化工10601班 張澤軍 開題報告

1、長江大學畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱含三唑環(huán)的芳氧吡啶甲酰胺的合成研究題目類別畢業(yè)論文學院（系）化學與環(huán)境工程學院專業(yè)班級_化工10601班學生姓名張澤軍指導教師龔銀香輔導教師龔銀香開題報告日期2010年4月8日 含三唑環(huán)的芳氧吡啶甲酰胺的合成研究學生：張澤軍長江大學化學與環(huán)境工程學院化工系指導老師：龔銀香老師長江大學化學與環(huán)境工程學院一：題目來源教師的科研項目二：研究的目的和意義2.1研究目的：在21世紀的農藥發(fā)展中，雜環(huán)化合物農藥已是新農藥發(fā)展的主流，占有重要地位。雜環(huán)化合物結構變化多，通常含有一個或多個N,0，S等雜原子，因此，其母環(huán)和取代基變化比碳環(huán)化合物有更大的空間，從而增加了篩

2、選的多樣性，一般具有較高的活性和高的選擇性，對非目標生物的毒性低，符合安全的需要。另外，雜環(huán)化合物大多數(shù)能夠在自然界中的生物體內找到其相應的骨架，所以，在自然界中更容易降解，有著良好的環(huán)境兼容性。在眾多雜環(huán)化合物中，含氮雜環(huán)化合物表現(xiàn)出高效、低毒、環(huán)境友好的特點而倍受農藥研究者的青睞。在新開發(fā)的農藥中，許多商品化的超高效除草劑、殺蟲劑、殺菌劑，都是含氮雜環(huán)化合物。如三唑啉酮和四唑啉酮類除草劑、吡唑基吡唑類除草劑；吡蟲啉、吡唑類殺蟲劑、三唑類殺菌劑等。含氮雜壞化合物不僅有諸多特殊的物理性質，在功能方面有多種特殊的用途，而且在農藥研究與應用方面有非常廣闊的發(fā)展前景，因而成為當前農藥研究開發(fā)中的熱門

3、課題。酰胺類除草劑是僅次于有機磷除草劑而居世界第二銷售額的近代農田化學除草劑，酰胺類除草劑是一種高效、高選擇性的觸殺性除草劑。酰胺類化合物對植物呼吸具有抑制作用，主要是抑制呼吸作用中含巰基酶的活性。一些酰胺類除草劑可作為電子傳遞抑制劑、解偶聯(lián)劑對植物的光合作用產生抑制，如在葉綠體形成之前，異丙甲草胺可顯著地抑制小球藻的光合作用。眾所周知，吡啶和苯是生物電子等排體。盡管兩者在諸多方面是相似的，但兩者疏水性差別較大（苯的疏水常數(shù)為1.96，吡啶為0.65），因此，由吡啶替代苯環(huán)而得到的新化合物往往具有更高的生物活性、低的毒性、高的內吸性或更高的選擇性等。正因為吡啶環(huán)在農藥分子設計中具有如此獨特的效

4、應，所以這類化合物的研究方興未艾，并不斷有新農藥產品問世。根據(jù)活性基團拼接原則和生物電子等排原理，一個活性分子中加入一個新的活性基團，其生物活性可能加強或導致新的生物活性產生。本課題旨在合成和研究新的含三唑環(huán)的芳氧吡啶甲酰胺類化合物，以期得到含多活性中心的除草劑候選品種。2.2研究意義隨著我國農業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和農業(yè)勞動力的逐步轉移，栽培耕作方式趨向于規(guī)?；图s化，對農藥的需求量顯著增加。其中，除草劑產業(yè)發(fā)展迅速，近年來其增長率遠高于殺蟲劑和殺菌劑發(fā)展水平，約占到農藥產量比重的1/3。，同時，隨著我國沙塵暴等環(huán)境問題的日益突出，生態(tài)保護和環(huán)境安全要求農田耕作模式轉向少動土的保護性耕作，全國正在

5、進行大范圍的少免耕示范和技術集成，推廣保護性耕作是種植業(yè)發(fā)展的趨勢，而除草是其中的關鍵技術環(huán)節(jié)，除草劑產業(yè)有著巨大的潛力。我國除草劑生產主要以仿制為主，大多數(shù)為老品種,且布局不合理，由于受到知識產權的保護，仿制新品種受到極為嚴格的限制，這將成為長期困擾中國除草劑工業(yè)發(fā)展的重要因素。綜上所述，開發(fā)和創(chuàng)制高效新型除草劑對于推進我國有自主產權農藥的開發(fā)與研制有著雙重現(xiàn)實價值和實踐指導作用。三：閱讀的主要參考文獻與資料的名稱薛思佳，陸成梁含取代吡咯連均三唑環(huán)的芳（氧）酰胺類化合物的合成及除草活性測定上海師范大學生命與環(huán)境科學學院上海2002.03胡曉偉.三唑并嘧啶磺酰胺類化合物的合成與除草活性研究華中

