甲酯]在植物体内能够抑制甾醇生物合成^[10]；2-([(4-氯-6-甲氧基嘧啶-2-基氧基)酰胺]磺酰胺)苯甲酸乙酯对大豆田和玉米田的杂草有不同的除草活性^[11]；1,8-桉树脑和1,4-桉树脑酯的衍生物对一年生黑麦草和萝卜具有苗后和苗前除草活性^{[12, 13]}；4-碘-2-[3-(4-甲氧基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-基)脲磺酰]苯甲酸酯有高除草活性^[14]。为了提高草茎点霉毒素Ⅲ(2-甲基-3,5-二硝基苯甲酸甲酯)的除草活性，笔者对其结构进行衍生优化，以邻甲基苯甲酸为起始原料，合成一系列未见文献报道的苯甲酸酯类化合物。通过 ¹H NMR、IR和GC-MS对其结构进行了确证，并测定了其对几种杂草的除草活性。合成路线见Scheme 1。

Scheme 1 Scheme 1

1 实验部分 1.1 仪器与药剂

WD-9403A型荧光-紫外分析仪；Spectrum 65型傅里叶红外光谱仪(KBr压片法)；BRUKER 600 MHz 核磁共振波谱仪(TMS为内标，CDCl\-3为溶剂CDCl₃)；AGILENT 6890-5973N 气相色谱-质谱联用仪。

一元取代醇及其他试剂均为市售分析纯或化学纯，其中一元取代醇经3A分子筛脱水处理后使用，二氯甲烷用五氧化二磷干燥，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和N，N，N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)经氢化钙回流2 h并减压蒸馏后使用。对照药剂为48%莠去津可湿性粉剂(atrazine WP)，山东碧奥生物科技有限公司；5%精喹禾灵乳油(quizalofop-p-ethyl EC)，京博农化科技有限公司；50%乙草胺乳油(acetochlor EC)，山东乐邦化学品有限公司。

1.2 供试杂草

稗草Echinochloa crusgalli、牛筋草Eleusine indica、狗尾草Setaria viridis、马唐Digitaria sanguinalis、苘麻Abutilon theophrasti、反枝苋Amaranthus retroflexus、马齿苋Portulaca oleracea、鸭跖草Commelina communis和藜Chenopodium album，均由沈阳农业大学植物保护学院农药科学教研室采集、保存。

1.3 化合物的合成 1.3.1 化合物2 按照文献[15]方法合成。 1.3.2 化合物4

按照文献[16, 17]方法合成。

1.4 除草活性测定 1.4.1 种子萌发试验 1.4.1.1 除草活性初筛

参考文献[12]方法。供试化合物先用丙酮溶解后，再用0.34 mg/mL的吐温-20水溶液配制成500 μg/mL的供试化合物溶液。移取1 mL供试化合物溶液于滤纸上，放入10粒大小均匀、刚露白的杂草种子，用保鲜膜密封，置于25 ℃的培养箱中光照培养72 h，测量杂草种子的根与茎长度。每处理重复3次。以0.34 mg/mL的吐温-20水溶液作空白对照，50%乙草胺乳油为药剂对照。按式(1)计算化合物对杂草胚根和茎的平均抑制率。

除草活性分级标准^[18]：A级，抑制率≥90%；B级，抑制率≥70%；C级，抑制率≥50%；D级，抑制率＜50%。

1.4.1.2 除草活性复筛

以50%乙草胺乳油为对照药剂，对初筛活性较好的化合物进行复筛。分别设置100 和20 μg/mL 两个质量浓度。试验方法同1.4.1.1节。

1.4.2 活体盆栽试验 1.4.2.1 除草活性初筛

参考文献[19]方法。供试化合物先用丙酮溶解，再用0.34 mg/mL的吐温-20水溶液配制成有效成分1 000 g/hm²的供试溶液。以0.34 mg/mL的吐温-20水溶液和丙酮混合液作空白对照，以5%精喹禾灵乳油和48%莠去津可湿性粉剂为药剂对照。将供试土壤装至盆钵4/5处，播种15～20粒杂草种子，根据种子大小覆土0.5～2 cm。以盆钵底部渗灌方式浇水，使土壤完全湿润后移入温室进行常规培养(白天 25 ℃±5 ℃，夜间14 ℃±5 ℃)。杂草出苗后间苗定株(总密度120～150株/m²)。在杂草长至2～4叶期进行药剂喷雾处理，喷雾量为有效成分 1 000 g/hm²，待植株表面药液自然风干后，移至温室常规培养，定期观察记载杂草生长状态。每处理重复3次。处理14 d 后，采用绝对值法调查化合物对杂草的影响，按(2)式计算杂草鲜重防效(E_f)。

式中： m_c—对照杂草地上部分鲜重；m_t—处理杂草地上部分鲜重。

1.4.2.2 除草活性复筛

对初筛中鲜重防效达到90%的化合物进行复筛，设计药剂喷雾量为有效成分62.5～1 000 g/hm²，试验方法同1.4.2.1节。

2 结果与讨论 2.1 化合物的合成

目标化合物的收率、理化性质及质谱数据见表 1；¹H NMR及IR数据见表 2。谱图数据与化合物结构吻合较好。在合成目标化合物4时，曾尝试直接由化合物2通过浓硫酸催化与醇发生酯化反应得到，但收率较低，因此改用酰氯和醇反应，产物较易纯化，收率较高。

