民以食为天,粮食的安全生产关系到国计民生,是生死攸关的大问题。粮食的生产离不开农药,安全、低毒、高效的农药是粮食丰收的强有力保障,杀菌剂是农药的重要组成部分,在农药的发展史中扮演着重要角色。绝大多数的杀菌剂(包括除草剂和杀虫剂等)分子结构中都含有杂环结构片段,尤其是含氮杂环结构片段。因此,如何快速高效的构筑杂环化合物就成为寻找结构新颖、安全、低毒、高效的新型农药分子的首要问题。Wittig反应、氮杂Wittig反应和基于异腈的多组分反应(IMCR)在杂环化合物的构建中有着广泛的应用。本文从简单易得的原料出发,应用串联的Passerini/Staudinger/aza-Wittig反应合成了一系列2,4,5-三取代嗯唑类化合物；应用串联的Ugi/Wittig反应合成了一系列2,3-二氢-2-苯并氮杂卓-1-酮类化合物；应用串联的Passerini/Wittig反应合成了一系列3-氢-2-苯并氧杂卓-1-酮类化合物；应用催化型氮杂Wittig反应和催化型Wittig反应分别合成了一系列的异喹啉酮类化合物、苯并二氮杂卓类化合物和异喹啉酮类化合物。此外,设计、合成了三个系列结构新颖的三唑吡咯烷酮、三唑酰胺酮和三唑酰胺醇类化合物。通过1H NMR谱、13C NMR谱、MS、元素分析、HRMS和X-Ray单晶衍射等对所合成化合物的分子结构进行了确证。测定了所合成化合物在50 mg/L的浓度下,对稻瘟菌(Magnaporthe grisea)、指状青霉菌(Penicillium digitatum)、意大利青霉菌(Penicillium italicum)、水稻纹枯菌(Rhizoctonia solani)和小麦赤霉菌(Gibberella saubinetii)等的抑菌活性,找到了一些具有开发潜力的杀菌剂小分子,为结构新颖、安全、低毒、高效的新型农药分子的研究打下了基础。具体内容如下：1.对Wittig反应和氮杂Wittig反应研究进展以及在杂环化合物合成中的应用进行了综述。此外,还对三唑类杀菌剂和咪唑类杀菌剂进行了简单介绍。2. 以α-烯基叠氮醛、羧酸和异腈为反应原料,通过连续的Passerini反应、Staudinger反应、氮杂Wittig反应和芳构化反应合成了一系列2,4,5-三取代嗯唑类化合物Ⅱ-4,并对反应规律进行了探讨。通过1H NMR谱、13C NMR谱、MS和元素分析对化合物的结构进行了确认。测试了化合物Ⅱ-4对稻瘟菌、指状青霉菌、意大利青霉菌、水稻纹枯菌和小麦赤霉菌等的抑菌活性,结果表明,化合物Ⅱ-4在50 mg/L的浓度下对意大利青霉菌、指状青霉菌和水稻纹枯菌表现出了较好的抑菌活性,其中对水稻纹枯病菌的抑制活性最好,抑制率普遍在70%左右,而对小麦赤霉菌的抑菌活性不太理想。经简单的构效关系总结可知,当化合物的取代基R2上含有氯时,化合物的抑菌活性要好一些,如化合物Ⅱ-4d对水稻纹枯病菌的抑制率接近80%,对指状青霉菌也有70%的抑制率；当化合物的取代基R3上连有较大的烷基如环己基时,化合物的抑菌活性要稍差一些。这些化合物在抑菌活性方面表现出了很大的潜力,具有进一步研究的价值。合成路线如下：3.以季鳞盐、胺、异腈和芳基酮醛为原料,通过连续的Ugi反应和分子内Wittig反应合成了一系列2,3-二氢-2-苯并氮杂卓-1-酮类化合物Ⅲ-4；以季鳞盐、异腈和芳基酮醛为原料,通过连续的Passerini反应和分子内Wittig反应合成了一系列3-氢-2-苯并氧杂卓-1-酮类化合物Ⅲ-7。