CN108570028B - 3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物及其应用 - Google Patents

3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种3‑(2‑芳氧乙酰基)‑4‑羟基‑6‑甲基吡喃‑2‑酮衍生物及应用。该类化合物的结构通式为（I），R、R1如权利要求所定义。以各种苯酚和氯乙酸甲酯为原料，首先通过取代、水解，酰化反应得到各种苯氧乙酰氯，然后通过与4‑羟基‑6‑甲基吡喃‑2‑酮缩合得到酯中间体，最后通过Fries重排反应合成得到了3‑(2‑芳氧乙酰基)‑4‑羟基‑6‑甲基吡喃‑2‑酮衍生物。本发明还涉及3‑(2‑芳氧乙酰基)‑4‑羟基‑6‑甲基吡喃‑2‑酮衍生物在除草方面的应用。测试结果显示这类化合物具有良好的除草活性，是一类结构新颖、应用前景广阔的除草剂。

Description

3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物及其 应用
技术领域
本发明涉及一种3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物及其用途，尤其在农业上除草方面的用途。
背景技术
众所周知，三酮类化合物在农药上具有广泛的应用。例如：杀菌、除草、杀虫等。近年来，大量具有除草活性的三酮类化合物被报道，其中一些化合物已进入登记阶段。目前，在国内登记使用的三酮类除草剂主要是由先正达和拜耳公司分别开发的硝磺草酮及异噁唑草酮，而其它三酮类除草剂由于专利期未满，至今未能进入中国市场，从而造成了我国使用该类除草剂品种单一的局面。因此，开发具有自主知识产权的三酮类除草剂已成为国内农药研究者亟待解决的问题之一。3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物属于三酮类化合物，但是，目前关于3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物的合成及其在农药方面的用途未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物及其在农用除草方面的用途。以各种苯酚和氯乙酸甲酯为原料，首先通过取代、水解，酰化反应得到各种苯氧乙酰氯，然后通过与4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮缩合得到酯中间体，最后通过Fries重排反应合成得到了3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6- 甲基吡喃-2-酮衍生物。测试该类化合物对油菜、稗草、苋菜和马塘等杂草的抑制效果，其结果显示该类化合物具有很好的除草活性，是一类结构新颖、应用前景广阔的除草剂。
本发明提供的3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物的结构通式为(I)：
Figure BDA0001713550560000011
其中，R代表：芳基，C1～C5的烷基；R1代表：H、2-NO2、3-NO2、4-NO2、 2-CF3、3-CF3、4-CF3、2-Cl、3-Cl、4-Cl、2-Me、3-Me、4-Me、2-Cl-4-Cl、2-Cl-3-Cl、2-Cl-5-Cl、2-Cl-6-Cl、3-Cl-5-Cl、3-Cl-4-Cl、2-Cl-4-F、2-Cl-4-Br、 2-Br-4-Cl、2-Br-4-F、2-Me-4-F、2-Me-4-Cl、2-Me-4-Br。
进一步的，R代表甲基，R1＝H、2-NO2、3-NO2、4-NO2、2-CF3、3-CF3、 4-CF3、2-Cl、3-Cl、4-Cl、2-Me、3-Me、4-Me、2-Cl-4-Cl、2-Cl-3-Cl、 2-Cl-5-Cl、2-Cl-6-Cl、3-Cl-5-Cl、3-Cl-4-Cl、2-Cl-4-F、2-Cl-4-Br、2-Br-4-Cl、 2-Br-4-F、2-Me-4-F、2-Me-4-Cl、2-Me-4-Br。
本发明提供的3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物合成方法包括的步骤：
Figure BDA0001713550560000021
(a)氯乙酸甲酯，碳酸钾，N，N-二基甲酰胺，50℃，12h；(b)氢氧化锂，甲醇/水，50℃，12h；(c)草酰氯，N，N-二甲基甲酰胺，二氯甲烷，25℃，12h； (d)三乙胺，4-二甲氨基吡啶，二氯甲烷，25℃，12h；(e)氰化钾，18-冠-6，三乙胺，二氯甲烷，25℃，72h
以取代苯酚1为原料，在50℃下，与氯乙酸甲酯(1.1eq)和碳酸钾(1.5eq) 反应12小时得到苯氧乙酸甲酯2。将化合物2溶于甲醇/水(9:1)，加入氢氧化锂(10.0eq)反应12小时得到苯氧乙酸3。将化合物3溶于二氯甲烷中，加入草酰氯(2.0eq)，然后滴加一滴N,N-二甲基甲酰胺，室温反应12小时，得到苯氧乙酰氯4。将化合物4和化合物5溶于二氯甲烷中，加入三乙胺(1.5eq)和 4-二甲氨基吡啶(0.1eq)，室温反应12小时，得到酯中间体6。最后，化合物6 与氰化钾(0.5eq)，三乙胺(1.5eq)和18-冠-6(0.1eq)进行Fries重排反应，得到了3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物。
本发明还提供了3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物及其在农业上用作除草剂。所述杂草为单子叶植物或双子叶植物。
进一步的，所述的杂草为油菜、苋菜、稗草或马塘。