表 1 目标化合物的理化数据及质谱数据 Table 1 Physicochemical and GC-MS data of target compounds

化合物Compd.	R	收率Yield/%	物态(室温)State(r.t.)	熔点m.p./℃(Lit.)	质谱 MS分子离子峰( m/ z)
4-1	—CH ₂CH ₃	82.0	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	254(M ⁺),225,209,105
4-2	—CH(CH ₃) ₂	76.4	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	269[M+H] ⁺,226,209,105
4-3	—(CH ₂) ₃CH ₃	86.5	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	282(M ⁺),226,209,105
4-4	—(CH ₂) ₄CH ₃	74.9	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	297[M+H] ⁺,226,209,105
4-5	—CH ₂CH ₂CH(CH ₃) ₂	88.0	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	297[M+H] ⁺,226,209,105
4-6	—(CH ₂) ₅CH ₃	89.8	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	311[M+H] ⁺,226.209,105
4-7	—(CH ₂) ₆CH ₃	93.1	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	325[M+H] ⁺,226,209
4-8		90.0	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	309[M+H] ⁺,226,209,105
4-9	—(CH ₂) ₇CH ₃	87.0	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	339[M+H] ⁺,226,209
4-10	—CH ₂C ₆H ₅	87.0	淡黄色粉末Pale yellow powder	67.0～69.0	316(M ⁺),209,107
4-11	—(CH ₂) ₉CH ₃	69.8	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	367[M+H] ⁺,226,209
4-12	—CH\-2CCH\-3HCH\-2CH\-3	66.5	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	297[M+H] ⁺,226,209,105
4-13	—CH ₂CH(CH ₂CH ₃) ₂	68.7	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	311[M+H] ⁺,226,209,105
4-14	—C ₆H ₅	90.2	红色粉末Red powder	94.6～97.7	302(M ⁺),225,209,105
4-15		89.5	红色粉末Red powder	127.4～128.3	332(M ⁺),225,209,105
4-16	—CH ₂CF ₃	74.7	淡黄色晶体Pale yellow crystalline	77.9～79.4	308(M ⁺),225,209,105
4-17		96.4	淡黄色晶体Pale yellow crystalline	85.0～87.6	330(M+),209,105
4-18	—CH(CH ₂Cl) ₂	80.1	黄色晶体Yellow crystalline	91.1～93.8	336[M+H] ⁺,225,209
4-19	—CH ₂CHC(CH ₃) ₂	89.0	黄色液体 Yellow liquid	－	294(M ⁺),209,105
4-20		89.8	淡黄色晶体Pale yellow crystalline	116～117.9	361(M ⁺),225,209
4-21	—(CH ₂) ₃Cl	93.4	黄色液体Yellow liquid	－	301[M-H] ⁺,225,209,105
4-22	—CH ₂CHCHC ₆H ₅	92.3	淡黄色粉末Pale yellow powder	77.4～77.6	381[M+Na] ⁺,225,109,133
4-23		93.5	淡黄色粉末Pale yellow powder	75.2～76.4	233,121
4-24		97.0	淡黄色粉末Pale yellow powder	73.5～76.0	309[M-H] ⁺,225,209,105
4-25		90.0	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	346(M ⁺),225,121,109
4-26	—CH ₂CH ₂OCHCH ₂	76.3	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	296(M ⁺),209,105
4-27	—(CH ₂) ₂OCH ₂C ₆H ₅	68.2	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	360(M ⁺),209
4-28	—(CH ₂) ₆Cl	72.3	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	344(M ⁺),226,209,105
4-29		51.2	淡黄色液体Pale yellow liquid	－	323[M+H] ⁺,226,209,105
4-30		83.0	淡黄色晶体Pale yellow crystalline	66.5～67.4	316[M-H] ⁺,225,209,92
4-31		62.0	淡黄色晶体Pale yellow crystalline	78.5～80.5	292(M ⁺),209,105
4-32		82.0	白色粉末White powder	163.5～165.9	331[M-H] ⁺,209,106
4-33		86.1	淡黄色晶体Pale yellow crystalline	71.5～72.6	336(M ⁺),225,209,110,98
4-34	—(CH ₂) ₃Br	88.8	白色晶体White crystalline	52.0～53.3	225,209,121,105
注：”－”无试验数据。Note: “－”,No data.

