異惡唑及其衍生物是一類含 N,O 的五元雜環化合物，易與化合物形成氫鍵，與金屬離子發生配位，是重要的有機合成子，也是生物活性分子和天然產物的重要結構單元。 在醫藥方面，主要的藥理活性有止痛、消炎、抗癆、抗驚厥、抗菌、興奮神經等用途； 在農藥領域，主要具有殺蟲、滅菌、除草等生物活性。 下面就其在農業除草方面的應用作簡單評述。 如圖 1 中是已經商業化的農藥，其中惡霉靈（ hymexazol） 是一種內吸性殺菌劑、土壤消毒劑及植物生長調節劑，具有獨特的作用機理、高效、低毒、無公害優點，能抑制病原真菌菌絲體的正常生長或直接殺滅病菌及促進植物生長，對人、畜、魚、鳥類均有較好的安全性。 異惡?。?Isouron） 屬脲類選擇性除草劑，是光合電子傳遞抑制劑，主要用于非耕地、草坪、旱田、林地等，如馬唐、狗尾草、雀稗、白茅、蓼、艾蒿等雜草的防治。 異惡唑草酮（ isoxaflu-tole） 是由羅納 - 普朗克公司 1992 年發現開發的芽前或芽后早期的砜類除草劑，羥基苯基丙酮酸雙氧化酶（ HPPD） 抑制劑，在植株和土壤中能快速代謝，通過打開異惡唑環形成二酮腈而發揮除草作用，主要用于玉米和甘蔗田闊葉雜草和禾本科雜草的鏟除[1]. 異惡草胺 （ Benzamizole） 屬酰胺類除草劑，是細胞分裂抑制劑，主要用于禾谷類作物、蠶豆、豌豆、樹木、葡萄和草坪中闊葉雜草的防治。 在除草劑的研發中，近年來報道的具有除草活性的異惡唑結構主要是異惡唑啉類似物，對其研究集中于苯聯異惡唑啉類化合物、含（ 亞） 砜結構的異惡唑啉類化合物、具磺酰脲結構的異惡唑啉類化合物、異惡唑啉芐醚類化合物 4 類結構。1995 年，Gerber[2]等合成了系列含肟醚結構的5 - 胺甲?；悙哼蜓苌?。 生物活性測試發現化合物 1 在苗后施用藥劑量為100,50 mg/m2時對反枝莧（ Amaranthus retroflexus） 、決明子（ Semen cassi-ae） 、水苦荬（ Veronica undulata） 等雜草具有較好的防效； 當藥劑用量為 100 mg/m2時對芒種草、決明子的防效達 100%,對反枝莧的活性也超過 95%;當濃度下降為 50 mg/m2時也具有 90% 的除草活性 （ 圖 2） .

1996 年，阮朗[3]報道了由德國巴斯夫公司開發的具有光合作用抑制活性的新穎異惡唑類似 2a- 2d （ 如圖 2） 的合成方法及其構效關系研究。 測定了 4 類化合物的生物活性，在抑制小麥類囊體分離的希爾反應活性方面，化合物 2a 的活性優于化合物 2b,與抑制光合電子流型除草劑敵草?。?Dai-lon） 的抑制活性相當； 以藜（ Goosefoots） 、春蓼（ Per-sicaria maculosa） 、龍葵（ Solanum nigrum L） 及番薯屬（ Ipomoea） 雜草為測試對象，當濃度為 50 mg/m2的藥劑量時，化合物 2a、2b 表現出了良好的除草活性，如化合物 2a 的除草活性范圍為 83% ~91% ; 進一步的田間試驗表明化合物 2a 在 22 ~ 50mg / m2的藥劑量下可廣譜地防除多種雜草； 當藥劑量升為 50 mg/m2時，對苘麻（ Abutilon theophras-ti） 、反枝莧 （ Amaranthus retroflexus） 、豬殃殃 （ Gali-um aparine） 、藜、蒼耳 （ Xanthium sibiricum） 、龍葵（ Solanum nigrum L） 、馬唐（ Digitaria sanguinalis） 等具有優異的除草活性，且對玉米具有良好的選擇性，無殘留。 而化合物 2c 與 2d 對上述雜草的活性并不理想。 因此，酰胺基在異惡唑環的 3 -位和 5 -位的異構體生物活性表現活躍，適于進一步的衍生和開發。

1999 年，劉尚鐘[4]等以菊酸與 3 -取代苯基 -5 - 溴甲基異惡唑為原料，設計合成了系列含異惡唑環的擬除蟲菊酯類化合物。 采用離體平皿法，以三唑二甲酮為對照藥劑，在供試藥劑濃度 為0. 005% 時，進行殺菌生物活性測試。 結果表明化合物 3a -3e （ 如圖2） 對棉花立枯?。?Cotton dampingoff） 普遍具有一定的抑制活性。 初步構效關系分析發現： 當目標分子中含有環丙基結構、2 -位或 4 -位為取代苯基或 2,4 -位被 Cl 原子取代的化合物對棉花立枯病菌有抑制活性。 采用盆載法生物活性試驗，結果發現多數化合物對高梁苗后抑制活性較好且化合物的抑制活性均大于 50%.