并对反应规律进行了探究,通过1H NMR谱、’3C NMR谱、MS、元素分析和X-Ray单晶衍射对所合成化合物的结构进行了确证。测试了化合物Ⅲ-4和Ⅲ-7的抑菌活性,结果表明化合物Ⅲ-4在50 mg/L的浓度下对意大利青霉菌、指状青霉菌和水稻纹枯菌表现出了较好的抑菌活性,抑菌率普遍在60%-70%,对稻瘟菌和小麦赤霉菌也表现出了一定的抑菌活性,得到了一个具有较高抑菌活性的化合物Ⅲ-4f。化合物Ⅲ-7在50 mg/L浓度下的抑菌活性不太理想。此外,我们还对化合物的杀菌活性与结构之间的关系进行了简单的总结。合成路线如下：4.以叠氮二酰胺为底物,三苯基膦为催化剂,四甲基二氢硅烷TMDS为还原剂,在钛酸四异丙酯的存在下,以甲苯为溶剂,实现了催化型Staudinger/aza-Wittig反应,合成了一系列的喹唑啉酮类化合物Ⅳ-3。对该反应的反应规律和反应机理进行了深入探究,并应用此反应高效合成了天然产物Vasicinone。通过1H NMR谱、13C NMR谱和HRMS对所合成的化合物进行了结构表征。测试了该系列化合物的抑菌活性,结果表明,化合物Ⅳ-3在50 mg/L浓度下对意大利青霉菌、指状青霉菌和水稻纹枯菌均表现出了较好的抑制活性,对小麦赤霉菌和稻瘟菌也表现出了一定的抑制活性。得到了一个高活性化合物Ⅳ-3h,该化合物对水稻纹枯菌的抑制率达94%,和商品化对照药剂烯唑醇的抑制活性相当,且化合物Ⅳ-3h抑菌活性表现出了广谱性,对上述五种菌的抑制率均在80%以上。合成路线如下：5.以官能团化的羧酸衍生物为原料经简单的反应合成了异氰酸酯衍生物,异氰酸酯类化合物在环状膦氧化合物的催化下,经催化型氮杂Wittig反应制备了一系列苯并二氮杂卓类化合物V-5。对反应规律和机理进行了探究,表征了化合物的结构。测试了化合物的抑菌活性,结果表明化合物V-5在50 mg/L浓度下对指状青霉菌和水稻纹枯菌表现出了一定的抑菌活性,但对小麦赤霉菌和稻瘟菌的抑菌活性不太理想。合成路线如下：6.实现了催化型分子内Wittig反应,并应用此反应合成了一系列异喹啉酮类化合物VI-4。对反应规律和机理进行了系统的探究,通过1H NMR谱、13C NMR谱和HRMS对所合成化合物进行了结构表征。对化合物Ⅵ-4的抑菌活性进行了测试,结果表明化合物V[-4在50 mg/L的浓度下仅有个别化合物表现出了一定的抑菌活性,大部分化合物的抑菌效果并不理想。合成路线如下：7.设计、合成了三个系列结构新颖的化合物三唑酰胺酮Ⅶ-3、三唑吡咯烷酮Ⅶ-4和三唑酰胺醇类化合物Ⅶ-5。测试了所有化合物对稻瘟菌、指状青霉菌、意大利青霉菌、水稻纹枯菌和小麦赤霉菌的抑菌活性,测试结果表明,在50 mg/L,的浓度下,化合物Ⅶ-3对意大利青霉菌、指状青霉菌、水稻纹枯菌、小麦赤霉菌和稻瘟菌均表现出了较好的抑制活性,其中化合物Ⅶ-3c和Ⅶ-3g对水稻纹枯病菌的抑菌率达到76%；化合物Ⅶ-4对指状青霉菌和水稻纹枯菌表现出了一定的抑菌活性；化合物Ⅶ-5对意大利青霉菌、指状青霉菌和水稻纹枯菌均表现出了一定的抑制活性,发现了一个高抑菌活性化合物Ⅶ-5e,该化合物对水稻纹枯菌的抑菌率达89%,对指状青霉菌和稻瘟菌也分别有69%和61%的抑菌率。此外,我们还就化合物的抑菌活性与结构之间的关系进行了总结。合成路线如下：