异吲哚-1，3-二酮衍生物的合成、生物活性及构效关系研究

论文摘要

21世纪的农药必须具有高效、安全、经济、环境友好的特点。原卟啉原氧化酶（protox）抑制剂为需光型除草剂，其独特的除草机制可保证动植物之间的良好选择性，具有十分广阔的发展前景。 本文以现有商品化protox抑制剂丙炔氟草胺等除草剂的结构为先导，针对它们物理特性或生物活性等方面的某些缺陷，采用活性亚结构拼接、生物等排体等农药分子设计技术设计具有潜在protox抑制剂活性的新化合物；运用传统有机合成方法与固载化试剂纯化目标产物技术相结合的合成手段成功制备了苯并噁嗪取代异吲哚-1，3-二酮、异吲哚-1，3-二酮取代苯并噁嗪羧酸酯、N-异吲哚-1，3-二酮取代苯基酰胺和N-异吲哚-1，3-二酮取代苯基脲四系列共九类85个新型2-取代苯基异吲哚-1，3-二酮（SPⅡDO）衍生物，利用核磁共振、质谱、红外光谱、元素分析等现代分析手段表征了新化合物的结构。首次在异吲哚-1，3-二酮取代苯并噁嗪酮衍生物中引入羧酸酯结构，首次在SPⅡDO衍生物中苯环的5-位引入N，N-不对称脲基团与苯甲酰脲基团，研究结果扩展了protox抑制剂的结构类型。 采用农药生物活性测定标准操作程序测试新化合物的除草活性，发现许多化合物表现出高的protox抑制剂的生物活性，如1个苯并噁嗪取代异吲哚-1，3-二酮衍生物的除草活性和对作物安全性与先导化合物丙炔氟草胺和B2055基本相当，3个异吲哚-1，3-二酮取代苯并嗯嗪羧酸酯化合物在75gai／ha剂量下不论芽前还是芽后施用对苘麻、藜、凹头苋等双子叶杂草和马唐、稗草、狗尾草等单子叶杂草均表现出80％以上除草活性，2个N-异吲哚-1，3-二酮取代苯基酰胺衍生物的除草谱较广，部分N-异吲哚-1，3-二酮取代苯基脲衍生物对阔叶杂草表现出芽后除草活性的新化合物。杂草中毒症状有叶片白化、卷曲、灼伤和坏死等，是protox抑制剂典型的除草特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 除草剂概况与发展趋势
• 1.1.1 全球除草剂的概况
• 1.1.2 除草剂的分类
• 1.1.3 除草剂发展趋势
• 1.2 原卟啉原氧化酶抑制剂的结构演变
• 1.2.1 二苯醚类
• 1.2.2 二取代苯基异吲哚-1,3-二酮类
• 1.2.3 异亚丙基丁二酸亚胺、噁唑烷二酮、噁唑啉酮类
• 1.2.4 咪唑烷二酮（乙内酰脲）类
• 1.2.5 噁二唑啉酮、吡唑类
• 1.2.6 三唑烷二酮、噻二唑啉酮、三唑啉酮类
• 1.2.7 噻二唑、三唑、四唑啉酮类
• 1.2.8 6-三氟甲基嘧啶二酮（6-三氟甲基尿嘧啶）类
• 1.2.9 其它类型
• 1.3 原卟啉原氧化酶抑制剂的作用机制
• 1.4 原卟啉原氧化酶的性质、功能及其结构
• 1.4.1 原卟啉原氧化酶的性质和功能
• 1.4.2 原卟啉原氧化酶与其抑制剂复合物的晶体结构
• 1.5 SPIIDO衍生物的结构与除草活性之间的关系
• 1.5.1 SPIIDO衍生物的结构与生物活性之间的定性关系研究
• 1.5.2 SPIIDO衍生物的结构与生物活性之间的定量关系研究
• 1.5.3 Protox抑制剂与原卟啉原Ⅸ的结构相似性
• 1.6 国内Protox抑制剂研究进展
• 1.7 固载化试剂在纯化液相组合化学中化合物库的应用
• 1.7.1 试剂树脂的应用
• 1.7.2 清除树脂的应用
• 1.8 选题的目的、意义和论文主要研究内容
• 1.8.1 论文选题的目的和意义
• 1.8.2 论文主要研究内容
• 第二章 苯并噁嗪取代异吲哚-1,3-二酮衍生物的合成与生物活性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器设备与试剂
• 2.2.2 合成路线
• 2.2.3 中间体的合成
• 2.2.4 目标化合物的合成
• 2.2.5 生测方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 目标化合物的化学结构和物化性质
• 2.3.2 波谱数据及解析
• 2.3.3 化学合成
• 2.3.4 除草普筛活性
