CN103497196B - 一种多氮三环化合物、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于农药领域，提供了一种多氮三环化合物、制备方法及其用途，该化合物的分子结构式如下所示：

Description

一种多氮三环化合物、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于农药领域，涉及一种杀菌剂，具体涉及一种多氮三环化合物、制备方法及其应用。

背景技术

农药的发展，朝着高效、安全、经济、无公害的方向发展，一些高毒性、高残留、对环境严重污染的农药相继被淘汰，而对环境友好、超高效、高选择性的农药新品种受到人们的青睐。目前世界农药开发的主要标志是强调高活性的同时，更注重安全性，确保非靶标生物、人类和环境的安全，并有安全第一，活性次之的趋势，杀菌的开发也更是如此。我国已从农药的仿制，逐步走上新农药的创制，但是我国农药的创制工作仅是起步阶段。从一些化合物出发，进行结构改变，从而开发出化学结构不同于原化合物的新品种，达到提高活性和扩大使用范围。

三氯异腈脲酸等含氯类化合物在农业中已得到了应用，但由于这类化合物极其不稳定，缓释性能差，导致易灼伤作物的根茎叶，使作物生长受到限制。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的是提供一种药效突出、活性高和缓释性好的多氮三环化合物杀菌剂杀菌剂。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种多氮三环化合物，该化合物的分子结构式如下所示：

式中，R为O、S或NH，X为Cl或Br。

优选的多氮三环化合物，该化合物的分子结构式如下所示：

式中，R为O、S或NH。

如上所述的多氮三环化合物的制备方法，该方法具体按照以下步骤进行：

步骤一，按照反应式(Ⅰ)选择反应原料乙二醛，选择反应原料甲酰胺，向三口瓶中加入水，再加入乙二醛和碳酸钠，溶解混合均匀后升温到60℃±3℃，再加入甲酰胺，反应4h，洗涤、过滤和烘干后得到一级中间产物；

步骤二，将步骤一制得的一级中间产物加入三口瓶中，再往三口瓶中加入碳酸胍、尿素或者硫脲，按照反应式(Ⅱ)反应，再加入盐酸，升温到40℃，间断通入氯化氢反应8h，洗涤过滤得二级中间产物；

步骤三，将步骤二制得的二级中间产物加入反应瓶中，再加入水，在15℃以下，按照反应式(Ⅲ)反应，在通氯气或加入溴的同时用氢氧化钠调节pH值，使得体系中的pH值保持在2～5范围内，反应6h后，用氢氧化钠调节体系中的pH值保持在6～7范围内，洗涤过滤得到产物，

所述的多氮三环化合物用于作为杀菌剂的应用。

本发明与现有技术相比的优点：

(1)本发明的杀菌剂的杀菌活性显著高于现有其他同类杀菌剂，与氰霜唑相比，本发明在500ppm和250ppm浓度下，对所实验细菌有100％的抑制率。

(2)本发明的杀菌剂的物质稳定性好，在水中实验，5天内分解率51％。

(3)本发明的杀菌剂在室温稳定新相对较好，热储分解率为小于10％。

附图说明

图1是LTQ-1的红外光谱图。

图2是LTQ-2的红外光谱图。

图3是LTQ-3的红外光谱图。

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

具体实施方式

下述实施例给出一种多氮三环化合物，该化合物的分子结构式如下所示：

式中，R为O、S或NH，X为Cl或Br。

在上述多氮三环化合物的结构中，R为O、S或NH，化合物形成一个大的稳定结构，能够相对较稳定，改善这类结构的稳定性，祈祷缓释的作用，同时这类化合物在缓慢分解过程中，释放出大量的氮，为植物的生产提供了丰富的氮源，有利于作物抵抗病害，促进生长。

需要说明的是，在下述实施例中X仅以Cl作为代表给出实施例，Cl和Br为同族元素，在本化合物中可相互替换，效果相同。

优选的多氮三环化合物，该化合物的分子结构式如下所示：

式中，R为O、S或NH。

如上所述的多氮三环化合物的制备方法，该方法具体按照以下步骤进行：

步骤一，按照反应式(Ⅰ)选择反应原料乙二醛，选择反应原料甲酰胺，向三口瓶中加入水，再加入乙二醛和碳酸钠，溶解混合均匀后升温到60℃±3℃，再加入甲酰胺，反应4h，洗涤、过滤和烘干后得到一级中间产物；

步骤二，将步骤一制得的一级中间产物加入三口瓶中，再往三口瓶中加入碳酸胍、尿素或者硫脲，按照反应式(Ⅱ)反应，再加入盐酸，升温到40℃，间断通入氯化氢反应8h，洗涤过滤得二级中间产物；

