含香豆素結構的芳氧苯氧丙酸酯衍生物的設計、合成及除草活性研究

葉青青,李 娜,丁 雪,雷 康

(1. 滁州城市職業學院 醫學院,安徽 滁州 239000;2. 聊城大學 藥學院,山東 聊城 252059)

芳氧苯氧丙酸酯 (Aryloxy phenoxy propionate, APP) 類化合物是一類重要的防除禾本科雜草的除草劑 (圖1a),能夠抑制植物體內乙酰輔酶A羧化酶 (Acetyl CoA carboxylase, ACCase),使植物無法正常合成脂肪酸,從而造成植物細胞中膜系統受損,最終導致植物死亡[1-3]。研究表明,APP類除草劑具有高效、低毒、對后茬作物安全等優點[4],該類除草劑在2014年的全球銷售額為12.17億美元,占除草劑總銷售額的4.6 %。正因為APP類除草劑具有綠色農藥的特點及良好的市場銷量,對其開發已成為國外各大知名農藥公司的研究熱點,至今已有20多個商品化產品。然而,長期大量施用APP類除草劑使雜草ACCase中的氨基酸發生突變,導致現有的APP類除草劑不能很好的與靶標酶結合,雜草對除草劑的敏感程度降低,最終造成除草劑藥效降低[5-8]。如何克服和延緩雜草對APP類除草劑的抗藥性問題已經引起農藥研究者的關注。目前,一個有效的解決方法就是開發結構新穎、具有更高生物活性的APP類除草劑。

圖1 目標化合物CPP和CPA的設計

香豆素天然產物是含有苯并α-吡喃酮結構的一類化合物。研究發現,香豆素天然產物具有多種醫用及農用生物活性[9-11],其中部分香豆素天然產物,如4-羥基香豆素[12]、補骨脂素[13]、傘形酮[14]、東莨菪內脂[15]、Wampetin[16]等,具有植物毒性,能夠抑制植物生長及種子萌發 (圖1b)。因此,本文通過活性亞結構拼接的方法,用香豆素結構代替APP類除草劑的芳環部分,設計合成含香豆素結構的芳氧苯氧羧酸酯類化合物CPP和CPA(圖1c),研究其除草活性及構效關系,發現一種含香豆素結構的新型APP類除草劑先導結構。

1 結果與討論

1.1 目標化合物的合成

目標化合物按照圖2所示的路線合成。首先,以R取代鄰羥基苯乙酮 (化合物1a～1i) 為原料,在堿性條件下,與碳酸二乙酯 (化合物2) 反應,經過關環反應得到中間體R取代4-羥基香豆素 (化合物3a～3i).中間體3a～3i與三溴化膦在0℃下反應得到中間體R取代4-溴香豆素 (化合物4a～4i)。最后,中間體4a～4i經與4-羥基苯氧羧酸 (化合物5a和5b) 進行親核取代反應得到目標化合物CPP-1～CPP-9和CPA-1～CPA-9。所合成的18個目標化合物的結構經1HNMR,13CNMR及高分辨質譜確證。

圖2 目標化合物CPP-1～CPP-9和CPA-1～CPA-9的合成路線

1.2 目標化合物的除草活性研究

利用油菜平皿法和稗草小杯法對目標化合物的除草活性進行了初步測試。如表1所示,在100 μg/mL的濃度下,目標化合物對單子葉植物稗草的抑制效果優于對雙子葉植物油菜的抑制效果,其中,化合物CPP-4對稗草的抑制率達到87.4%,與商品化的除草劑-喹禾靈 (Quizalofop-ethyl, QZ) 的抑制效果相當。這說明目標化合物對單子葉植物具有選擇性。然而,在10 μg/mL的濃度下,大部分化合物對測試雜草的抑制效果不理想,僅化合物CPP-2,CPP-3,CPP-4對稗草的抑制率大于40%。

