N-甲基丙烯酰基-N'-芳酰氨基硫脲的合成與除草活性研究

鄭廣進(jìn)，蔡杰慧，張海全

(廣西民族師范學(xué)院 廣西高校桂西南特色植物資源化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，廣西 崇左 532200)

酰氨基硫脲類化合物因具有良好的抑菌[1-4]、除草[5-6]、抗氧化[7]、抗腫瘤[8]及植物生長調(diào)節(jié)[9]等活性而備受研究者的關(guān)注。甲基丙烯?；哂械湫偷摩?β-不飽和羰基結(jié)構(gòu)，其能夠與生物體內(nèi)某些蛋白或核酸的親核基團(tuán)(如蛋白上的巰基)發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)[10]，這種加成反應(yīng)在生物體內(nèi)會表現(xiàn)為某種生物效應(yīng)，可能是有益的藥理活性[11]，也可能是不利的毒副作用。本文根據(jù)活性基團(tuán)拼接原理設(shè)計并合成了5個含甲基丙烯酰基的酰氨基硫脲類化合物，并進(jìn)行了初步的除草活性研究。目標(biāo)化合物的合成路線如圖1所示。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

Spectrum 65型傅里葉紅外光譜儀(美國Perkin Elmer公司)；BRUKER 600MHz核磁共振波譜儀(德國BRUKER)。所用試劑均為市售分析純，乙腈用前經(jīng)無水處理；甲基丙烯?；惲蚯杷狨ブ虚g體按文獻(xiàn)[5]合成。

圖1 目標(biāo)化合物的合成路線Fig.1 The synthesis routine of target compound

1.2 取代苯甲酸甲酯的合成

在干燥的三口燒瓶中加入10 mmol的取代苯甲酸和50 mL無水甲醇，置水浴鍋中并裝好回流冷凝管和尾氣吸收裝置，量取10 mL氯化亞砜置滴液漏斗中，攪拌下緩慢滴加氯化亞砜(約3滴/秒)，待氯化亞砜滴畢后緩慢升溫至65℃，保溫反應(yīng)4 h。反應(yīng)結(jié)束后旋蒸除去多余的甲醇和氯化亞砜，將剩于物轉(zhuǎn)移至燒杯中，邊攪拌邊分批加入飽和碳酸氫鈉溶液直至無氣泡產(chǎn)生，分出有機(jī)相，水相用氯仿萃取(3×10 mL)，合并有機(jī)相與萃取液，用無水氯化鈣干燥至澄清，旋蒸除去氯仿即得取代苯甲酸甲酯。

2a：淺黃色油狀物，產(chǎn)率：80.21%；2b：無色油狀物，產(chǎn)率：67.21%；2c：白色固體，mp:33～35℃，產(chǎn)率：70.34%；2d：白色固體，mp:46～48℃，產(chǎn)率：76.25%；2e：淺黃色固體，mp:93～95℃，產(chǎn)率：78.12%。

1.3 取代苯甲酰肼的合成

在圓底燒瓶中加入上述所制得的取代苯甲酸甲酯，按n酯∶n肼=1∶2的比例加入80%的水合肼，再加入5 mL無水乙醇，回流反應(yīng)，TLC監(jiān)測直至反應(yīng)結(jié)束。冷卻至室溫，有固體析出，抽濾，石油醚洗滌，減壓干燥即得取代苯甲酰肼。

3a：白色固體，mp:111～113℃，產(chǎn)率：87.44%；3b：白色固體，mp:120～123℃，產(chǎn)率：87.81%；3c：白色固體，mp:115～117℃，產(chǎn)率：80.54%；3d：白色固體，mp:135～139℃，產(chǎn)率：86.34%；3e：淺黃色固體，mp:210～213℃，產(chǎn)率：65.47%。

1.4 目標(biāo)化合物的合成

于燒瓶中圓底中加入1.98 g(20 mmol)自制的甲基丙烯酰基異硫氰酸酯、15 mmol取代苯甲酰肼和10 mL乙腈，常溫反應(yīng)，TLC監(jiān)測直至反應(yīng)結(jié)束。冷卻，抽濾，依次用5 mL乙腈和10 mL水洗滌，烘干即得目標(biāo)化合物。

4a：白色粉狀固體，產(chǎn)率50.47%，mp:216.5℃-217.1℃；4b：淡黃色粉狀固體，產(chǎn)率：60.51%，mp:196.3-197.7℃；4c：淡黃色粉狀固體，產(chǎn)率：67.85%，mp:143.6～144.5℃；4d：淡黃色粉狀固體，產(chǎn)率：57.86%，mp:164.5～166.1℃；4e：黃色粉狀固體，產(chǎn)率：56.87%，mp:199.2～201.3℃。

1.5 除草活性測試

采用油菜平皿法測試目標(biāo)化合物在100 mg/L濃度下對雙子葉雜草鬼針草、反枝莧和單子葉雜草稗草、龍爪茅的除草活性，具體操作按文獻(xiàn)[12]進(jìn)行。

培養(yǎng)7天后，按公式(1)計算雜草生長抑制率。

2 結(jié)果與討論

2.1 化合物結(jié)構(gòu)表征

由于目標(biāo)化合物4a～4e都具有三個NH，為了便于區(qū)分，筆者對三個NH進(jìn)行了標(biāo)記，如圖2所示，其核磁共振氫譜數(shù)據(jù)見表1。

圖2 目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)通式Fig.2 The general formula of structural of the target compound

表1 目標(biāo)化合物的核磁共振氫譜Tab.1 1H NMR data of the target compound

由于NH(c)受到對取代苯甲?；鶑?qiáng)吸電子作用的影響，其化學(xué)位移處于三者中的最低場。同理，NH(a)受到甲基丙烯?；娮幼饔玫挠绊?，但甲基丙烯?；奈娮訌?qiáng)度不如取代苯甲酰基強(qiáng)，其化學(xué)位移向高場轉(zhuǎn)移。而由于NH(b)沒有類似的上述吸電子基團(tuán)的影響，其化學(xué)位移向更高場轉(zhuǎn)移。綜上所述，目標(biāo)化合物的δNH(c)>δNH(a)>δNH(b)。

2.2 除草活性

初步的除草活性數(shù)據(jù)(表2)表明，化合物4a～4e在100 mg/L下對鬼針草和反枝莧均表現(xiàn)出較好的除草活性，而對稗草和龍爪茅無明顯的抑制作用。其中，化合物4e除草活性較強(qiáng)，對反枝莧根和鬼針草根的抑制率均強(qiáng)于其他幾個化合物，說明在芳環(huán)上引入強(qiáng)吸電子基團(tuán)可以增強(qiáng)該類化合物的除草活性。從表中可以看出，該類化合物對雙子葉雜草的抑制作用大于對單子葉雜草的抑制作用。

表2 目標(biāo)化合物的除草活性 (抑制率/%)Tab.2 Herbicidal activity of the target compound (inhibition ratio/%)

3 結(jié)論

以取代苯甲酸為原料經(jīng)酯化、肼解、加成反應(yīng)合成了5個N-甲基丙烯?；?N'-芳酰氨基硫脲。所合成5個目標(biāo)化合物均具有一定的除草活性，在100 mg/L下對鬼針草根和反枝莧根的抑制率分別達(dá)到70%和80%以上?？傮w上看，該類化合物對雙子葉雜草的抑制作用大于對單子葉雜草的抑制作用。初步構(gòu)效關(guān)系數(shù)據(jù)表明在該類化合物的芳環(huán)上引入強(qiáng)吸電子基團(tuán)可以增強(qiáng)其除草活性。