Tetramic acid(2，4-吡咯烷二酮)广泛存在于许多天然产物结构中，早在二十世纪初就为人们所熟知。植物毒性研究显示：该类天然产物不仅对光合自养型生物如蓝藻、绿藻等表现出植物毒性，还对包括杂草和农作物在内的许多高等植物表现出植物毒性。因此，本论文以此类天然产物为先导进行了新型除草剂的创制研究。　　 (1)为了研究L-Tenuazonic acid(TeA，3-乙酰基-5-仲丁基-2，4-吡咯烷二酮)结构中4位取代基对除草活性的影响，本论文结合3-取代氨基-2-氰基丙烯酸酯类化合物的结构特点设计合成了一系列4-氨基取代的tetramic acid类衍生物。生物活性研究显示该类化合物不表现或者只表现出弱的除草活性，这说明β-三酮结构对除草活性起着重要的作用，不能轻易变动。　　 (2)有关1，3-环己二酮类除草剂(如磺草酮和甲基磺草酮)和吡咯烷2，4-二酮类化合物的除草活性研究表明：并存的三酮结构和苯甲酰结构对除草活性起着重要的作用。为了进一步研究其重要性及苯环上取代基电子效应对活性的影响，本论文设计合成了一系列N-烷基-2，4-哌啶二酮类化合物。生物活性研究显示当3位苯甲酰基中苯环上的取代基发生变化时，除草活性发生显著变化。这说明除草活性不仅与苯环上取代基的电子效应有关，还与取代基的种类有关。特别值得一提的是，优化出的高活性化合物4-羟基-3-(2-甲砜基-4-三氟甲基苯甲酰基)-1-丙基-2-哌啶酮(4-9c)在3.125克/亩剂量下对油菜仍表现出93％茎叶处理除草活性。　　 (3)为了进一步研究苯甲酰结构对除草活性的影响，本论文将3位的苯甲酰基衍生为酰腙结构，设计合成了一系列4-羟基-3-腙甲酰基-2-喹啉酮类化合物。生物活性研究显示该类化合物表现出除草活性，但整体水平不高，这说明3-酰腙结构的存在降低了除草活性，也从反面说明了3-苯甲酰基对除草活性的必要性。　　 (4)基于上述研究结果，本论文进一步结合文献研究成果和天然产物结构特点，运用生物电子等排原理设计合成了一系列3-酰亚胺类4-羟基-2-喹啉酮类化合物。生物活性研究显示3位亚胺结构的存在对除草活性有利，但亚胺结构和苯环并存构成苯甲酰亚胺结构时对除草活性不利。3位取代基为烷基酰亚胺时，结构中酰基链越短、位阻越小对除草活性越有利，甲基为最佳；氨基链链长越短(丙基为下限)、支链越多、α位甲基越多对除草活性越有利，以叔丁基和1-甲基苄基为最佳。尤其，优化出的高活性化合物4-羟基-3-(N-叔丁基乙酰亚胺基)-2-喹啉酮(6.3-3e)在6.25克/亩剂量下对单子叶植物马唐仍表现出85％的茎叶处理除草活性，高活性化合物4-羟基-3-(N-1-甲基苄基乙酰亚胺基)-2-喹啉酮(6.3-3n)在6.25克/亩剂量下对双子叶植物苋菜仍表现出88％的茎叶处理除草活性。　　 (5)为了系统研究目标化合物的生物活性，本论文还进行了杀虫、杀菌和抗癌等生物活性研究，发现目标化合物表现出广谱的生物活性，部分化合物的杀菌活性较好。