2002 年，賀紅武[5]等報道了新型化合物 4（ 如圖 2） 的合成與生物活性。 發現濃度在 10 μg/mL下，R 為 2 -ClC6H5和 CH3時的2 種化合物對小麥芽鞘的生長具有較強的促進作用，尤其是 R 為 2 -ClC6H5時促進率可達 41% 優于對照物吲哚乙酸（ IAA,14. 3%） ; 當化合物中 R 為芳基時對黃瓜葉子具有較強的抑制生根作用，如當 R 為 C6H5、3 -NO2C6H5時抑制率依次為 75%、100%. 同年，臺立民[6]等基于內吸性殺菌劑惡霉靈的基礎上設計合成了一系列異惡唑類似物，生物活性測試結果發現，該類化合物在濃度為 20 μg/mL 時對立枯病菌（ Rhizoctonia solani Kuhn） 、小 斑 病 菌 （ Bipolariamaydis） 、根腐病菌（ Fusarium solani） 和赤霉病菌（ Gibberella zeae） 具有良好的抑制活性，其抑制率為 81% ~100%,尤其是化合物 5（ 如圖 2） 的濃度下調到 2 μg/mL 時仍對小斑病菌、根腐病菌和赤霉病菌抑制活性仍然具有較好的抑制活性。

2003 年，張田林[7]等報道了系列新型的 4 -異丙基 -3 -取代苯基 -5 -異惡唑基 -（ 3 -苯氧基）芐基醚衍生物 6（ 如圖 2） ,進行殺蟲活性實驗，結果表明，多數化合物具較高的殺蟲活性，如在濃度為500 mg/mL、100 mg/mL 時，在異惡唑環3 -位取代苯基的2 -位連有強拉電子基團（ 如 F、Cl） 時，這類化合物對菜青蟲、棉蚜蟲的殺蟲活性致死率均高達 100%.

2009 年，杜光劍[8]等以 6 -氯 -3 -吡啶甲醛為原料，經多步反應合成了 3 -（ 嗎啉吡啶基） -5 -取代異惡唑衍生物，并以異惡唑為母核，在其 3 -位導入嗎啉吡啶基，5 -位引入酯基、取代氨基、三唑環和惡唑烷酮環等合成了一系列結構新穎的化合物 7 的衍生物（ 如圖2） ,并研究了這些化合物對金黃色葡萄球菌（ Staphylococcus aureus） 、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（ Methicillin-Resistant Staphylo-coccus） 、表皮葡萄球菌（ Staphylococcus epidermidis） 、糞腸球菌（ Enterococcus faecalis） 和大腸桿菌（ Esche-richia coli） 的抑制活性，結果發現均低于對照藥劑利奈唑胺，如化合物 7 最低抑制濃度（ MIC） 不小于 32 μg/mL. 實驗結果表明該類異惡唑母核的衍生物可能是因 5 -位缺乏 sp3雜化結構而導致抗菌活性的顯著降低。

植物細胞內囊體中的 D1 蛋白酶是近年來發現的潛在除草劑作用靶標。 2010 年，胡德金[9]等以異惡唑甲酰賴氨酸脲先導結構信息為基礎，取代苯甲醛為初始原料，經多步反應設計合成了 11 個未見報道的異惡唑甲酰賴氨酸類衍生物 8（ 如圖 2） .

在供試藥劑濃度為 100,10 μg/mL 下，采用室內平皿法測試了所有化合物的除草活性。 結果表明： 所有化合物均表現出對油菜（ 根/莖） 及稗草（ 根/莖）優良的除草活性，其抑制率范圍依次為 78. 8% ~93% /45. 5% ~ 70. 8% 與 60. 9% ~ 88. 6% /24. 4%~ 50% （ 100 μg / mL） 及 31. 5% ~ 66. 3% /4. 5% ~58. 3% 與 37. 1% ~ 74. 3% /12. 2% ~ 82. 7% 之間。

