我国是世界粮食生产和消费大国,目前粮食已经上升为国家战略性物资,提高粮食单产是保证我国粮食安全的一条非常重要的途径,而农药在保证农业高产稳产方面已成为了必不可少的物质。2-(4-芳氧苯氧基)丙酸类(APP)除草剂作为一类高效、低毒、低残留、选择性抑制乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)的农药,是最为重要的农用除草剂品种之一。目前我国没有具有自主知识产权的可用于商品化的禾本科作物田用APP除草剂新品种,国外品种只有氰氟草酯和噁唑酰草胺可作为水稻田用除草剂,炔草酯作为小麦田用除草剂。近年来研究发现,这几种除草剂均出现了不同程度的杂草抗性,所以研究具有自主知识产权的高效、低毒和低残留水稻、小麦和玉米田除草剂,对打破国外公司垄断、提高粮食产量和替代现有抗性品种具有重要意义。运用活性基团拼接和亚结构连接等农药分子设计原理,以商品化APP除草剂炔草酯和噁唑酰草胺为先导化合物,芳氧基部分采用目前商品化品种的芳氧部分,重点对酰胺部分进行改造。用烯/炔丙氧氨基或杂环甲氧氨基、杂环甲氨基取代炔草酯的酯基部分,设计了 N-烃氧基-2-(4-芳氧苯氧基)丙酰胺(A1～A40)和N-杂环甲基-2-(4-芳氧苯氧基)丙酰胺(F1～F17)两类化合物,用吡啶氨基取代噁唑酰草胺的酰胺部分设计了N-吡啶基-2-(4-芳氧苯氧基)丙酰胺(肼)类化合物(J1～J73)。以(R)-(+)-2-(4-芳氧苯氧)丙酸为共同起始原料,经多种反应类型(醚化、酰氯化、Gabriel反应、芳氨化、硝化、氰化、酰胺化)合成了上述三个系列共130个新型结构的APP酰胺衍生物,同时合成了高活性化合物A1、A34、F2的外消旋体(±)-A1、(±)-A34、(±)-F2及J1的R手性异构体(R)-J1,并对其立体构型进行旋光度和手性柱色谱测定;研究了吸电子取代基对醚化和芳胺化反应的影响,芳环上吸电子基吸电子能力越强,反应越易进行;考察了吡啶中间体不同取代基对酰胺化反应活性的影响,吡啶上吸电子基吸电子能力越强,空间位阻越大,反应活性越差;探讨了不同反应条件对产率及立体构型的影响,其中温度是化合物手性构型发生消旋化的主要原因,10℃下反应得到的A1～A40、F1～F17、J54～J67为手性R构型化合物,回流反应条件下合成的J1～J53和副产物J68～J73可能均为外消旋体化合物;化合物(A1～A40,F1～F17,J1～J73)结构及立体构型经1H NMR、13C NMR、IR、LC-MS、旋光度、元素分析、手性柱色谱等多种表征方法确证,化合物的手性构型对1H NMR谱图有影响。采用农药生物活性测定标准操作程序和体外抗肿瘤活性测试方法(MTT法)分别测试了新化合物的农药活性(虫、杀、草)和体外抗肿瘤活性,并重点对其除草活性、作物安全性及构效关系进行了研究。农药活性表明:普筛浓度下化合物A1对粘虫,J21和J66对蚜虫表现出90%以上的抑制活性;化合物J9、J16、J46和J63对水稻纹枯病菌表现出优异的抑制活性(IC50值<50 mg/L);大部分化合物(A1～A40,F1～F17,J1～J73)在普筛浓度下对单子叶杂草马唐、稗草、狗尾草等大部分具有≧90%的活性,对双子叶杂草无活性或低活性,且茎叶处理较土壤处理活性高;深入活性与作物安全性研究发现:化合物A1、A2、A6、A8、A12、A15、A18、A28、A34、A40、F2、J1、J14、J21、J26、J27、J49、J54、J55、J59、J62、J64和J67的除草活性高于商品化品种炔草酯、噁唑酰草胺或氰氟草酯,其中A6、A12、A15、A28和A34远高于炔草酯;化合物A1、A8、A12、A15和A28对阔叶作物大豆、棉花、油菜表现出安全性,可用于阔叶作物田用除草剂;在禾本科作物安全性上,高活性化合物A1、F2、J1、J21、J54、J60、J62和J64对小麦或水稻安全,进一步安全性测试发现J1对郑麦9023、郑麦3166、金穗8145的选择性指数均大于5,作物安全性较高;构效关系研究发现,化合物的除草活性与立体构型有关,R构型为活性构型,同时不同取代基对除草活性和作物安全性影响很大,其中Ar基团对活性和安全性的影响最大。抗肿瘤活性表明大部分化合物对细胞株A549和Hela具有良好的抑制活性,不同类型化合物活性不同,且化合物对细胞株A549较Hela活性高,化合物A14、F13、F15、F16对Hela活性与顺铂相当。