李公春，张洪浩，朱凤祥，吴长增
（许昌学院化学化工学院，河南 许昌 ４６１０００）
摘要：以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）为原料，以氨基磺酸作催化剂，以无水乙醇为溶剂，在加热搅拌条件下回流反应３ ｈ，得到６个６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物。初步生物活性测试表明该类化合物具有一定的除草活性，但活性不强，在浓度１００ μｇ／ｍＬ时，最佳抑制效果是化合物ｄ对油菜根长生长抑制率为４５％。
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关键词 ：６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮；合成；除草活性
中图分类号：Ｏ６２６．４；Ｓ４８２．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０２－０３５２－０３
ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１５．０２．０２４
嘧啶类衍生物是一类非常重要的杂环化合物， 因低毒、高效和作用方式独特而受到农药界广泛重视，其中一些嘧啶酮类化合物表现出较好的除草活性。在除草剂领域，嘧啶类衍生物按化学结构不同分为嘧啶醚、嘧啶胺、含嘧啶的磺酰脲、二苯基嘧啶、嘧啶磺酰胺、嘧啶酰胺、脲嘧啶和嘧啶酮等多类除草剂［１－４］。１８９３年Ｂｉｇｉｎｅｌｌｉ 首次报道了由乙酰乙酸乙酯、芳香醛和脲在浓盐酸催化下缩合反应得到３，４－二氢嘧啶－２－酮类化合物，此后这一合成方法称为Ｂｉｇｉｎｅｌｌｉ 反应。３，４－二氢嘧啶－２－酮类化合物可以作为钙通道剂、抗过敏剂、降压剂、拮抗剂，还具有抗病毒、抗肿瘤、抗菌和消炎等生物活性。Ｂｉｇｉｎｅｌｌｉ反应的研究引起了人们的极大重视［５－９］。Ｂｉｇｉｎｅｌｌｉ 反应可以得到３，４－二氢嘧啶－２－酮类化合物，但是１，３－二羰基化合物改用三氟乙酰乙酸乙酯后，由于强吸电子基团三氟甲基的影响，反应得到了３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物［１０］。为了进一步研究嘧啶类化合物结构与除草活性关系，以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）为原料，设计合成了６个６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物，并测试了其除草活性。
１ 材料与方法
１．１ 仪器与试剂
ＳＺＣＬ－２Ａ型磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限责任公司），ＸＴ４Ａ型显微熔点测定仪（北京科仪电光仪器厂，温度未校正），ＦＴＳ－２１００型红外光谱仪（美国Ｂｉｏ－Ｒａｄ公司）；试验所用试剂均为分析纯或化学纯。
１．２ 化合物的合成
以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）为原料，设计合成了６种６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物。合成路线见图 １。在５０ ｍＬ圆底瓶中加入５．００ ｍｍｏｌ 取代苯甲醛、６．００ ｍｍｏｌ 三氟乙酰乙酸乙酯、７．５０ ｍｍｏｌ 脲（或硫脲）、０．１５ ｇ 氨基磺酸和５ ｍＬ无水乙醇，在磁力搅拌下回流反应 ３ ｈ，反应结束后冷却至室温，然后将反应液倒入２０ ｍＬ 冷水中，抽滤，干燥，称重。目标合成化合物熔点（ｍ．ｐ．）、红外光谱（ＩＲ）的特征如下。
４－邻氯苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－酮（ａ）。白色固体， 收率９４％，熔点１６６～１６９ ℃。ＩＲ（ＫＢｒ），ν（ｃｍ－１）： ３ ２２９，３ １１１，２ ９８４，１ ６９０，１ ４８５，１ ２１１，１ １９１，８５３，７６２，６５５。
４－（２，４－二羟基苯基） －５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－酮（ｂ）。淡黄色固体，收率４６％，熔点２２９～２３０ ℃。ＩＲ（ＫＢｒ），ν（ｃｍ－１）：３ ２１９，３ １１０，２ ９７９，１ ７１４，１ ５１６，１ ４６１，８５２，
７７４，７１７， １ ６７１，１ １７２。
４－对氟苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－酮（ｃ）。白色固体，收率８８％，熔点１０３～１０４ ℃。ＩＲ（ＫＢｒ），ν（ｃｍ－１）： ３ ５１８，３ ４１２，３ １０５，２ ９１２，１ ７３７，１ ６９６，１ ５０８，１ ４５０， １ ２０４，８４０，７７０，７１１，２ ９４２。
４－（２，４，５－三甲氧基苯基） －５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－酮（ｄ）。白色固体，收率３８％，熔点２４２～２４４ ℃。ＩＲ（ＫＢｒ），
