CN117263935A - 一种具有除草活性的化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农药技术领域，涉及一种具有除草活性的化合物及其制备方法与应用。苗前土壤喷施4.5～9.0g/ha或苗后茎叶喷施1.5～4.5g/ha所述N‑吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，对反枝苋、苘麻、藜、马齿苋、婆婆纳、野老鹳草等阔叶杂草，稗草、狗尾草等禾本科杂草均表现出较好的防除效果；作物安全性试验得出，所述N‑吡啶基苯并噻唑杂环衍生物施药量4.5～15.0g/ha对冬小麦、水稻和玉米安全。本发明为抗性杂草的治理提供了一种有效的解决方案，可将所述N‑吡啶基苯并噻唑杂环衍生物开发为具有广阔市场前景的除草药剂。

Description

一种具有除草活性的化合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于农药技术领域，具体涉及一种具有除草活性的化合物，特别涉及N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物及其制备方法与应用。
背景技术
杂草是导致作物减产的重要因素之一，杂草主要通过与作物争夺养料、水分、阳光和空间，妨碍田间通风透光，从而降低作物的产量和质量。部分杂草能够分泌有害物质，对植物产生刺激，影响作物正常生长。
杂草防治的主要手段包括：物理除草、生物除草、机械除草以及化学除草等。物理除草是利用覆盖、遮光、高温等方法进行除草。生物除草是利用动物、昆虫、病菌等防除某些杂草。机械除草是利用耕翻、耙、松土等措施在播种前、出苗前以及各生长时期除草。化学除草是利用化学除草剂防除杂草，具有高效、省工的特点，能够免除田间的除草劳动。目前市售的除草剂按化学结构系统分类有近20类，主要的除草剂类型包括三氮苯类、酰胺类、脲类、二硝基苯胺类、二苯醚类、苯氧羧酸类、氨基甲酸酯类以及有机磷等。
杂草是导致作物减产的重要因素之一。目前，使用化学除草剂是防治杂草的主要技术手段。随着除草剂的广泛使用，杂草对现有化学除草剂的抗性日益增强，抗性杂草的治理已成为农业生产中亟待解决的重要问题，开发具有新颖化学结构和作用机制的除草剂是解决这一问题的根本途径。
专利CN202310217868.6报道了一种结构新颖的N-吡啶基苯并噻唑-6-氧羧酸类衍生物，这类化合物对多种阔叶杂草和部分禾本科杂草表现出较高的除草活性。
专利US4898948报道了一种杂环取代的N-烷基苯并噻唑类化合物，该类化合物对多种杂草具有一定的除草活性。
进一步文献调研发现，稠杂环1,2,4,5-四取代苯类化合物更具除草活性，国外已有不少专利报导。例如：EP420194、US4640707、US5322835、US6323154、DE3922107、JP0347180、JP62277383等报导了很多稠杂环四取代苯类化合物及其复配制剂具有除草活性。
然而现有除草剂存在除草广谱性不足、除草效果较差、药害易发生以及土壤残留较多的问题，同时随着除草剂的广泛使用，杂草对现有化学除草剂的抗性日益增强，因此开发具有新颖化学结构和作用机制的除草剂具有重要意义。
发明内容
为解决现有除草剂存在的除草广谱性不足、除草效果较差、存在药害以及土壤残留较多的问题，本发明提供了一类化学结构新颖且除草效果优良的化合物。
本发明所述具有除草活性的化合物是指N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物。
本发明提供的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，在1.5g/ha的施用量下对阔叶杂草和禾本科杂草依然具有较好的防效(≥90％)，且对常见大田作物冬小麦、水稻和玉米具有作物安全性。本发明提供的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，用于防治对现有除草剂产生抗性的杂草，尤其适用于防治对ALS抑制剂、PSII抑制剂、ACCase抑制剂以及EPSP抑制剂类除草剂产生抗性的杂草。
基于上述目的，本发明提供了N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物及其制备方法与应用来解决本领域内的这种需要。
一方面，本发明涉及一种具有除草活性的化合物，所述化合物为化学结构如式(I)所示的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，
其中，取代基Q选自Q1～Q3中任一基团，
所述Q1中W选自CH、N；
Y选自O、S；
Z选自O、CH2、N-R6中的一种，所述N-R6中的R6选自H、C1～C6烷基、C3～C7链烯基、C3～C7炔基、C2～C6卤代烷基或C1～C6烷氧羰基甲基；
R1选自H或卤素；
R2选自H或卤素；
R3选自卤素、C1～C4烷基、C1～C4卤代烷基、C1～C4烷氧基、C1～C4卤代烷氧基、NO2；
R4选自氢或C1～C6烷基；
R5选自氢或C1～C6烷基。
进一步地，本发明提供的化合物中，所述W选自CH，所述Y选自O，所述Z选自O。
进一步地，本发明提供的化合物中，所述R1选自F；所述R2选自Cl或F；所述R3选自F、Cl、CF3、NO2；所述R4选自CH3；所述R5选自H。
另一方面，本发明提供了上述化合物的制备方法，包括：以式(Ⅲ)所示化合物为合成原料，选用制备路线A、B、C、D、E中的任一种；