• 50值'>2.3.5 对苘麻和马唐的IC₅₀值
• 2.3.6 定性构效关系研究
• 2.3.7 作物安全性
• 2.4 本章小结
• 第三章 异吲哚-1,3-二酮取代苯并嗯嗪羧酸酯衍生物的合成与生物活性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器设备与试剂
• 3.2.2 合成路线
• 3.2.3 中间体合成方法
• 3.2.4 目标化合物合成方法
• 3.2.5 生测方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 目标化合物的化学结构和物化性质
• 3.3.2 波谱数据及解析
• 3.3.3 化学合成
• 3.3.4 除草普筛活性
• 3.3.5 定性构效关系
• 3.4 本章小结
• 第四章 N-异吲哚二酮取代苯基酰胺衍生物的合成、生物活性与晶体结构研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 合成路线
• 4.2.3 中间体的合成
• 4.2.4 伯胺树脂的合成
• 4.2.5 伯胺树脂负载量的测定
• 4.2.6 目标化合物的合成
• 4.2.7 生物活性测定方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 目标化合物的化学结构和物化性质
• 4.3.2 波谱数据及解析
• 4.3.3 化学合成
• 4.3.4 除草普筛活性
• 4.3.5 定性构效关系
• 4.4 3-氯-N-（2-氯-5-（1,3-二氧-4,5,6,7-四氢-1H-异吲哚-2（3H）-基）-4-氟苯基）-2,2-二甲基丙酰胺的晶体结构
• 4.4.1 本研究的目的与意义
• 4.4.2 单晶的制备
• 4.4.3 晶体结构的测试
• 4.4.4 单晶测试结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 N-异吲哚二酮取代苯基-N′-芳（烷）基脲衍生物的合成与生物活性研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 合成路线
• 5.2.3 中间体取代苯基异氰酸酯的合成
• 5.2.4 目标化合物的合成
• 5.2.5 生物活性测定方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 目标化合物化学结构和物化参数
• 5.3.2 波谱数据及解析
• 5.3.3 化学合成
• 5.3.4 除草普筛活性
• 5.3.5 定性构效关系
• 5.4 本章小结
• 第六章 N-异吲哚二酮取代苯基-N′-苯甲酰芳基脲衍生物的合成与生物活性研究
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 仪器与试剂
• 6.2.2 合成路线
• 6.2.3 中间体取代苯甲酰异氰酸酯的合成
• 6.2.4 目标化合物的合成
• 6.2.5 生物活性测定方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 目标化合物的化学结构和物化性质
• 6.3.2 波谱数据与解析
• 6.3.3 化学合成
• 6.3.4 除草普筛活性
• 6.3.5 定性构效关系
• 6.4 本章小结
• 第七章 定量构效关系研究
• 7.1 前言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 仪器与试剂
• 7.2.2 化合物离体除草活性测定
• 7.2.3 计算方法
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 QSAR分析和模型验证
• 7.3.2 对接分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 主要创新点
• 8.3 展望
• 参考文献
• 附录1：新化合物结构汇总表
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果