CN102952066A - 含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及其生物活性 - Google Patents

含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及其生物活性 Download PDF

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Abstract

本发明涉及含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及生物活性。通式为I的化合物对于玉米田中的油菜、反枝苋等阔叶杂草具有很好的除草活性，而且对作物表现出优良的选择性，它可作为除草剂。其中，R1：C1～C3烷基、C1～C3烷氧基、卤素或H-；R2：C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧烷基；R3：C1～C3烷硫基、C1～C3烷基。

Description

含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及其生物活性
技术领域
本发明涉及含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物的合成及其除草活性。
背景技术
氰基丙烯酸酯是一类活性很高的光系统II(PS II)电子传递抑制剂，它竞争性的替换光合作用中的蛋白质D1与质体醌QB相结合，从而破坏光合作用中的电子转移。由于该类化合物具有除草作用机制特殊、选择性高、对有益生物无毒及环境友好等特点，已经成为近年来国内外农药研究领域的热点之一。2002年黄润秋等首次以吡啶杂环取代某些具有良好除草活性的氰基丙烯酸酯类化合物分子中的苯环合成了化合物A(中国专利CN1089089A)，生物活性测定结果表明，A对油菜杂草的抑制率(ED90)高于含苯环化合物的5倍，显示出很高的除草活性。2005年邹小毛等进一步以氟原子取代化合物A中吡啶环2位的氯原子，合成了化合物B(中国专利CN1594294A)，证明该类化合物同样具有很高的除草活性。二芳基醚是一类重要的农药结构类型，自1960年Rohm&Hass公司首先开发二苯醚类农药以来，具有二芳基醚类结构的农药在杀虫、杀菌、除草和植物生长调节方面都得到了广泛的应用。由于杂环化合物的特殊效应，用含杂环结构的基团取代二芳基醚结构中的一个苯环，可以显著改善农药的理化性质和生物活性。主要表现在：提高光稳定性、提高生物活性、降低对哺乳动物的毒性、扩大生物活性谱。目前氰基丙烯酸酯类除草剂还未实现商品化，所以从该类化合物中筛选高活性的除草剂仍具有广阔的发展空间。
Figure BSA00000564464600011
发明内容
本发明的目的是提供一种含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物以及它们的制备方法和应用，它是对氰基丙烯酸酯类化合物进行结构优化，将含吡啶甲基苯基醚取代的胺基引入到氰基丙烯酸酯的结构中，合成了化合物I。生测结果表明该类化合物对阔叶杂草及禾本杂草有很高的除草活性，而且对作物表现出优良的选择性。
本发明是下述通式(I)的化合物：
Figure BSA00000564464600012
其中，R1：C1～C3烷基、C1～C3烷氧基、卤素或氢原子，R2：烷基或烷氧烷基，R3：烷基或烷硫基。
本发明化合物(I)的具体合成路线如下：
Figure BSA00000564464600021
本发明的具体合成路线详细叙述如下：
部分化合物的制备方法是经过下述步骤：
(1)4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苯甲醛的合成
2-氯-5-氯甲基吡啶与对羟基苯甲醛、无水碳酸钾，摩尔比为1∶1.1∶1.5，在乙醇中回流5小时，趁热过滤，脱溶，然后用20g/L氢氧化钠水溶液洗涤三次，烘干，即可得4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苯甲醛。
(2)2-氰基-3，3-二甲硫基丙烯酸乙氧乙酯或2-氰基-3-甲氧基-3-烷基烯酸乙氧乙酯与4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苯甲胺，摩尔比为1∶1，分别以乙醇、四氢呋喃、乙腈、乙二醇甲醚或乙二醇乙醚为溶剂加热回流3小时，脱溶，柱色谱分离得到目标化合物。