6、師范碩士學位2006.05.陳敬.三唑環(huán)化合物的合成及其活性研究.延邊大學碩士學位論文2008.05米佳麗.新型氟三唑化合物的合成與抗微生物活性研究重慶醫(yī)科大學碩士學位論文2008.05李剛月.含吡啶的氮、硫雜環(huán)化合物的合成及生物活性研究.大連理工博士學位論2006.03呂兆萍.四類吡啶化合物的合成與生物活性研究.南京農業(yè)大學博士學位論文.2007.07慕長煒，覃兆海.吡啶類農藥的研究進展，現(xiàn)代農業(yè)2003.042（2）慕長煒，覃兆海.吡啶類農藥的研究進展，現(xiàn)代農業(yè)2003.062（3）尚爾才，劉長令，杜英娟.吡啶類農藥的研究進展（上）化工進展1996（5）尚爾才，劉長令，杜英娟.吡啶類農藥的

7、研究進展（下）.化工進展1996（6）楊吉春，刁杰，葛童，劉長令.吡啶類農藥最新研究進展.農藥.2007.01，46（01）.徐彥軍，王慶海，武菊英，吳厚斌，冉兆晉，毛朝妹，覃兆海.吡啶衍生物研究（X）:2-仲丁氨基-5-（2-芳氧吡啶-4-基）-1,3,4-噻二唑的合成及除草活性農藥學2007,9（2）:189-192王小麗.酰胺類除草劑異丙甲草胺的合成研究.青島科技大學碩士研究生學位論.2005.04盛姣，柏連陽，劉祥英.酰胺類除草劑及其安全劑研究進展.江西植保.2005.12,28（4）程慕如，沈曉霞，酰胺類除草劑除草活性研究，天津農業(yè)科學，2000.06，6（2）秦瑞香，于世濤，劉福勝

8、，解從霞，宋湛謙酰胺類除草劑的研究進展.青島科技大學學報.2003.09.第24卷溫曉甜，葉非.除草劑劑型的研究與發(fā)展.植物保護.2008，34（2）.畢璋友，洪流.中國農藥工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.安徽農業(yè)科學.2005,33（8）:1497-1498,1502.張一賓.2004年世界農藥品種市場概況及2009年各類農藥市場趨向.農藥市場信息.2006,16期蘇少泉.除草劑品種的開發(fā)與應用.農藥市場信息.2004，第13期.22蘇少泉.加入WTO后我國農業(yè)與除草劑發(fā)展,現(xiàn)代化農業(yè).2003，第10期（總291期）.23梁麗娜，郭平毅，李奇峰.我國除草劑產業(yè)現(xiàn)狀、面臨的問題及發(fā)展趨勢.中國農業(yè)信息

9、.2006,（02）.24劉遠雄，鄒本勤，柴寶山，劉長令.除草劑研究開發(fā)的新進展與發(fā)展趨勢.農藥.2007.10,46（10）.25山東大學化學院邵騰飛譯，英文校對:李永新.雜環(huán)化合物的固相有機合成.農化新世紀譯自:JouralofPesticideScience2006V.31N.1.26武現(xiàn)麗，張思行,韓國勝，高偉霞,盧建莎，廖新成.3-烷基-4-氨基-5-巰基-1,2,4-三唑衍生物的合成及表征.化學試劑,2008,30（3）,161164;22828楊劍波.4-氨基-3,5-二氯-2,6-二氟吡啶的合成研究.農化新世紀（選自精細化工中間體）2007.N0:429李志芬，張敏，崔利英，陸

10、東亮，黃培剛，張軍含吡啶環(huán)的1,3,4噁二唑類化合物的合成及表征，2008，28（3）,479483.30楊桂秋,于春睿,于秀蘭2-氯-N,N-二甲基煙酰胺的制備J.中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,2004,35（9）:523524.31盧金龍.煙酰胺生產技術國產化介紹.現(xiàn)代化工.2008，28（7）32鄭輝，劉運奎，李艷波，肖亮，葉高藝，徐振元含氟吡啶雜環(huán)酰胺類化合物的合成及生物活性.優(yōu)秀論文.33江鎮(zhèn)海.農藥市場信息.鹵代吡啶類化合物在農藥中的應用前景看好.2007.0334史亞俊，趙建莊.草坪除草劑研究進展.北京農學院學報.2007.06，22（增刊2）.35蘇少泉,.除草劑開發(fā)面臨的問題及發(fā)展趨勢.

