在除草剂的分子设计中,基于D1蛋白的PS 11电子传递抑制剂的研究一直受到极大的关注。大量研究表明,氰基丙烯酸酯是一类活性很高的光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递抑制剂,由于该类化合物除草作用机制特殊,选择性高,对有益生物无毒,而且具有环境相容性好的特点,因而成为近年来国内外农药研究领域的热点。氰基丙烯酸酯类化合物除具有除草活性以外,还具有杀虫、杀菌、抗癌、抗病毒等生物活性。进一步开展氰基丙烯酸酯类化合物的研究将具有广阔的发展空间和良好的发展前景。杂环化合物在具有生物活性的化合物中占据重要的地位,在医药和农药领域都有广泛的应用,例如,中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物；部分维生素,抗菌素都含有杂环。而含氮杂环化合物,又是其中一个非常活跃的研究领域,动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基等都是含氮杂环化合物。近年来由于人们对农药安全性要求的不断提高,许多传统农药如有机磷、有机氯类农药慢慢退出了历史舞台,而含氮杂环类农药由于其独特的作用机制、高活性、高选择性、低毒、环境友好等特点成为新农药创制领域的热点,并开创了绿色农药研究的新时代。为了进一步研究含不同取代基的氰基丙烯酸酯类化合物的构效关系,寻找高效、绿色、新型除草剂,我们以高除草活性氰基丙烯酸酯类化合物为先导结构、根据生物电子等排原理和活性基团拼接的方法,将不同结构的含氮杂环(如1,3,4-噻二唑、1,2,3-噻二唑、噻唑甲基苯基醚、噻唑甲硫基乙胺基、吡啶甲硫基乙胺基等)引入氰基丙烯酸酯的分子结构中,设计并合成了14个系列120个氰基丙烯酸酯类化合物,还合成了17个未见文献报道的中间体。所有目标化合物的结构均经1H NMR和元素分析(或高分辨质谱分析)确证,部分化合物的结构还经质谱、13C NMR、红外吸收光谱及X-射线晶体衍射进一步确证。室内生物活性测试结果表明,大部分化合物显示出优良的除草活性及良好的选择性,部分化合物还具有一定的杀菌和植物生长调节活性。有关研究成果为进一步开展氰基丙烯酸酯类化合物的研究奠定了良好的理论和实验基础。