步骤三，将步骤二制得的二级中间产物加入反应瓶中，再加入水，在15℃以下，按照反应式(Ⅲ)反应，在通氯气或加入溴的同时用氢氧化钠调节pH值，使得体系中的pH值保持在2～5范围内，反应6h后，用氢氧化钠调节体系中的pH值保持在6～7范围内，洗涤过滤得到产物。

上述多氮三环化合物用于作为杀菌剂的应用，该化合物主要用于根治细菌繁殖体、细菌芽孢以及各种病毒病原体引起的农作物疾病，同时本实施例给出的化合物是一种理想的绿色环保型防腐保鲜剂，蔬菜、瓜果在成熟采摘期施用或收获后使用本实施例给出的杀菌剂，可起到良好的防腐保鲜效果，具有很好的杀灭各种细菌、藻类、真菌和病毒的作用。

乙二醛、碳酸钠和甲酰胺之间的摩尔比控制在1：(0.075～1)：(1～1.10)范围内，一级中间产物四羟基哌嗪与碳酸胍、尿素或者硫脲之间的摩尔配比关系控制在1：(2～2.50)范围内，使得碳酸胍、尿素或者硫脲稍微过量，氯气或溴也过量，利于反应进行。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种多氮三环化合物的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一，向500ml三口瓶中加入150ml水，再加入质量浓度为40％的乙二醛300ml，8g碳酸钠，溶解混合均匀后升温到升温到60℃±3℃，滴加100g甲酰胺，反应4h，用水70ml洗涤过滤两次，烘干后得到一级中间产物四羟基哌嗪100g。

步骤二，在500ml三口瓶中加入21g四羟基哌嗪，再往三口瓶中加入44g尿素，150ml盐酸(质量分数为37.5％)，升温到40℃，间断通入氯化氢反应8h，50ml乙醇洗涤过滤得二级中间产物双(咪唑烷酮-2)并哌嗪25g。

步骤三，将步骤二制得的10g二级中间产物双(咪唑烷酮-2)并哌嗪和100ml水加入反应瓶中，在15℃以下，在通氯气的同时用氢氧化钠(质量浓度为15％)调节pH值，反应6h后，用氢氧化钠调节体系中的pH值保持在6～7范围内，用水50ml洗涤过滤得到产物的重量为7.5g，纯度为95.2％(HPLC)，该产物记为LTQ-1，其分子结构式如下所示：

产物结构鉴定：

LTQ-1的红外光谱图如图1所示，IR(KBr,cm-1)：1748(C＝O)，1361～1160(C-N)，724(N-Cl)。

1HNMR(DMSO,δppm)：5.62(4H，s)。

元素分析：C6H4N6O2Cl6，理论值(％)：C17.78，H0.009877，N20.74；实测值(％)：C17.99，H0.00，N20.85。

根据上述鉴定数据证实本实施例制得的物质是本实施例中化学式表示的物质。

实施例2：

本实施例给出一种多氮三环化合物的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一，向500ml三口瓶中加入150ml水，再加入质量浓度为40％的乙二醛300ml，8g碳酸钠，溶解混合均匀后升温到升温到60℃±3℃，滴加100g甲酰胺，反应4h，用水70ml洗涤过滤两次，烘干后得到一级中间产物四羟基哌嗪100g。

步骤二，在500ml三口瓶中加入21g四羟基哌嗪，再往三口瓶中加入72g碳酸胍，150ml盐酸(质量分数为37.5％)，升温到40℃，间断通入氯化氢反应8h，50ml乙醇洗涤过滤得二级中间产物双(亚胺基咪唑烷-2)并哌嗪23g。

步骤三，将步骤二制得的10g二级中间产物双(亚胺基咪唑烷-2)并哌嗪和100ml水加入反应瓶中，在15℃以下，在通氯气的同时用氢氧化钠(质量浓度为15％)调节pH值，反应6h后，用氢氧化钠调节体系中的pH值保持在6～7范围内，用水50ml洗涤过滤得到产物的重量为16.1g，纯度为95.6％(HPLC)，该产物记为LTQ-2，其分子结构式如下所示：

产物结构鉴定：

LTQ-2的红外光谱图如图2所示，IR(KBr,cm-1)：3198(N-H)，1729(C＝N)，1425～1027(C-N)，632(N-Cl)。

1HNMR(DMSO,δppm)：4.72(4H，s)。

元素分析：C6H6N8Cl6，理论值(％)：C17.87，H0.01488，N27.79；实测值(％)：C17.98，H0.00，N27.41。

根据上述鉴定数据证实本实施例制得的物质是本实施例中化学式表示的物质。

实施例3：

本实施例给出一种多氮三环化合物的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一，向500ml三口瓶中加入150ml水，再加入40％的乙二醛300ml，8g碳酸钠，溶解混合均匀后升温到升温到60℃±3℃，滴加100g甲酰胺，反应4h，用水70ml洗涤过滤两次，烘干后得到一级中间产物四羟基哌嗪100g。