进一步地，本发明提供的化合物的制备方法中，所述式(Ⅲ)所示化合物的制备方法为：
另一方面，本发明涉及上述任一化合物在杂草防除方面的应用。
进一步，本发明提供的上述任一化合物在杂草防除方面的应用中，所述化合物用于禾本科杂草和/或阔叶杂草的防除。
另一方面，本发明涉及一种除草剂，所述除草剂的活性成分包含上述的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物或其盐。对于除草剂的制剂类型不做具体限定，本领域技术人员可选择乳油、悬浮剂、可分散油悬浮剂、可湿性粉剂等常用制剂类型。
另一方面，本发明涉及一种除草剂组合物，所述除草剂组合物包含上述的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物或其盐。对于除草组合物的制剂类型不做具体限定，本领域技术人员可选择乳油、悬浮剂、可分散油悬浮剂、可湿性粉剂等常用制剂类型。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：
本发明提供了一类N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物或其盐的化学结构、除草剂组合物及其在除草方面的用途。N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物或其盐用于防除田间作物生长场所、非耕作作物场所的杂草，具有作用速度快、除草活性高的特点，并可用于防治对现有除草剂产生抗性的杂草，尤其适用于防治对ALS抑制剂、PSII抑制剂、ACCase抑制剂以及EPSP抑制剂类除草剂产生抗性的杂草。
苗前土壤喷施4.5～9.0g/ha或苗后茎叶喷施1.5～4.5g/ha所述N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，对反枝苋、苘麻、藜、马齿苋、婆婆纳、野老鹳草等阔叶杂草，稗草、狗尾草等禾本科杂草均表现出较好的防除效果，即使是在1.5g/ha的低剂量施用时，对多种杂草的防效也达到了90％以上；作物安全性试验得出，所述N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物施药量4.5～15.0g/ha对芽前或芽后的冬小麦、水稻和玉米安全，无药害作用。本发明为抗性杂草的治理提供了一种有效的解决方案，可将所述N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物开发为具有广阔市场前景的除草药剂。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明的技术方案进行说明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
实施例1
本实施例提供了N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的制备路线。
N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，其结构如式(I)所示，
其中，Q选自Q1～Q3中任一基团，
W选自C、N中的一种；
Y选自O、S；
Z选自O、CH2、N-R6中的一种，R6选自O、取代或未被取代的烷基、链烯基、炔基、烷氧羰基甲基中的一种；
R1选自H或卤素；
R2选自H或卤素；
R3选自卤素、取代或未被取代的烷基、NO2；
R4选自氢或烷基；
R5选自氢或烷基。
N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的制备路线如下：
制备路线A：中间体(III)在适当溶剂中，加入2-哌啶甲酸乙酯，催化量的缚酸剂，一定温度下搅拌反应1～24h得到目标通式(I)化合物(I-1)。优选地溶剂为甲苯；优选地缚酸剂为三乙胺；优选地，中间体(III)和2-哌啶甲酸乙酯的摩尔比为1.0:1.4；优选地温度为室温；优选地反应时间为12h。
制备路线B：中间体(III)在适当溶剂中，加入六氢哒嗪-1-甲酸乙酯，催化量的缚酸剂，一定温度下搅拌反应1～24h得到中间体(II-1)。优选地溶剂为甲苯；优选地缚酸剂为三乙胺；优选地，中间体(III)和六氢哒嗪-1-甲酸乙酯的摩尔比为1.0:1.0；优选地温度为室温；优选地反应时间为12h。
中间体(II-1)在适当溶剂中，加入碱金属盐，加热至30～150℃，搅拌反应1～12h得到目标通式(I)化合物(I-2)。优选地溶剂为甲醇；优选地碱金属盐为甲醇钠；优选地，中间体(II-1)和碱金属盐的摩尔比为1.0:1.0；优选地温度是溶剂回流温度；优选地反应时间为2h。
制备路线C：中间体(III)在适当溶剂中，加入取代的2-氨基-丁烯-2-酸乙酯，一定温度下搅拌反应1～12h得到中间体(II-2)。优选地溶剂为甲苯或苯；优选地温度为室温；优选地，中间体(III)和2-氨基-丁烯-2-酸乙酯的摩尔比为1.0:1.0；优选地反应时间为1.5h。
中间体(II-2)在适当溶剂中，加入碱金属盐，加热至30～150℃，搅拌反应1～12h得到目标通式(I)化合物(I-3)。优选地溶剂为甲苯；优选地碱金属盐为甲醇钠；优选地，中间体(II-2)和碱金属盐的摩尔比为1.0:0.05；优选地温度是溶剂回流温度；优选地反应时间为3h。
制备路线D：中间体(III)在适当溶剂中，加入取代的2-羟基-丁烯-3-酸乙酯和缚酸剂，加热至30～150℃，搅拌反应1～12h得到中间体中间体(II-3)。优选地溶剂为甲苯或苯；优选地缚酸剂为三乙胺；优选地温度为溶剂回流温度；优选地，中间体(III)、2-羟基-丁烯-3-酸乙酯、缚酸剂的摩尔比为1.0:1.0:0.5；优选地反应时间为1.5h。