表 1 目标化合物的理化数据及质谱数据 Table 1 Physicochemical and GC-MS data of target compounds

表 2 目标化合物的核磁共振氢谱及红外光谱数据 Table 2 ¹H NMR and IR data of target compounds

化合物Compd.	¹H NMR (CDCl ₃, 600 MHz或400 MHz, TMS), δ	IR, ν(C=O)/cm ^-1
4-1	1.46(t, 3H, J=6.0 Hz, CH ₃), 2.75(s, 3H, ArCH ₃),4.49～4.61(q, 2H, J=6.0 Hz, ArCOOCH ₂), 8.69(s, 1H, ArH), 8.97(s, 1H, ArH)	1 728
4-2	1.43(d, 6H, J=6.0 Hz, 2CH ₃), 2.73(s, 3H, ArCH ₃), 4.10～4.13(m, 1H,ArCOOCH), 8.68(s, 1H, ArH), 8.78(s, 1H, ArH)	1 720
4-3	1.01(t, 3H, J=8.0 Hz, CH ₃), 1.47～1.83(m, 4H, 2CH ₂), 2.75(s, 3H,ArCH ₃), 4.42(t, 2H, J=6.6 Hz, ArCOOCH ₂), 8.68(s, 1H, ArH), 8.81(s, 1H, ArH)	1 727
4-4	0.94(t, 3H, J=6.0 Hz, CH ₃), 1.42～1.84(m, 6H, 3CH ₂), 2.74(s, 3H,ArCH ₃), 4.41(t, 2H, J=6.6 Hz, ArCOOCH ₂), 8.68(s, 1H, ArH), 8.81(s, 1H, ArH)	1 730
4-5	0.99～1.05(m, 6H, 2CH ₃),1.33～1.70(m, 1H, CH), 1.70～1.73(m, 2H,CH ₂), 2.75(s, 3H, ArCH ₃), 4.44(t, 2H, J=6.6 Hz, ArCOOCH ₂), 8.68(s, 1H, ArH), 8.80(s, 1H, ArH)	1 730
4-6	0.91(s, 3H, CH ₃), 1.35～1.45(m, 6H, 3CH ₂), 1.79～1.82(m, 2H, CH ₂),2.75(s, 3H, ArCH ₃), 4.40(t, 2H, J=6.6 Hz, ArCOOCH ₂), 8.68(s, 1H,ArH), 8.81(s, 1H, ArH)	1 731
4-7	0.90(s, 3H, CH ₃), 1.31～1.82(m, 10H, 5CH ₂), 2.75(s, 3H, ArCH ₃),4.40(t, 2H, J=6.6 Hz, ArCOOCH ₂), 8.68(s, 1H, ArH), 8.81(s, 1H,ArH)	1 732
4-8	1.33～1.45(m, 1H, ArCOOCH), 1.48～1.62(m, 6H, 3CH ₂), 1.80～2.02(m, 4H,2CH ₂), 2.74(s, 3H, ArCH ₃), 8.67(s, 1H, ArH), 8.77(s, 1H,ArH)	1 728
4-9	0.88(s, 3H, CH ₃), 1.33～1.44(m, 10H, 5CH ₂), 1.79～1.83(m, 2H, CH ₂), 2.74(s, 3H, ArCH ₃), 4.40(t, 2H, J=6.6 Hz, ArCOOCH ₂), 8.68(s, 1H,ArH), 8.81(s, 1H, ArH)	1 732
4-10	2.73(s,3H, ArCH ₃), 5.42(s, 2H, ArCOOCH ₂), 7.40～7.44(m, 5H,5ArH), 8.67(s, 1H, ArH), 8.82(s, 1H, ArH)	1 729
4-11	0.88(s, 3H, CH ₃), 1.36～1.42(m, 16H, 8CH ₂), 2.75(s, 3H, ArCH ₃),4.40(t, 2H, J=6.6 Hz, ArCOOCH ₂), 8.68(s, 1H, ArH), 8.81(s, 1H,ArH)	1 729
4-12	1.03～1.05(m, 6H, 2CH ₃), 1.26～1.56(m, 2H, CH ₂), 1.87～1.95(m, 1H,CH), 2.75(s, 3H, ArCH ₃), 4.20～4.33(m, 2H, ArCOOCH ₂), 8.68(s,1H, ArH), 8.81(s, 1H, ArH)	1 728
4-13	0.97(t, 6H, J=7.4 Hz, 2CH ₃), 1.43～1.50(m, 4H, 2CH ₂), 1.69～1.72(m,1H, CH), 2.75(s, 3H, ArCH ₃), 4.35(d, 2H, J=6.0 Hz, ArCOOCH ₂),8.68(s, 1H, ArH), 8.80(s, 1H, ArH)	1 732
4-14	2.83(s, 3H, ArCH ₃), 7.23～7.50(m, 5H, 5ArCOOArH), 8.74(s, 1H,ArH), 9.08(s, 1H, ArH)	1 747
4-15	2.83(s, 3H, ArCH ₃), 3.87(s, 3H, ArOCH ₃), 7.01～7.33(m, 4H,4ArCOOArH), 8.74(s, 1H, ArH), 9.07(s, 1H, ArH)	1 761
4-16	2.68(s, 3H, ArCH ₃), 4.78～4.82(m, 2H, CH ₂), 8.75(d, 1H, J=2.4 Hz,ArH), 8.89(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 752
4-17	2.39(s, 3H, ArCH ₃), 2.73(s, 3H, ArCH ₃), 5.40(s, 2H, ArCOOCH ₂),7.23～7.37(m, 4H, 4ArH), 8.67(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.82(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 729
4-18	2.78(s, 3H, ArCH ₃), 3.89～3.95(m, 4H, 2CH ₂Cl), 5.50～5.53(m, 1H,ArCOOCH), 8.73(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.89(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 740
4-19	1.81(d, 6H, J=3.0 Hz, 2CH ₃), 2.74(s, 3H, ArCH ₃), 4.89(d, 2H, J=7.2 Hz, ArCOOCH ₂), 5.47～5.49(m, 1H, CHC), 8.67(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.81(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 729
4-20	2.76(s, 3H, ArCH ₃), 5.53(s, 2H, ArCOOCH ₂), 7.65(d, 2H, J=2.4 Hz,2ArH), 8.29(d, 2H, J=2.4 Hz, 2ArH), 8.71(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.88(d, 1H, J=1.8 Hz, ArH)	1 729