含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物(I)在农药上的应用是作为除草剂。化合物(I)在20克～100克/亩剂量下，可用于玉米田中的油菜、反枝苋等阔叶杂草的除草，它对阔叶油菜的茎叶处理活性明显高于土壤处理活性。
本发明的实质性特点可从下述的实施例得以体现，但他不应视为是对本发明的任何限制。
具体实施方式
实施例1：2-氰基-3，3-二甲硫基丙烯酸乙氧乙酯的合成
在250mL反应瓶中加入8.2克(0.12mol)研细的氢氧化钾粉末和90mL无水乙腈，冰浴冷却至5℃左右滴加9.5克(0.06mol)氰基乙酸乙氧乙酯，室温搅拌1小时后将4.5克(0.06mol)二硫化碳溶于15mL乙腈中逐滴加入，滴完，室温反应4小时。然后将混合物冷却至5℃左右滴加15.2克(0.12mol)硫酸二甲酯，滴完，室温反应4小时，然后加入80mL水，分出黄色油状物，浓缩即为产物，收率99.8％。
实施例2：2-氰基-3-甲氧基-3-甲基丙烯酸乙氧乙酯的合成
在100mL反应瓶中加入8.35克(0.053mol)克氰基乙酸乙酯，5.15克(0.053mol)无水氯化镁，10.7克(0.106mol)三乙胺，冰盐浴冷却至-15℃左右，滴加4.16克(0.053mol)乙酰氯，滴完保持冰浴反应5小时后，浓缩，加入稀盐酸洗，二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥，浓缩得到中间体，再加入重氮甲烷的乙醚溶液室温反应12小时，浓缩，得到目标产物。
实施例3：4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苯甲醛的合成
在500ml四口反应瓶中加入14.6g(0.12mol)4-羟基苯甲醛，16.27g(0.1mol，99％)2-氯-5-氯甲基吡啶和300ml无水乙醇，搅拌下加热至回流，TCL检测至原料点消失后，停止加热。趁热过滤，脱溶，再用20g/L的NaOH溶液洗涤三次，得到淡黄色固体产品24.72g(0.10mol)，收率99.8％。
实施例4：4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苯甲醇的合成
在250mL反应瓶中加入24.30g(0.098mol)4-(2-氯-5-噻唑甲氧基)苯甲醛，150mL无水乙醇，搅拌，冰浴冷却下分批加入7.42g(0.20mol)硼氢化钠，加完室温反应1h，加入50mL水，稀盐酸调节pH值4～5，二氯甲烷萃取，无水硫酸镁干燥，浓缩，得到白色固体21.45g(0.086mol)，收率88.0％。
实施例5：4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苄氯的合成
在250mL反应瓶中加入19.55g(0.078mol)4-(2-氯-5-吡啶甲氧基)苯甲醇，100mL二氯甲烷，冰浴冷却下，将18.63g(0.16mol)二氯亚砜逐滴加入，滴完室温反应过夜。除去多余二氯亚砜，饱和食盐水洗3次，无水硫酸镁干燥，浓缩，得到乳白色同体，产品重20.44g(0.076mol)，收率97.7％。
实施例6：4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苄胺的合成
在250mL反应瓶中加入18.75g(0.070mol)中间体4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苄氯，120mLDMF，分批加入14.25g(0.077mol)邻苯二甲酰亚胺的钾盐，室温反应过夜，然后冷却，加入50mL冰水，过滤，烘干，得到26.14g(0.069mol)白色固体。将这些白色固体转移到500ml三口瓶中，加13.14g(0.210mol)80％的水合肼，300mL无水乙醇，回流4h，过滤，浓缩得到乳白色固体，产品重17.10g(0.069mol)，两步总收率98.2％。
实施例7：2-氰基-3-[4-(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苄胺基-3-甲硫基丙烯酸乙氧乙酯的合成