11、現(xiàn)代化農業(yè).2002年第1期（總第270期）.36張一賓.通過雜環(huán)化學的研究設計以尋求新的農藥活性物質.世界農藥.2006.12，28（6）.四：國內外研究概況和發(fā)展趨勢及研究主攻方向4.1國內外研究狀況4.11三唑環(huán)類化合物三唑除草劑是近幾十年研究和開發(fā)的一類新型草劑，它具有高效、選擇性好、生物降解率高的特點.是一種極有發(fā)展前景的除草劑。20世紀60年代初期，荷蘭的N，V一PnliDnphan公司合成了威菌磷，這也是人類最早使用三唑農藥NH2隨后人們發(fā)現(xiàn)威菌磷能防治觀賞植物、園藝作物的白粉病，具有良好的內吸作用,還具有殺蟲、殺螨活性，但此類化臺物不具有突出的除草活性。又由于其后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的幾個

12、1.2.4一三唑類殺菌劑的抑苗譜較窄，因此人們對此沒有給予應有的重視。直到1969年.英國BootsCompany才開始對三唑類化合物作為除草劑進行系統(tǒng)的研究和開發(fā)，揭示出具有下結構的化合物有除草活性X為O,S原子5H7C3第一個三唑類旱田除草劑三唑磺是1975年才開發(fā)出來.此后日本住友公司也開始對此類化合物進行研究，但迄今仍未發(fā)現(xiàn)活性理想的品種。與此同時日本的中外制藥公司，合成了下圖的化合物并對它們的除草活性進行了研究。通過藥效試驗后得出n為2,酰胺基結構為N,N二乙基甲酰胺時除草活性最佳，進一步研究苯環(huán)上取代基的構效關系，發(fā)現(xiàn)在苯環(huán)的2.6或2，4，6位引入低碳烷氧基或鹵素，可進一步提咼除

13、草活性。在所有這些化合物中，苯環(huán)氫2.4，6位被三個甲基取代的化合物不但具有較高的除草活性，而且對稗草防效最高.并對移栽水稻具有很好的選擇性。4.1.2芳氧基吡啶類化合物二苯醚類除草劑是一個歷史十分悠久的農藥品種，近年來，與二苯醚類似的芳氧基吡啶類農藥的興起則是因為磺酰脲的興起。人們在研究超高效除草劑嘧啶磺隆的作用機制時，發(fā)現(xiàn)嘧啶磺隆在植物體內可以降解成N-吡啶基嘧啶胺類衍生物。人們據(jù)此合成了一系列芳香取代的吡啶胺類化合物，發(fā)現(xiàn)其具有良好的除草活性。此外也有類似結構的殺菌活性的化合物報道，如氟啶胺。當苯環(huán)對位有a-氧代丙酸酯取代時，即芳氧苯氧基丙酸酯類農藥。1972年德國赫司特公司開發(fā)了禾草靈

14、。轉年，日本石原產業(yè)公司用吡啶環(huán)取代了2,4-二氯苯，最終開發(fā)成功了吡氟氯草靈和吡氟禾草靈。近年來諾華公司則將酯基水解開發(fā)了horizon，而羅姆哈斯公司則徹底將酯基替換掉，開發(fā)了isoxapyrifop類似物。當苯環(huán)對位取代基換成苯甲酰脲時，其生物活性則與前面提到的乙酯類化合物完全不同。此類化合物其實也是苯甲酰脲類農藥，是很好的幾丁質抑制劑,具有極好的殺蟲活性，如定蟲隆。從上面的論述可以看出芳氧基吡啶類化合物有很好的生物活性，當苯環(huán)上有不同的取代基團取代時常有不同的變化，然而對于其它官能團取代的芳氧基吡啶類化合物,人們的研究較少，因此將芳基吡啶上取代其它官能團或將芳氧基吡啶作為活性基團引入到

