CN108102087A - 一种peg化敌草隆合成及其在除草中的应用 - Google Patents

一种peg化敌草隆合成及其在除草中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种PEG化敌草隆的合成及其在除草中的应用，该衍生物的结构通式如下：其中，聚乙二醇(PEG)的分子式为：

Description

一种PEG化敌草隆合成及其在除草中的应用
技术领域
本发明涉及农药合成领域，具体涉及一种PEG化敌草隆的制备方法及其在除草剂中的应用。
背景技术
脲类化合物是一类很重要精细化工产品，广泛应用于农业、医药、化工等行业(Lorena et al 2008)。由于其结构中含有肽键(-CO-NH-)，故大多具有生物活性。不对称脲单元是许多生物模拟肽(Joachim 1989)和酶抑制剂(薛燕等2002)的常见结构特征。此特点使得它们在医药、生物领域中具有举足轻重的地位，在除草(Yonova et al 2004)、杀虫(Tale et al 2011)、杀菌(张登科2008)以及植物生长调节(Emerson et al 2007)等方面具有重要用途。
敌草隆是常用的取代脲类除草剂，敌草隆属内吸传导型除草剂，具有一定的触杀活力，可被植物的根和叶吸收，以根系吸收为主，杂草根系吸收药剂后，传到地上叶片中，并沿着叶脉向周围传播，抑制光合作用的希尔反应，致使叶片失绿，叶尖和叶缘褪色，进而发黄枯死。敌草隆在低剂量情况下，可作为选择性除草剂使用，高剂量下则可作为灭生性除草剂。敌草隆适于水稻、棉花、玉米、甘蔗及果、胶、桑、茶园使用，防除稗草、马唐、狗尾草、蓼、藜及眼子菜等。
聚乙二醇(Polyethylene Glycol,PEG)近年来已广泛用于修饰生物大分子及小分子药物的结构。聚乙二醇目前在药用辅料、药物制剂生产、修饰药物分子等方面得到广泛应用，它是实现药物传输过程及控释过程的重要中间体。因为聚乙二醇具有优异的生物相容性，对一些生物相容性差的活性分子可以用官能团化的聚乙二醇改性。将一些生物相容性差的有生物活性的分子用官能团化的聚乙二醇修饰，可以提高活性分子的生物相容性、水溶性，甚至提高生物活性分子的稳定性和降低其毒性。PEG修饰技术逐渐应用于许多有机小分子药物，目前也取得了一定的进展。聚乙二醇和小分子药物链接后的新化合物也就具备了聚乙二醇的许多优良性质，如优异的生物相容性。
本实验利用PEG无毒、易于结合的特性，把PEG与取代脲化合物连接起来。PEG负载的取代脲化合物不仅具有良好的水溶性，而且大大延长了它的半衰期，从而提高除草活性和减少施药次数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PEG化敌草隆的制备方法及其在除草剂中的应用，该PEG化敌草隆半衰期长，且经过PEG修饰的敌草隆水溶性好。
本发明涉及一种PEG化敌草隆，其结构式为：
所述PEG的分子式为：其分子量为：1000-20000，A为氨基，羧基，甲氧基，卤素，巯基。
进一步的，所述PEG化敌草隆具有以下结构：
其中，PEG其分子量为：1000-20000。
进一步的，所述PEG分子量为5000。
进一步的,所述PEG化敌草隆制备方法路线为：
，所述步骤1)中3,4-二氯苯胺与固体光气反应得到3,4-二氯苯基异氰酸酯；所述步骤2)3,4-二氯苯基异氰酸酯与具有端氨基的聚乙二醇反应得到取代脲。进一步的，所述步骤1)是以甲苯为溶剂的条件下于5-90℃的反应温度，6-12h的反应时间下进行的。
进一步的，所述步骤2)是以甲苯为溶剂，四丁基溴化铵为催化剂的条件下，于80-110℃的反应温度，8-12h的反应时间下进行的。
进一步的，所述PEG化敌草隆用于制备除草剂的应用。
本发明具有以下有益效果：
1.PEG修饰后的敌草隆，其药物水溶性增强，增加了药物活性；
2.PEG修饰后的敌草隆半衰期延长，减少施药次数，减少毒副作用。
具体实施方式
下面结合实施例描述本发明的结合物及其制备方法，它不限制本发明，本发明的范围由权利要求限定。
实施例1：3,4-二氯苯基异氰酸酯的制备
在150ml三口烧瓶中加入2mmol固体光气和25ml甲苯，搅拌使固体光气完全溶解。取3,4-二氯苯胺5mmol溶解于35ml甲苯中，移入恒压滴液漏斗，冰浴控温-5-0℃范围内，搅拌下缓慢滴加，1-2h滴加完毕，室温下反应1h，升温至90℃，直至反应液由浑浊转为澄清透明即为反应终点。制得3,4-二氯苯基异氰酸酯4.5mmol。收率：90％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.218(d，J＝4.0Hz，1H)；7.203(d，J＝4.0Hz，1H)；7.123(d，J＝4.4Hz，1H)。
实施例2：化合物1的制备
将3,4-二氯苯基异氰酸酯5mmol溶于100ml甲苯，再加入5mmol N-甲基mPEG1000胺，少量四丁基溴化铵，升温至90℃反应10h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到4.65mmol。收率：93％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.245(d，J＝4.0Hz，1H)；7.226(d，J＝4.4Hz，1H)；7.126(d，J＝4.4Hz，1H)；3.024(s，3H)；2.741(s，3H)；3.579～3.540(m，91H)。
实施例3：化合物2的制备
将3,4-二氯苯基异氰酸酯5mmol溶于100ml甲苯，再加入5mmol N-甲基mPEG3000胺，少量四丁基溴化铵，升温至100℃反应8h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到4.75mmol。收率：95％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.235(d，J＝4.4Hz，1H)；7.213(d，J＝4.4Hz，1H)；7.106(d，J＝4.4Hz，1H)；3.034(s，3H)；2.751(s，3H)；3.573～3.537(m，272H)。
实施例4：化合物3的制备
将3,4-二氯苯基异氰酸酯5mmol溶于100ml甲苯，再加入5mmol N-甲基mPEG5000胺，少量四丁基溴化铵，升温至110℃反应12h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到4.80mmol。收率：96％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.249(d，J＝4.0Hz，1H)；7.218(d，J＝4.4Hz，1H)；7.106(d，J＝4.4Hz，1H)；3.020(s，3H)；2.733(s，3H)；3.571～3.530(m，454H)。
实施例5：化合物4的制备
将3,4-二氯苯基异氰酸酯5mmol溶于100ml甲苯，再加入5mmol N-甲基mPEG10000胺，少量四丁基溴化铵，升温至100℃反应12h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到4.80mmol。收率：96％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.251(d，J＝4.0Hz，1H)；7.218(d，J＝4.4Hz，1H)；7.104(d，J＝4.0Hz，1H)；3.031(s，3H)；2.729(s，3H)；3.566～3.542(m，909H)。
实施例6：化合物5的制备
将3,4-二氯苯基异氰酸酯5mmol溶于100ml甲苯，再加入5mmol N-甲氧基mPEG20000胺，少量四丁基溴化铵，升温至100℃反应12h，用TLC点板跟踪反应。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到4.9mmol。收率：98％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.305(d，J＝4.0Hz，1H)；7.267(d，J＝4.0Hz，1H)；7.129(d，J＝4.4Hz，1H)；3.044(s，3H)；3.588～3.550(m，1820H)。
实施例7：各目标化合物对狼尾草抑制作用实验
采用“中华人民共和国农业行业标准农药室内生物测定实验准则(除草剂)平皿法”(NY/T 1155.1,2006)测试目标化合物的除草活性。
分别称取各目标化合物及对照药剂0.1g于10ml的容量瓶，用配好的乳液(V吐温-80：VDMSO＝1:9)溶解定容，即得到10000mg/L的乳液，于25mL的容量瓶中再用自来水稀释到所需浓度10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L五个浓度梯度。
①将作物种子在室温下浸泡约8h，然后置于恒温箱保湿催芽约24-48h，待催芽至露白即可。
②在直径为9cm的培养皿中放两张干净的滤纸，倒入5ml配好各个浓度的药液，挑选10棵发芽大致相同的种子摆放到培养皿内，同时以清水为空白对照，DMSO为溶剂对照，每个浓度作2个对照，然后将培养皿置于25℃的恒温室中培养。
③供试作物在温室中生长5d，期间注意观察，5d后测量各处理培养皿中植物的根长和茎长，记录数据。
④计算根长抑制率和茎长抑制率
校正根长(茎长)抑制率的计算公式为：
式中：
R----校正根长(茎长)抑制率；
L0----对照根长(茎长)；
L1----处理根长(茎长)；
LS----溶剂对照根长(茎长)。
目标化合物对白苋及狼尾草生长的影响
由表可见，各目标化合物与对照药敌草隆相比，对狼尾草的根长及茎长都有更强的抑制活性，且各目标化合物对狼尾草根长及茎长的抑制率都是随浓度的增大而增加。各目标化合物中聚乙二醇分子量的越大，其对狼尾草的抑制活性越强。

