CN108129341A - 一种高效除草剂r-敌草胺及其制备方法 - Google Patents

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刘维屏
赵璐
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Abstract

本发明公开了一种高效除草剂R‑敌草胺及其制备方法。制备方法步骤如下：S1：将Rac‑敌草胺溶于乙醇，配制成储备液，然后通过高效液相色谱法对其进行手性拆分，分离获得两类对映体；S2：将制备得到两类对映体分别进行电子圆二色和振动圆二色测试，得到两类对映体各自的光谱特征图；S3：对R‑敌草胺和S‑敌草胺的标准结构进行构象搜索，对所得的优势构象进行几何优化，计算这些优势构象的圆二色谱图，再将各个构象的谱图按照其玻尔兹曼分布数进行叠加，得到R‑敌草胺和S‑敌草胺的计算谱图；S4：将S2中两类对映体的光谱特征图与S3中得到的计算谱图进行比对，确认为R‑敌草胺。本发明缩短分离敌草胺对映体时间，能够大量快速制备敌草胺高效体。

Description

一种高效除草剂R-敌草胺及其制备方法
技术领域
本发明属于农药领域，具体涉及一种高效除草剂R-敌草胺及其制备方法。
背景技术
目前，除草剂已在农业上广泛使用，并占据了当今使用的农用化学品的大部分。手性除草剂对映体之间通常具有相同的物理化学性质，但是往往表现出不同的生物化学效应。“活性体”可表现出较高的除草效果，而其他对映体可能没有，甚至会出现相反的效果。使用单一对映体除草，可达到减少除草剂使用量，并降低释放到环境中的化学污染物总量的效果。
敌草胺，化学名N,N-二乙基-2-(α-萘氧基)丙酰胺，分子中有一个手性碳，故存在一对对映异构体(如图1)。它是一种酰胺类选择性芽前土壤处理除草剂，用于防除萌芽期一年生禾本科杂草和部分双子叶杂草。
公式1敌草胺两种对映异构体(左S，右R)结构式
已报道有关敌草胺对映体拆分主要有优先结晶法、毛细管电泳法和HPLC手性固定相法等。王鹏在直链淀粉[(S)-1-苯基乙基氨基酸甲酸酯]上优化流动相及拆分温度，敌草胺只能达到部分分离效果。陈胜文等利用圆二色光谱法表征了由 Chiralpak OJ-H柱分离得到的敌草胺对映体，并对水中该物质对映体进行了荧光检测。周瑛利用手性柱AD-RH和OD-RH，以乙腈和水为流动相，考察了多因素影响下的对映体拆分效果，同时对拆分机理进行了研究。然而目前仍没有文献报报可用于规模化拆分制备敌草胺对映体的有效方法，此外，文献中也未有对敌草胺除草高效体的报道。
发明内容
本发明旨在提供一种新型的高效除草剂及最优的敌草胺对映体分离方法、确定对映体绝对构型，最终确定制备得到除草高效体的方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
本发明提供的高效除草剂为构型是R型的敌草胺(R-敌草胺)。
高效除草剂R-敌草胺的制备方法，步骤如下：
S1：将Rac-敌草胺溶于乙醇，配制成储备液，然后通过高效液相色谱法对其进行手性拆分，分离获得两类对映体；
S2：将制备得到两类对映体分别进行电子圆二色和振动圆二色测试，得到两类对映体各自的光谱特征图；
S3：对R-敌草胺和S-敌草胺的标准结构进行构象搜索，对所得的优势构象进行几何优化，计算这些优势构象的圆二色谱图，再将各个构象的谱图按照其玻尔兹曼分布数进行叠加，得到R-敌草胺和S-敌草胺的计算谱图；
S4：将S2中两类对映体的光谱特征图与S3中得到的计算谱图进行比对，将构型与R-敌草胺的计算谱图一致的对映体确认为R-敌草胺。
作为优选，所述的S1中，高效液相色谱法的优化条件为：色谱柱为AS-H, OJ-H,以及AY-H，优选为OJ-H半制备柱，流动相为正己烷/异丙醇，优选为正己烷/异丙醇(85/15)，柱温为30-45℃，优选为40℃，检测波长220nm。
作为优选，R-敌草胺和S-敌草胺的标准结构从The PubChem Project中获取。
作为优选，通过computeVOA进行构象搜索。
作为优选，通过guassian 09对所得的优势构象进行几何优化。
本发明相对于现有技术而言，具备以下有益效果：
1)提供了一种更为高效的新型除草剂。
2)缩短分离敌草胺对映体时间，提供大量快速制备敌草胺高效体方法。
3)避免传统八区律经验规则可能存在的问题与局限，利用计算与实验ECD、 VCD结合新方式确定敌草胺绝对构型。
附图说明
图1溶剂优化结果图；
图2实施例的制备拆分图；
图3敌草胺实验(上)与计算(下)ECD/VCD谱图，其中(a)为ECD，(b) 为VCD
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。
本发明的首先对筛选制备高效敌草胺的参数进行优化：
将Rac-敌草胺溶于乙醇，配制1000mg L-1储备液，利用手性拆分色谱柱 AS-H,OJ-H,以及AY-H在不同流动相、温度、流速下进行对映体分离优化。获得最优条件。实验表明敌草胺可以在3根柱子均得到基线分离效果。
