基于ALS除草剂的新型氧杂二氮杂二环类安全剂设计、合成及活性研究

Abstract: Even though acetolactate synthase(ALS) inhibitor herbicide had high activity and broad spectrum of weed control, longer period of residue and phototoxicity to crops may occur. The synthesis of N-dichloroacetyl-1,3-oxazolidine derivatives and its bioactivity has previously been reseached. On the basis of former research, a series of oxa-diazabicyclo derivatives with pharmacophore were designed. In order to get herbicide safener with higher bioactivity, the effect of these compounds on crop injured by ALS inhibitor herbicides will be determined. This study has important theoretical significance for the optimization of mew compounds and development of new safener, which can effectively provide scientific basis for the safe use of ALS inhibitor herbicides.

摘要：乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂杀草谱广，选择性强，但残留期长、易对后茬作物产生药害。本项目在ALS除草剂安全剂先导化合物化学合成及生物活性研究基础上，根据构效关系进行二元活性亚结构拼接，设计新型氧杂二氮杂二环母体结构，引入药效团。在合成系列新型结构的基础上，通过研究该类新结构对被保护作物免受ALS除草剂作用的影响，建立构效关系模型，根据模型预测结果设计合成高活性结构，期望获得1-2个具有自主知识产权的安全剂化合物。本项的研究不仅为同类化合物的结构优化和新安全剂的研发提供技术支持，而且能为科学、安全和有效使用ALS抑制剂类除草剂提供科学依据。

针对ALS抑制剂类除草剂在使用中的药害问题，本项研究在前期研究基础上，采用活性结构拼接法和结构-活性相关论设计、合成了5个系列38个全新的安全剂，并引入不同的取代基对母体结构进行修饰；所制备的化合物均采用红外、核磁、元素分析、质谱法进行了结构表征。通过对终产物进行单晶结构的培养，获得了6个不同单晶结构的分子结构信息，为下一步的构效关系研究及安全剂作用机制研究提供了基础。通过研究新合成的安全剂化合物对被保护作物玉米的生理过程的影响，筛选出了6个活性较高的潜在ALS除草剂安全剂结构，初步确定此类安全剂的解毒机制。本研究成果有助于解决ALS抑制剂类除草剂使用过程中频繁出现的药害残留问题，为科学安全地使用老品种除草剂提供一种新的解决办法持，为农业生产提供了安全的环境。