表1 目標化合物CPP-1～CPP-9和CPA-1～CPA-9平皿小杯法的除草活性(抑制率%)a

通過分析化合物CPP-1～CPP-9在100 μg/mL濃度下對稗草的抑制率發現,在香豆素6-位上引入取代基R,化合物CPP-2～CPP-5對稗草的抑制率高于化合物CPP-1;而在香豆素7-位上引入取代基R后,僅化合物CPP-8對稗草的抑制率高于化合物CPP-1,化合物CPP-6,CPP-7和CPP-9對稗草的抑制率低于CPP-1。這說明在香豆素6-位上引入取代基R有利于提高化合物的除草活性。通過分析化合物CPP-2～CPP-5對稗草的抑制率發現,化合物CPP-4的除草活性高于CPP-2,CPP-3和CPP-4,這說明在香豆素6-位引入氟原子比引入溴原子、氯原子和甲氧基更有利于提高化合物的除草活性。有趣的是,通過分析目標化合物CPA-1～CPA-9在100 μg/mL濃度下對稗草的抑制率發現,在香豆素6-位上引入氟原子的化合物CPA-4具有最高的除草活性,與CPP系列化合物的構效關系相似。這些分析結果說明,在香豆素6-位引入氟原子更有利于提高除草活性。另外,通過平行比較法分析CPP系列化合物和CPA系列化合物的除草活性發現,化合物CPP-1～CPP-9對稗草的抑制率均高于對應的化合物CPA-1～CPA-9,這說明當化合物的R1基團為甲基時有利于提高除草活性。因此,當R為6-氟,R1為甲基的化合物是最佳構型。這些初步的構效關系結果為今后化合物的改造提供了一些有用的信息。

隨后,我們選取了化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4進行了溫室盆栽實驗,其除草活性數據列于表2。在1 500 g/hm2的劑量下,化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4經土壤處理后,對油菜、莧菜、稗草和馬唐均具有一定的抑制活性,并且對稗草和馬唐的抑制活性高于對油菜和莧菜的抑制活性。例如,化合物CPP-4對稗草和馬唐的抑制率分別為82.3%和88.6%,而對油菜和莧菜的抑制率分別為11.2%和9.6%。這說明目標化合物對單子葉植物的抑制效果優于對雙子葉植物的抑制效果,與上述小杯平皿實驗結論一致。同時我們發現,在1 500 g/hm2的劑量下,化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4經莖葉處理后的除草活性均低于經土壤處理后的除草活性。這說明目標化合物適用于土壤處理。隨著化合物CPP-2,CPP-3和CPP-4使用劑量的降低,其對雜草的抑制活性顯著降低。然而,商品化的除草劑-喹禾靈對單子葉植物稗草和馬唐的除草活性并沒有隨著劑量的降低而下降,甚至在375 g/hm2的劑量下,其對稗草和馬唐的抑制率仍然為100%?；谝陨辖Y果可以看出,目前合成的目標化合物的除草活性低于商品化除草劑-喹禾靈,但是,在1 500 g/hm2的劑量下,化合物CPP-4具有最高的除草活性,與商品化的除草劑-喹禾靈的除草活性相當,可以作為一個選擇性的除草劑先導化合物進行進一步的優化。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

本實驗所用試劑均為分析純或化學純,購于安耐吉化學試劑有限公司和TCI化學試劑公司;硅膠(200-300目) 從青島海洋化工廠購得;Bruker 500型核磁共振儀,TMS為內標,氘代氯仿作溶劑;Ionspec 7.0T傅立葉變換離子回旋共振質譜儀,離子源為電噴霧電離源 (ESI)。

2.2 實驗方法

2.2.1 中間體3的合成[17,18]。將鄰羥基苯乙酮1a (270 mg, 2 mmol) 溶于60 mL的甲苯中,加入碳酸二乙酯2 (350 mg, 3 mmol),降溫至0 ℃攪拌,分4批加入60%的NaH (400 mg, 10 mmol),每批間隔5分鐘,加完后升溫至100 ℃反應4 h,薄層層析(Thin Layer Chromatography, TLC)跟蹤反應,待反應結束后,將反應體系冷卻至室溫,然后將反應體系加入至100 mL冰水中,收集水相,水相用乙醚洗滌2次,然后用2 M HCl酸化至pH=3,有沉淀析出,過濾,收集固體,真空干燥得到白色固體3a (220 mg, 產率68%)。其它中間體化合物3b～3i的合成方法與3a相同。

2.2.2 目標化合物CPP和CPA的合成。將4-羥基香豆素3a (162 mg, 1 mmol) 溶于10 mL的二氯甲烷中,降溫至0 ℃攪拌,加入三溴化膦 (268 mg, 1 mmol),室溫反應3 h,TLC跟蹤反應,待反應結束后,將溶劑旋干,得到棕色固體4a。然后,將4a溶于10 mL乙腈中,依次加入碳酸鉀 (207 mg, 1.5 mmol) 和4-羥基苯氧丙酸乙酯5a (210 mg, 1 mmol),反應體系升溫至90 ℃反應6 h,TLC跟蹤反應,待反應結束后,將溶劑旋干后,殘余物經過硅膠柱層析分離(石油醚: 乙酸乙酯=10: 1, 體積比),得到白色固體CPP-1 (166 mg, 產率47%)。目標化合物CPP-2～CPP-9和CPA-1～CPA-9的合成方法與CPP-1相同。

