CN103664918A - 四氢异吲哚-1,3-二酮取代苯并噁唑啉酮衍生物 - Google Patents
四氢异吲哚-1,3-二酮取代苯并噁唑啉酮衍生物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种四氢异吲哚-1,3-二酮取代苯并噁唑啉酮类化合物。该化合物如式I所示。该化合物具有优良除草活性,部分化合物在93.75g ai/ha的剂量下苗后茎叶处理时,对阔叶杂草苘麻和苋菜防效约100%,对单子叶杂草稗草也有一定防效。该类化合物土壤处理对大豆、棉花、玉米安全;茎叶处理对玉米安全,可作为玉米田的苗后除草剂。
Description
技术领域
本发明属于原卟啉原氧化酶抑制剂领域,具体涉及四氢异吲哚-1,3-二酮取代苯并噁唑啉酮衍生物。
背景技术
光合作用是植物维持正常生命活动的重要生理活动之一,它区别于动物,为植物所特有。选择抑制植物光合作用开发的除草活性化合物,具有对人、牲畜低毒的特点。同时,杂草对广泛使用的除草剂均表现出不同程度的抗性,比较发现,杂草不易对原卟啉原氧化酶抑制剂除草剂产生抗性。原卟啉原氧化酶(Protoporphyrinogen oxidase)是植物光合作用中的一个主要酶,其作用是将其底物原卟啉原Ⅸ氧化成原卟啉Ⅸ,后者进一步参与叶绿素的生物合成。当PPO活性受到抑制,将会引起原卟啉原Ⅸ过量积累并自动氧化,在细胞内引发一系列破坏性氧化而导致植物死亡。
发明内容
本发明的目的是提供一种四氢异吲哚-1,3-二酮取代苯并噁唑啉酮衍生物。
本发明提供的四氢异吲哚-1,3-二酮取代苯并噁唑啉酮类化合物,其结构通式如式I所示,
所述式I中,n为0-3的整数;
R1为氢、甲基或乙基;
R2为甲基、乙基、正丙基、异丙基或叔丁基;
所述R3和R4中,X均为卤素。
具体的所述式I中,X为氟或氯;n为1或2或3。
更具体的,所述式I所示化合物为式I-27或式I-32所示化合物:
本发明提供的制备式I所示化合物的方法,包括如下步骤:
将式III所示化合物、缚酸剂和溴代羧酸酯于溶剂中混合回流进行亲核取代反应,反应完毕得到所述式I所示化合物;
所述R3和R4中,X均为卤素;X具体为氟或氯。
上述方法中,所述缚酸剂选自碳酸钾、碳酸钠和碳酸铯中的至少一种;
所述溴代羧酸酯选自溴代乙酸乙酯、4-溴丁酸乙酯和2-溴丙酸乙酯中的至少一种;
所述溶剂选自丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和乙腈中的至少一种;
所述式III所示化合物、缚酸剂和溴代羧酸酯的投料摩尔比为1:0.6-1:1-1.3;
所述亲核取代反应步骤中,时间为2-5小时,具体为3小时。
另外,以式I所述化合物为活性成分的除草剂及式I所述化合物在除草中的应用,也属于本发明的保护范围。其中,所述除草剂和除草的防除对象均选自双子叶杂草和单子叶杂草中的至少一种;
其中,所述双子叶杂草为苘麻或苋菜;
所述单子叶杂草为稗草;
所述除草具体为在玉米田中除草。
此外,上述制备式I化合物的方法中,所用中间体式III所示化合物也属于本发明 的保护范围:
所述R3和R4中,X均为卤素。
本发明提供的制备式III所示化合物的方法,包括如下步骤:
将式IV所示化合物与4,5,6,7-四氢苯酐于溶剂中混合回流进行亚酰胺化反应,反应完毕得到所述式III所示化合物;
所述式IV中,R3为X时,R4为-NH2;
R4为X时,R3为-NH2;
所述R3和R4中,X均为卤素。
上述方法中,所述溶剂选自冰醋酸、N,N-二甲基甲酰胺和乙腈中的至少一种;
所述式IV所示化合物与4,5,6,7-四氢苯酐的投料摩尔比为1:1-1.3,具体为1:1.2;
所述亚酰胺化反应步骤中,时间为2-5小时,具体为3.5小时。
上述方法中,R3为-NH2时,R4为X时对应的式IV所示化合物为式IV-1所示化合物:
该化合物的制备方法包括如下步骤:
1)在无水四氢呋喃中,加入2-氨-4-氯-5硝基苯酚和无水吡啶,冰浴搅拌下滴加三光气的四氢呋喃溶液,2-氨-4-氯-5硝基苯酚、无水吡啶和三光气的摩尔比为1:2:0.35,5℃反应3小时得化合物2;
2)将化合物2加入到含有还原铁粉的体积比为1:1的氯化铵-乙醇混合溶液中,回流搅拌反应2小时得化合物3,也即式IV-1;化合物和铁粉的摩尔比为1:3。
R3为X时,R4为-NH2时对应的式IV所示化合物为式IV-2所示化合物:
该化合物的制备方法包括如下步骤:
1)在无水四氢呋喃中,加入2-氨-5-氟苯酚和无水吡啶,冰浴搅拌下滴加滴加三光气的四氢呋喃溶液,2-氨-5氟苯酚、无水吡啶和三光气的摩尔比为1:2:0.35,5℃反应3小时得化合物4;
2)将化合物5加入到80%硫酸中,冷却到0℃,滴加60%的硝酸,0-5℃硝化反应2小时,得化合物5;化合物4和浓硝酸的摩尔比为1:1.3;
3)将化合物5加入到含有还原铁粉的体积比为1:1的氯化铵-乙醇混合溶液中,回流搅拌反应2小时得化合物6,也即式IV-2;化合物和铁粉的摩尔比为1:3。
经过生物筛选测定,本发明提供的式I所示化合物具有非常好的除草活性,部分化合物除草活性优于三氟羧草醚,在93.75gai/ha的剂量下苗后茎叶处理时,对阔叶杂草苘麻和苋菜防效约100%,对单子叶杂草稗草也有一定防效,土壤处理与茎叶处理均对玉米安全。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述,但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
下述实施例所用6-氟苯并[d]噁唑-2(3H)-酮(化合物4)的制备方法如下:
在500ml三口瓶中,加入2-氨基-5-氟苯酚10g和150ml THF搅拌溶解,然后加入无水吡啶(12.45g)。冰浴降温到5℃,搅拌下缓慢滴加含有8.17g三光气的THF溶液50ml。滴毕后升至室温搅拌3h后,过滤除去无机盐,滤液脱溶后加入300ml乙酸乙酯,水洗,干燥,脱溶后用乙酸乙酯和石油醚重结晶得棕色固体6-氟苯并[d]噁唑-2(3H)-酮7.7g,产率64%。
下述实施例所用6-氟-5-硝基苯并[d]噁唑-2(3H)-酮(化合物5)的制备方法如下:
在500mL圆底烧瓶中,加入10g化合物(5)和180mL80%的硫酸溶液。冰水浴冷却至0-5℃,然后慢慢滴加8.9g60%的硝酸溶液,加料完毕0~5℃搅拌反应2h。反应完毕后将混合物倒入300mL冰水中,过滤析出的沉淀,滤饼用水洗涤3次,干燥后得到灰白固体6-氟-5-硝基苯并[d]噁唑-2(3H)-酮11.9g,收率92%。
下述实施例所用6-氟-5-氨基苯并[d]噁唑-2(3H)-酮(化合物6)的制备方法如下:
在500mL的圆底烧瓶中加入4.24g铁粉和150mL饱和氯化铵,加热升温至60℃左右,然后慢慢滴加入含5g化合物6的乙醇溶液150mL。加料完毕,升温至回流78℃,反应2h后,脱溶乙醇,将混合液倒入适量冰水中,过滤析出的沉淀,滤饼用水洗涤3次,干燥后得到浅白色固体6-氟-5-氨基苯并[d]噁唑-2(3H)-酮2.84g,收率67%。
实施例1:2-(6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并[d]噁唑-5-基)-4,5,6,7-四氢-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮(式III)的制备:
在100mL的圆底烧瓶中加入2.52g的式IV-2所示化合物和25mL冰醋酸,搅拌溶解再加入2.74g的4,5,6,7-四氢苯酐,加热回流反应3.5h。反应物冷却后倒入200ml冰水中,过滤析出的沉淀,滤饼用水洗涤3次,干燥后得到浅白色固体2-(6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并[d]噁唑-5-基)-4,5,6,7-四氢-1H-异吲哚-1,3(2H)-二酮3.17g(式III),收率70%。
实施例2:2-(5-(1,3-二氧-4,5,6,7-四氢-1H-异吲哚-2(3H)-基)-6-氟-2-氧苯并[d]噁唑-3(2H)-基)乙酸乙酯(化合物Ⅰ-27)的制备:
在30mL反应瓶中加入0.75g的式III所示化合物、0.35g缚酸剂无水碳酸钾和10mL丙酮,室温下搅拌反应15min,然后慢慢滴加入0.53g溴代乙酸乙酯,滴加完毕,加热至60℃回流进行亲核取代反应3h。减压脱溶,残余物以石油醚(60-90℃)和乙酸乙酯的混合液为洗脱液,经硅胶柱层析纯化得到目标化合物Ⅰ-27,0.49g,纯度96%,收率71%。
按照与上相同的步骤,仅将反应物中的取代基按照表1所列各产物取代基相应替换,得到一系列产物。
表1、式I所示化合物中各取代基及产物的物性列表
上述产物的结构确认结果如表2所示。
表2、产物的1H NMR谱数据
由上可知,所得产物结构正确,为目标化合物。
实施例3:生物活性初步测定
