含1,3,4-二唑结构的二氢苯并呋喃衍生物的合成及除草活性

2022-05-06曾泰宁王春浓田胜尼武世杰杨子辉

杂草学报 2022年4期

李婉, 曾泰宁, 王春浓, 田胜尼, 武世杰, 杨子辉

(1.河北大学药学院/河北省药物质量分析控制重点实验室,河北保定 071002;2.安徽农业大学生命科学学院,安徽合肥 230036; 3.南京博构科技有限公司,江苏南京 210045)

二氢苯并呋喃及其衍生物在自然界中广泛存在,由于其良好的生物活性而成为了科学家研究的热点,目前其衍生物已经广泛应用在杀虫[1]、除草[2]、抗癌[3]、抗菌[4]、抗病毒[5]、抗炎[6]、治疗帕金森病[7]等方面。2012年,沈芳等研究了4-(7-甲氧基-2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-5-基)-2-苄亚氨基噻唑(化合物A)的合成与其除草、杀虫和杀菌活性,结果表明,化合物A在 2 250 g a.i./hm2浓度下对刺苋、苘麻、藜具有一定的抑制活性[1]。2018年,Yan等设计、合成了含苯并二氢呋喃环的芳氧苯氧丙酸酯衍生物(化合物B),对其除草活性研究发现,大多数目标化合物B对单子叶杂草具有良好的除草活性[8]。

1 材料与方法

1.1 仪器及试剂

SGW X-4B显微熔点仪(上海仪电物理光学仪器有限公司);600 MHz核磁共振波谱仪[布鲁克(北京)科技有限公司];Q-Exactive型质谱仪[赛默飞世尔科技(中国)有限公司]。

所用的试剂和溶剂均购自商业试剂公司,均为分析纯。

1.2 合成路线

1.2.1 2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]乙酸乙酯(1)的合成化合物1的合成参考文献[16]。取100 mmol呋喃酚溶于100 mL无水N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide,DMF),加入200 mmol K2CO3室温搅拌至溶解,溶液由浅绿色渐变为深墨绿色,最终变成黑色,加入200 mmol氯乙酸乙酯、5 mmol KI,60 ℃加热搅拌6～8 h,薄层色谱(thin-layer chromatography,TLC)监测至反应完全。加10 mL水搅拌5 min,采用乙酸乙酯萃取,有机相用无水NaSO4干燥,旋干溶剂,柱层析(V石油醚∶V乙酸乙酯=40 ∶1)得深黄色黏稠液体,收率为90.2%。化合物结构经1H NMR、13C NMR和HRMS 确证。

1.2.2 2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]乙酰肼(2)的合成将化合物1(100 mmol)溶于100 mL无水乙醇,冰浴条件下滴加水合肼(80%,120 mmol),冰浴条件下搅拌 5 min。加热至60 ℃后继续搅拌2 h,TLC监测至反应结束后,采用二氯甲烷萃取,旋除有机溶剂,加冰水,有晶体析出,抽滤。乙醇重结晶,得白色晶体,收率为93.2%。化合物结构经1H NMR、13C NMR 和HRMS 确证。

1.2.3 (E)-2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]-N′-(取代苯基)乙酰肼(3)的合成将化合物2(100 mmol)溶于120 mL无水乙醇。搅拌溶解后加入120 mmol取代苯甲醛,60 ℃加热搅拌6～8 h,TLC监测至反应完全后,抽滤,旋除溶剂后得粗产物,柱层析(V二氯甲烷∶V甲醇=150 ∶1),得化合物3a～3f。

1.3 除草活性测试方法[13]

化合物4a～4f的除草活性测试以《农药生物活性评价SOP》为标准。采用平皿法对稗(Echinochloacrusgalli)进行初步的生长抑制活性测试。准确称取样品,用DMF溶解后加入少许吐温80配制成10 g/L母液,再加入10 mL微热的蒸馏水,将目标化合物配制成浓度为500 mg/L的药液,在直径为9 cm的培养皿中平铺2张滤纸片,然后倒入药液10 mL,再均匀放置30粒稗的种子,保证每粒种子浸药均匀,用等量蒸馏水作空白对照。将培养皿放入人工气候箱中培养,温度为25 ℃,每天光照8 h,培养7 d,7 d后调查生长最茂盛的20株植物的根长、茎长,按下式计算抑制率,进行生长抑制活性评价。

抑制率=(空白对照-处理)/空白对照×100%。

抑制率为正值说明药剂具有抑制作用,为负值说明药剂具有促进作用。抑制活性评价标准:A级,抑制率≥90%;B级,抑制率为70%～89%;C级,抑制率为50%～69%;D级,抑制率<50%。处理结果用20株植物的平均值表示。

