一类阿魏酸衍生物及其制备方法和用途

1.本发明的技术方案涉及阿魏酸衍生物，具体涉及阿魏酸酰胺类衍生物。


背景技术：

2.农业的可持续性发展在人类社会的生存发展中起着至关重要的作用。杂草作为一种非栽培类植物，对农田产生多方面的危害。杂草控制目前被确定为农田可持续性发展的关键。化学除草剂的应用可以有效抑制农田杂草的蔓延，然而，越来越多的农药化学品投放到土地中后，导致环境污染、杂草抗药性、农药残留等问题日益突出。由于微生物源除草剂具有资源量大、开发成本低、对环境友好等有优点(bailey k l,boyetchko s m,et al.biological control,2010,52,221-229)，逐渐成为研究热点。因此发展新型微生物除草剂，对防除农作物田的杂草、开展生态农业等都具有非常重要的意义。
3.天然产物4-羟基-3-甲氧基肉桂酸(阿魏酸)是一种低毒、多酚类化合物，主要从植物细胞壁中提取(prabhakar p k,prasad r,et al.phytomedicine,2013,20:488-494)。其具有极高的研究价值，以天然产物阿魏酸为先导的化合物具有多种药理活性，如抗肿瘤、抗炎、抗氧化、抗病毒、抗真菌和除草活性(chen d d,zhang b y,et al.bioorg med chem lett,2018,28:1149-1153.)。本课题组前期从感染了瓜果腐霉的多年生黑麦草上分离、诱变得到了对马唐、反枝苋等杂草具有较强除草活性的瓜果腐霉菌株pa1。通过分离纯化次生代谢产物，最终得到具有除草活性的阿魏酸，并发现其衍生物阿魏酸乙酯对马唐茎叶鲜重的ic50值为64.26μg/ml(zhang m y,liu c,et al.j proteomics,2017,159:47-53)。由于阿魏酸结构上具有较大的优化空间和较强的修饰性，因此，以阿魏酸为除草活性先导进行结构优化具有重要的研究意义。
4.苯氧乙酸类除草剂是一类激素型选除草剂，由于其具有高选择性、价格低、低毒等特点，在现代农业中得到广泛应用。该类除草剂主要用于玉米、小麦等禾本科作物田防除双子叶杂草、莎草以及某些恶性杂草。目前，文献已报道十多种产品，例如2,4-二氯苯氧基乙酸、2-甲基-4-氯苯氧基乙酸、吡氟苯草酯等，未来将会有更多该类结构的除草剂品种。
5.本试验主要以阿魏酸为先导结构，运用农药分子合理设计的原理，分别将酸基团合理改造成酰胺、在酚羟基基团处合理引入苯氧乙酸结构，从而合理设计、合成一系列新型苯氧乙酸或苯氧乙酰胺基阿魏酸酰胺类似物，并对目标化合物进行除草活性的筛选，以期从所合成的众多化合物中筛选出一到两个甚至几个具有较高除草活性的化合物，进而为天然产物除草剂的开发及新型除草剂的创制提供新思路。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：提供一类新的阿魏酸衍生物的合成方法及其调控农业、园艺和林业杂草的生物活性及其测定方法，同时提供这些化合物在农业领域、园艺领域以及林业领域中的应用。
7.本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：具有农业领域、园艺领域、林业领域
除草活性的阿魏酸衍生物的化学结构通式见式
ⅷ
：
8.ⅷ
：
9.r选自：苯胺、二苯醚苯胺、4-三氟甲氧基苯胺、4-(三氟甲基)苯胺、4-氟苯胺、3-氟苯胺、3,4-二氟苯胺、环丙胺、炔丙基胺、吗啡啉。
10.本发明的阿魏酸类衍生物
ⅷ
的合成方法如下：
[0011][0012]
r-nh2选自：苯胺、二苯醚苯胺、4-三氟甲氧基苯胺、4-(三氟甲基)苯胺、4-氟苯胺、3-氟苯胺、3,4-二氟苯胺、环丙胺、炔丙基胺、吗啡啉。
[0013]
本发明的阿魏酸衍生物的合成以及生物活性测定的具体方法分为以下步骤：
[0014]
