[1,6二甲基-3-苄基脲嘧啶类化合物的合成及除草活性]二甲基嘧啶

　　摘要：６－甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物与硫酸二甲酯在无水碳酸钾作敷酸剂及Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺作溶剂条件下室温反应，尿嘧啶环上１-位氢原子被甲基取代。合成了３种１，６－二甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物，所合成的目标化合物均通过1Ｈ ＮＭＲ和元素分析确证。生物活性测试表明该类化合物有一定的除草活性，化合物ｂ浓度１００ μｇ／ｍＬ时对油菜根长生长抑制和稗草株高生长抑制具有较好的效果。
　　关键词：１，６－二甲基－３－苄基脲嘧啶；合成；除草活性
　　中图分类号：Ｏ６２６．４；Ｓ４８２．４文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）08－1584-03
　　
　　Synthesis and Herbicidal Activity of 3-Benzyl-1，6-Dimethyluracil Derivatives
　　
　　ＬＩ Ｇｏｎｇ－ｃｈｕｎ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ－ｌｉ，ＺＨＵ Ｆｅｎｇ－ｘｉａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｆｅｎｇ－ｌｉｎｇ
　　（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｘｕｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｕｃｈａｎｇ ４６１０００， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗｈｅｎ ３－ｂｅｎｚｙｌ－６－ｍｅｔｈｙｌｕｒａｃｉｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｒｅａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆａｔｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ， ｕｓｉｎｇ Ｎ， Ｎ－ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ ａｓ ｓｏｌｖｅｎｔ， １－ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｏｆ ｕｒａｃｉｌ ｒｉｎｇ ｗａｓ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｂｙ ｍｅｔｈｙｌ． Ｔｈｒｅｅ ３－ｂｅｎｚｙｌ－１，６－ｄｉｍｅｔｈｙｌｕｒａｃｉｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ； ａｎｄ ａｌｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ １Ｈ ＮＭＲ ａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｔｈｅ ｈｅｒｂｉｃｉｄａｌ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｅｘａｍｉｎｅｄ； ａｎｄ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｂ ｈａｄ ｇｏｏｄ ａｎｔｉ Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ ａｎｄ Ｅｃｈｉｎｏｃｈｌｏａ ｃｒｕｓｇａｌｌｉ（Ｌ．） Ｂｅａｕｖ． ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １００ μｇ／ｍＬ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ３－ｂｅｎｚｙｌ－１，６－ｄｉｍｅｔｈｙｌｕｒａｃｉｌ； ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｈｅｒｂｉｃｉｄａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ
　　
　　嘧啶类衍生物是一类非常重要的杂环化合物， 因低毒、高效和作用方式独特而受到农药界广泛重视和深入的研究。在除草剂领域，嘧啶类衍生物按化学结构划为如下８类：嘧啶醚类除草剂、嘧啶胺类除草剂、含嘧啶的磺酰脲类除草剂、二苯基嘧啶类除草剂、嘧啶磺酰胺类除草剂、嘧啶酰胺类除草剂、脲嘧啶类除草剂和嘧啶酮类除草剂。
　　其中脲嘧啶类化合物是一类很重要的具有较高除草活性的化合物，已经商品化的光合作用电子传递抑制剂类除草剂中有不少是脲嘧啶类除草剂，２０世纪６０年代开发的在当时颇受欢迎的除草剂品种特草定（Ｔｅｒｂａｃｉｌ，Ⅰ）、异草定（Ｉｓｏｃｉｌ，Ⅱ）、除草定（Ｂｒｏｍａｃｉｌ，Ⅲ）等都是６－甲基脲嘧啶的衍生物。而商品化的ＰＰＯ酶抑制剂中，氟嘧苯甲酸（ＵＣＣＣ－４２４３，Ⅳ）、氟丙嘧草酯（Ｂｕｔａｆｅｎａｃｉｌ，Ⅴ）和双苯嘧草酮（Ｂｅｎｚｆｅｎｄｉｚｏｎｅ，Ⅵ）则是６－三氟甲基脲嘧啶的衍生物（结构式见图１）。关于此类化合物的除草活性的报道较多［１－９］。在尿嘧啶的６－位上引入三氟甲基，３－位上引入取代苄基，１－位上是氨基或甲基，则会表现出良好的除草活性。为了进一步研究脲嘧啶类化合物结构与活性关系，在６－甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物尿嘧啶环的６－位引入甲基，合成了３种１，６－二甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物，并研究其除草活性。
　　１试验部分
　　１．１仪器与试剂
　　Ｂｒｕｋｅｒ ＡＶ３００型核磁共振仪（３００ ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３为溶剂，ＴＭＳ为内标）；北京科仪电光仪器厂生产的ＸＴ ４Ａ显微熔点测定仪。６－甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物为自制试剂，其他试剂均为市售分析纯。
　　１．２目标化合物的合成
　　室温下，向盛有３ ｍＬ Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺（DMF）的１０ ｍＬ圆底烧瓶中加入０．５ ｍｍｏｌ ６－甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物、０．１４ｇ无水碳酸钾（１．０ ｍｍｏｌ）及０．０７ ｇ硫酸二甲酯（０．５５ ｍｍｏｌ），搅拌至ＴＬＣ检测无原料时停止反应。将反应液倒入盛有４０ ｍＬ水的烧杯中，静置，有白色沉淀析出。过滤后，干燥。
　　反应得到３种主要化合物（反应式见图２），具体情况如下。
　　化合物ａ为１，６－二甲基－３－（４－甲氧基苄基）脲嘧啶：白色固体，收率６９％。ｍ．ｐ．１２４～１２５ ℃。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）δ：２．２０４（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３），３．３６３（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３），３．７７１（ｓ，３Ｈ，ＯＣＨ３），５．０４６（ｓ，２Ｈ， ＣＨ２），５．６２１（ｓ，１Ｈ，ＣＨＣＯ），６．８０３，６．８３４（ｄ，２Ｈ，ＡｒＨ），７．４３２， ７．４６１（ｄ，２Ｈ，ＡｒＨ）；Ａｎａｌ． ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ１４Ｈ１６Ｎ２Ｏ３： Ｃ ６４．６０， Ｈ ６．２０， Ｎ １０．７６； ｆｏｕｎｄ Ｃ ６４．７８， Ｈ ６．２６， Ｎ １０．９８。
　　化合物ｂ为１，６－二甲基－３－（４－氯苄基）脲嘧啶：白色固体，收率９２％。ｍ．ｐ．１１７～１１８ ℃。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３， ３００ＭＨｚ）δ：２．２２４（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３），３．３７６（ｓ， ３Ｈ，ＣＨ３），５．０６６（ｓ，２Ｈ，ＣＨ２），５．６４１（ｓ，１Ｈ，ＣＨＣＯ）， ７．２４０～
　　７．４３３（ｍ， ４Ｈ， ＡｒＨ）；Ａｎａｌ． ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ１３Ｈ１３ＣｌＮ２Ｏ２： Ｃ ５８．９９， Ｈ ４．９５， Ｎ １０．５８； ｆｏｕｎｄ Ｃ ５８．８４， Ｈ ４．８２， Ｎ １０．７３。