本发明进一步提供了上述化合物及其在农业上可以接受的盐作为有效成分与其他成分混合作为农药组合物，用做除草剂。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物对油菜、苋菜、稗草、马塘等杂草具有十分显著的抑制效果，其结果显示该类化合物具有广谱除草活性，是一类结构新颖、应用前景广阔的除草剂。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明，所举之例不应视为对本发明保护范围的限制。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件；所用的设备、材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
将9.4g的苯酚1-1溶于100MlN,N-二甲基甲酰胺中，分别加入11.9g氯乙酸甲酯和20.7g的碳酸钾。反应体系升温至50℃搅拌12h，TLC跟踪反应，反应结束后，将反应体系加入300mL冰水中。水相用200mL乙酸乙酯萃取2次，合并有机相。有机相用400mL饱和食盐水洗涤3次，再用无水硫酸钠干燥。减压旋干溶剂后，将残余物经过硅胶柱层析分离(石油醚：乙酸乙酯＝20:1)得到 15.2g淡黄色油状物2。收率92.0％。
将8.3g的化合物2溶于100mL甲醇/水(9:1)中，加入12g的氢氧化锂。反应体系升温至50℃搅拌12h，TLC跟踪反应，反应结束后，将反应体系加入 300mL冰水中，然后用6mol/LHCl调PH＝1，有大量白色固体生成。过滤，收集白色固体，真空烘干，得到6.8g白色固体3。收率90％。熔点98～100℃。
将3.8g的化合物3溶于50mL的二氯甲烷中，冰浴冷却至0℃，加入6.3g 的草酰氯及1滴N,N-二甲基甲酰胺，室温搅拌12h。减压旋干溶剂后得到化合物4。化合物4不经过纯化直接进行下一步反应。随后，将1.6g的化合物5溶于20mL的二氯甲烷中，冰浴冷却至0℃，依次加入化合物4，1.9g三乙胺和 0.15g 4-二甲胺吡啶，反应体系室温搅拌12h。TLC跟踪反应，反应结束后，将反应体系加入50mL冰水中，分离有机相。水相用50mL二氯甲烷萃取2次，合并有机相，用20mL稀盐酸(1mol/L)洗涤、饱和食盐水洗涤，再用无水硫酸钠干燥。减压旋干溶剂后的3.25g白色固体6，不经分离提纯直接用于下步反应。
将上步制得的3.25g化合物6溶入50mL二氯甲烷中，分别加入1.9g的三乙胺，0.38g的氰化钾和0.31g的18-冠-6。反应体系室温搅拌72h之后，加入50mL 硫酸亚铁的HCl溶液，搅拌10min。分液，有机相用饱和食盐水洗涤(50mL×2)，用无水硫酸钠干燥。加压旋干溶剂，硅胶柱层析分离(石油醚：乙酸乙酯＝1:1) 后得到1.38g目标化合物I-1。白色固体；收率42.4％；熔点130-131℃；1H NMR (400MHz,CDCl3)δ:15.63(s,1H),7.51–7.18(m,2H),7.09–6.79(m,3H),6.02(d, J＝0.5Hz,1H),5.34(s,2H),2.33(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:200.8, 180.7,169.9,160.9,157.9,129.6,121.6,114.7,101.4,98.5,71.8,20.9；HRMS:calcd for C14H12O5[M+H]+261.0757,found 261.0764。
化合物I-2～I-26按照与I-1相似的方法合成，相关数据列于表1中。
表1化合物I-2～I-26的物理性质：
Figure BDA0001713550560000041
实施例2
用油菜平皿法、稗草小杯法对I-1～I-26化合物进行了除草活性测试。
油菜平皿法：直径6cm的培养皿中铺好一张直径5.6cm的滤纸，加入2mL 一定浓度的供试化合物溶液，设置一个只加蒸馏水的空白对照，播种浸种4～6h 的油菜种子粒15粒，30℃下，黑箱培养了66h后测定胚根长度。通过黑暗条件下化合物对油菜胚根的生长抑制来检测化合物的除草活性。
稗草小杯法：通过光照条件下化合物对稗草幼苗株高的生长抑制来检测化合物的除草活性。在50mL的烧杯底部铺满一层大小一致的玻璃球，然后放一张与杯底大小一致的滤纸，加入配置好的一定浓度的待测化合物溶液5.5mL，并设置一个只加蒸馏水的空白对照。播种出芽一致的稗草种子10粒，在28℃的光室内培养60h，测定稗草幼苗地上长度，通过与空白对照计算出对稗草地上部分的抑制率。
化合物I-1～I-26的除草活性列于表2中。由生物活性测试结果可以看出，在100μg/mL的剂量下，大部分目标化合物对油菜和稗草具有很好的抑制效果。其中，目标化合物I-10,I-15,I-20～I-26在10μg/mL的剂量下，对油菜的抑制率达到90％以上，对稗草也具有很好的抑制效果。由此可以看出，该类化合物对单子叶植物和双子叶植物均有较好的抑制效果。
表2化合物I-1～I-26的除草活性
Figure BDA0001713550560000051
Figure BDA0001713550560000061
实施例3
苗前盆栽法：塑料盒中装入(11×7.5×6)中装入100g沙土，用水湿润后，播种15颗发芽的种子于泥土下0.5cm深，喷洒待测化合物的溶液(100克/亩)，设置一个不喷晒药剂的空白对照。温室下(温度25±1℃，12h光照条件)，生长 15d。幼苗收割后，从根苗分界处剪切后称重，与空白对照对比，计算抑制百分数。每个浓度设置三个重复，取平均值。
苗后盆栽法：把发芽的种子改成出苗后的种子，其他操作同苗前盆栽法。
化合物I-10,I-15,I-20～I-26的盆栽除草活性列于表3中。由生物活性测试结果可以看出，在1500g/ha的剂量化合物I-10,I-15,I-20～I-26对油菜、苋菜、稗草和马塘均具有很好的抑制效果。并且通过比较可以看出，目标化合物的苗前处理效果要优于苗后处理活性。尤其，化合物I-20，I-22和I-24在苗前处理的情况下，对四种杂草的抑制活性达到了100％。由此可以看出，该类化合物可以作为对油菜、苋菜、稗草和马塘潜在的除草剂。
表3目标化合物I-10,I-15,I-20～I-26的盆栽除草活性(剂量＝1500g/ha)
Figure BDA0001713550560000062

