基于三唑基嘧啶分子构建超高效除草剂的研究

Triazolylpyrimidines have shown many excellent biological activities both in the areas of medicine and pesticide. Their synthetic methods are important topics of pharmaceutical and pesticidal researches at present. On the base of the study of new cyclization of heterocyclic compound, new unreported triazolylpyrimidine sulfonylureas, triazolylpyrimidine sulfonamide, triazolylpyrimidine ureas and triazolylpyrimidine Schiff bases with good herbicidal activities are designed and synthesized by using biochemical reasoning,regarding commercial penoxsulam as the leading compound. The molecular design of a highly active herbicide is studied based on triazolylpyrimidine sulfonylureas, triazolylpyrimidine sulfonamide, triazolylpyrimidine ureas and triazolylpyrimidine Schiff bases with ecological profiles. The research show that herbicidal activities of the title compounds are affected by the 2-position, 4-position and 6-position substituents on the pyrimidine ring skeleton and 3-position substituents on the triazole ring skeleton. The inhibitive activities of the compounds to acetolactate synthase (ALS) are studied. The relation between inhibitive activities and herbicidal activities was researched. The triazolylpyrimidine lead compound is obtained via herbicidal activity screen. The optimization of lead compound leads to find the good triazolylpyrimidine candidates with highly effective herbicidal aetivity. The novel herbicidal mechanism of triazolylpyrimidine derivatives is put forward.

三唑基嘧啶类化合物在药物和农药领域具有多种优良的生物活性，是目前药物和农药研究的热点领域之一。本项目以前期研究成果---杂环化合物关环新方法，以商品化的除草剂五氟磺草胺为先导化合物，采用生物合理设计方法，以环境相容性的氨基三唑基嘧啶为活性中间体的基本结构单元，开展具有高效除草活性杂环化合物的分子设计研究。拟合成未见文献报道的结构新颖的三唑基嘧啶磺酰脲、三唑基嘧啶磺酰胺及三唑基嘧啶脲类衍生物，并系统研究三唑基嘧啶环体系嘧啶环上2-位、4-位和6-位引入各种不同类型的取代基及三唑环上3’-位取代基对其除草活性的影响。探讨三唑基嘧啶母体环上引入活性基团磺酰脲或磺酰胺等对其除草活性的影响。研究其对ALS的抑制活性，探讨抑制活性与除草活性之间的内在关系，并研究其构效关系。试图能寻找到具有较高除草活性的先导化合物，选取候选化合物为有机小分子探针研究三唑基嘧啶类化合物的除草作用机理。

三唑基嘧啶类化合物在药物和农药领域具有多种优良的生物活性，其合成方法是目前药物和农药研究的热点领域之一。本项目以前期研究成果---杂环化合物关环新方法，以商品化的除草剂五氟磺草胺为先导化合物，采用生物合理设计方法，以环境相容性的氨基三唑基嘧啶为活性中间体的基本结构单元，开展具有高效除草活性杂环化合物的分子设计研究。设计合成了466个三唑基嘧啶和217个嘧啶并[5,4-e]-1,2,4-三唑并[1,5-c]嘧啶骨架分子类稠杂环衍生物分子库，其结构都经1H NMR、13C NMR、GC-MS、LC-MS、IR 、HRMS 和元素分析确认。部分化合物还由X-衍射单晶进一步认证。合成未见文献报道的结构新颖的三唑基嘧啶胺、三唑基嘧啶磺酰胺、三唑基嘧啶席夫碱、三唑基嘧啶脲及嘧啶并[5,4-e]-1,2,4-三唑并[1,5-c]嘧啶类衍生物，并系统研究三唑基嘧啶环体系嘧啶环上2-位、4-位和6-位引入各种不同类型的取代基及三唑环上3’-位取代基对其除草活性的影响。探讨三唑基嘧啶母体环上引入活性基团脲或磺酰胺等对其除草活性的影响。研究了化合物与乙酰乳酸合成酶的抑制作用，初步测试表明，显示出一定的ALS酶抑制活性。通过在三唑基嘧啶分子上引入不同的取代基，运用UV-vis 吸收光谱、荧光光谱等技术探究了三唑基嘧啶、嘧啶并[5,4-e]-1,2,4-三唑并[1,5-c]嘧啶衍生物分别与小牛胸腺DNA的相互作用。不同取代基的引入，对其与小牛胸腺DNA的作用产生明显的影响，三唑基嘧啶、嘧啶并[5,4-e]-1,2,4-三唑并[1,5-c]嘧啶嵌插到小牛胸腺DNA的碱基间之结合。探讨了抑制活性与除草活性之间的内在关系，并研究其构效关系。寻找到具有较高除草活性的先导化合物，选取候选化合物为有机小分子探针研究三唑基嘧啶类化合物的除草作用机理。