4-21	2.28～2.32(m, 2H, CH ₂), 2.76(s, 3H, ArCH ₃), 3.71(t, 2H, J=6.0 Hz,ArCOOCH ₂), 4.59(t, 2H, J=6.0 Hz, CH ₂Cl), 8.70(d, 1H, J=2.4 Hz,ArH), 8.82(d, 1H, J=1.8 Hz, ArH)	1 733
4-22	2.78(s, 3H, ArCH ₃), 5.05～5.07(m, 2H, ArCOOCH ₂), 6.39～6.43(m, 1H, CH=), 6.81(d, 1H, J=15.6 Hz, ArCH=), 7.30～7.45(m, 5H,5ArH), 8.70(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.88(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 715
4-23	2.65(s, 3H, ArCH ₃), 3.29(t, 2H, J=6.0 Hz, PyCH ₂), 4.82(t, 2H, J=6.0 Hz, ArCOOCH ₂), 7.21～7.27(m, 2H, 2PyH), 7.67～7.70(m, 1H, PyH), 8.61(d, 1H, J=1.8 Hz, PyH), 8.65(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.71(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 734
4-24	1.67～2.02(m, 4H, 2THFCH ₂), 3.83～3.97(m, 2H, THFCH ₂), 4.25～4.32(m, 1H, THFH), 4.35～4.51(m, 2H, ArCOOCH ₂THF), 8.69(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.84(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 728
4-25	2.72(s, 3H, ArCH ₃), 3.84(s, 3H, ArOCH ₃), 5.37(s, 2H, ArCOOCH ₂-Ar), 6.93～6.96(m, 2H, 2ArH), 7.40～7.44(m, 2H, 2ArH), 8.67(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.80(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 722
4-26	2.76(s, 3H, ArCH ₃), 4.05～4.06(m, 2H, ArCOOCH ₂), 4.12～4.28(m, 2H, CH ₂O), 4.65～4.66(m, 2H,=CH ₂), 6.49～6.53(m, 1H, CH=), 8.70(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.85(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 731
4-27	2.74(s, 3H, ArCH ₃), 3.83～3.84(m, 2H, CH ₂O), 4.58～4.60(m, 2H, ArCOOCH ₂), 4.61(s, 2H, ArCH ₂), 7.30～7.38(m, 5H, 5ArH), 8.70(d,1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.85(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 731
4-28	1.48～1.57(m, 4H, 2CH ₂), 1.79～1.87(m, 4H, 2CH ₂), 2.76(s, 3H, Ar-CH ₃), 3.55～3.58(m, 2H, CH ₂Cl), 4.40～4.43(m, 2H, ArCOOCH ₂),8.69(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.82(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 729
4-29	1.07～1.09(m, 2H, CH ₂), 1.20～1.25(m, 1H, CH), 1.28～1.32(m, 2H,CH ₂), 1.72～1.85(m, 6H, 3CH ₂), 2.76(s, 3H, ArCH ₃), 4.22(d, 2H, J=6.0 Hz, ArCOOCH ₂), 8.69(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.81(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 728
4-30	2.77(s, 3H, ArCH ₃), 5.54(s, 2H, ArCOOCH ₂Py), 7.30～7.32(m, 1H,PyH), 7.43(d, 1H, J=6.0 Hz, PyH), 7.76～7.79(m, 1H, PyH), 8.65(d,1H, J=4.2 Hz, PyH), 8.70(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 9.06(d, 1H, J=2.4 Hz,ArH)	1 744
4-31	1.87(s, 6H, 2CH ₃), 2.68(s, 1H, CH), 2.75(s, 3H, ArCH ₃), 8.69(d,1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.75(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 732
4-32	2.18(s, 1H, ArOH), 2.85(s, 3H, ArCH ₃), 5.28(s, 2H, ArCOOCH ₂), 7.32～7.61(m, 4H, 4ArH), 8.71(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.78(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 727
4-33	2.70(s, 3H, ArCH ₃), 3.34～3.37(m, 2H, ArCH ₂Th), 4.64(t, 2H, J=6.0 Hz, ArCOOCH ₂), 6.94～7.23(m, 3H, 3ThH), 8.69(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH), 8.82(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 731
4-34	2.36～2.40(m, 2H, CH ₂), 2.77(s, 3H, ArCH ₃), 3.55(t, 2H, J=6.0 Hz,CH ₂Br), 4.58(t, 2H, J=6.0 Hz, ArCOOCH ₂), 8.71(d, 1H, J=2.4 Hz,ArH), 8.83(d, 1H, J=2.4 Hz, ArH)	1 722

