CN112979620B - 6-甲氧基吡啶衍生物及其在农药中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种6‑甲氧基吡啶衍生物及其在农药中的应用，属于农药技术领域。本发明的6‑甲氧基吡啶衍生物的结构式为式(I)所示：其中，其中，X为氧原子或硫原子；R为氢原子、卤素原子、C1～C4的烷基或C1～C4的烷氧基。本发明的化合物合成过程简单，对害虫有较好的毒杀效果，对蔬菜种子的发芽有较好的促进作用，在目前已知的杀虫剂和种子发芽促进剂中均未见报道。

Description

6-甲氧基吡啶衍生物及其在农药中的应用
技术领域
本发明涉及一种6-甲氧基吡啶衍生物及其在农药中的应用，属于农药技术领域。
背景技术
众所周知，呋喃环是一富电子体系，容易同多种生物酶形成分子间氢键，因此，一些含呋喃环的化合物，无论是天然的还是人工合成的都具有广谱的生物活性，例如，抑菌、抗病毒、抗肿瘤、杀虫和除草等。同时，这些化合物通常都具有高效、低毒、对非靶标生物安全、在环境中容易降解、有害生物不容易产生抗性等特点，所以，在农药的研究和开发过程中，含呋喃环的化合物显示出越来越重要的作用。
噻吩是杂环化合物中重要的一员，起着非常重要的作用。噻吩衍生物的研究在医药和农药化学中也有着十分主要的作用。噻吩衍生物具有各种各样的生物活性，例如，抑菌、抗病毒、抗肿瘤、消炎、杀虫和除草等。同时，含噻吩环的化合物通常都具有高效、低毒、对非靶标生物安全、在环境中容易降解、有害生物不容易产生抗性等特点，并且不断有结构新颖、性能优异的化合物问世。所以，在农药的研究和开发过程中，含噻吩环的化合物将受到更为广泛的关注，成为新农药创制的热点。
吡啶及其衍生物是重要的化工原料或中间体，具有多种多样的生物活性，例如，抗菌、杀虫、灭鼠、除草、植物生长调节、抗抑郁、抗感染、质子泵抑制剂、抗结核、血管扩张、中枢神经兴奋等等。因此，吡啶及其衍生物广泛用于医药和农药产品中吡啶类药物的合成。同时，含吡啶环的化合物通常都具有高效、低毒、对非靶标生物安全、在环境中容易降解、有害生物不容易产生抗性等特点，并且不断有结构新颖、性能优异的化合物问世。所以，在农药的研究和开发过程中，含吡啶环的化合物将受到更为广泛的关注，成为新农药创制的热点。
到目前为止，还未见有6-甲氧基吡啶衍生物作为杀虫剂和蔬菜种子发芽促进剂使用的报道。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新的6-甲氧基吡啶衍生物。
为解决本发明的第一个技术问题，所述6-甲氧基吡啶衍生物的结构式为式(I)所示：
其中，X为氧原子或硫原子；R为氢原子、卤素原子、C1～C4的烷基或C1～C4的烷氧基。
“C1-C4的烷基”是指具有1～4个碳原子的直链或支链烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等。“C1-C4的烷氧基”是指具有1～4个碳原子的直链或支链烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
在一种具体实施方式中，所述R为氢原子、氯原子、溴原子、甲基、甲氧基或乙基。
在一种具体实施方式中，所述X为氧原子或硫原子。
在一种具体实施方式中，所述6-甲氧基吡啶衍生物的结构式为：
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述化合物在制备农用杀虫剂中的应用。
在一种具体实施方式中，所述农用杀虫剂防治的害虫为粘虫、朱砂叶螨或蚕豆蚜。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述化合物在制备种子发芽促进剂中的应用。
在一种具体实施方式中，所述种子为蔬菜种子。
在一种具体实施方式中，所述蔬菜种子为黄瓜种子、青椒种子、番茄种子或芹菜种子。
有益效果：
本发明将呋喃环或噻吩环引入吡啶的分子结构中，合成了一些6-甲氧基吡啶衍生物，发现了一些结构新颖、活性优异的活性化合物或活性先导化合物，将为新农药的创制奠定较好的基础。
本发明的化合物合成过程简单，对害虫有较好的毒杀效果，对蔬菜种子的发芽有较好的促进作用，在目前已知的杀虫剂和种子发芽促进剂中均未见报道。
附图说明
图1为实施例1化合物的核磁氢谱图。
图2为实施例1化合物的核磁氢谱图的局部放大图。
