嗜球果伞素A(Strobilurin A)是一种从蘑菇中发现的天然抗生素,在离体或者温室条件下表现出了广谱的杀菌活性,但其光稳定性差、易挥发,不适宜作为农用杀菌剂使用。20世纪80年代,以Strobilurin A为先导结构分别创制出了高效、广谱、安全的杀菌剂嘧菌酯和醚菌酯,从而掀起了 Strobilurin类杀菌剂的研究热潮。该类杀菌剂作用机制独特、活性高、杀菌谱广、毒性低、对环境友好,因而得到迅速发展。至今,已商品化的Strobilurin类杀菌剂达到了十余种,已然成为最大的农用杀菌剂之一。Strobilurin类杀螨剂也已上市,但是Strobilurin类除草剂还没有开发成功。Strobilurin类化合物的作用靶标为细胞色素bc1复合物,该复合物在植物的呼吸系统和光合系统中具有重要的生理作用,因此,通过对现有的Strobilurin类化合物的结构优化有可能创制出新型Strobilurin类除草剂。吡啶基苯氧甲基苯基肟醚乙酸衍生物是本课题组首先发现的一类具有除草活性的含Strobilurin类活性基团的新化合物。在此基础上,将苯基吡啶结构引入到醚菌酯活性结构中,系统地开展了先导化合物的结构修饰,合成出了四大系列的醚菌酯衍生物,其中包含了 73个吡啶环结构修饰的2-(取代吡啶基苯氧甲基)苯基肟醚乙酸酯类化合物、25个活性结构替换的2-(取代吡啶基苯氧甲基)苯基甲氧丙烯酸酯类化合物、72个与吡啶环相连苯环结构修饰的2-(4-吡啶基取代苯氧甲基)苯基肟醚乙酸酯类化合物、40个连接苯基吡啶结构和Strobilurin类活性结构之间桥链结构修饰的2-(取代吡啶基)苯基桥连苯基肟醚乙酸酯类化合物。所有合成的醚菌酯衍生物的结构均经过NMR和HRMS确证,其中化合物I-36还进行X射线单晶衍射得到它的绝对构型。通过先导结构的优化和除草活性温室盆栽普筛和初筛试验,其中化合物I-35和I-36在37.5 g a.i./ha剂量下对鲤肠、苘麻和反枝苋等杂草的抑制率约为100%,优于对照药剂硝磺草酮,其他结构修饰的化合物的药效均有不同程度的降低,由此揭示了此类化合物的构效关系:当吡啶环上的取代基为3、5位双取代时的醚菌酯衍生物的除草活性最好,吡啶环4、6位双取代的醚菌酯衍生物的除草活性次之,吡啶环单取代的醚菌酯衍生物的除草活性最差;含有肟醚乙酸酯活性结构的化合物的除草活性要优于含有甲氧丙烯酸酯活性结构的化合物的除草活性;与吡啶环相连苯环上没有基团修饰的此类化合物的除草活性最佳;桥链中氧原子不被硫原子、氮原子、亚硫酰基和磺酰基替换的此类化合物除草活性最佳,碳链的增加反而降低了此类化合物的除草活性;同时也证明了吡啶环对于醚菌酯衍生物保持除草活性的重要性。通过构效关系研究和结构优化,成功得到了具有超高除草活性的化合物1-35和I-36。系统地对化合物I-35和I-36进行除草活性验证试验,其中包括除草活性的普筛试验、初筛试验、作物安全性试验、选择性试验、杀草谱试验、使用适期试验、田间药效试验和毒性试验等,结果表明,化合物I-35和1-36在15 g a.i./ha剂量下对苘麻、反枝苋、小藜等阔叶杂草的抑制率接近100%,对小麦安全,在小麦和小藜之间的选择性系数分别为88.93和57.15,选择性很好,化合物I-35和I-36均具有较广的杀草谱;田间小区试验结果表明I-35在100-2 00 g ai/ha剂量处理下,对小麦田碎米荠、雀舌草、繁缕等阔叶杂草具有较好的防效,与对照药剂10%苯磺隆可湿性粉剂25 g/ha处理的防效相当,1-36在100-200 g a.i./ha剂量处理下,总草鲜重防效为88.6%-92.8%,显著高于对照药剂10%苯磺隆可湿性粉剂50 g/ha处理或与之相当;同时,化合物I-36对大鼠的LD50值大于5000 mg/kg bw,属于微毒级别,生态毒性试验显示对鸟类和蜜蜂等安全。综上所述,本文合成的一系列含苯基吡啶的Strobilurin类似物表现出了良好的除草活性和安全性,其中I-35和I-36可以作为候选除草剂进行深入研究和开发,为创制出作用机制新颖的Strobilurin类新型除草剂奠定了良好基础。