表 2 目标化合物的核磁共振氢谱及红外光谱数据 Table 2 ¹H NMR and IR data of target compounds

2.2 除草活性 2.2.1 种子萌发试验结果

除草活性初筛结果(表 3)表明：在药剂质量浓度为500 μg/mL时，目标化合物对双子叶杂草的除草活性明显高于单子叶杂草，对根的抑制效果高于茎，尤其对反枝苋的抑制效果最好，其中4-15、4-16和4-26对反枝苋的抑制效果达到100%，有较高的除草活性。 4-1和4-2对双子叶杂草和单子叶杂草均有很好的除草活性，抑制效果基本达到B级。在所有的单子叶杂草中，化合物对牛筋草更为敏感。对初筛中抑制效果达到B级的化合物进行复筛，结果(表 4)表明，随着化合物质量浓度的增大，除草活性呈上升趋势，其中4-15、4-16和4-26对反枝苋的除草活性明显高于其他目标化合物。

表 3 目标化合物的除草活性 Table 3 The herbicidal activity of target compounds

化合物Compd.	生长抑制率Inhibition rate/%
	苘麻 A. theophrasti		反枝苋 A.retroflexus		马齿苋 P.oleracea		稗草 E.crusgalli		马唐 D.sanguinalis		狗尾草 S.viridis		牛筋草 E.indica
	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot
4-1	90.0	82.5	89.0	68.7	86.9	74.0	87.8	65.7	84.4	83.2	34.6	73.1	89.1	80.9
4-2	86.3	81.5	86.9	68.7	93.4	86.3	83.4	64.5	85.5	84.9	78.2	67.4	96.2	79.2
4-3	44.7	70.4	86.3	54.0	71.0	45.4	43.7	52.9	61.6	65.5	50.5	43.3	86.4	71.0
4-4	36.8	77.2	66.0	30.9	66.1	60.5	20.9	39.1	32.6	20.2	5.3	23.6	84.7	40.4
4-5	25.5	61.5	59.7	22.0	17.9	67.2	47.8	4.5	34.8	60.1	1.1	14.4	74.7	43.7
4-6	32.4	44.8	75.6	28.2	7.1	65.7	8.3	2.0	31.8	41.7	4.8	7.2	62.1	61.2
4-7	4.3	39.9	78.9	30.4	9.5	62.1	68.4	13.6	33.4	-0.8	39.0	12.6	42.0	67.8
4-8	20.6	63.7	74.5	48.4	3.6	47.5	37.4	7.1	10.6	44.1	3.7	-0.3	62.1	68.3
4-9	12.4	3.3	63.8	37.6	6.0	49.0	7.9	5.9	7.5	5.7	5.9	-8.1	46.9	66.1
4-10	28.6	66.5	75.9	42.4	21.0	29.9	12.4	15.6	41.6	23.6	4.8	11.8	80.1	77.1
4-11	0.2	54.4	32.3	23.6	3.6	56.6	30.2	7.6	55.3	29.1	8.0	14.6	69.5	63.8
4-12	10.9	32.5	86.9	63.5	2.4	60.1	66.2	15.5	67.4	74.1	50.7	22.8	76.3	63.4
4-13	42.4	70.7	28.0	36.3	38.7	43.0	34.5	46.2	46.0	65.6	20.7	36.9	80.1	59.0
4-14	43.0	64.5	28.2	3.8	7.3	37.2	36.9	42.4	47.9	29.3	33.3	41.4	81.5	64.5
4-15	21.5	61.9	100	78.2	15.3	9.9	29.3	19.0	54.0	6.1	9.6	28.7	63.7	64.7
4-16	36.3	54.4	100	89.0	27.4	27.1	52.3	32.6	79.2	31.4	66.9	30.2	79.0	62.8
4-17	38.4	35.3	67.7	14.7	1.6	33.1	26.7	23.8	66.4	14.2	52.9	14.2	43.3	51.9
4-18	29.9	57.0	76.1	66.3	33.3	55.1	50.0	-4.1	72.9	45.7	76.3	43.8	94.3	76.5
4-19	54.3	75.4	78.4	32.5	54.8	51.7	60.3	25.9	52.9	54.2	32.4	20.0	82.0	46.4
4-20	38.4	64.6	62.0	50.7	84.7	50.0	52.9	22.3	45.2	0.4	21.8	7.4	37.6	1.9
4-21	51.0	78.0	66.6	56.7	75.8	53.5	80.4	6.2	54.9	32.7	30.31	-0.5	87.7	73.8
4-22	42.3	66.6	58.4	0.5	69.4	29.7	66.7	18.6	59.5	45.5	59.6	49.6	6.3	23.8
4-23	42.5	62.2	79.7	57.0	75.0	60.1	71.1	70.8	50.1	11.0	68.4	48.8	49.5	43.4
4-24	93.5	90.5	76.4	44.8	44.6	39.8	66.7	8.6	64.3	4.3	78.2	43.5	24.5	23.8
4-25	11.4	43.4	82.2	33.8	6.0	26.8	42.1	2.1	58.4	4.1	10.6	34.6	57.5	67.2
4-26	19.1	60.0	100	56.4	44.8	39.9	45.9	-1.5	35.1	23.8	11.7	-13.1	83.4	41.5
4-27	0.2	22.8	73.4	60.9	3.6	32.4	44.2	8.1	85.8	78.3	18.1	-13.3	35.4	31.1
4-28	46.5	30.9	55.6	26.4	16.7	40.4	51.2	51.2	21.2	60.4	5.3	-6.7	74.4	47.0
4-29	43.4	40.8	52.6	10.8	4.8	63.7	30.6	-0.8	64.6	66.7	-0.5	-4.9	91.8	49.2
4-30	37.4	37.5	65.9	45.3	57.1	46.5	67.2	0.1	65.1	32.1	48.9	21.3	58.2	28.8
4-31	32.7	56.8	50.3	62.7	38.7	40.1	33.4	47.6	55.5	22.0	55.9	38.7	47.7	36.7
4-32	14.8	60.0	68.4	68.5	3.6	60.6	34.6	6.2	30.5	13.8	27.6	10.3	22.1	51.4
4-33	85.0	92.1	48.1	36.0	54.6	14.7	25.9	2.8	67.7	1.0	22.8	1.6	9.9	32.3
4-34	30.6	55.8	45.8	28.0	52.1	5.0	41.8	3.9	67.8	3.3	10.6	-0.5	3.8	16.8
4-0 ^*	76.3	37.9	82.5	48.6	68.7	24.5	36.2	2.6	44.4	2.7	67.6	-0.9	86.9	32.5
乙草胺acetochlor	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
注(Note)：*^4-0—**Phoma herbarum Ⅲ