a化合物的制备方法：
[0015]
称取阿魏酸i(2.4g,12.36mmol)放入100ml的双口圆底烧瓶，在氮气保护和冰浴条件下加入thf(1mol/l,25ml,25.00mmol)使其溶解，溶解后加入nah(60％,1.09g,27.19mmol)。将反应混合物回流3h后滴加乙酸酐(1.89g,18.54mmol)，继而将体系移至油浴锅，72℃回流加热3h后，加入乙酸酐(0.38g,0.30mmol)，继续加热6h，tlc监测反应进程，反应完全后减压除去溶剂，无需进一步处理得到化合物ⅱ,收率：100％。
[0016]
将化合物ⅱ(4.20mmol)溶于少量氯化亚砜后，于62℃下搅拌回流加热，反应过夜，反应完全后减压除去氯化亚砜溶剂，无需进一步处理，得到化合物ⅲ。
[0017]
用二氯甲烷将化合物ⅲ(3.92mmol)溶解后，在冰浴条件下滴加r-nh2(3.92mmol)和n,n-二异丙基乙胺(7.86mmol)的二氯甲烷混合液，所述胺类化合物选自：苯胺、二苯醚苯胺、4-三氟甲氧基苯胺、4-(三氟甲基)苯胺、4-氟苯胺、3-氟苯胺、3,4-二氟苯胺、环丙胺、炔丙基胺、吗啡啉；将反应混合物在冰浴中搅拌10min，然后在40℃下进一步加热5h。tlc检测反应进行程度。反应完全后减压除去溶剂，残余物经200～300目硅胶柱层析纯化得化合物ⅳ，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯，根据产物的不同，体积比为5:1-1:1，收率60％-95％；化合物ⅳ制备的量和反应容器的体积按相应比例扩大或缩小。
[0018]
将化合物ⅳ(2.89mmol)溶于25毫升甲醇后，加入5.78毫摩尔氢氧化钠，65℃加热
搅拌3小时，水解完全后减压除去甲醇溶剂，加水用盐酸酸化后，析出固体化合物
ⅴ
，收率80％-95％。
[0019]
将2.60毫摩尔化合物
ⅴ
溶于适量n,n-二甲基甲酰胺，室温下加入溴乙酸甲酯(3.12mmol)和无水碳酸钾(5.20mmol)，搅拌后加入少量碘化钾，42℃加热搅拌过夜。tlc监测反应进程，反应完全后减压除去溶剂，残余物经200～300目硅胶柱层析纯化得化合物ⅵ，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯，根据产物的不同，体积比为5:1-2:1，收率60％-97％；
[0020]
将化合物ⅵ(4.11mmol)溶于25毫升甲醇后，加入氢氧化钠(8.20mmol)后，65℃加热搅拌3小时，加水用盐酸酸化后，析出固体化合物ⅶ，收率50％-90％。
[0021]
将化合物ⅶ溶于适量正丁醇中，65℃加热搅拌5小时后，tlc监测反应进程，反应完全后减压除去溶剂，残余物经200～300目硅胶柱层析纯化得化合物
ⅷ
，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯，根据产物的不同，体积比为5:1-3:1，收率34％-90％。
[0022]
b.本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
的除草活性测定：
[0023]
本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
的除草活性采用小杯法，具体步骤为：取50毫克样品溶解在1毫升n,n-二甲基甲酰胺中，滴入1滴吐温-80。然后用一定量的水溶液稀释至400微克/毫升的测试浓度。小杯法中用镊子挑取萌发一致的种子均匀放置于50毫升小烧杯内的滤纸片上，每杯放入10粒，每个处理重复3次，用移液器吸取1毫升药液滴至滤纸片。将所有处理置于人工气候室中保湿培养，温度25
±
0.5℃，湿度60
±
