1.除草剂简介

农田化学除草的开端可以上溯到19世纪末期，在防治欧洲葡萄霜霉病时，偶尔发现波尔多液能伤害一些十字花科杂草而不伤害禾谷类作物；法国、德国、美国同时发现硫酸和硫酸铜等的除草作用，并用于小麦等地除草。有机化学除草剂时期始于1932年选择性除草剂二硝酚的发现。20世纪40年代2，4-滴的出现，大大促进了有机除草剂工业的迅速发展。1971年合成的草甘磷，具有杀草谱广、对环境无污染的特点，是有机磷除草剂的重大突破。加之多种新剂型和新使用技术的出现，使除草效果大为提高。1980年时世界除草剂已占农药总销售额的41%，超过杀虫剂而跃居第一位。

其中有O-异丙基-N-苯基氨基甲酸[O-isopropy-N-phe-nylcarbamate，缩写IPC：C6H5NHCOOCH-（CH3）2]，二硝基-O-甲酚钠（sodium dinitro-O-cresylate）等。具有生长素作用的除草剂最著名的是2，4-D，认为它能打乱植物体内的激素平衡，使生理失调，但对禾本科以外的植物却是一种很有效的除草剂。一般认为这种选择性是决定于植物的种类对2，4-D解毒作用强度的大小，或者由于2，4-D的浓度因植物种类的不同而有差异。

除草剂除按有效成分的化学结构类型分成许多系列外，还有多种分类法。根据除草效果，分为两类：一类是灭生性除草剂，即非选择性除草剂。它们能灭除一切绿色植物，如五氯酚钠等，仅用于非农田的除草，如公路、铁路、机场、仓库、森林防火道等处。另一类是选择性除草剂。它们只能灭除几种杂草，而不危害作物，广泛用于农业生产，如大田、果园等。此类包括两种除草剂。一种是能灭除单子叶杂草（如狗尾草）的除草剂，对双子叶作物(如棉花)无害。另一种是能灭除双子叶杂草（如蒲公英）的除草剂，对单子叶作物（如稻、麦）无害。但有时，灭生性除草剂只要使用得法，利用”位差”和”时差”，也可作选择性除草剂使用。同样，选择性除草剂，如对双子叶植物具毒害的2，4-滴类除草剂，如使用不当,也会对单子叶植物产生药害。除草剂还根据剂型分为粉剂、乳剂和颗粒剂。

2.除草剂作用机理

每种除草剂都有一定的杀草谱。能杀死所有植物的称为灭生性除草剂，它们适用于非耕作地、免耕法、开荒和开辟森林防火道等。大多数除草剂按规定的剂量和方法使用，只杀死某些种类的杂草，而不伤害农作物，称为选择性除草剂，这类除草剂适用于农田和园林。除草剂的作用方式有两种:①触杀型除草剂,直接作用于施药部位：②内吸型除草剂,可被杂草吸收,并传导到其他部位起作用。各种除草剂各有不同的作用机理，总的来说是抑制、阻碍或干扰植物的各种重要生理生化过程，如呼吸作用、光合作用、激素调节、生命物质的合成等，使杂草不能正常生长发育而枯死。

乙酞乳酸合成酶(ALS) 作为支链氨基酸生物合成中的第一个关键酶,催化两个分子丙酮酸或一个分子丙酮酸与一个分子 a 一丁酮酸缩合分别生成 乙酞乳酸或乙 酞轻基丁酸 ,进而通过一系列反应最终 生成撷氨酸 、亮氨酸与异亮氨酸。ALS抑制剂就是通过抑制植物的ALS 活性 ,阻止了支链氨基酸如撷 氨酸 、亮氨酸、异亮氨酸 的生物合成。氨基酸恢复试验结果表明,添加单一的支链氨基酸部分恢复丙醋草醚对 高粱植 株生长的抑制,混合支链氨基 酸可 以完全消除除草剂对植物生长的抑制。说明喀咤节胺类除草剂在植物体内抑制了三种 支链 氨基 酸( 亮氨酸、异亮氨酸和撷氨酸) 的生物合成 ,进而导致植 物蛋 白质合成受阻而使植物生长受 到抑制 ,同时也说明该类除草剂抑制了支链氨基酸生物合成的共同路线 ，丙酯草醚属于 ALS抑制剂[1]。

3.国内外除草剂研究状况

在我国，除草剂在三大农药所在的比例远低于世界水平[2]，国产除草剂的品种主要是国外开发的专利期已经过期的产品，自主创新的品种数量很有限，新型除草剂丙酯草醚就是我们自己国家自主研发的农药之一。

自从1942年美国Zimerman P W 和 Hitchcock A E 开发2,4#8212;滴的除草活性以来，除草剂的应用开发得以快速发展。进入20世纪80年代杜邦公司开发的磺酰脲类系列除草剂，用量降到10g/hm3。除草剂进入高效时代[3]。