　　化合物ｃ为１，６－二甲基－３－（４－氟苄基）脲嘧啶：白色固体，收率９４％。ｍ．ｐ．１５８～１５９ ℃。１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ） δ：２．２１８（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３），３．３７８（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３），５．０６８（ｓ，２Ｈ，ＣＨ２），５．６３５（ｓ，１Ｈ，ＣＨＣＯ）， ６．９３８～７．４９８（ｍ， ４Ｈ， ＡｒＨ）；Ａｎａｌ． ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ１３Ｈ１３ＦＮ２Ｏ２： Ｃ ６２．９０， Ｈ ５．２８， Ｎ １１．２８； ｆｏｕｎｄ Ｃ ６２．６１， Ｈ ５．０２， Ｎ １１．５６。
　　２结果与讨论
　　２．１目标化合物的合成和确认
　　目标化合物的合成是通过６－甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物与甲基化试剂硫酸二甲酯在无水碳酸钾作敷酸剂及ＤＭＦ作溶剂条件下室温反应，尿嘧啶环上１－位氢原子被甲基取代。硫酸二甲酯作为甲基化试剂在尿嘧啶环上１－位引入甲基，生成目标化合物。目标化合物的１Ｈ ＮＭＲ谱图与原料的１Ｈ ＮＭＲ［１０］相比尿嘧啶环上１－位氢原子核磁共振峰消失，同时出现甲基上３个氢原子的核磁共振峰，说明尿嘧啶环的１－位氢原子已经被甲基取代。
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　　油菜平皿法［１１］：直径６ ｃｍ的培养皿中铺好一张直径５．６ ｃｍ的滤纸，加入２ ｍＬ浓度为１００ μｇ／ｍＬ和１０ μｇ／ｍＬ的供试化合物溶液，以不加化合物的为对照，播种浸种４～６ ｈ的油菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ）种子１５粒，（２８±１）℃下，黑暗培养６５ ｈ后测定胚根长度。通过黑暗条件下化合物对油菜胚根的生长抑制来检测化合物的除草活性。活性指标：油菜根长生长抑制率（％）。
　　根长生长抑制率=×100%
　　稗草小杯法［１２］：覆盖一层玻璃珠的５０ ｍＬ的烧杯中加入一张滤纸片，加入５ ｍＬ浓度为１００ μｇ／ｍＬ和１０ μｇ／ｍＬ的供试化合物溶液，以不加化合物的为对照，播种露白的稗草［Ｅｃｈｉｎｏｃｈｌｏａ ｃｒｕｓｇａｌｌｉ（Ｌ．）Ｂｅａｕｖ］种子１０粒，（２８±１）℃下，光照培养６５ ｈ后测定地上部分高度。通过光照条件下化合物对稗草地上部分的生长抑制来检测化合物的除草活性。活性指标：稗草株高生长抑制率（％）。
　　株高生长抑制率=×100%
　　从此类化合物的除草活性检测结果来看，此类化合物有一定的除草活性。除草活性最好的是化合物１，６－二甲基－３－（４－氯苄基）脲嘧啶在浓度为１００ μｇ／ｍＬ时，对油菜根长抑制率为８２．３％，对稗草株高生长抑制率为９３．０％；浓度为１０ μｇ／ｍＬ时，对油菜根长抑制率为５０．３％，对稗草株高生长抑制率为４．０％。化合物１，６－二甲基－３－（４－氯苄基）脲嘧啶在浓度为１００ μｇ／ｍＬ时对油菜根长生长抑制和稗草株高生长抑制具有较好的效果，但是，当浓度降低到１０ μｇ／ｍＬ时对油菜根长生长抑制和稗草株高生长抑制效果较差。在６－甲基－３－取代脲嘧啶类化合物的１－位Ｎ上引入甲基后，与原料的除草活性［１０］相比，甲基化产物的除草活性都有不同程度的提高，此类化合物结构的优化还有待进一步研究。
　　３结论
　　６－甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物与硫酸二甲酯在无水碳酸钾作敷酸剂及Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺作溶剂条件下室温反应，尿嘧啶环上１-位氢原子被甲基取代，合成了３种１，６－二甲基－３－苄基脲嘧啶类化合物。除草活性测试表明该类化合物有一定的除草活性，１，６－二甲基－３－（４－氯苄基）脲嘧啶在浓度为１００ μｇ／ｍＬ时对油菜根长生长抑制和稗草株高生长抑制具有较好的效果。
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