N-甲基丙烯酰基-N'-芳酰氨基硫脲的合成与除草活性研究

郑广进，蔡杰慧，张海全

(广西民族师范学院 广西高校桂西南特色植物资源化学重点实验室培育基地，广西 崇左 532200)

酰氨基硫脲类化合物因具有良好的抑菌[1-4]、除草[5-6]、抗氧化[7]、抗肿瘤[8]及植物生长调节[9]等活性而备受研究者的关注。甲基丙烯酰基具有典型的α,β-不饱和羰基结构，其能够与生物体内某些蛋白或核酸的亲核基团(如蛋白上的巯基)发生迈克尔加成反应[10]，这种加成反应在生物体内会表现为某种生物效应，可能是有益的药理活性[11]，也可能是不利的毒副作用。本文根据活性基团拼接原理设计并合成了5个含甲基丙烯酰基的酰氨基硫脲类化合物，并进行了初步的除草活性研究。目标化合物的合成路线如图1所示。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

Spectrum 65型傅里叶红外光谱仪(美国Perkin Elmer公司)；BRUKER 600MHz核磁共振波谱仪(德国BRUKER)。所用试剂均为市售分析纯，乙腈用前经无水处理；甲基丙烯酰基异硫氰酸酯中间体按文献[5]合成。

图1 目标化合物的合成路线Fig.1 The synthesis routine of target compound

1.2 取代苯甲酸甲酯的合成

在干燥的三口烧瓶中加入10 mmol的取代苯甲酸和50 mL无水甲醇，置水浴锅中并装好回流冷凝管和尾气吸收装置，量取10 mL氯化亚砜置滴液漏斗中，搅拌下缓慢滴加氯化亚砜(约3滴/秒)，待氯化亚砜滴毕后缓慢升温至65℃，保温反应4 h。反应结束后旋蒸除去多余的甲醇和氯化亚砜，将剩于物转移至烧杯中，边搅拌边分批加入饱和碳酸氢钠溶液直至无气泡产生，分出有机相，水相用氯仿萃取(3×10 mL)，合并有机相与萃取液，用无水氯化钙干燥至澄清，旋蒸除去氯仿即得取代苯甲酸甲酯。

2a：浅黄色油状物，产率：80.21%；2b：无色油状物，产率：67.21%；2c：白色固体，mp:33～35℃，产率：70.34%；2d：白色固体，mp:46～48℃，产率：76.25%；2e：浅黄色固体，mp:93～95℃，产率：78.12%。

1.3 取代苯甲酰肼的合成

在圆底烧瓶中加入上述所制得的取代苯甲酸甲酯，按n酯∶n肼=1∶2的比例加入80%的水合肼，再加入5 mL无水乙醇，回流反应，TLC监测直至反应结束。冷却至室温，有固体析出，抽滤，石油醚洗涤，减压干燥即得取代苯甲酰肼。

3a：白色固体，mp:111～113℃，产率：87.44%；3b：白色固体，mp:120～123℃，产率：87.81%；3c：白色固体，mp:115～117℃，产率：80.54%；3d：白色固体，mp:135～139℃，产率：86.34%；3e：浅黄色固体，mp:210～213℃，产率：65.47%。

1.4 目标化合物的合成

于烧瓶中圆底中加入1.98 g(20 mmol)自制的甲基丙烯酰基异硫氰酸酯、15 mmol取代苯甲酰肼和10 mL乙腈，常温反应，TLC监测直至反应结束。冷却，抽滤，依次用5 mL乙腈和10 mL水洗涤，烘干即得目标化合物。

4a：白色粉状固体，产率50.47%，mp:216.5℃-217.1℃；4b：淡黄色粉状固体，产率：60.51%，mp:196.3-197.7℃；4c：淡黄色粉状固体，产率：67.85%，mp:143.6～144.5℃；4d：淡黄色粉状固体，产率：57.86%，mp:164.5～166.1℃；4e：黄色粉状固体，产率：56.87%，mp:199.2～201.3℃。

1.5 除草活性测试

采用油菜平皿法测试目标化合物在100 mg/L浓度下对双子叶杂草鬼针草、反枝苋和单子叶杂草稗草、龙爪茅的除草活性，具体操作按文献[12]进行。

培养7天后，按公式(1)计算杂草生长抑制率。

2 结果与讨论

2.1 化合物结构表征

由于目标化合物4a～4e都具有三个NH，为了便于区分，笔者对三个NH进行了标记，如图2所示，其核磁共振氢谱数据见表1。

图2 目标化合物的结构通式Fig.2 The general formula of structural of the target compound

表1 目标化合物的核磁共振氢谱Tab.1 1H NMR data of the target compound

由于NH(c)受到对取代苯甲酰基强吸电子作用的影响，其化学位移处于三者中的最低场。同理，NH(a)受到甲基丙烯酰基吸电子作用的影响，但甲基丙烯酰基的吸电子强度不如取代苯甲酰基强，其化学位移向高场转移。而由于NH(b)没有类似的上述吸电子基团的影响，其化学位移向更高场转移。综上所述，目标化合物的δNH(c)>δNH(a)>δNH(b)。

2.2 除草活性

初步的除草活性数据(表2)表明，化合物4a～4e在100 mg/L下对鬼针草和反枝苋均表现出较好的除草活性，而对稗草和龙爪茅无明显的抑制作用。其中，化合物4e除草活性较强，对反枝苋根和鬼针草根的抑制率均强于其他几个化合物，说明在芳环上引入强吸电子基团可以增强该类化合物的除草活性。从表中可以看出，该类化合物对双子叶杂草的抑制作用大于对单子叶杂草的抑制作用。

表2 目标化合物的除草活性 (抑制率/%)Tab.2 Herbicidal activity of the target compound (inhibition ratio/%)

3 结论

以取代苯甲酸为原料经酯化、肼解、加成反应合成了5个N-甲基丙烯酰基-N'-芳酰氨基硫脲。所合成5个目标化合物均具有一定的除草活性，在100 mg/L下对鬼针草根和反枝苋根的抑制率分别达到70%和80%以上。总体上看，该类化合物对双子叶杂草的抑制作用大于对单子叶杂草的抑制作用。初步构效关系数据表明在该类化合物的芳环上引入强吸电子基团可以增强其除草活性。