表 3 目标化合物的除草活性 Table 3 The herbicidal activity of target compounds

表 4 部分化合物在不同浓度下的除草活性(抑制率/%) Table 4 The herbicidal activity of some compounds under different concentration (Inhibition rate/%)

化合物Compd.	Conc./(mg/L)	苘麻 A. theophrasti		反枝苋 A.retroflexus		马齿苋 P.oleracea		马唐 D.sanguinalis		牛筋草 E.indica		稗草 E.crusgalli		狗尾草 S.viridis
化合物Compd.	Conc./(mg/L)	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot	根Root	茎Shoot
4-1	100	59.3	70.7	81.3	61.8	67.1	46.3	78.5	80.1	84.7	60.3	86.0	56.6	15.4	58.6
	20	47.6	47.7	75.5	58.8	61.5	40.6	57.1	61.1	75.8	35.1	85.7	50.8	8.63	52.3
4-2	100	34.3	54.0	79.4	67.7	64.3	66.6	77.8	69.0	89.7	65.7	80.4	50.8	76.6	66.0
	20	23.1	38.4	72.4	62.4	60.1	58.1	66.9	64.4	85.0	58.5	70.9	28.8	73.8	62.0
4-3	100	23.1	68.8	68.4	53.9	40.5	40.1	－	－	67.8	70.8	－	－	－	－
	20	2.9	29.8	50.7	21.0	36.3	22.0	－	－	64.2	68.1	－	－	－	－
4-4	100	13.0	39.1	－	－	－	－	－	－	69.8	39.6	－	－	－	－
	20	5.7	1.3	－	－	－	－	－	－	50.6	6.30	－	－	－	－
4-5	100	-	－	－	－	－	－	－	－	59.2	37.9	－	－	－	－
	20	-	－	－	－	－	－	－	－	56.5	14.7	－	－	－	－
4-12	100	-	－	78.2	63.4	－	－	60.8	44.2	49.4	36.0	－	－	－	－
	20	-	－	35.8	42.4	－	－	62.0	28.9	26.9	15.1	－	－	－	－
4-13	100	40.4	54.4	－	－	－	－	－	－	63.7	54.9	－	－	－	－
	20	25.0	38.8	－	－	－	－	－	－	48.1	25.3	－	－	－	－
4-15	100	－	－	92.8	65.2	－	－	－	－	－	－	－	－	－	－
	20	－	－	66.6	34.5	－	－	－	－	－	－	－	－	－	－
4-16	100	－	－	92.0	79.8	－	－	72.2	34.2	79.2	60.4	－	－	－	－
	20	－	－	71.0	73.4	－	－	53.1	23.3	72.2	49.6	－	－	－	－
4-18	100	－	－	69.6	61.6	－	－	－	－	－	－	－	－	－	－
	20	－	－	41.1	27.1	－	－	－	－	－	－	－	－	－	－
4-19	100	29.7	66.6	52.8	15.8	－	－	－	－	67.2	35.2	－	－	－	－
	20	12.0	62.5	36.3	3.8	－	－	－	－	56.8	14.1	－	－	－	－
4-21	100	30.5	65.3	－	－	55.2	30.5	－	－	76.1	37.5	62.3	4.5	－	－
	20	25.6	37.6	－	－	39.8	7.9	－	－	52.5	24.4	42.8	3.2	－	－
4-23	100	－	－	65.5	21.9	40.5	17.5	－	－	－	－	63.0	63.9	－	－
	20	－	－	43.0	18.1	30.7	15.8	－	－	－	－	53.7	41.0	－	－
4-26	100	－	－	87.4	38.9	－	－	－	－	70.0	28.3	－	－	－	－
	20	－	－	56.2	15.8	－	－	－	－	69.2	12.7	－	－	－	－
乙草胺acetochlor	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	92.8	88.9	92.8	86.9
	20	67.5	78.8	86.7	46.3	76.8	57.5	67.5	56.5	62.8	62.5	56.6	68.6	68.6	45.8
注：”－”, 无试验数据。Note: “－”,No data.

