基于天然产物Tetramic acids的新型除草剂的设计、合成及生物活性研究

摘要

Tetramic acid(2，4-吡咯烷二酮)广泛存在于许多天然产物结构中，早在二十世纪初就为人们所熟知。植物毒性研究显示：该类天然产物不仅对光合自养型生物如蓝藻、绿藻等表现出植物毒性，还对包括杂草和农作物在内的许多高等植物表现出植物毒性。因此，本论文以此类天然产物为先导进行了新型除草剂的创制研究。
　　 (1)为了研究L-Tenuazonic acid(TeA，3-乙酰基-5-仲丁基-2，4-吡咯烷二酮)结构中4位取代基对除草活性的影响，本论文结合3-取代氨基-2-氰基丙烯酸酯类化合物的结构特点设计合成了一系列4-氨基取代的tetramic acid类衍生物。生物活性研究显示该类化合物不表现或者只表现出弱的除草活性，这说明β-三酮结构对除草活性起着重要的作用，不能轻易变动。
　　 (2)有关1，3-环己二酮类除草剂(如磺草酮和甲基磺草酮)和吡咯烷2，4-二酮类化合物的除草活性研究表明：并存的三酮结构和苯甲酰结构对除草活性起着重要的作用。为了进一步研究其重要性及苯环上取代基电子效应对活性的影响，本论文设计合成了一系列N-烷基-2，4-哌啶二酮类化合物。生物活性研究显示当3位苯甲酰基中苯环上的取代基发生变化时，除草活性发生显著变化。这说明除草活性不仅与苯环上取代基的电子效应有关，还与取代基的种类有关。特别值得一提的是，优化出的高活性化合物4-羟基-3-(2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酰基)-1-丙基-2-哌啶酮(4-9c)在3.125克/亩剂量下对油菜仍表现出93％茎叶处理除草活性。
　　 (3)为了进一步研究苯甲酰结构对除草活性的影响，本论文将3位的苯甲酰基衍生为酰腙结构，设计合成了一系列4-羟基-3-腙甲酰基-2-喹啉酮类化合物。生物活性研究显示该类化合物表现出除草活性，但整体水平不高，这说明3-酰腙结构的存在降低了除草活性，也从反面说明了3-苯甲酰基对除草活性的必要性。
　　 (4)基于上述研究结果，本论文进一步结合文献研究成果和天然产物结构特点，运用生物电子等排原理设计合成了一系列3-酰亚胺类4-羟基-2-喹啉酮类化合物。生物活性研究显示3位亚胺结构的存在对除草活性有利，但亚胺结构和苯环并存构成苯甲酰亚胺结构时对除草活性不利。3位取代基为烷基酰亚胺时，结构中酰基链越短、位阻越小对除草活性越有利，甲基为最佳；氨基链链长越短(丙基为下限)、支链越多、α位甲基越多对除草活性越有利，以叔丁基和1-甲基苄基为最佳。尤其，优化出的高活性化合物4-羟基-3-(N-叔丁基乙酰亚胺基)-2-喹啉酮(6.3-3e)在6.25克/亩剂量下对单子叶植物马唐仍表现出85％的茎叶处理除草活性，高活性化合物4-羟基-3-(N-1-甲基苄基乙酰亚胺基)-2-喹啉酮(6.3-3n)在6.25克/亩剂量下对双子叶植物苋菜仍表现出88％的茎叶处理除草活性。
　　 (5)为了系统研究目标化合物的生物活性，本论文还进行了杀虫、杀菌和抗癌等生物活性研究，发现目标化合物表现出广谱的生物活性，部分化合物的杀菌活性较好。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 具有植物毒性的Tetramic acid类天然产物及其衍生物的研究进展

1.1.1 具有植物毒性的Tetramic acid类天然产物

1.1.2 Tetramic acid类衍生物的研究进展

第二节 三酮类除草剂的研究进展

第三节 2-哌啶酮和2-喹啉酮类衍生物的研究进展

第二章 立题思想和工作要点

第三章 4-氨基取代的Tetramic acid类衍生物的设计、合成及生物活性研究

第一节 设计思想

第二节 目标化合物的合成

3.2.1 目标化合物的合成路线

3.2.2 仪器和药品

3.2.3 目标化合物的合成

第三节 生物活性研究

3.3.1 除草活性研究

3.3.2 杀虫活性研究

3.3.3 杀菌活性研究

3.3.4 抗癌活性研究

第四节 结果与讨论

3.4.1 合成和结构讨论

3.4.2 生物活性结果讨论

第五节 小结

第四章 N-烷基-2，4-哌啶二酮类化合物的设计、合成及生物活性研究

第一节 设计思想

第二节 目标化合物的合成

4.2.1 目标化合物的合成路线

4.2.2 仪器和药品

4.2.3 目标化合物的合成

第三节 生物活性研究

4.3.1 除草活性研究

4.3.2 杀菌活性研究

第四节 结果与讨论

4.4.1 合成和结构讨论

4.4.2 生物活性结果讨论

第五节 小结

第五章 4-羟基-3-取代腙甲酰基-2-喹啉酮类化合物的设计、合成及生物活性研究

第一节 设计思想

第二节 目标化合物的合成

5.2.1 目标化合物的合成路线

5.2.2 仪器和药品

5.2.3 目标化合物的合成

第三节 生物活性研究

5.3.1 除草活性研究

5.3.2 杀菌活性研究

第四节 结果与讨论

5.4.1 合成和结构讨论

5.4.2 生物活性结果讨论

第五节 小结

第六章 3-酰亚胺类4-羟基-2-喹啉酮类化合物的设计、合成及生物活性研究

第一节 设计思想

第二节 3-苯甲酰亚胺类4-羟基-2-喹啉酮类化合物的设计、合成及生物活性研究

6.2.1 目标化合物的合成

6.2.2 生物活性研究

6.2.3 结果与讨论

6.2.4 小结

第三节 3-乙酰亚胺类4-羟基-2-喹啉酮类化合物的设计、合成及生物活性研究

6.3.1 目标化合物的合成

6.3.2 生物活性研究

6.3.3 结果与讨论

6.3.4 小结

第四节 其他4-羟基-2-喹啉酮类化合物的设计、合成及生物活性研究

6.4.1 目标化合物的合成

6.4.2 生物活性研究

6.4.3 结果与讨论

6.4.4 小结

第五节 3-烷基甲酰亚胺类4-羟基-2-喹啉酮类化合物的设计、合成及生物活性研究

6.5.1 目标化合物的合成

6.5.2 生物活性研究

6.5.3 结果与讨论

6.5.4 小结

第六节 结论

第七章 结论

参考文献

致谢

个人简历