在直径为8cm的塑料小杯中定量装土,压平,加入一定量的水,选取籽粒饱满、大小一致的杂草种子,双子叶选用苘麻(Abutilon theophrasti)、苋菜(Amaranth),单子叶选用马唐(Digitaria sanguinalis)、稗草(Echinochloa crusgalli)。播种后覆盖一定厚度的土壤,于温室中培养。
将实施例1表1所列各式I所示化合物10mg溶于0.1ml有机溶剂,加入含有200ug/ml的乳化剂吐温-80的水溶液4ml,药剂处理量分别为1500g/公顷。土壤处理在试材播种24h后进行,茎叶处理在单子叶试材1叶1心期、双子叶2片真叶期进行,处理15天后调查结果,测定地上部鲜重,按照下式计算生长抑制率:生长抑制率(%)=100×(对照鲜重-处理鲜重)/对照鲜重,结果见表3。
表3、化合物除草活性(即杂草的生长抑制率(%))(剂量1500gai/ha)
由上可知,部分化合物在1500gai/ha的剂量下茎叶处理或土壤处理时,均对阔叶杂草苘麻和苋菜防效约100%,对单子叶杂草稗草也有较好的防效。
实施例7:除草活性的复筛测定
对活性突出的部分式I所示化合物降低药剂的处理量,进行复筛测定。
测定方法同实施例4,结果见表4。
表4、部分化合物的除草活性(即杂草的生长抑制率(%))
注:空白表示未测试。
由上可知,部分化合物在93.75gai/ha的低剂量下苗后茎叶处理时,对阔叶杂草苘麻和苋菜防效约100%,对单子叶杂草稗草也有一定防效。
实施例8:作物安全性试验
选取籽粒饱满、大小一致的玉米、大豆、棉花种子,用0.1%HgCl2消毒5min后用蒸馏水浸种12h。取大小和芽长一致的种子10粒,播于64cm2定量装土的塑料盆钵中,覆1cm厚细土并淋水,置于温室培养。待单子叶试材长至1叶1心期、双子叶试材长至2片真叶期,将实施例2表1中Ⅰ-31、Ⅰ-32所示化合物分别配制成100、50、25g ai/ha不同剂量的药液进行苗后茎叶喷雾处理,试材播种次日进行苗前土壤处理,分别以喷雾和清水为对照,两次重复,处理试材置于温室培养,15天后按0-100%目测法评价安全性,评价标准见表5,结果见表6。
表5、作物安全性测试目测法评价标准
表6、化合物安全性评价试验数据
测试结果表明,化合物Ⅰ-31、Ⅰ-32在100g ai/ha剂量下土壤处理对三种作物均 安全,茎叶处理对玉米安全性好,对大豆、棉花有药害,。因此化合物Ⅰ-31、Ⅰ-32可用作玉米田苗后除草剂。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述的化合物,其特征在于:所述式I中,X为氟;n为1或3。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述缚酸剂选自碳酸钾、碳酸钠和碳酸铯中的至少一种;
所述溴代羧酸酯选自溴代乙酸乙酯、4-溴丁酸乙酯和2-溴丙酸乙酯中的至少一种;
所述溶剂选自丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和乙腈中的至少一种;
所述式III所示化合物、缚酸剂和溴代羧酸酯的投料摩尔比为1:0.6-1:1-1.3;
所述亲核取代反应步骤中,时间为2-5小时,具体为3小时。
5.以权利要求1-2任一所述式I所述化合物为活性成分的除草剂;
权利要求1-3任一所述式I所述化合物在除草中的应用。
6.根据权利要求5所述的除草剂或应用,其特征在于:所述除草剂和除草的防除对象均选自双子叶杂草和单子叶杂草中的至少一种;
其中,所述双子叶杂草为苘麻或苋菜;
所述单子叶杂草为稗草;
所述除草具体为在玉米田中除草。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述溶剂选自冰醋酸、N,N-二甲基甲酰胺和乙腈中的至少一种;
所述式IV所示化合物与4,5,6,7-四氢苯酐的投料摩尔比为1:1-1.3,具体为1:1.2;
所述亚酰胺化反应步骤中,时间为2-5小时,具体为3.5小时。
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- 2013-12-20 CN CN201310712183.5A patent/CN103664918A/zh active Pending
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