接下来对溶剂中流动相进行优化，结果如图1所示，结果表明在OJ-H柱上 n-hexane/IPA(95/5)下分离效果最佳。
然后对流速进行优化，结果如表1所示，结果表明在流速为0.4ml min-1时分离效果最佳。
表1流速优化
然后对温度进行优化，结果如表2所示，结果表明在20℃时分离效果最佳。
表2温度优化
最终得到最优分离条件：色谱柱型号OJ-H，流动相n-hexane/IPA(95/5)，流速0.4ml min-1，分离温度20℃。该分离条件下，相比其他现有技术增加了分离度，便于制备条件优化。规模制备时除保证Rs>1.5，能制备得到对映体纯品(>99％)的同时，还需要节约时间，节约溶剂成本等。从分析方法优化过程中，可知加大醇浓度，增加温度，以及加大流速都能够使出峰速度变快。因此，将流速调整成半制备柱最大流速5ml min-1，根据分离时40℃也能达到分离度超过2，将温度设为40℃，继而增加流动相中醇比例，当正己烷/异丙醇为85/15 时，Rs仍能大于2，且制备速度明显加快，在10min中之内就可接得两对映体，因此出于实际应用需要大量除草剂考虑在分离条件下优化得到制备方法，在同时满足制备纯度要求及缩短制备时间情况下将最终优化条件设为色谱柱型号 Chiralcel OJ-H(10mm×250mm)，流动相n-hexane/IPA＝85/15，流速5ml min-1，温度40℃，制备一针样品所需时间小于10min，对映单体纯度达到 99％以上。
实施例1
将外消旋的Rac-敌草胺溶于乙醇，配制成配制1000mg L-1储备液，然后通过HPLC高效液相色谱法对其进行手性拆分，色谱柱型号Chiralcel OJ-H(10mm ×250mm)，流动相n-hexane/IPA＝85/15，流速5ml min-1，温度40℃。制备拆分色谱图如图2所示，图中具有两个色谱峰，表明分离获得了两类对映体pk1 和pk2。
将制备得到pk1，pk2进行电子圆二色(ECD)、振动圆二色(VCD)测试，得到两者光谱特征图。从The PubChem Project获取R-敌草胺的结构，用 computeVOA进行构象搜索，用guassian 09对所得的优势构象进行几何优化，计算这些优势构象的圆二色谱图，再将各个构象的谱图按照其玻尔兹曼分布数进行叠加，得到R-敌草胺的计算谱图，同理得到S-敌草胺的计算谱图。将pk1/pk2两类对映体的光谱特征图与R/S计算谱图比对。图3表明，得到pk1为R-构型， pk2为S-构型。R-敌草胺可以作为一种新型的高效除草剂。
实施例2
利用实施例1中获得的R-敌草胺，选取靶标稗草进行除草活性实验，实验结果表明R-除草活性高于S-与Rac-构型。(表3)
表3敌草胺对稗草根指标影响
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高效除草剂，其特征在于：该除草剂为构型是R型的敌草胺。
2.一种高效除草剂R-敌草胺的制备方法，其特征在于，步骤如下：
S1：将Rac-敌草胺溶于乙醇，配制成储备液，然后通过高效液相色谱法对其进行手性拆分，分离获得两类对映体；
S2：将制备得到两类对映体分别进行电子圆二色和振动圆二色测试，得到两类对映体各自的光谱特征图；
S3：对R-敌草胺和S-敌草胺的标准结构进行构象搜索，对所得的优势构象进行几何优化，计算这些优势构象的圆二色谱图，再将各个构象的谱图按照其玻尔兹曼分布数进行叠加，得到R-敌草胺和S-敌草胺的计算谱图；
S4：将S2中两类对映体的光谱特征图与S3中得到的计算谱图进行比对，将构型与R-敌草胺的计算谱图一致的对映体确认为R-敌草胺。
3.如权利要求2所述的高效除草剂R-敌草胺的制备方法，其特征在于，所述的S1中，高效液相色谱法的优化条件为：色谱柱为AS-H,OJ-H,以及AY-H，优选为OJ-H半制备柱，柱温为30-45℃，优选为40℃，流动相为正己烷/异丙醇，优选为正己烷/异丙醇(85/15)，流速为5mlmin-1，检测波长220nm。
4.如权利要求2所述的高效除草剂R-敌草胺的制备方法，其特征在于，R-敌草胺和S-敌草胺的标准结构从The PubChem Project中获取。
5.如权利要求2所述的高效除草剂R-敌草胺的制备方法，其特征在于，通过computeVOA进行构象搜索。
6.如权利要求2所述的高效除草剂R-敌草胺的制备方法，其特征在于，通过guassian09对所得的优势构象进行几何优化。
7.一种R-敌草胺作为除草剂的用途。
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CN102186831A (zh) * 2008-10-17 2011-09-14 组合化学工业株式会社 光学活性二氟甲磺酰苯胺衍生物以及除草剂
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Title
陈胜文，等: "《敌草胺对映体圆二色光谱表征及其水体中微量对映体含量的测定》", 《光谱学与光谱分析》 *

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