表 4 部分化合物在不同浓度下的除草活性(抑制率/%) Table 4 The herbicidal activity of some compounds under different concentration (Inhibition rate/%)

2.2.2 活体盆栽试验结果

对单、双子叶杂草盆栽苗后茎叶处理试验结果(表 5)表明：部分目标化合物对供试杂草具有一定的除草活性，其中4-1在有效成分1 000 g/hm²下对反枝苋和马唐的鲜重防效达100%。茎叶喷雾处理后第2天，杂草的叶片呈水渍状，继而停止生长，10 d左右死亡。对4-1进行复筛，结果(表 6)表明，其对双子叶和单子叶杂草仍表现出较高的除草活性，对马唐和反枝苋的ED₅₀值均小于100 g/hm²。

表 5 有效成分1 000 g/hm²下目标化合物对杂草的鲜重防效 Table 5 The fresh weight efficacy of target compounds against weeds at 1 000 ga.i./hm²

化合物Compd.	鲜重防效Fresh weight efficacy/%
化合物Compd.	苘麻 A.theophrasti	反枝苋 A.retroflexus	藜 C.album	鸭跖草 C.communis	狗尾草 S.viridis	马唐 D.sanguinalis	稗草 E.crusgalli
4-1	94	100	99	50	98	100	82
4-2	86	76	82	10	78	87	40
4-3	32	56	23	0	27	78	46
4-4	45	80	75	0	76	38	45
4-5	13	32	46	8	56	78	0
4-6	38	68	0	12	76	32	0
4-7	23	54	10	0	56	32	0
4-8	0	32	35	0	78	68	53
4-9	0	85	80	34	34	54	45
4-10	0	89	85	0	0	83	0
4-11	8	35	78	0	56	75	56
4-12	0	76	0	0	55	70	0
4-13	0	35	0	3	87	0	34
4-14	16	62	0	8	67	78	22
4-15	62	89	32	15	39	35	0
4-16	45	0	54	0	0	40	20
4-17	0	43	36	0	25	35	80
4-18	56	36	78	0	76	25	0
4-19	12	82	35	0	0	0	67
4-20	32	62	50	0	0	12	45
4-21	30	70	65	56	67	56	0
4-22	60	0	75	34	54	48	0
4-23	75	50	0	51	28	38	0
4-24	0	50	35	0	36	44	43
4-25	86	25	46	23	0	36	28
4-26	40	27	54	0	15	22	50
4-27	35	34	0	0	25	0	23
4-28	62	30	0	0	45	67	0
4-29	0	0	8	0	65	55	34
4-30	35	12	65	0	0	40	40
4-31	20	32	56	12	60	35	0
4-32	18	76	65	0	20	45	12
4-33	0	48	56	0	12	60	54
4-34	21	0	12	0	30	40	0
莠去津atrazine	100	100	100	100	－	－	－
精喹禾灵quizalofop-p-ethyl	－	－	－	－	100	100	100
注：”－”, 无试验数据。Note: “－”, No data.

表 5 有效成分1 000 g/hm²下目标化合物对杂草的鲜重防效 Table 5 The fresh weight efficacy of target compounds against weeds at 1 000 ga.i./hm²

表 6 化合物4-1的除草活性 Table 6 The herbicidal activity of compound 4-1

初步构效关系分析发现，在种子萌发试验中，当目标化合物的取代基中含有氟原子时有利于除草活性的提高，如4-1与4-16。由于氟原子具有模拟效应、电子效应、阻碍效应和渗透效应，因此，将其引入可能使化合物的生物活性倍增^[20]。活体盆栽试验结果表明，目标化合物中R基团碳链的长短可影响其除草活性，其中R基团碳链越短，除草活性越高。这可能与分子脂溶性有关，一般脂溶性越好，细胞膜渗透性越高，越易被植物吸收。

本研究结果表明：不同目标化合物对于不同杂草的除草活性存在较大差异，且其在种子萌发试验和活体盆栽试验中表现出的除草活性也不尽相同。如在种子萌发试验中4-15、4-16和4-26对反枝苋有较高的除草活性，但在活体盆栽试验中结果并不理想。这可能是由于在活体盆栽试验中，药剂并未完全吸附在杂草的叶片上，而是有部分流失，结果使其测定结果不及种子萌发试验。总体而言，化合物4-1、4-15、4-16和4-26的除草活性尤为显著，有进一步研究的价值。

