O－烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烃基膦酸钠的合成与除草活性研究

王 涛，高玉焦，彭 浩，贺红武

（华中师范大学 化学学院 教育部农药与化学生物学重点实验室，武汉 430079）

目前人们已证明植物体内的重要代谢酶——丙酮酸脱氢酶可作为农药分子作用的靶标，并且已发现某些α－取代烷基膦酸酯及其衍生物作为丙酮酸脱氢酶抑制剂，表现出多种引人瞩目的生物活性［1－5］.例如本课题组曾报道了一系列α－（取代苯氧乙酰氧基）烃基膦酸酯及其衍生物具有良好的除草活性和杀菌活性［6－10］，并且发现膦酸盐类化合物因其与丙酮酸具有更高的相似性而表现出优异的活性.为了发现更多具有潜在生物活性的烃基膦酸酯衍生物，以及分析该类化合物的结构－活性关系，需要合成取代基多样化的化合物.因此本文在前期研究工作的基础上，保留活性基团2，4－二氯苯氧乙酰氧基结构单元，合成了6 个未见文献报道的α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烃基膦酸钠，通过1H NMR，IR 和元素分析对其结构进行表征.初步的生物活性测试结果表明，目标化合物表现出较高的除草活性，在10μg／g的浓度下，化合物4a～4e对稗草和油菜根的抑制率均达到了90%以上.其合成路线见图1.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

图1 化合物4的合成路线Fig.1 The synthesis route of compound 4

红外光谱用AVATAR360型傅立叶红外光谱仪（KBr压片或液膜）；1H NMR 用Varian XL－300型核磁光谱仪（以TMS为内标，氘代DMSO 为溶剂）；质谱用Finnigen TRACE型质谱仪；元素分析采用Vario EL111CHNSO 元素分析仪；熔点采用上海精密科学仪器有限公司生产的WRS－IB 型熔点仪测定（温度未经校正）.

所用试剂均为化学纯或分析纯，二氯甲烷、三乙胺使用前经无水处理.

1.2 中间体的制备

1.2.1α－羟基烃基磷酸酯1的合成 中间体1的制备参照文献［11－12］方法.

1.2.2 2，4－二氯苯氧乙酰氯2 的合成 中间体2的制备参照文献［6］方法.

1.2.3 中间体3的制备 在冰盐浴冷却（0～5oC）条件下，向装有α－羟基烃基膦酸酯（0.01 mol）和三乙胺（0.012mol）的二氯甲烷（30mL）溶液的三角烧瓶中，缓慢滴加溶于二氯甲烷（10mL）的2，4－二氯苯氧乙酰氯2（0.011mol）溶液.滴毕，撤去冰浴，室温反应2～4h，然后依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠溶液和饱和氯化钠水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，脱溶.经柱层析（丙酮∶石油醚＝1∶6）提纯，得O，O－二烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烃基膦酸酯3.

1.3 目标化合物O－烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烃基膦酸钠4的合成

在避光和氮气保护条件下，向O，O－二烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烃基膦酸酯（0.005mol）的丙酮溶液中加入碘化钠（0.005mol），加热回流1～4h后，产物从溶液中析出，过滤，干燥，用甲醇重结晶得目标化合物4.

O－甲 基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（吡啶－3－基）甲基膦酸钠（4a）

白色固体，产率71%，m.p.223（dec.）℃；1H NMR （DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ3.31（d，3H，OCH3，J＝11.20Hz），4.98，5.03（d，1H，OCH2CO，J＝16.80 Hz），5.79 （d，1H，OCHP，J＝12.80 Hz），7.12～8.46（m，7H，ArH）；IR max （KBr）ν／cm－1：3 104，2 950，2 846，1 777，1 593，1 483，1 433，1 252，1 080，1 054，934，749；Anal.Calcd.for C15H13Cl2NNaO6P：C，42.08；H，3.06；N，3.27；Found：C，41.95；H，2.78；N，2.81.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰 氧基）－α－（吡啶－4－基）甲基膦酸钠（4b）

白色固体，产率79%，m.p.156～158℃；1H NMR（DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ3.32（d，3H，OCH3，J＝10.00Hz），5.00，5.04（d，1H，OCH2CO，J＝16.80Hz），5.81（d，1H，OCHP，J＝12.80Hz），7.11～8.46（m，7H，ArH）；IR max（KBr），ν／cm－1：3 109，2 950，2 845，1 777，1 594，1 483，1 434，1 252，1 080，1 054，932，749；Anal.Calcd.for C15H13Cl2NNaO6P（427）：C，42.08；H，3.06；N，3.27；Found：C，41.95；H，2.78；N，2.81.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）异丁基膦酸钠（4c）

浅黄色固体，产率74%，m.p.248～250℃；1H NMR （DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ0.84（t，3H，CH（CH3）2，J＝7.41 Hz），1.61～1.81（m，1H，CH（CH3）2），3.36 （d，3H，OCH3，J＝9.70 Hz），4.80，4.84（d，1H，OCH2CO，J＝11.44Hz），4.99（d，2H，OCHP，J＝16.40 Hz），7.08～7.58 （m，3H，C6H3）；IR max（KBr），ν／cm－1∶3 098，2 967，2 885，1 734，1 620，1 481，1 450，1 214，1 070，1 042，929，721；Anal.Calcd.for C13H16Cl2NaO6P：C，39.72；H，4.10；Found：C，40.15；H，4.43.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（3－氯苯基）甲基膦酸钠（4d）

白色固体，产率68%，m.p.155～157℃；1H NMR（DMSO－d6，TMS，300MHZ）：δ3.35（d，3H，OCH3，J＝9.20 Hz），4.98，5.12（d，1H，OCH2CO，J＝16.80Hz），5.89（d，1H，OCHP，J＝12.80Hz），7.08～8.20（m，7H，ArH）；IR max（KBr），ν／cm－1：3 078，2 964，2 857，1 724，1 618，1 573，1 479，1 234，1 086，1 046，931，734.Anal.Calcd.for C16H13Cl3NaO6P：C，41.63；H，2.84；Found：C，41.43；H，3.01.