5％，光照周期昼夜之比为16:8。处理后7天测量根长、茎长，计算根抑制率和茎抑制率。茎叶喷雾法和苗前土壤喷雾法采用的浓度为90g ai/ha。茎叶处理法采用两叶期的双子叶杂草，3-5叶期的单子叶杂草，使用行走式喷雾塔将供试药剂均匀喷洒至杂草叶片上，以不添加样品的溶液作为空白对照，每处理重复3次，将处理后的杂草放在人工气候室内培养，7天后用绝对值法调查样品对杂草生长的抑制程度。苗前土壤喷雾法：杂草种子播种后，采用使用行走式喷雾塔直接进行药剂喷雾处理，以不添加样品的溶液作为空白对照，每处理重复3次，将植株在人工气候室内培养，14天后用绝对值法调查样品对杂草生长的抑制程度，供试植物为我国农业生产中田间实际发生的大部分典型杂草的种属，供试植物为我国农业生产中田间实际发生的大部分典型杂草的种属，其名称如下：马唐，其拉丁名为:digitaria sanguinalis、反枝苋，其拉丁名为amaranthus retroflexus。
[0024]
本发明的有益效是：对阿魏酸进行了衍生合成，并对化合物
ⅷ
进行了除草活性的筛选。
[0025]
本发明通过特定制备和生物活性测定实施例更加具体说明阿魏酸类衍生物
ⅷ
的合成与生物活性及应用，所述实施例仅用于具体说明本发明而非限制本发明，尤其是生物活性仅是举例说明，而非限制本专利，具体实施方式如下：
[0026]
实施例1：化合物
ⅷ
a的制备方法：
[0027]
在100毫升双口圆底烧瓶中加入12.36毫摩尔阿魏酸i，在氮气保护和冰浴条件下，加入25毫升thf(1mol/l,25.00mmol)使其溶解，溶解后加入27.19毫摩尔nah。将反应混合物回流3h后滴加18.54毫摩尔乙酸酐，继而将体系移至油浴锅，72℃回流加热3h后，再0.30毫摩尔加入乙酸酐，继续加热6h，反应完全后减压除去溶剂，无需进一步处理得到化合物ⅱ。将4.20毫摩尔化合物ⅱ溶于少量氯化亚砜后，于62℃下搅拌回流加热，反应过夜，反应完全后减压除去氯化亚砜溶剂，无需进一步处理，得到化合物ⅲ。用二氯甲烷将3.92毫摩尔化合
物ⅲ溶解后，在冰浴条件下滴加3.92毫摩尔苯胺和7.86毫摩尔n,n-二异丙基乙胺的二氯甲烷混合液。将反应混合物在冰浴中搅拌10min，然后在40℃下进一步加热5h。tlc检测反应进行程度。反应完全后减压除去溶剂，残余物经200～300目硅胶柱层析纯化得化合物ⅳ。将2.89毫摩尔化合物ⅳ溶于25毫升甲醇后，加入5.78毫摩尔氢氧化钠，65℃加热搅拌3小时，水解完全后减压除去甲醇溶剂，加水用盐酸酸化后，析出固体化合物
ⅴ
。将2.60毫摩尔化合物
ⅴ
溶于适量n,n-二甲基甲酰胺，室温下加入3.12毫摩尔溴乙酸甲酯和5.20毫摩尔无水碳酸钾，搅拌后加入少量碘化钾，42℃加热搅拌过夜。反应完全后减压除去溶剂，残余物经200～300目硅胶柱层析纯化得化合物ⅵ，将4.10毫摩尔化合物ⅵ溶于25毫升甲醇后，8.20毫摩尔加入氢氧化钠后，65℃加热搅拌3小时，加水用盐酸酸化后，析出固体化合物ⅶ。将化合物ⅶ溶于适量正丁醇中，65℃加热搅拌5小时后，反应完全后减压除去溶剂，残余物经200～300目硅胶柱层析纯化得化合物
ⅷ-
1。洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯，根据产物的不同，体积比为3:1-2:1，收率40-90％；核磁数据如下：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.65(m,4h),7.34(m,2h),7.12(m,1h),7.03(m,2h),6.76(d,j＝7.8hz,1h),6.45(d,j＝15.4hz,1h),4.72(s,2h),4.20(t,j＝6.2hz,2h),3.86(s,3h),1.66
–
1.57(m,2h),1.34(m,2h),0.91(t,j＝7.4hz,3h).