参考文献

[1]	Sutton B C. The Coelomycetes: Fungi Imperfecti with Pycnidia, Acervuli, and Stromata[M]. Kew, Surrey, UK: CAB International Mycological Institute, 1980.
[2]	Kalam S, Khan N A, Singh J. A novel phytotoxic phenolic compound from Phoma herbarum FGCC#54 with herbicidal potential [J]. Chem Natl Compounds, 2014, 50(4): 644-647.
[3]	Rivero-Cruz J F, García-Aguirre G, Cerda-García-Rojas C M, et al. Conformational behavior and absolute stereostructure of two phytotoxic nonenolides from the fungus Phoma herbarum [J]. Tetrahedron, 56(30): 5337-5344.
[4]	谷祖敏, 纪明山, 张杨, 等. 草茎点霉粗毒素的除草活性和杀草谱研究 [J]. 沈阳农业大学学报, 2009, 40(4): 431-434. Gu Zumin, Ji Mingshan, Zhang Yang, et al. Herbicidal activity and weeds controlling spectrum of toxin from Phoma herbarum[J]. J Shenyang Agric Univ, 2009, 40(4): 431-434. (in Chinese)
[5]	纪明山, 李思嘉, 谷祖敏, 等. 草茎点霉毒素分离及除草活性研究[J]. 中国农学通报, 2013, 29(24): 193-196. Ji Mingshan, Li Sijia, Gu Zumin, et al. Separation and herbicidal activity bioassay of toxins from Phoma herbarbum[J]. Chin Agric Sci Bull, 2013, 29(24): 193-196. (in Chinese)
[6]	梅俊, 吴时敏, 周子京. 粮油中嘧啶氧(硫)苯甲酸酯类农药残留研究进展[J]. 粮油与油脂, 2010(7): 41-43. Mei Jun, Wu Shimin, Zhou Zijing. Research progress on pyrimidinyloxy (thio) benzoates residues in cereals and oils [J]. Cereals Oils, 2010(7): 41-43. (in Chinese)
[7]	张一宾. 农药品种及其原料中间体的现状和展望[J]. 化工进展, 2002, 21(3): 169-171. Zhang Yibin. State and prospect of pesticide and raw materials or intermediates [J]. Chem Industry Engin Prog, 2002, 21(3): 169-171. (in Chinese)
[8]	Chen Qiong, Wu Qiongyou, Hu Xiaowei. Isopropyl 2-(5, 7-dimethyl-1, 2, 4-triazolo [1, 5-α]-pyrimidin-2-yloxy) benzoate [J]. Acta Cryst E: Structure Reports Online, 2005, 61(Part 7): o2079-o2080.
[9]	Strachan S D, Bucholtz D I, Hess F D. Bis esters of carboxylic acid herbicides are effectual in weed control [J]. J Agric Food Chem, 1982, 30(6): 1244-1246.
[10]	Streit L, Moreau M, Gaudin J, et al. A novel imidazole carboxylic acid ester is a herbicide inhibiting 14α-methyl-demethylation in plant sterol biosynthesis [J]. Pestic Biochem Phys, 1991, 40(2): 162-168.
[11]	Chowdhury V K, Zehr B E, Widholm J M. Differential sensitivity of suspension cultures of maize, several soybean genotypes and glycine canescens to the herbicide DPX-F6025, 2-(([(4-chloro-6-methoxypyrimidine-2-yl) amino carbonyl] amino sulfonyl)) benzoic acid, ethyl ester [J]. Plant Sci, 1986, 46(3): 207-211.
[12]	Barton A F M, Clarke B R, Dell B, et al. Post-emergent herbicidal activity of cineole derivatives [J]. J Pest Sci, 2014, 87(3): 531-541.
[13]	Barton A F M, Dell B, Knight A R, et al. Herbicidal activity of cineole derivatives[J]. J Agric Food Chem, 2010, 58(8): 10147-10155.
[14]	Hacker E, Hess M, Kehwe H. Herbicidal composition comprising 4-iodo-2[3-(4-methoxy-6-methyl-1, 3, 5-triazin-2-yl) ureidosulfonyl] benzoic esters: US 7074743[P]. 1999-07-27.
[15]	Thair M N, Raza A R, Saddiqa A, et al. 2-methyl-3, 5-dinitrobenzoic acid [J]. Acta Cryst E: Struct Rep Online, 2009, 65(Part 11): o2819.
[16]	李兴海, 祁之秋, 钱昌继, 等. 苯甲酰基甲磺酰胺的合成与杀菌活性[J]. 农药学学报, 2008, 10(2): 136-140. Li Xinghai, Qi Zhiqiu, Qian Jichang, et al. The synthesis and fungicidal activity of benzoyl methanesulfonamides [J]. Chin J Pestic Sci, 2008, 10(2): 136-140. (in Chinese)
[17]	黄宪, 王彦广, 陈振初. 新编有机合成化学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003: 426-428. Huang Xian, Wang Yanguang, Chen Zhenchu. New Synthetic Organic Chemistry [M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2003: 426-428. (in Chinese)
[18]	王文娟. 吡唑并[3, 4-d]嘧啶类衍生物的合成新方法与除草活性研究[D]. 南昌: 江西师范大学, 2012. Wang Wenjuan. Studies on novel synthesis and properties of herbicidal activity of pyrazolo [3, 4-d] pyrimidine derivatives [D]. Nanchang: Jiangxi Normal University, 2012. (in Chinese)
[19]	NY/T 1155.4—2006, 农药室内生物测定试验准则除草剂第4部分: 活性测定试验茎叶喷雾法[S]. 北京: 中华人民共和国农业部, 2006. NY/T 1155.4—2006, Pesticides guidelines for laboratory bioactivity tests Part 4: Foliar spray application test for herbicide activity[S]. Beijing: The Ministry of Agriculture of the People's Republic of China, 2006. (in Chinese)
[20]	杨吉春, 吴峤, 刘允萍, 等. 含氟农药开发的新进展[J].农药, 2011,4(50):289-295. Yang Jichun, Wu Qiao, Liu Yunping, et al. Recent advance of fourine-containing pesticides [J]. Agrochemicals, 2011, 4 (50): 289-295. (in Chinese)


农药学学报 2015, Vol. 17 Issue (5): 520-529	PDF