图3为实施例1化合物的核磁碳谱图。
图4为实施例1化合物的高分辨质谱图。
图5为实施例2化合物的核磁氢谱图。
图6为实施例2化合物的核磁氢谱图的局部放大图。
图7为实施例2化合物的核磁碳谱图。
图8为实施例2化合物的高分辨质谱图。
图9为实施例3化合物的核磁氢谱图。
图10为实施例3化合物的核磁氢谱图的局部放大图。
图11为实施例3化合物的核磁碳谱图。
图12为实施例3化合物的高分辨质谱图。
图13为实施例4化合物的核磁氢谱图。
图14为实施例4化合物的核磁氢谱图的局部放大图。
图15为实施例4化合物的核磁碳谱图。
图16为实施例4化合物的高分辨质谱图。
图17为实施例5化合物的核磁氢谱图。
图18为实施例5化合物的核磁氢谱图的局部放大图。
图19为实施例5化合物的核磁碳谱图。
图20为实施例5化合物的高分辨质谱图。
具体实施方式
为解决本发明的第一个技术问题，所述6-甲氧基吡啶衍生物的结构式为式(I)所示：
其中，X为氧原子或硫原子；R为氢原子、卤素原子、C1～C4的烷基或C1～C4的烷氧基。
“C1-C4的烷基”是指具有1～4个碳原子的直链或支链烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等。“C1-C4的烷氧基”是指具有1～4个碳原子的直链或支链烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
通式为(I)的化合物制备过程中的主要反应方程式为：
式中R、X的含义同上。
在一种具体实施方式中，所述R为氢原子、氯原子、溴原子、甲基、甲氧基或乙基。
在一种具体实施方式中，所述X为氧原子或硫原子。
在一种具体实施方式中，所述6-甲氧基吡啶衍生物的结构式为：
。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述化合物在制备农用杀虫剂中的应用。
在一种具体实施方式中，所述农用杀虫剂防治的害虫为粘虫、朱砂叶螨或蚕豆蚜。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述化合物在制备种子发芽促进剂中的应用。
在一种具体实施方式中，所述种子为蔬菜种子。
在一种具体实施方式中，所述蔬菜种子为黄瓜种子、青椒种子、番茄种子或芹菜种子。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
化合物的制备
将10mmol 4-溴苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将10mmol呋喃-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，向混合液中加入10倍体积的蒸馏水，用10％的盐酸溶液调节溶液的pH值至中性，有沉淀析出，过滤，并用蒸馏水洗涤。得到的粗产物用无水乙醇重结晶得到查尔酮中间体。
将1mmol自制的中间体和1mmol丙二腈溶解在20mL甲醇中，向其中加入1mmol的叔丁醇钾。在30～40℃下反应40～60分钟后，再向反应混合物中加入5mmol的NaOH，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:100的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
无色晶体；收率:86％；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):8.14(2H,d,J＝8.4Hz),7.90-7.89(2H,m),7.70(2H,d,J＝8.8Hz),7.42(1H,d,J＝3,6Hz),7.02(1H,d,J＝1.2Hz),6.71(1H,dd,J＝3.2,1.6Hz),3.98(3H,s)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):164.55,153.66,151.08,145.21,141.33,137.71,132.07,129.04,123.27,112.97,110.86,108.25,103.09,53.65；HRMS(ESI)m/z:Calcd for C16H12BrNO2[M+H]+:330.0124,Found:330.0115.
