Abstract 4-Hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD) inhibitors are a type of important herbicides, and they cause bleaching symptoms by indirectly inhibiting the biosynthesis of carotenoids. In this study, thirty isoxazolamide compounds were designed based on the structure of Isoxaflutole, a commercial HPPD herbicide. Starting from 1,1-dimethoxy-N,N-dimethyl-methanamine and methyl 3-cyclopropyl-3-oxo-propanoate, the title compounds were readily prepared and their structures were determined by MS and NMR analysis. In Petri dish tests, most of the title compounds showed strong inhibitory effect on the root and stem growth of both monocotyledon and dicotyledon weeds, and it was clearly different from the symptoms caused by HPPD inhibitors. However, several of them, especially I-17, showed characteristic bleaching symptoms of HPPD herbicides and good post-emergence herbicidal activity on tested weeds in glasshouse assay. These compounds are prodrugs, and compounds undergo conversion to the active entity diketonitrile (DKN) in plant and soil. The result of molecular docking analysis revealed that the DKN moiety of I-17 excellently binds to the active sites of HPPD. The 1,3-diketone can form bidentate interaction with FeII, and the benzene ring can form π-π interaction with Phe 360 and Phe 403. These results indicated that the title compounds bears other herbicidal mechanism except for HPPD inhibitor. Therefore, a lead compound for the discovery of novel multi-target herbicides is provided.

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5-环丙基-N-苯基异恶唑-4-甲酰胺的设计、合成及除草活性

摘要 4-羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制剂是一类重要的除草剂，通过间接抑制类胡萝卜素的生物合成而引起白化症状。在本研究中，基于商业 HPPD 除草剂异恶唑草的结构设计了 30 种异恶唑胺化合物。从 1,1-二甲氧基-N,N-二甲基-甲胺和 3-环丙基-3-氧代-丙酸甲酯开始，标题化合物很容易制备，其结构由 MS 和 NMR 分析确定。在培养皿试验中，大部分标题化合物对单子叶和双子叶杂草的根和茎生长均表现出较强的抑制作用，与​​HPPD抑制剂引起的症状明显不同。然而，其中一些，尤其是 I-17，在温室试验中对受试杂草显示出 HPPD 除草剂的特征性漂白症状和良好的芽后除草活性。这些化合物是前药，并且化合物在植物和土壤中会转化为活性实体二酮腈 (DKN)。分子对接分析结果表明，I-17 的 DKN 部分与 HPPD 的活性位点结合良好。1,3-二酮可与FeII形成双齿相互作用，苯环可与Phe 360​​和Phe 403形成π-π相互作用。这些结果表明标题化合物除HPPD抑制剂外还具有其他除草作用。因此，提供了一种用于发现新型多靶点除草剂的先导化合物。和化合物在植物和土壤中转化为活性实体二酮腈 (DKN)。分子对接分析结果表明，I-17 的 DKN 部分与 HPPD 的活性位点结合良好。1,3-二酮可与FeII形成双齿相互作用，苯环可与Phe 360​​和Phe 403形成π-π相互作用。这些结果表明标题化合物除HPPD抑制剂外还具有其他除草作用。因此，提供了一种用于发现新型多靶点除草剂的先导化合物。和化合物在植物和土壤中转化为活性实体二酮腈 (DKN)。分子对接分析结果表明，I-17 的 DKN 部分与 HPPD 的活性位点结合良好。1,3-二酮可与FeII形成双齿相互作用，苯环可与Phe 360​​和Phe 403形成π-π相互作用。这些结果表明标题化合物除HPPD抑制剂外还具有其他除草作用。因此，提供了一种用于发现新型多靶点除草剂的先导化合物。这些结果表明标题化合物具有除HPPD抑制剂外的其他除草机制。因此，提供了一种用于发现新型多靶点除草剂的先导化合物。这些结果表明标题化合物具有除HPPD抑制剂外的其他除草机制。因此，提供了一种用于发现新型多靶点除草剂的先导化合物。