4-((2-氧代-2H-苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-1): 白色固體; 產率47%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.01 (dd,J=7.9, 1.4 Hz, 1H), 7.61 (ddd,J=8.6, 7.4, 1.6 Hz, 1H), 7.41-7.31 (m, 2H), 7.11～7.05 (m, 2H), 7.00～6.93 (m, 2H), 5.42 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.79 (s), 166.64 (s), 162.63 (s), 156.02 (s), 153.68 (s), 146.41 (s), 132.78 (s), 124.08 (s), 123.07 (s), 122.24 (s), 116.86 (s), 116.77 (s), 115.44 (s), 93.39 (s), 73.27 (s), 61.47 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H18NaO6+[M+Na]+377.099 6, found 377.100 4。

4-((2-氧代-2H-6-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-2): 白色固體; 產率43.5%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.14 (d,J=2.4 Hz, 1H), 7.70 (dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 7.24 (s, 1H), 7.10～7.04 (m, 2H), 7.01～6.94 (m, 2H), 5.43 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.76 (s), 165.45 (s), 161.92 (s), 156.15 (s), 152.50 (s), 146.10 (s), 135.61 (s), 125.77 (s), 122.13 (s), 118.61 (s), 117.00 (s), 116.95 (s), 116.80 (s), 94.03 (s), 73.24 (s), 61.50 (s), 18.54 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17BrNaO6+[M+Na]+455.010 1, found 455.011 3。

4-((2-氧代-2H-6-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-3): 白色固體; 產率51.5%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.99 (d,J=2.5 Hz, 1H), 7.55 (dd,J=8.8, 2.5 Hz, 1H), 7.31 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.10～7.04 (m, 2H), 7.00～6.94 (m, 2H), 5.44 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.75 (s), 165.54 (s), 161.97 (s), 156.14 (s), 152.01 (s), 146.11 (s), 132.77 (s), 129.72 (s), 122.74 (s), 122.13 (s), 118.32 (s), 116.80 (s), 116.56 (s), 94.02 (s), 73.23 (s), 61.49 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17ClNaO6+[M+Na]+411.060 6, found 411.061 4.

4-((2-氧代-2H-6-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-4): 白色固體; 產率43.7%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.67 (dd,J=8.2, 2.3 Hz, 1H), 7.39～7.29 (m, 2H), 7.12～7.04 (m, 2H), 7.02～6.94 (m, 2H), 5.45 (s, 1H), 4.76 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.29 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.74 (s), 165.79 (d, J=2.5 Hz), 162.21 (s), 158.73 (d,J=244.1 Hz), 156.12 (s), 149.75 (d,J=1.5 Hz), 146.14 (s), 122.15 (s), 120.28 (d,J=24.6 Hz), 118.47 (d,J=8.3 Hz), 116.79 (s), 116.32 (d,J=8.9 Hz), 108.93 (d,J=25.6 Hz), 94.02 (s), 73.22 (s), 61.48 (s), 18.53 (s), 14.16 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17FNaO6+[M+Na]+395.0901, found 395.091 2。

4-((2-氧代-2H-6-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-5): 白色固體; 產率33.8%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.41 (d,J=3.0 Hz, 1H), 7.29 (d,J=9.1 Hz, 1H), 7.18 (dd,J=9.1, 3.0 Hz, 1H), 7.13～7.06 (m, 2H), 7.00～6.94 (m, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.76 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 3.89 (s, 3H), 1.66 (d, J=6.8 Hz, 3H), 1.29 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.79 (s), 166.44 (s), 162.83 (s), 156.02 (s), 148.13 (s), 146.37 (s), 122.26 (s), 121.06 (s), 118.00 (s), 116.76 (s), 115.66 (s), 104.69 (s), 93.59 (s), 73.24 (s), 61.47 (s), 55.92 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C21H20NaO7+[M+Na]+407.110 1, found 407.111 0。

4-((2-氧代-2H-7-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-6): 白色固體; 產率61.4%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.86 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.55 (d,J=1.8 Hz, 1H), 7.48 (dd,J=8.5, 1.8 Hz, 1H), 7.10～7.04 (m, 2H), 7.00～6.94 (m, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.25 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J= 7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.76 (s), 166.17 (s), 161.88 (s), 156.12 (s), 153.85 (s), 146.15 (s), 127.56 (s), 126.84 (s), 124.23 (s), 122.16 (s), 120.08 (s), 116.78 (s), 114.45 (s), 93.44 (s), 73.23 (s), 61.50 (s), 18.54 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17BrNaO6+[M+Na]+455.010 1, found 455.011 2.