该化合物的核磁氢谱图见图1，图1中重叠或密集部分详见图2。该化合物的核磁碳谱图见图3，该核磁碳谱图中重叠或密集部分的局部放大图一并展示在图3中。该化合物的高分辨质谱图见图4。
实施例2
化合物的制备
将10mmol 4-溴苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将10mmol 5-甲基呋喃-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，向混合液中加入10倍体积的蒸馏水，用10％的盐酸溶液调节溶液的pH值至中性，有沉淀析出，过滤，并用蒸馏水洗涤。得到的粗产物用无水乙醇重结晶得到查尔酮中间体。
将1mmol自制的中间体和1mmol丙二腈溶解在20mL甲醇中，向其中加入1mmol的叔丁醇钾。在30～40℃下反应40～60分钟后，再向反应混合物中加入5mmol的NaOH，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:100的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
黄色晶体；收率:88％；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):8.12(2H,d,J＝8.8Hz),7.81(1H,d,J＝1.2Hz),7.70(2H,d,J＝8.8Hz),7.29(1H,d,J＝3.2Hz),6.94(1H,d,J＝1.2Hz),6.32(1H,dd,J＝3.2,1.2Hz),3.97(3H,s),2.39(3H,s)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):164.55,154.37,153.30,149.50,141.45,137.78,132.05,129.01,123.19,112.00,109.30,107.80,102.41,53.62,13.99；HRMS(ESI)m/z:Calcd for C17H14BrNO2[M+H]+:344.0281,Found:344.0274.
该化合物的核磁氢谱图见图5，图5中重叠或密集部分详见图6。该化合物的核磁碳谱图见图7，该核磁碳谱图中重叠或密集部分的局部放大图一并展示在图7中。该化合物的高分辨质谱图见图8。
实施例3
化合物的制备
将10mmol 4-溴苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将10mmol噻吩-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，向混合液中加入10倍体积的蒸馏水，用10％的盐酸溶液调节溶液的pH值至中性，有沉淀析出，过滤，并用蒸馏水洗涤。得到的粗产物用无水乙醇重结晶得到查尔酮中间体。
将1mmol自制的中间体和1mmol丙二腈溶解在20mL甲醇中，向其中加入1mmol的叔丁醇钾。在30～40℃下反应40～60分钟后，再向反应混合物中加入5mmol的NaOH，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:100的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
白色晶体；收率:87％；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):8.15(2H,d,J＝8.4Hz),7.95(2H,dd,J＝3.6,1.2Hz),7.85(1H,d,J＝1.2Hz),7.75(1H,dd,J＝4.8,0.8Hz),7.70(1H,d,J＝8.4Hz),7.24(1H,dd,J＝4.8,3.6Hz),7.01(1H,d,J＝1.2Hz),3.99(3H,s)；13CNMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):164.62,153.80,145.22,140.70,137.69,132.07,129.20,129.16,128.72,127.51,123.31,110.21,105.32,53.68；HRMS(ESI)m/z:Calcd forC16H12BrNOS[M+H]+:345.9896,Found:345.9891.
该化合物的核磁氢谱图见图9，图9中重叠或密集部分详见图10。该化合物的核磁碳谱图见图11，该核磁碳谱图中重叠或密集部分的局部放大图一并展示在图11中。该化合物的高分辨质谱图见图12。
实施例4
化合物的制备
将10mmol 4-溴苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将10mmol 5-溴噻吩-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，向混合液中加入10倍体积的蒸馏水，用10％的盐酸溶液调节溶液的pH值至中性，有沉淀析出，过滤，并用蒸馏水洗涤。得到的粗产物用无水乙醇重结晶得到查尔酮中间体。
将1mmol自制的中间体和1mmol丙二腈溶解在20mL甲醇中，向其中加入1mmol的叔丁醇钾。在30～40℃下反应40～60分钟后，再向反应混合物中加入5mmol的NaOH，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:100的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
白色针状晶体；收率:90％；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):8.15(2H,d,J＝8.4Hz),7.81-7.79(2H,m),7.69(2H,d,J＝8.4Hz),7.37(1H,d,J＝4.0Hz),6.96(1H,d,J＝1.2Hz),3.98(3H,s)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):164.59,153.92,144.15,142.35,137.54,132.45,132.05,129.17,128.27,123.40,114.07,109.80,105.20,53.72；HRMS(ESI)m/z:Calcd for C16H11Br2NOS[M+H]+:423.9001,Found:423.9006.