初步構效關系分析發現，其中異惡唑 3 -位苯環上鄰位取代無論是供電子基團 （ OCH3） 還是吸電子基團都比無取代苯環衍生物的生物活性要好； 在苯環其它位置含有取代基時，吸電子基團的效果較好。 如 8 h 在 100 μg/mL 時有 93% 的抑制率； 但化合物在濃度降低時其除草活性均下降，究其原因可能是由于抑制酶的量較少，未能顯著影響植物的光合作用過程而導致抑制活性下降。

2013 年，羅金香[10]等基于姜黃素具有殺螨活性，而且其結構中的雙羰基并非殺螨活性的藥效基團，在此引入具有殺蟲活性的異惡唑基，設計并合成了 15 個姜黃素異惡唑和吡唑衍生物。 進行了朱砂葉螨（ Tetranychus cinnabarinus） 和柑橘全爪螨（ Panonychus citri） 的殺螨活性測試，實驗結果表明： 目標化合物均表現出了比先導化合物姜黃素更優異的觸殺活性，其中活性最好的化合物是 9 （ 如圖2） . 通過藥劑處理48 h 后，對朱砂葉螨和柑橘全爪螨的 LC50值分別為 333. 0 和 156. 0 μg/mL,其毒力分別是姜黃素的 6. 35 和 4. 56 倍； 相應地處理72 h后，LC50值分別為 115. 0 和 84. 9 μg/mL,其毒力是姜黃素的 5. 02 和 1. 43 倍。

2014 年，由李付博[11]等以 3 -（ 4 -三氟甲基苯基） -5 -甲基 -4 -異惡唑甲酸乙酯和2 -氨基 -4,6 - 二甲基嘧啶為原料，經 4 步反應合成了一個新化合物 N -（ 4,6 -二甲基嘧啶 -2 -基） -N' -[3 -（ 4 -三氟甲基苯基） -5 -甲基異惡唑 -4 -基]?；螂?10 （ 如圖3） . 采用平皿法測定了化合物 10 的除草活性，供試植物為馬唐（ D. ciliaris） ,稗草（ E. crusgalli） ,油菜（ B. canapus） 和小藜（ C.serotinum） . 初步除草活性試驗表明，在用藥量為100 mg / L 時，化合物 10 對馬唐和油菜根的抑制率分別為 82. 8% 和 84. 3%,表現出較好的抑制活性。

2014 年，由馮文濤[12]等以 31. 5% 異惡唑草酮·噻酮磺隆 11 懸浮劑（ 國際代碼 SC） 防除夏玉米田雜草試驗研究，初步試驗結果表明： 31. 5% 異惡唑草酮·噻酮磺隆 11 SC 35 mL/667 m2在玉米3 ~ 5 葉期全田噴霧對玉米安全，可有效防除當地夏玉米田常見雜草，對馬唐的鮮重防效達 96. 1%,闊葉草的鮮重防效為 100%; 防除效果高于常用的55% 硝磺草酮·莠去津 SC 120 mL /667 m2,因此，31. 5% 異惡唑草酮·噻酮磺隆 11 SC 35 mL /667 m2可在大田推廣使用。含異惡唑的衍生物主要具有殺蟲、殺螨、抗真菌、除草等活性，尤其是除草活性顯得尤為活躍，隨著此類化合物不斷的深入研究和開發，相信會發現具有農用價值的新型異惡唑先導化合物。

參考文獻：

[1]陳才俊。 含 1,3,4 -噻（ 惡） 二唑基砜衍生物合成及生物活性研究 [D]. 貴陽： 貴州大學，2007.
[2] GERBER M,HAMPRECHT G,KOENIG H,et al. Isox-azole and isothiazole - 5 - carboxamides: US,5399544[P]. 1995 -03 -21.
[3]阮朗。 異惡唑二羧酸衍生物的合成及除草活性研究[J]. 農藥譯叢，1996,18（ 1） : 33 -38.
[4]劉尚鐘，周榮燦，陳馥衡，等。 新型含異惡唑環擬除蟲菊酯的合成及生物活性（ Ⅱ） [J]. 化學通報，1999（ 1） : 26-28.
[5]HE H W,LI M Q,LU A H,LIU Z. Synthesis and biolog-ical activities of methyl 1 -（ 5 -methyl -isoxazol -3 -oxyacetoxy） alkyl methyl phosphinates [J]. Phosphorus,Sul-fur,and Silicon and the Related Elements,2002,177（ 6 -7） : 1651 -1655.
[6]臺立民，劉冬雪。 3 -（ 2'-甲基） 丙烯酰氧基 -5 -甲基異惡唑的合成 [J]. 農藥，2002,41（ 1） : 12 -13.
[7]張田林，孫達峰，莊昌龍。 新型含異惡唑環醚菊酯的合成及生物活性研究[J]. 化學通報，2003,66（ 1） :1 -4.