步骤二，在500ml三口瓶中加入21g四羟基哌嗪，再往三口瓶中加入26.6g硫脲，150ml盐酸(质量分数为37.5％)，升温到40℃，间断通入氯化氢反应8h，50ml乙醇洗涤过滤得二级中间产物双(咪唑硫酮-2)并哌嗪25g。

步骤三，将步骤二制得的10g二级中间产物双(咪唑硫酮-2)并哌嗪和100ml水加入反应瓶中，在通氯气的同时用氢氧化钠(质量浓度为15％)调节pH值，反应6h后，用氢氧化钠调节体系中的pH值保持在6～7范围内，用水50ml洗涤过滤得到产物的重量为8.3g，纯度为96.1％(HPLC)，该产物记为LTQ-3，其分子结构式如下所示：

产物结构鉴定：

LTQ-3的红外光谱图如图3所示，IR(KBr,cm-1)：1672(C＝S)，1434～1073(C-N)，938～655(N-Cl)。

1HNMR(DMSO,δppm)：4.02(4H，s)。

元素分析：C6H4N6S2Cl6，理论值(％)：C16.48，H0.009153，N19.22；实测值(％)：C16.88，H0.00，N19.43。

根据上述鉴定数据证实本实施例制得的物质是本实施例中化学式表示的物质。

效果例：

下面以实施例1制备的化合物(LTQ-1)、实施例2制备的化合物(LTQ-2)和实施例3制备的化合物(LTQ-3)进行生物活性测定试验。

将供试药剂94.5％氰霜唑原药与对照药剂纯度为95.2％的LTQ-1和纯度为95.6％的LTQ-2原药分别称取0.053g、0.052g和0.052然后分别加入预先加好2mL丙酮的灭菌三角瓶中，并加入0.001g吐温80#，充分振荡使其溶解，然后每个原药加入无菌水配制成3个浓度梯度，依次为50ppm、25ppm、12.5ppm。

在无菌操作条件下，将预先融化的灭菌培养基18mL量加入无菌锥形瓶中，从低浓度到高浓度依次吸取药液2mL，分别加入上述锥形瓶中，充分摇匀。然后立即倒入9个直径为9cm的培养皿中，制成相应浓度的含药培养基,另设不含药液的处理作空白对照，每处理重复4次。

将培养好的病原菌，在无菌条件下用直径为5mm的打孔器，自菌落边缘切取菌饼，用接种针将菌饼接种于含药平板中央，菌丝面靠培养基，盖上皿盖，置20℃恒温箱中培养72h。

采用卡尺测量菌落直径，单位为毫米(mm)。在供试菌落培养72h后，每个菌落采用十字交叉法垂直测量直径各一次，取其平均值，其测定结果如表1所示。

由表1可以看出，多氮三环化合物LTQ-1、LTQ-2和LTQ-3对对番茄晚疫病菌具有很好的抑制活性，都优于对比药剂。

表1药剂对番茄晚疫病菌室内毒力测定结果

含氯杀菌剂的杀菌机理为该类物质在水中分解为次氯酸，然后次氯酸分解形成新生态氧，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。其次，次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，还可渗透入菌(病毒)体内，与菌(病毒)体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应，从而杀死病原微生物。同时，次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。

Claims (4)

1.一种多氮三环化合物，其特征在于，该化合物的分子结构式如下所示：

式中，R为O、S或NH，X为Cl或Br。

2.如权利要求1所述的多氮三环化合物，其特征在于，该化合物的分子结构式如下所示：

式中，R为O、S或NH。

3.如权利要求1所述的多氮三环化合物的制备方法，其特征在于，该方法具体按照以下步骤进行：

步骤一，按照反应式(Ⅰ)选择反应原料乙二醛，选择反应原料甲酰胺，向三口瓶中加入水，再加入乙二醛和碳酸钠，溶解混合均匀后升温到60℃±3℃，再加入甲酰胺，反应4h，洗涤、过滤和烘干后得到一级中间产物；

步骤二，将步骤一制得的一级中间产物加入三口瓶中，再往三口瓶中加入碳酸胍、尿素或者硫脲，按照反应式(Ⅱ)反应，再加入盐酸，升温到40℃，间断通入氯化氢反应8h，洗涤过滤得二级中间产物；

步骤三，将步骤二制得的二级中间产物加入反应瓶中，再加入水，在15℃以下，按照反应式(Ⅲ)反应，在通氯气或加入溴的同时用氢氧化钠调节pH值，使得体系中的pH值保持在2～5范围内，反应6h后，用氢氧化钠调节体系中的pH值保持在6～7范围内，洗涤过滤得到产物，

4.如权利要求1和权利要求2任意一项权利要求所述的多氮三环化合物，其特征在于，所述的多氮三环化合物用于作为杀菌剂的应用。