Claims (7)

1.一种PEG化敌草隆，其结构式为：
所述PEG的分子式为：其分子量为：1000-20000，A为氨基，羧基，甲氧基，卤素，巯基。
2.根据权利要求1所述的一种PEG化敌草隆，其特征在于，所述PEG化敌草隆具有以下结构：
其中，PEG其分子量为：1000-20000。
3.根据权利要求1或2所述的一种PEG化敌草隆，其特征在于，所述PEG分子量为5000。
4.制备如权利要求1所述的一种PEG化敌草隆的方法,其制备方法路线为：
，所述步骤1)中3,4-二氯苯胺与固体光气反应得到3,4-二氯苯基异氰酸酯；所述步骤2)3,4-二氯苯基异氰酸酯与具有端氨基的聚乙二醇反应得到取代脲。
5.根据权利要求4所述的一种PEG化敌草隆的制备方法，其特征在于，所述步骤1)是以甲苯为溶剂的条件下于5-90℃的反应温度，6-12h的反应时间下进行的。
6.根据权利要求4所述的一种PEG化敌草隆的制备方法，其特征在于，所述步骤2)是以甲苯为溶剂，四丁基溴化铵为催化剂的条件下，于80-110℃的反应温度，8-12h的反应时间下进行的。
7.根据权利要求1或2或4或5或6所述的一种PEG化敌草隆，其特征在于，所述PEG化敌草隆用于制备除草剂的应用。
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