Claims (6)

1.一种3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物，其特征在于其结构通式为（I）：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，R代表：C1~C5的烷基；R1代表： 2-NO2、 3-NO2、 4-NO2、 2-CF3、 3-CF3、 4-CF3、 2-Cl、 3-Cl、 4-Cl、 2-Me、 3-Me、 4-Me、 2-Cl-4-Cl、 2-Cl-3-Cl、 2-Cl-5-Cl、 2-Cl-6-Cl、3-Cl-5-Cl、 3-Cl-4-Cl、 2-Cl-4-F、 2-Cl-4-Br、 2-Br-4-Cl、 2-Br-4-F、 2-Me-4-F、 2-Me-4-Cl、 2-Me-4-Br。
2.按照权利要求1所述的3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物，其特征在于，R代表甲基，R1= 2-NO2、 3-NO2、 4-NO2、 2-CF3、 3-CF3、 4-CF3、 2-Cl、 3-Cl、 4-Cl、2-Me、 3-Me、 4-Me、 2-Cl-4-Cl、 2-Cl-3-Cl、 2-Cl-5-Cl、 2-Cl-6-Cl、 3-Cl-5-Cl、 3-Cl-4-Cl、 2-Cl-4-F、 2-Cl-4-Br、 2-Br-4-Cl、 2-Br-4-F、 2-Me-4-F、 2-Me-4-Cl、 2-Me-4-Br。
3.一种权利要求1或2所述的3-(2-芳氧乙酰基)-4-羟基-6-甲基吡喃-2-酮衍生物或其可接受的盐的应用，其特征在于，用作农用除草剂。
4.按照权利要求3所述的应用，其特征在于：所述农用除草剂清除的杂草为单子叶植物或双子叶植物。
5.按照权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的杂草为油菜、苋菜、稗草或马塘。
6.一种用于农业上除草方面的农药组合物，其特征在于含有权利要求1或2所述的化合物，或者含有其在农业上可接受的盐。
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