植物是天然活性化合物的宝库,从植物中提取出具有生物活性的物质,并对其进行结构改造和衍生合成已成为新型农药开发的重要途径。目前,关于植物源杀虫剂和杀菌的研究多见报道,而对植物源除草剂的研究则不多。在以前的研究中,本实验室从黄顶菊中提取出的来的物质具有除草活性,经结构鉴定为异香豆素类化合物。本实验室通过人工和成的方法以此化合物为先导化合物进行结构改造,合成出了3-己基-4-氰基-6,7-二甲氧基异香豆素。本研究在前人研究基础上进行了深一步的合成,主要包括以下内容。1.以3-己基-4-氰基-6,7-二甲氧基异香豆素为原料合成3-己基-6,7-二甲氧基异香豆素-4-甲酰胺。首先采用文献方法,以氧化铜做催化剂氰基异香豆素中的氰基与乙醛肟反应,氰基水解成了甲酰胺。以氧化铜做溶剂,最终选定的反应条件为氧化铜0.1当量,乙醛肟1.5当量,DMF回流12 h,其转化率为52.41%;卤化亚铜能催化多种有机反应,是化学合成中常用的一类铜催化剂,将此反应中的氧化铜替换成卤化亚铜,其反应转化率明显升高,且反应时间缩短,最终我们选定的氰基异香豆素水解为甲酰胺的条件为,碘化亚铜0.1当量,乙醛肟1.5当量,DMF回流0.5 h,转化率为85.69%。2.3-己基-6,7-二甲氧基异香豆素-4-甲酸的合成。方法一为间接合成法,在卤化亚铜或氧化亚铜催化作用下,乙醛肟与3-己基-4-氰基-6,7-二甲氧基异香豆素反应生成3-己基-6,7-二甲氧基异香豆素-4-甲酰胺,再将上述化合物与亚硝酸钠反应合成出3-己基-6,7-二甲氧基异香豆素-4-甲酸。此方法第一步转化率高定向性好,能得到较纯的3-己基-6,7-二甲氧基异香豆素-4-甲酰胺,但第二步转化率较低。方法二采用直接水解法,将3-己基-4-氰基-6,7-二甲氧基异香豆素溶解在80%的浓硫酸冰乙酸溶液中,80℃反应6h直接得到3-己基-6,7-二甲氧基异香豆素-4-甲酸,此方法操作简单,转化率高,且不需要特殊催化剂,是一种较为理想的制备3-己基-6,7-二甲氧基异香豆素-4-甲酸的方法。3.根据Suzuki反应的原理,以3-己基-4-碘基-6,7-二甲氧基异香豆素(3-己基-4-氰基-6,7-二甲氧基异香豆素的前体物质)为原料,在0价钯的催化作用下,与硼酸化合物相互作用合成出了四种异香豆素的衍生物,分别为3-己基-4-(4-氟苯基)-6,7-二甲氧基异香豆素,3-己基-4-(3-氟苯基)-6,7-二甲氧基异香豆素,3-己基-4-(4-三氟甲基苯基)-6,7-二甲氧基异香豆素和3-己基-4-(3-三氟甲基苯基)-6,7-二甲氧基异香豆素。这四种化合物除去了原始化合物4-(2-氨基丙酰胺基)-3,4,5,6,7,8,9,10-八氢-5,6,8-三羟基-3-甲基异香豆素中2-氨基丙酰胺的结构加入了氟苯的结构,为新型异香豆素类衍生物。4.用小杯法对合成的4个化合物做除草活性测定,发现其中3个衍生物对杂草表现出良好的抑制作用,并对高粱表现出良好的促进作用。其中3-己基-4-(4-氟苯基)-6,7-二甲氧基异香豆素和3-己基-4-(3-氟苯基)-6,7-二甲氧基异香豆素,表现出对反枝苋根的抑制,另一种化合物3-己基-4-(4-三氟甲基苯基)-6,7-二甲氧基异香豆素的表现出对狗尾草根的抑制作用;利用3个化合物的结构式和IC50之间的规律,进行构效关系分析,得出结论为,苯基的对位取代衍生物除草活性由于间位衍生物,氟苯类衍生物的活性高于三氟甲基类衍生物的活性。3个活性化合物的构效关系还有待于进一步研究,对为进一步的结构改造和机理研究奠定基础。本研究通过对已发现的除草活性异香豆素进行衍生合成,并用小杯法对合成的化合物做生物活性测定,利用测定结果进行构效分析,找出衍生物结构与除草活性的规律,以期得到具有更高除草活性的先导化合物。为新型除草剂的开发提供新的分子源。