15、其它結構類型的農藥品種中可能會發(fā)現(xiàn)新的類型的農藥品種，應該引起農藥工作者的重視。特別值得注意的是近年來公布的一些二嘧啶氧基苯甲酸和嘧啶巰基苯甲酸類化合物的用量都在每公頃幾十克左右，如日本組合公司的雙草醚、韓國的嘧啶肟草醚和日本組合公司的嘧草硫醚。此類農藥和芳氧基吡啶極為類似，對開發(fā)吡啶類除草劑有很好的參考價值。4.1.2含毗啶酰胺類除草劑酰胺類化合物是較早的一類高效、高選擇性的除草化合物，吡啶環(huán)引入酰胺類化合物的開發(fā)研究相對較晚，其中最具代表性的有二十一世紀80年代開發(fā)的高效、廣譜除草劑吡氟草胺(diflufenican)4-1和氟吡草胺(picolinafen)4-2等。吡氟草-胺(皿汕飄草

16、y近幾年來，人們對此類化合物的研究非?；钴S?；衔?-3在15g/hm2用量下苗前或苗后處理均可90%100%控制反枝覓、白芥、鈍葉決明、龍葵、繁縷、母菊、三葉鬼針草等;化合物4-4在3.75g/hm2用量下可以殺死90%以上的稗草而對水稻無藥害。4-44.2發(fā)展趨勢多活性中心、含雜環(huán)除草劑仍然是發(fā)展趨勢。近年來，從雜環(huán)化合物群中不斷開發(fā)出新的農藥。據(jù)最近的統(tǒng)計，在所開發(fā)的引入注目化合物群內65%約為含氮雜環(huán)化合物。這些新的藥劑較之現(xiàn)有的藥劑被賦予新的性質，以能達到高性能化例如廣譜、高選擇性及低毒化等。組合化學與固相合成是發(fā)展方向。尋找新的先導化合物，要求新化合物具有大的分子多樣性;對已知活性

17、分子骨架進行改造，尋找活性更高的化合物，發(fā)展庫化合物純化與結構表征技術,以保證設計的庫化合物成分的檢測，使組合化學與計算機化學一體化;固相合成是解決三廢、提高效益的重要措施?；瘜W除草是發(fā)展方向。縱觀當今世界農藥的發(fā)展趨勢,除草劑是研究最為活躍、發(fā)展最為迅猛的一類農用化學品?；瘜W除草作為一種經濟有效的除草方法，已被廣泛的采用。研究對環(huán)境友好、安全、高效、作用機理獨特的或多作用機理的除草劑是發(fā)展趨勢。4.3研究主攻方向綜上所述，在已經問世的諸多新農藥中，以雜環(huán)特別是稠雜環(huán)新農藥居多，世界新農藥專利中90%是雜環(huán)化合物。吡啶取代的雜環(huán)新農藥不僅能增強其在植物中的吸收和傳導作用，除草活性也比相應的苯環(huán)

18、取代除草劑顯著提高，且毒性大大降低，從而使吡啶取代類除草劑、植物生長調節(jié)劑得到飛速發(fā)展，成為化學農藥最活躍的研究領域之一，也是21世紀新農藥的主要研究方向。五：主要研究內容的關鍵問題及解決思路5.1研究的主要內容:主要研究煙酸衍生物含三唑的芳氧基吡啶甲酰胺的合理的合成方案，并參考文獻探索目標產物的合成機理，中間體及原料的配比、反應溫度及反應時間對合成產物的影響。5.2研究的關鍵問題：本課題研究的關鍵問題是利用活性基團連接原則合成多活性中心的目標化合物，并以文獻中相似目標化合物的合成條件為依據(jù)，探索芳氧基煙酰胺最佳合成路線和途徑。由于均勻設計在考察多因素多水平實驗時較正交實驗優(yōu)越，所以，我們主要

19、通過均勻設計的實驗手段實現(xiàn)上述目標。5.3解決思路及目標化合物的合成路線531目標化合物的合成路線設計思路:分子設計思路的重點放在新穎化學結構即新的分子骨架方面。雜環(huán)化合物由于其結構變化多，同時具有廣泛的生物活性而成為二十一世紀農藥發(fā)展的熱點。因此，我們的設計思路之一就是要選擇滿足如下條件的雜環(huán)作為母體骨架：1.已顯示具有多種多樣的生物活性;2在除草活性方面還無入問津或研究很少。從文獻總結中我們可以看出，芳氧基吡啶類化合物在除草劑方面顯示出了良好生物活性，因此，將目標化合物分解成芳氧基吡啶類和酰胺類化合物，這是我們的設計思路之二。根據(jù)這樣的設計思路，采取一定的活性基團連接方式，設計合成出結構新穎的多活性中心的雜環(huán)類化合物，并探索其最佳合成路線，以獲得新型的除草先導。同時，為進行其它方面的生物活性的探索，開發(fā)出更高活性的化合物打下基礎。本課題旨在合成除草劑含三唑的芳氧基吡啶甲酰胺，其分子結構骨架含有