在100mL反应瓶中加入1.24g(5mmol)中间体4-[(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苄胺，1.31g(5mmol)中间体2-氰基-3，3-二甲硫基丙烯酸乙氧乙酯，30mL无水乙醇，搅拌，加热回流，TLC检测，原料点消失后停止反应，浓缩，以2∶1(v/v)石油醚∶乙酸乙酯为洗脱剂，通过硅胶(100～200目)柱层析分离得到目标化合物2-氰基-3-[4-(6-氯吡啶-3-)甲氧基]苄胺基-3-甲硫基丙烯酸乙氧乙酯1.74g，收率75.3％。
按照类似的方法合成化合物(I)，所有化合物经核磁、元素分析或高分辨质谱确证。具体结果见表1，表2.
表1部分化合物(I)的物化数据及元素分析值(或者高分辨质谱数据)
Figure BSA00000564464600031
表2部分化合物(I)的核磁数据表
Figure BSA00000564464600041
Figure BSA00000564464600051
实施例8除草活性的初筛测定
盆栽法(茎叶处理)：在直径8厘米的纸杯中放入一定量的土，加入一定量的水，播种后覆盖一定厚度的土壤，于花房中培养，幼苗出土以前以塑料膜覆盖。出苗后，每天加以定量的清水以保持正常生长。当幼苗长到一定时期进行茎叶喷雾处理。处理剂量为100克/亩。处理20天后调查结果，测定地上鲜重，以鲜重抑制百分数来表示药效。
盆栽法(土壤处理)：在直径8厘米的纸杯中放入一定量的土，加入一定量的水，播种后覆盖一定厚度的土壤，并在当日施药，然后于花房中培养，幼苗出土以前以塑料膜覆盖。出苗后，每天加以定量的清水以保持正常生长。当幼苗长到一定时期进行茎叶喷雾处理。处理剂量为100克/亩。处理20天后调查结果，测定地上鲜重，以鲜重抑制百分数来表示药效。
测定部分化合物(I)活体除草活性：以油菜、稗草、反枝苋和马塘为试材，结果见表3.
表3部分化合物(I)的除草活性抑制率(剂量100克/亩，抑制率％)
Figure BSA00000564464600052
结果表明，部分化合物表现出较好的除草活性，其药效特征为：处理后杂草生长明显受到抑制，新叶不再生长，叶脉及叶缘开始变黄，干枯，死亡；作用时间长，与其他光合作用除草剂症状一致；茎叶处理活性明显高于土壤处理；对阔叶油菜的活性高于对禾本科稗草。
实施例9除草活性的复筛测定
对活性突出的化合物1，2，5，6，7，8，16降低剂量进行复筛测定。测定方法同实施例8，结果见表4。
表4：部分化合物(I)的除草活性复筛结果(抑制率％)
Figure BSA00000564464600061
-为未测试。
结果表明，当剂量降至50克/亩时，部分化合物仍然具有良好的生物活性，1，5，7，8对油菜的抑制率都达到100％，其中，7对反枝苋的抑制率也达到100％；当剂量降低至25克/亩时，5，7和8对油菜的抑制率分别达到100％和92.7％；继续降低剂量至12.5克/亩，5对油菜的抑制率仍然达到100％。

Claims (5)

1.一种含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物，其特征在于它是通式为I的化合物
Figure FSA00000564464500011
其中，R1：C1～C3烷基、C1～C3烷氧基、卤素或H-；R2：C1～C6烷基、C1～C6的烷氧烷基；R3：C1～C3烷硫基、C1～C3烷基。
2.根据权利要求1所说的含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物，其特征在于R1是C1～C3烷基、C1～C3烷氧基、卤素或-H。
3.根据权利要求1或2所说的含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物，其特征在于R2是C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧烷基。
4.根据权利要求1、2或3所说的含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物，其特征在于R3是C1～C3烷硫基、C1～C3烷基。
5.根据权利要求1所说的含吡啶甲基苯基醚结构的氰基丙烯酸酯类化合物的在农药上的应用，其特征在于作为玉米田中的油菜、反枝苋等阔叶杂草的除草剂。
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