4-((2-氧代-2H-7-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-7): 白色固體; 產率52.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.86 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.29 (d,J=1.8 Hz, 1H), 7.24 (dd,J=8.5, 1.8 Hz, 1H), 7.03～6.97 (m, 2H), 6.92～6.86 (m, 2H), 5.32 (s, 1H), 4.68 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.18 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.58 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.20 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.74 (s), 166.09 (s), 161.95 (s), 156.10 (s), 153.91 (s), 146.15 (s), 138.78 (s), 124.72 (s), 124.15 (s), 122.16 (s), 117.08 (s), 116.77 (s), 114.05 (s), 93.22 (s), 73.21 (s), 61.48 (s), 18.53 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17ClNaO6+[M+Na]+411.060 6, found 411.061 6。

4-((2-氧代-2H-7-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-8): 白色固體; 產率51.1%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.00 (dd,J=8.3, 6.7 Hz, 1H), 7.08 (td,J=8.0, 1.8 Hz, 4H), 6.97 (d,J=9.0 Hz, 2H), 5.36 (s, 1H), 4.76 (q,J=6.7 Hz, 1H), 4.26 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.66 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.29 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.75 (s), 166.25 (s), 165.21 (d,J=254.3 Hz), 162.30 (s), 156.08 (s), 154.88 (d,J=13.3 Hz), 146.17 (s), 125.01 (d,J=10.3 Hz), 116.75 (s), 112.16 (dd,J=23.9, 12.7 Hz), 104.28 (d,J=25.7 Hz), 92.29 (d,J=1.5 Hz), 73.21 (s), 61.47 (s), 18.52 (s), 14.16 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H17FNaO6+[M+Na]+395.090 1, found 395.091 2.

4-((2-氧代-2H-7-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧丙酸乙酯 (CPP-9): 白色固體; 產率48.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.89 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.09～7.05 (m, 2H), 6.98～6.93 (m, 2H), 6.90 (dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 6.83 (d,J=2.4 Hz, 1H), 5.26 (s, 1H), 4.75 (q,J=6.8 Hz, 1H), 4.31～4.19 (m, 2H), 3.90 (s, 3H), 1.65 (d,J=6.8 Hz, 3H), 1.28 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 171.82 (s), 167.00 (s), 163.58 (s), 163.16 (s), 155.92 (s), 155.53 (s), 146.44 (s), 124.13 (s), 122.28 (s), 116.67 (s), 112.39 (s), 108.63 (s), 100.56 (s), 90.76 (s), 73.24 (s), 61.46 (s), 55.81 (s), 18.53 (s), 14.16 (s); HRMS, m/z calcd. for C21H20NaO7+[M+Na]+407.110 1, found 407.111 1。

4-((2-氧代-2H-苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-1): 白色固體; 產率56.2%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.01 (dd,J=7.9, 1.4 Hz, 1H), 7.65～7.58 (m, 1H), 7.41～7.31 (m, 2H), 7.16～7.07 (m, 2H), 7.05～6.97 (m, 1H), 5.42 (s, 1H), 4.65 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ: 168.55 (s), 166.62 (s), 162.59 (s), 156.25 (s), 153.67 (s), 146.59 (s), 132.80 (s), 124.10 (s), 123.06 (s), 122.31 (s), 116.86 (s), 116.37 (s), 115.41 (s), 93.41 (s), 65.92 (s), 61.54 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H17O6+[M+H]+341.102 0, found 341.103 0。

4-((2-氧代-2H-6-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-2): 白色固體; 產率52.8%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.14 (d, J=2.4 Hz, 1H), 7.70 (dd, J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 7.12～7.07 (m, 2H), 7.04～6.98 (m, 2H), 5.43 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q, J=7.1 Hz, 2H), 1.33 (t, J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ: 168.51 (s), 165.43 (s), 161.86 (s), 156.38 (s), 152.49 (s), 146.28 (s), 135.62 (s), 125.76 (s), 122.20 (s), 118.61 (s), 94.04 (s), 65.88 (s), 61.58 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H16BrO6+[M+H]+419.012 5, found 419.013 7。