2 结果与分析

2.1 化合物4的合成

2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]乙酸乙酯(1):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ6.80 (d,J=7.1 Hz,1H),6.75～6.68 (m,2H),4.71 (s,2H),4.24 (q,J=7.1 Hz,2H),3.01 (s,2H),1.50 (s,6H),1.28 (t,J=7.1 Hz,3H);13C NHR (150 MHz,CDCl3)δ169.34,147.66,142.65,129.02,120.30,118.79,114.46,87.61,66.72,61.11,43.14,28.19,14.17;HRMS(ESI)理论值 (calcd for)C14H18O4[M+H]+250.292 5,实测值(found)250.294 0。

2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]乙酰肼(2):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ8.13 (s,1H),6.86 (d,J=7.2 Hz,1H),6.77 (t,J=7.7 Hz,1H),6.73 (d,J=8.0 Hz,1H),4.65 (s,2H),3.90 (s,2H),3.05 (s,2H),1.52 (s,6H);HRMS(ESI)理论值 C12H16N2O3[M+H]+236.269 5,实测值 236.271 0。

(E)-N′-(3-溴甲苯基)-2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]乙酰肼 (3a,收率 94.6%):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ9.99 (s,1H),8.10 (s,1H),7.87 (s,1H),7.57 (d,J=7.7 Hz,1H),7.45 (d,J=8.0 Hz,1H),7.19 (d,J=2.0 Hz,1H),6.82 (dd,J=5.6,1.9 Hz,1H),6.75～6.72 (m,2H),4.67 (s,2H),2.99 (s,2H),1.46 (s,6H);MS-ESI,质荷比(m/z) 425.05[M+Na]+;HR-MS-ESIm/z理论值 C19H19BrN2O3[M+H]+403.064 2,实测值 403.065 7。

(E)-N′-(4-氯甲苯基)-2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]乙酰肼 (3b,收率 95.4%):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ10.07 (s,1H),8.11 (s,1H),7.60 (d,J=8.5 Hz,2H),7.27 (d,J=8.4 Hz,2H),6.82～6.77 (m,1H),6.74～6.71 (m,2H),4.65 (s,2H),2.98 (s,2H),1.45 (s,6H);MS-ESI,m/z381.10[M+Na]+;HR-MS-ESIm/z理论值 C19H19ClN2O3[M+H]+359.114 7,实测值 359.116 2。

(E)-2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]-N′-(3-氟甲苯基)乙酰肼 (3c,收率 94.6%):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ10.02 (d,J=32.4 Hz,1H),8.13 (s,1H),7.88 (s,1H),7.58 (d,J=7.7 Hz,1H),7.44 (t,J=7.6 Hz,1H),6.85～6.78 (m,1H),6.74～6.78 (m,2H),4.67 (s,2H),2.99 (s,2H),1.46 (s,6H);MS-ESI,m/z365.36[M+Na]+;HR-MS-ESIm/z理论值 C19H19FN2O3[M+H]+342.369 0,实测值 342.370 4。

(E)-N′-(4-氰基甲苯基)-2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]乙酰肼 (3d,收率 95%):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ10.10 (s,1H),8.25 (s,1H),7.79 (d,J=8.2 Hz,2H),7.62 (d,J=8.2 Hz,2H),6.82 (dd,J=8.1,4.6 Hz,1H),6.77～6.72 (m,2H),4.68 (s,2H),3.00 (s,2H),1.47 (s,6H);MS-ESI,m/z372.13[M+Na]+;HR-MS-ESIm/z理论值 C20H19N3O3[M+H]+349.133 3,实测值 349.142 6。

(E)-2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]-N′-(4-氟甲苯基)乙酰肼 (3e,收率 95.1%):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ9.92 (s,1H),8.13 (s,1H),7.63 (d,J=8.4 Hz,2H),7.30 (d,J=8.4 Hz,2H),6.84～6.79 (m,1H),6.73 (d,J=6.3 Hz,2H),4.67 (s,2H),2.99 (s,2H),1.46 (s,6H);MS-ESI,m/z365.13[M+Na]+;HR-MS-ESIm/z理论值 C19H19FN2O3[M+H]+370.144 4,实测值 343.145 8。

(E)-2-[(2,2-二甲基-2,3-二氢苯并呋喃-7-基)氧基]-N′-(4-硝基甲苯基)乙酰肼 (3f,收率 95.2%):1H NMR (600 MHz,CDCl3)δ10.39 (s,1H),8.40 (s,1H),8.26 (d,J=8.7 Hz,2H),7.94 (d,J=8.7 Hz,2H),6.90 (d,J=6.0 Hz,1H),6.85～6.78 (m,2H),4.75 (s,2H),3.08 (s,2H),1.55 (s,6H);MS-ESI,m/z392.12[M+Na]+;HR-MS-ESIm/z理论值 C19H19N3O5[M+H]+370.138 8,实测值 370.140 3。