[0028]
化合物
ⅷ
制备的量和反应容器的体积按相应比例扩大或缩小。化合物
ⅷ
的理化参数和结构参数见表1。
[0029]
施例2：本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
的除草活性测定结果：
[0030]
本发明测试的常见杂草名称如下：马唐，其拉丁名为:digitaria sanguinalis.、反枝苋，其拉丁名为amaranthus retroflexus。采用小杯法进行测定。
[0031]
小杯法法测定结果见表2，表2表明，在400微克/毫升时，本发明合成的阿魏酸衍生物均有不同程度的除草活性。
ⅷ-
1对马唐的茎抑制率达到67％，其茎抑制率比对照药剂莠去津茎抑制率(22％)超过40％以上；
ⅷ-
1对反枝苋的根抑制率达到69％，比对照药剂莠去津(49％)高出20％的防效。
ⅷ-
6对马唐根的抑制率达到60％，对马唐茎的抑制率为51％，其根茎抑制率比对照药剂莠去津(根抑制率30％，茎抑制率22％)均超30％以上，表现出较好的除草效果。在小杯法测试中，本发明的化合物
ⅷ-
1和
ⅷ-
6对反枝苋和马唐展示出了很高的抑制效果。
[0032]
实施例3：本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
与农业上可接受的助剂以及如下的商品化除草剂的任意一种或多种组合在制备复配除草剂中的应用：
[0033]
所述商品除草剂选自烟嘧磺隆、苯磺隆、单醚磺隆、甲嘧磺隆、五氟磺草胺、甲草胺、乙草胺、丁草胺、异丙甲草胺、2甲4氯、氟乐灵、硝磺草酮、甲基磺草酮、苯唑草酮、二甲戊乐灵、莠去津、扑草净、氰草津、莠灭净、嗪草酮、除草醚、乙氧氟草醚、三氟羧草醚、乳氟禾草灵、乙羧氟草醚、吡草醚、异丙吡草酯、咪唑烟酸、咪唑乙烟酸、咪草酸、咪唑喹啉酸、甲氧咪草烟、甲基咪草烟、嘧硫草醚、嘧草醚、双草醚、嘧啶肟草醚、环酯草醚、甜菜宁、甜菜安、燕麦灵、双胺灵、稗草畏、禾草畏、节草丹、啦氟禾草灵、啦氟氯禾灵、恶挫禾草灵、喹禾灵、噻唑禾草灵、氟草烟、氟硫草定、氟啶酮、噻草啶、氟吡草腙、百草枯、草甘磷、莎草稗、氟烯草酸、丙炔氟草胺、氟噻甲草酯、嗪草酸甲酯、吡唑特、吡草酮、苄草唑、异恶唑草酮、异恶氯草酮、溴苯腈等；本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
在所得复配除草剂中的总的质量百分含量是1％-90％，本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
与所述商品除草剂的比例为质量百分比1％:99％到99％:1％；所
述复配除草剂适用的剂型选自下列剂型中的任意一种:可湿性粉剂、微胶囊悬浮剂、可分散液体制剂、可分散固体制剂、种子处理乳剂、水乳剂、大粒剂、微乳剂、油悬浮剂、水溶性粒剂、可溶性浓剂、水分散性粒剂、毒谷、气雾剂、缓释块、胶囊粒剂、干拌种粉剂、乳油、静电喷雾剂、油包水乳剂、水包油乳剂、烟雾罐、细粒剂、烟雾烛、烟雾筒、烟雾棒、种子处理悬浮剂、烟雾片、烟雾丸、发气剂、漂流粉剂、油膏、热雾剂、固/液混合装剂、液/液混合装剂、冷雾剂、固/固混合装剂、药漆、种子处理液剂、微粒剂、油分散性粉剂、浓胶剂、泼浇剂、涂抹剂、悬浮乳剂、成膜油剂、可溶性粉剂、种子处理水溶性粉剂、超低容量悬浮剂、追踪粉剂、超低容量液剂、蒸汽释放剂、湿拌种水分散性粉剂；所述复配除草剂适用的植物选自稻谷、小麦、大麦、燕麦、玉米、高粱、甘薯、马铃薯、木薯、大豆、荷兰豆、蚕豆、豌豆、绿豆、小豆、棉花、蚕桑、花生、油菜、芝麻、向日葵、甜菜、甘蔗、咖啡、可可、人参、贝母、橡胶、椰子、油棕、剑麻、烟草、番茄、辣椒、萝卜、黄瓜、白菜、芹菜、榨菜、甜菜、油菜、葱、大蒜、西瓜、甜瓜、哈密瓜、木瓜、苹果、柑桔、桃树、茶、山野菜、竹笋、啤酒花、胡椒、香蕉、番木瓜、兰花、盆景；所述复配除草剂适用的防治杂草选自：禾本科杂草：马唐、狗尾草、牛筋草、稗、千金子、虎尾草、野燕麦、画眉草、金色狗尾草、长芒棒头草、看麦娘等；阔叶杂草:反枝苋、马齿苋、藜、播娘蒿、铁苋菜、苍耳、豚草、苋属、苘麻、地肤、龙葵、柳叶刺寥、繁缕、香薷、水棘针、酸模叶寥、打碗花、田旋花、菟丝子等；莎草科杂草:牛毛毡、异性莎草、水莎草、猪毛菜、水葱等。
[0034]
表1本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
的化学结构和理化参数
[0035][0036]
表2本发明的阿魏酸衍生物
ⅷ
的小杯法除草活性(400微克/毫升的抑制率/％)
[0037]