4-((2-氧代-2H-6-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-3): 白色固體; 產率49.4%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.99 (d,J=2.5 Hz, 1H), 7.56 (dd,J=8.9, 2.5 Hz, 1H), 7.31 (d,J=8.9 Hz, 1H), 7.13～7.06 (m, 2H), 7.04～6.98 (m, 2H), 5.44 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.33 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.53 (s), 165.55 (s), 161.99 (s), 156.37 (s), 152.01 (s), 146.29 (s), 132.81 (s), 129.74 (s), 122.74 (s), 122.20 (s), 118.34 (s), 116.42 (s), 94.04 (s), 65.88 (s), 61.59 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15ClNaO6+[M+Na]+397.044 9, found 397.045 7。

4-((2-氧代-2H-6-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-4): 白色固體; 產率42.9%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.70～7.63 (m, 1H), 7.33 (dd,J=6.9, 2.4 Hz, 2H), 7.13～7.07 (m, 2H), 7.05～6.98 (m, 2H), 5.45 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.54 (s), 165.80 (d,J=2.5 Hz), 162.24 (s), 158.72 (d,J=244.4 Hz), 156.33 (s), 149.73 (d,J=1.6 Hz), 146.30 (s), 122.20 (s), 120.31 (d,J=24.6 Hz), 118.48 (d,J=8.2 Hz), 116.40 (s), 116.29 (d,J=9.0 Hz), 116.04 (d,J=14.2 Hz), 108.92 (d,J=25.5 Hz), 93.99 (s), 65.84 (s), 61.55 (s), 14.17 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15FNaO6+[M+Na]+381.074 5, found 381.075 1。

4-((2-氧代-2H-6-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-5): 白色固體; 產率50.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.42 (d,J=3.0 Hz, 1H), 7.29 (t,J= 7.8 Hz, 1H), 7.19 (dd,J=9.1, 3.0 Hz, 1H), 7.14～7.09 (m, 2H), 7.04～6.98 (m, 2H), 5.41 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 3.89 (s, 3H), 1.33 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.55 (s), 166.43 (s), 162.81 (s), 156.25 (s), 156.03 (s), 148.14 (s), 146.56 (s), 122.33 (s), 121.08 (s), 118.02 (s), 116.37 (s), 115.65 (s), 104.69 (s), 93.63 (s), 65.91 (s), 61.56 (s), 55.93 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H18NaO7+[M+Na]+393.094 5, found 393.095 1。

4-((2-氧代-2H-7-溴苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-6): 白色固體; 產率44.7%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.87 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.55 (d,J=1.8 Hz, 1H), 7.48 (dd,J=8.5, 1.8 Hz, 1H), 7.13～7.07 (m, 1H), 7.04～6.97 (m, 1H), 5.42 (s, 1H), 4.65 (s, 1H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 1H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 1H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.52 (s), 166.15 (s), 161.86 (s), 156.35 (s), 153.85 (s), 146.34 (s), 127.57 (s), 126.86 (s), 124.22 (s), 122.23 (s), 120.09 (s), 116.40 (s), 114.43 (s), 93.47 (s), 65.89 (s), 61.58 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15BrNaO6+[M+Na]+440.994 4, found 440.995 0。

4-((2-氧代-2H-7-氯苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-7): 白色固體; 產率53.5%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.94 (d,J=8.5 Hz, 1H), 7.38 (d,J=1.9 Hz, 1H), 7.33 (dd,J=8.5, 2.0 Hz, 1H), 7.12～7.07 (m, 2H), 7.04～6.97 (m, 2H), 5.40 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.53 (s), 166.10 (s), 161.98 (s), 156.34 (s), 153.93 (s), 146.34 (s), 138.83 (s), 124.75 (s), 124.15 (s), 122.23 (s), 117.12 (s), 116.40 (s), 114.04 (s), 93.26 (s), 65.88 (s), 61.58 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15ClNaO6+[M+Na]+397.044 9, found 397.045 5。

4-((2-氧代-2H-7-氟苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-8): 白色固體; 產率57.6%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 8.08～7.92 (m, 1H), 7.14～7.05 (m, 4H), 7.05～6.97 (m, 2H), 5.36 (s, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 2H), 1.33 (t,J=7.1 Hz, 3H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.52 (s), 166.23 (s), 164.21 (s), 162.27 (s), 156.31 (s), 154.89 (d,J=13.0 Hz), 146.35 (s), 125.01 (d,J=10.4 Hz), 122.25 (s), 116.37 (s), 112.26 (d, J=22.7 Hz), 112.05 (d,J=2.6 Hz), 104.29 (d,J=25.6 Hz), 92.32 (d,J=1.6 Hz), 65.86 (s), 61.55 (s), 14.18 (s); HRMS, m/z calcd. for C19H15FNaO6+[M+Na]+381.074 5, found 381.075 5。