20世纪90年代开发的1,2,4,5#8212;4取代苯类原卟啉原氧化酶抑制剂，既高效又安全[4]。近年来，在新型除草剂创制中，杂环类化合物占据了主要地位。尤其是具有超高除草活性，高选择性的稠环类新型除草剂[5]。如杜邦公司开发的DPX-E9636[6](玉嘧磺隆）和Londax(bensulfuron)DPX-F5385[7](苄嘧磺隆），又如日本住友公司开发的环状亚胺类除草剂速收（flumioxazin),利收，炔草胺（flumipropyn)[8]。总之，杂环化合物类新型除草剂成为当今以及未来除草剂开发和应用的主流和重点。

4.除草剂开发研制特点

（1）环境相容性好。指除草剂对非靶向性生物的毒性低，影响性小，在大气，土壤，水体，作物中易于分解，无残留影响，从分子设计开始充分考虑以对环境友好作为创新新农药的的首选指标，积极汲取最新分子生物学的成就，充分考虑酶的差异和先导化合物的选择性，对候选结构的尽早了解其作用机制，代谢机制和在环境中的消长动态等。例如在分子设计中含有C-Cl键因其在环境中趋于稳定，不易分解[9]等。

（2）创新超高效活性。在研究超高效活性除草剂中，含硫，氮的杂环，相对分子质量在300以上的复杂化学结构成为了研制重点[10]。

（3）立体异构体除草剂的研究成为21世纪除草剂发展方向之一。

（4）从除草剂作用机理中选择靶标模型，确定新品种发展途径。

（5）生物源除草剂研究开发。利用生物产生天然活性物质直接作为农药或以其新颖的化学结构作为先导化合物进行结构优化，开发合成类似物，日益受到重视。植物产生的杀草或抑制杂草生长的物质属于异株克生现象的研究领域。无疑，其中必定会找出新型除草剂的先导化合物。目前，已开发成功的具有除草活性的代谢产物[11]。

5．五元杂环嘧啶苄胺类化合物的简介

先导化合物丙酯草醚（代号：ZJ0273），化学名称为4-(2-(4，6-二甲氧基-2-嘧啶氧基）苄氨基）苯甲酸正丙酯，该除草剂已获得国家发明专利（ZL00130735）[12]和美国专利(US6800590B2)[13]。其特点：对油菜安全，杀草谱较广，除草活性强，持效性长，并低毒，低残留，是环境相容性除草剂；该药剂主要通过根茎吸收并传导，一次性施药能有效油菜全生育期的杂草生长[14]。

五元杂环嘧啶苄胺类结构：

该反应以对氨基苯甲酸为原料，生成酯，再与2-羟基苯甲醛经过加成反应成席夫碱，然后再将合成的席夫碱还原，最后与4，6-二甲氧基-2-甲磺酰基嘧啶经过醚化反应合成目标产物。

参考文献

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[2] 张一宾.农药[J],1998,37(5):1-2

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[6] 刘长令.农药[J],1999,38(8):42

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[13] Lu L,Chen J,Wu J,et al.2-pyrimidinyloxy-N-aryl-

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江农业科学，2002，（1）：33-34

[15] 吕龙，陈杰，吴军，等.2-嘧啶氧基苄基取代苯基胺类衍生物.中国专利，

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[16] 吕龙，陈杰，吴军，等.2-嘧啶氧基苄基取代萘基胺类衍生物.中国专利，

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[17] 唐庆红，陈杰，吕龙.新型高效油菜田除草剂丙酯草醚创制研究.农药，2005，

44（11）：496-502

本课题研究的意义

农药可以用来杀灭昆虫、真菌和其他危害作物生长的生物。 最早使用的农药有滴滴涕、六六六等，它们能大量消灭害虫。但它们的稳定性好，能在环境中长期存在，并在动植物及人体中不断积累，为此被淘汰。 后来改用有机磷农药，如敌敌畏等，替代最初的农药。 然而它们的毒性太大，对人畜的危害很大。近年来，一批高效低毒的农药出现，现在人们已经找到了具有专一性的农药，即激素类农药。

4-[2--(4,6-二甲氧基-2-嘧啶氧基）苄氨基]苯甲酸正丙酯，即丙酯草醚。是一种新型的嘧啶类除草剂，丙酯草醚为我国自主知识产权的油菜田新型除草剂。由浙江省化工研究院和中科院上海有机所共同研究创制，由根，芽，茎，叶吸收并由植物体内传导，主要用于油菜田，可防除一年生禾本科杂草和部分阔叶杂草。

尽管丙酯草醚有很好的药效但是由于其活性发挥速度较慢，可出现抑制植物生长前期的成长反应。这迫切需要我们丙酯草醚的结构进行修饰研究，以期待合成筛选出比丙酯草醚的药效更强、抑制作用更小的类似物，有着重要的现实意义。我们从丙酯草醚的构效关系出发，在研究丙酯草醚的作用机制的基础上，以丙酯草醚为前体化合物，在不改变其母核基础上；在其侧链引入不同的基团，设计，合成丙酯草醚类似物，通过活性测试，使其药效更强，毒副作用更小。