三唑啉酮和四唑啉酮衍生物具有广泛的生物活性，特别是在除草剂方面，以其高效、低毒、环境友好的特点成为当代除草剂研究领域中最热门的课题之一。本文采用电子等排原理、活性亚结构拼接方法，设计合成了三唑啉酮和四唑啉酮两种结构类型十三个系列共252个未见文献报道的化合物。研究了所有化合物的生物活性、构效关系及波谱性质，寻找到一批具有优良除草活性的新型化合物，并首次发现了具有杀虫活性的四唑啉酮先导骨架结构。具体研究内容如下：1、系统总结了三唑啉酮和四唑啉酮衍生物的应用、合成方法、反应性质、代谢途径等方面的研究进展，初步揭示了具有除草活性的三唑啉酮和四唑啉酮衍生物的构效关系。2、设计合成了两大类十三个系列共252个三唑啉酮和四唑啉酮衍生物，其中166个1-芳基-3-甲基-4-取代-1，2，4-三唑啉-5-酮衍生物，86个1-芳基-4-取代四唑啉-5-酮衍生物。所有化合物的结构经元素分析、¹H NMR和MS表征，部分化合物经¹³C NMR表征和X-Ray衍射分析确证。3、测试了所有化合物的除草、杀虫和杀菌活性。发现了一批具有开发前景的三唑啉酮类除草活性化合物，和具有进一步优化潜力的四唑啉酮杀虫活性骨架结构。除草活性方面：发现了一批除草活性优良的化合物，与同类除草剂磺酰三唑酮的效果相当。在150 g／hm²剂量下，化合物2-7mm、2-7nn、2-7oo、2-7pp、2-7qq、2-9d、2-13c对测试杂草中的5种除草活性均在80％以上，2-7tt、2-7ww、2-7hhh、2-7iii、2-7jjj、2-7kkk对六种测试杂草的除草活性均在80％以上。与对照药剂磺酰三唑酮的除草效果相当；化合物2-7rr、2-7ss、2-7fff、2-7ggg对六种测试杂草具有很好的选择性，对单子叶杂草活性差，但对双子叶杂草的除草活性均在90％以上。在450 g／hm²剂量下，化合物2-15e、2-16d对反枝苋、小藜的除草活性均为100％。安全性实验表明，在150 g／hm²剂量下，化合物2-7qq对水稻、棉花、玉米安全，化合物2-13c对水稻安全；在450 g／hm²剂量下，化合物2-15e对棉花、大豆和油菜安全，化合物2-16d对水稻、棉花、大豆和油菜安全。杀虫活性方面：首次发现了具有四唑啉酮骨架结构的化合物表现出较好的杀虫活性。在250mg／L下，化合物3-3a、3-3b、3-3e、3-3o、3-7k、3-9a、3-11g对朱砂叶螨的活性均在80％以上。在500 mg／L下，化合物3-3c对粘虫的活性为100％，化合物3-11b对苜蓿蚜的活性为82.5％。这将为进一步研究具有杀虫活性的四唑啉酮类化合物提供指导。杀菌活性方面：在200 mg／L浓度下，测定了所有化合物对黄瓜霜霉病、黄瓜白粉病、黄瓜灰霉病、水稻纹枯病的杀菌活性。结果表明所有化合物的杀菌活性不理想。4、初步总结了三唑啉酮和四唑啉酮衍生物的结构与活性关系，为进一步研究这两类化合物，创制新型除草剂和杀虫剂品种提供了重要的理论依据。