4-((2-氧代-2H-7-甲氧基苯并吡喃-4-基)氧)苯氧乙酸乙酯 (CPA-9): 白色固體; 產率40.3%;1H NMR (500 MHz, CDCl3)δ: 7.89 (d,J=8.8 Hz, 1H), 7.13～7.06 (m, 1H), 7.03～6.96 (m, 1H), 6.91 (dd,J=8.8, 2.4 Hz, 1H), 6.84 (d,J=2.4 Hz, 1H), 5.27 (s, 1H), 4.65 (s, 1H), 4.30 (q,J=7.1 Hz, 1H), 3.90 (s, 1H), 1.32 (t,J=7.1 Hz, 1H);13C NMR (125 MHz, CDCl3)δ: 168.58 (s), 166.99 (s), 163.60 (s), 163.14 (s), 156.16 (s), 155.54 (s), 146.63 (s), 124.13 (s), 122.35 (s), 116.28 (s), 112.41 (s), 108.62 (s), 100.57 (s), 90.80 (s), 65.91 (s), 61.54 (s), 55.82 (s), 14.19 (s); HRMS, m/z calcd. for C20H18NaO7+[M+Na]+393.094 5, found 393.095 3。

2.3 除草活性測定[19-21]

油菜平皿法:直徑6 cm的培養皿中鋪好一張直徑5.6 cm的濾紙,加入2 mL一定濃度的供試化合物溶液,播種浸種4～6 h的油菜種子15粒,在(28±1)℃下黑暗培養66 h后測定胚根長度。通過黑暗條件下化合物對油菜胚根的生長抑制來檢測化合物的除草活性,每個實驗組設置三個平行。

稗草小杯法:在50 mL的燒杯底部鋪滿一層大小一致的玻璃球,然后放一張與杯底大小一致的濾紙,加入配置好的待測化合物溶液,并設置一個只加蒸餾水的空白對照。播種出芽一致的稗草種子10粒,在(28±1)℃的光室內培養60 h,測定稗草幼苗地上長度。通過光照條件下化合物對稗草幼苗株高的生長抑制來檢測化合物的除草活性,每個實驗組設置三個平行。

土壤處理:在直徑8 cm的塑料小杯中放入一定量的土,加入一定量的水,播種后覆蓋一定厚度的土壤,于花房中培養,幼苗出土前以塑料覆蓋。每天加一定量的清水以保持正常生長。土壤處理(出苗前),14天后調查結果,測定地上部鮮重,以鮮重抑制百分數來表示藥效,每個實驗組設置三個平行。

莖葉處理:在直徑8 cm的塑料小杯中放入一定量的土,加入一定量的水,播種后覆蓋一定厚度的土壤,于花房中培養,幼苗出土前以塑料覆蓋。每天加一定量的清水以保持正常生長。當幼苗長到一定時期進行莖葉噴霧處理,21天后調查結果,測定地上部鮮重,以鮮重抑制百分數來表示藥效,每個實驗組設置三個平行。

3 結論

以取代鄰羥基苯乙酮和碳酸二乙酯為原料,經三步反應合成了18個含香豆素結構的芳氧苯氧羧酸類化合物,其結構經1HNMR,13CNMR及高分辨質譜確證.初步的平皿小杯活性測試結果顯示,該類化合物對單子葉植物具有較好的抑制活性。其中,化合物CPP-4在100 μg/mL濃度下對稗草的抑制率達到87.4%。通過構效關系研究發現,在香豆素的6-位引入取代基有利于提高化合物的除草活性,且在香豆素6-位引入氟原子比引入溴原子、氯原子或甲基更有利于提高除草活性;通過平行比較法分析了化合物CPP和CPA的除草性,發現當R1為甲基時有利于提高化合物的除草活性。這些初步的構效關系結果為今后化合物的改造提供了一些有用的信息。此外,溫室盆栽活性測試結果顯示,在1 500 g/hm2施藥量情況下,化合物CPP-4對稗草和馬唐的土壤處理呈現出很好的防除效果,抑制率達到80%以上。因此,化合物CPP-4可以作為新型芳氧苯氧羧酸酯類除草劑先導化合物進行進一步的優化。