该化合物的核磁氢谱图见图13，图13中重叠或密集部分详见图14。该化合物的核磁碳谱图见图15，该核磁碳谱图中重叠或密集部分的局部放大图一并展示在图15中。该化合物的高分辨质谱图见图16。
实施例5
化合物的制备
将10mmol 4-溴苯乙酮溶解在10mL无水乙醇中，再向其中加入10mL 10％NaOH乙醇溶液。在冰浴中搅拌，将10mmol 5-甲基噻吩-2-甲醛和10mL无水乙醇的混合液用恒压滴液漏斗慢慢滴入上述混合溶液中，在0～5℃下反应，并用薄层硅胶板(TLC)检查反应是否完成。反应完成后，向混合液中加入10倍体积的蒸馏水，用10％的盐酸溶液调节溶液的pH值至中性，有沉淀析出，过滤，并用蒸馏水洗涤。得到的粗产物用无水乙醇重结晶得到查尔酮中间体。
将1mmol自制的中间体和1mmol丙二腈溶解在20mL甲醇中，向其中加入1mmol的叔丁醇钾。在30～40℃下反应40～60分钟后，再向反应混合物中加入5mmol的NaOH，并用TLC检查反应是否完成。反应完成后，旋转蒸发除去溶剂得到固体混合物，再用硅胶柱层析(洗脱液为体积比为1:100的乙酸乙酯和石油醚的混合物)分离得到目标化合物，其理化性能如下：
白色针状晶体；收率:88％；1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm):8.13(2H,d,J＝8.4Hz),7.77(1H,d,J＝1.2Hz),7.74(1H,d,J＝3.6Hz),7.69(2H,d,J＝8.4Hz),6.92(1H,dd,J＝3.6,1.2Hz),6.89(1H,d,J＝1.2Hz),3.97(3H,s),2.38(3H,s)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ(ppm):164.58,153.65,145.34,142.43,138.22,137.75,132.05,129.11,127.66,127.58,123.24,109.75,104.72,53.62,15.65；HRMS(ESI)m/z:Calcd forC17H14BrNOS[M+H]+:360.0052,Found:360.0054.
该化合物的核磁氢谱图见图17，图17中重叠或密集部分详见图18。该化合物的核磁碳谱图见图19，该核磁碳谱图中重叠或密集部分的局部放大图一并展示在图19中。该化合物的高分辨质谱图见图20。
实验例1
本发明化合物杀虫活性的测定
(1)供试害虫
粘虫3龄幼虫，蚕豆蚜3龄若蚜，朱砂叶螨成螨，它们均为室内常年累代饲养的敏感品系。
(2)粘虫的测定方法
将待测样品溶解于二甲亚砜并用0.1％吐温-80水溶液稀释成一定的浓度，以不加待测样品的相应溶液为阴性对照。将玉米叶片剪成2×4cm的小段，在待测溶液中浸5s后拿开，沥干后放入底部铺有滤纸的培养皿(6cm)中，接入15头3龄幼虫，再将其放置在温度为22～24℃，相对湿度为60％，光照时间为14:10h的实验室中继续饲养，24h后记录死亡情况，每一实验重复3次，并用下列公式计算校正死亡率：
(3)朱砂叶螨的测定方法