ν（ｃｍ－１）：３ ４４０，３ ３２６，３ ０７６，２ ９４２，１ ７５７，１ ６７４，
１ ５９４，１ ２０６，７５６，６９３。
４－对氟苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６-三氟甲基－３，４，５，６－四氢脲嘧啶－２（１Ｈ）－硫酮（ｅ）。淡黄色固体，收率５３％，熔点１７１~１７３ ℃。ＩＲ（ＫＢｒ），ν（ｃｍ－１）：３ ３６７，３ ２７７，３ ０８１，２ ９０３，１ ７２１，１ ５５３，１ ４９４， １ ２０４，１ ０９８，８２１，７０４。
４－（２，４，５－三甲氧基苯基）－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢脲嘧啶－２（１Ｈ）－硫酮（ｆ）。白色固体，收率２５％， 熔点１９０~１９２ ℃。ＩＲ（ＫＢｒ），ν（ｃｍ－１）：３ ４５３，３ ３３７，３ １９８，２ ９７３，２ ９３４，
１ ７３８，１ ５５１，１ １４２，７８９，７６２，６８７，１ ２０６。
１．３ 除草活性测试
分别采用油菜（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕｓ）平皿法和稗草［Ｅｃｈｉｎｏｃｈｌｏａ ｃｒｕｓｇａｌｌｉ （Ｌ．） Ｂｅａｕｖ．］小杯法测定合成化合物的除草活性。
１）油菜平皿法：直径６．０ ｃｍ的培养皿中铺一张直径５．６ ｃｍ的滤纸，加２ ｍＬ浓度为１００ μｇ／ｍＬ的供试化合物溶液，播种浸种４～６小时的油菜种子１５粒， （２８±１） ℃黑暗培养６５ ｈ后测定胚根长度。通过黑暗条件下化合物对油菜胚根的生长抑制来检测化合物的除草活性。计算油菜根长生长抑制率。
２）稗草小杯法：在覆盖一层玻璃珠的５０ ｍＬ的烧杯中铺一张滤纸片， 加入５ ｍＬ 浓度为１００ μｇ／ｍＬ的供试化合物溶液，播种露白的稗草种子１０粒，（２８±１） ℃光照培养６５ ｈ后测定地上部分高度。通过光照条件下化合物对稗草地上部分的生长抑制来检测化合物的除草活性。计算稗草株高生长抑制率。
２ 结果与讨论
２．１ 目标化合物的合成
以取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）为原料，氨基磺酸作催化剂，无水乙醇为溶剂，在加热搅拌条件下回流反应３ ｈ，然后将反应液倒入水中，得到４－取代苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物。Ｂｉｇｉｎｅｌｌｉ反应由乙酰乙酸乙酯、芳香醛和脲在浓盐酸催化下缩合反应得到３，４－二氢嘧啶－２－酮类化合物，但是１，３－二羰基化合物改用三氟乙酰乙酸乙酯后，由于强吸电子基团三氟甲基的影响，Ｂｉｇｉｎｅｌｌｉ反应机理最后两步羟基质子化和失水不能够进行［１１］。因此，所合成的目标化合物中仍然保留羟基，得到４－取代苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物。前期试验曾合成过此类化合物［１２］，并培养出单晶，Ｘ－射线单晶衍射确证化合物的结构。
红外图谱解析。以４－邻氯苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－酮（ａ）为例，ＩＲ谱图数据分析得：３ ２２９ ｃｍ－１为Ｎ－Ｈ伸缩振动吸收峰；３ １１９ ｃｍ－１为苯环Ｃ－Ｈ伸缩振动吸收峰，此可以与１ ４８５ ｃｍ－１苯环骨架吸收峰，８５３、７６２、６５５ ｃｍ－１处邻二取代上苯Ｃ－Ｈ面外弯曲振动吸收峰相互印证；１ ６９０ ｃｍ－１为酯羰基吸收峰；１ ２１１ ｃｍ－１为Ｃ－Ｆ伸缩振动吸收峰；１ １９１、２ ９８４ ｃｍ－１为饱和碳的Ｃ－Ｈ伸缩振动吸收峰，从红外图谱解析可知红外图谱与目标化合物结构相吻合。
２．２ 目标化合物的除草活性
从４－取代苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物的油菜平皿法及稗草小杯法生测结果（表１）来看，在浓度１００ μｇ／ｍＬ时，６－三氟甲基－４－取代苯基－５－乙氧羰基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物对油菜根长和稗草株高抑制率都不大，在浓度１００ μｇ／ｍＬ时，这类化合物除草活性最好的化合物ｄ对油菜根长生长抑制率仅为４５％。取代苯基上的取代基无论是吸电子基团（－Ｆ），还是给电子基团（－ＯＣＨ３），化合物除草活性都不好，说明此类结构的化合物除草活性较差。
３ 结论
以无水乙醇为溶剂，氨基磺酸作催化剂，用取代苯甲醛、三氟乙酰乙酸乙酯和脲（或硫脲）为原料，在加热搅拌条件下回流反应３ ｈ，得到４－取代苯基－５－乙氧羰基－６－羟基－６－三氟甲基－３，４，５，６－四氢嘧啶－２（１Ｈ）－（硫）酮类化合物。初步生物活性测试表明该类化合物具有一定的除草活性，但活性不强，在浓度１００ μｇ／ｍＬ时最佳抑制效果是化合物ｄ对油菜根长生长抑制率为４５％。
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（责任编辑 陈 焰）