O－甲基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（2，3－二氯苯基）甲基膦酸钠（4e）

浅黄色固体，产率76%，m.p.278（dec.）℃；1H NMR （DMSO－d6，TMS，300MHz）：δ 3.34（d，3H，OCH3，J＝12.40Hz），4.95，4.98（d，1H，OCH2CO，J＝16.40 Hz），6.10 （d，1H，OCHP，J＝12.00 Hz），7.00～7.61 （m，6H，ArH）；IR max （KBr），ν／cm－1：3 048，2 947，2 840，1 728，1 666，1 590，1 487，1 241，1 089，1 046，956，759；Calcd.for C16H12Cl4NaO6P：C，38.74；H，2.44；Found：C，38.63；H，2.76.

O－乙基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）－α－（4－甲氧基苯基）甲基膦酸钠（4f）

白色固体，产率68%，m.p.＞278℃；1H NMR（DMSO－d6，TMS，300MHZ）：δ1.02（t，3H，OCH2CH3，J＝7.03Hz），3.62～3.75（m，2H，OCH2CH3），3.79（s，3H，CH3O），4.95，5.02（d，1H，OCH2CO，J＝16.54 Hz），5.78（d，1H，OCHP，J＝12.52 Hz），7.01～7.65（m，7H，ArH）；IR max（KBr）ν／cm－1：3 044，2 955，2 868，1 732，1 633，1 538，1 470，1 234，1 076，1 039，953，755；MS（m／z，%）：470（M＋，0.18），220 （5.19），133 （4.91），127（87.10），75（9.53），73（34.72），43（10.32）；Anal.Calcd.（%）for C18H18Cl2NaO7P：C，45.88，H，3.85；Found C，45.73，H，3.92.

2 结果与讨论

2.1 目标化合物波谱分析

目标化合物经1H NMR，IR 和元素分析表征，在1H NMR 中，芳香氢的化学位移主要位于7.0～8.5之间，峰形较为复杂.磷原子α－碳上的质子（P—CH）由于受磁性核磷的影响，裂分为双重峰.从IR 谱图数据可看出所有特征基团均有明显的吸收峰：苯环上的C—H 伸缩振动吸收带在3 100～3 000cm－1范围之间.羰基（C＝O）在1 750cm－1附近表现出了强吸收峰，P＝O 的伸缩振动在1 240cm－1左右出现强吸收峰.MS数据中可以看出化合物4f有明显的分子离子峰.

2.2 目标化合物4的生物活性

采用培养皿法对稗草（barnyardgrass），油菜（rape）进行了除草活性测试，具体的测试方法见文献［13］.其除草活性数据见表1.

表1 目标化合物的除草活性抑制百分率Tab.1 The herbicidal inhibition of compounds

除草活性测试结果表明：目标化合物对所测试单子叶植物稗草和双子叶植物油菜均显示出较高的抑制活性.目标化合物对供试植物根的抑制效果明显优于对茎的抑制效果，例如，在10μg／g浓度下，化合物4a～4d对单子叶植物稗草根的抑制率在92%以上，而对稗草茎的抑制率则在22%以下.目标化合物对双子叶植物油菜根的抑制活性也高于对茎的抑制活性，但在10μg／g浓度下，化合物4a～4f对油菜茎的抑制率仍然达到79%以上，明显优于对稗草茎的抑制效果.在10μg／g浓度下，化合物4f（R1＝Et）对油菜茎的抑制率明显低于4a～4e（R1＝Me）的抑制效果，而对稗草茎的抑制率则明显高于对化合物4a～4d，略低于化合物4e，由此推测当R1取代基为体积较大的乙基时，其对双子叶植物的茎的抑制活性相对弱于甲基取代的化合物，但对单子叶植物茎的抑制活性则优于甲基取代的化合物.

3 结论

本文以2，4－二氯苯氧乙酸为起始原料，经氯化亚砜氯化后与不同取代的α－羟基烃基膦酸酯反应制备关键中间体3，再与碘化钠反应，合成了6个未见文献报道的O－烷基α－（2，4－二氯苯氧乙酰氧基）烃基膦酸钠4.通过1H NMR，IR，MS和元素分析对所合成的化合物进行了结构表征.初步的生物活性测试结果表明：目标化合物对所测试单子叶植物稗草和双子叶植物油菜均显示出较高的抑制活性.在100μg／g浓度下，化合物4a～4f对稗草和油菜根的抑制率均达到了95%以上，甚至在10μg／g浓度下，化合物4a～4f对油菜根的抑制率仍达到92%以上.

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