将待测样品溶解于二甲亚砜并用0.1％吐温-80水溶液稀释成一定的浓度，以不加待测样品的相应溶液为阴性对照。采集虫口密度大的菜豆叶，仔细挑选使健康的成螨(30～50头)留在叶面上，将带虫的菜豆叶浸入待测溶液5s后拿开，沥干后放入底部铺有滤纸的培养皿(6cm)中，放置在温度为22～24℃，相对湿度为60％，光照时间为14:10h的实验室中继续饲养，24h后记录死亡情况，每一实验重复3次，并用下列公式计算校正死亡率：
(4)蚕豆蚜的测定方法
将待测样品溶解于二甲亚砜并用0.1％吐温-80水溶液稀释成一定的浓度，以不加待测样品的相应溶液为阴性对照。采集虫口密度大的蚕豆叶，仔细挑选使健康的3龄若蚜(30～40头)留在叶面上，将带虫的蚕豆叶浸入待测溶液5s后拿开，沥干后放入底部铺有滤纸的培养皿(6cm)中，放置在温度为22～24℃，相对湿度为60％，光照时间为14:10h的实验室中继续饲养，24h后记录死亡情况，每一实验重复3次，并用下列公式计算校正死亡率：
(5)实验结果
本发明化合物的杀虫结果见表1。
表1本发明化合物对供试害虫的毒杀活性
a：三次重复的平均值。
从上表1可知本发明化合物对这些害虫均有较好的毒杀活性。
实验例2
本发明化合物对蔬菜种子发芽促进效果的测定
(1)供试种子
黄瓜种子(中农8号)，青椒种子(丰源8号)，番茄种子(东风4号)，芹菜种子(津南实芹1号)。
(2)测定方法
将供试化合物分别溶于二甲亚砜中，用含0.1％吐温-80的自来水稀释成20mg/L的溶液备用。分别称取黄瓜种子10克，青椒种子10克，番茄种子5克和芹菜种子5克。将其分别浸入20mL上述供试溶液中，搅拌30分钟后，捞入小筛中，用自来水冲洗3～4次，风干后备用。以不含供试化合物的相应溶液为空白对照。分别挑选经药液处理过的大小均匀、无缺陷的种子100粒，平放在铺有双层滤纸的培养皿(9cm)中。第1次加水量为：黄瓜9mL，青椒7mL，番茄5mL，芹菜5mL，再将其放入恒温箱(25±2℃)中催芽，每天观察1次，缺水时定量补充。每个处理重复3次。1天后检查黄瓜的发芽情况，5天后检查青椒的发芽情况，3天后检查番茄的发芽情况，9天后检查芹菜的发芽情况，并计算3次重复的平均发芽率。
(3)实验结果
本发明化合物对蔬菜种子发芽的促进效果见表2。
表2本发明化合物在20mg/L时对种子发芽的促进效果
a：三次重复的平均值。
从表2可知，本发明化合物对上述4种蔬菜种子的发芽都有较好的促进作用。

Claims (6)

1.6-甲氧基吡啶衍生物，其特征在于，所述6-甲氧基吡啶衍生物的结构式为式(I)所示：
其中，X为氧原子或硫原子；R为氢原子、卤素原子、C1～C4的烷基或C1～C4的烷氧基。
2.根据权利要求1所述的6-甲氧基吡啶衍生物，其特征在于，所述R为氢原子、氯原子、溴原子、甲基、甲氧基或乙基。
3.根据权利要求1或2所述的6-甲氧基吡啶衍生物，其特征在于，所述X为氧原子或硫原子。
4.根据权利要求1或2所述的6-甲氧基吡啶衍生物，其特征在于，所述6-甲氧基吡啶衍生物的结构式为：
5.权利要求1～4任一项所述的6-甲氧基吡啶衍生物在制备农用杀虫剂中的应用，所述农用杀虫剂防治的害虫为粘虫、朱砂叶螨或蚕豆蚜。
6.权利要求1～4任一项所述的6-甲氧基吡啶衍生物在制备种子发芽促进剂中的应用，所述种子为蔬菜种子；所述蔬菜种子为黄瓜种子、青椒种子、番茄种子或芹菜种子。
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