中间体(II-3)在适当溶剂中，加入碱金属盐，加热至30～150℃，搅拌反应1～12h得到目标通式(I)化合物(I-4)。优选地溶剂为甲苯；优选地碱金属盐为甲醇钠；优选地，中间体(II-3)和碱金属盐的摩尔比为1.0:1.0；优选地温度是溶剂回流温度；优选地反应时间为3h。
制备路线E：中间体(III)在适当溶剂中，加入六氢哒嗪，室温搅拌反应1～24h得到中间体(II-4)。然后在适当缚酸剂存在下，加入过量的20％光气或硫光气甲苯溶液，得到得到目标通式(I)化合物(I-5)。其中，优选地溶剂为二氯甲烷；优选地缚酸剂为吡啶；优选地，中间体(II-4)和六氢哒嗪的摩尔比为1.0：1.0；优选地反应时间为12h。
中间体(III)的制备路线如下：
原料(XI)在适当的溶剂加入乙基磺原酸钾，加热至30～150℃，搅拌反应1～24h得到中间体化合物(X)。优选地溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；优选地，原料(XI)和乙基磺原酸钾的摩尔比为1.0:2.0；优选地温度为95℃；优选地反应时间为4.0h。
向化合物(X)中加入SO2Cl2，室温搅拌反应一定时间得到化合物(IX)。优选地反应时间为2.0h。
化合物(IX)在适当溶剂中，加热反应一定时间得到化合物(VIII)。优选地溶剂为浓盐酸/乙醇(V/V＝1/1)；优选地温度为溶剂回流温度；优选地反应时间为12h。
化合物(VIII)在适当溶剂中，加入2-卤代吡啶(VII)和缚酸剂，加热至30～150℃，搅拌反应1～24h得到化合物(VI)。优选地溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；优选地缚酸剂为K2CO3；优选地,原料(VIII)、卤代吡啶(VII)、缚酸剂的摩尔比为1.0:1.2:2.0；优选地温度为120℃；优选地反应时间为12h。2-卤代吡啶(VII)的取代基X为离去基团，通常为氟、氯、溴、碘、对甲苯磺酰基、甲基磺酰基。
化合物(VI)在适当溶剂中，加入浓硫酸，冷却到-10℃，缓慢滴加浓硫酸/硝酸(V/V＝1/1)混合溶液，硝化反应一定时间得到化合物(V)。优选地溶剂为氯仿或二氯甲烷；优选地混酸体系为浓硫酸：68％硝酸＝1.0:1.0(V/V)；优选地反应时间为10～30min。
化合物(V)在适当溶剂中，加入还原铁粉，加热至30℃～120℃，搅拌反应1～12h得到化合物(IV)。优选地溶剂为5％冰乙酸水溶液；优选地，原料(V)和还原铁粉的摩尔比为1.0:5.0；优选地温度为60～80℃；优选地反应时间为3h。
将化合物(IV)用适当溶剂溶解后，加入到光气(硫光气)溶液中，加热至30℃～120℃，搅拌反应1～12h得到中间体(III)。优选地溶剂为甲苯；优选地温度为90～95℃；优选地反应时间为1h。
实施例2
本实施例提供了N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物中的部分化合物及其具体的制备方法，合成路线参照实施例1，其他未涉及的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物参照本申请提供的合成路线可以同样制备得到。
N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物中的部分化合物的结构中R1，R2，R3和Q对应的化合物，如表1所示。
表1：R1，R2，R3和Q所表示的基团
本实施例示例性地给出了如表1所示部分N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物No.01～No.84。所列出的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，说明了取代基W、Y、Z、R1、R2、R3、R4、R5、R6。本领域普通技术人员，基于本发明的技术启示，可以对上述取代基团进行替换，有选择性地设计出更多结构的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物。
以下本实施例进一步给出了涉及到的中间体的合成具体步骤以及部分N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的合成具体步骤。
(1)中间体3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-异氰酸基苯并噻唑-2(3H)-酮(III-1)的制备
1)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-苯并噻唑-2(3H)-酮(VI-1)的制备
在100mL反应瓶中依次加入276mg(2.0mmol)无水K2CO3，5.0mL干燥的DMF溶液和169mg(1.0mmol)6-氟苯并噻唑-2(3H)-酮(VIII-1)，80℃油浴搅拌30min后，加入238mg(1.1mmol)2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶(VII-1)，120℃油浴搅拌12h。冷却反应混合物，用1.0M盐酸调节pH至2～3，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。有机层用盐水(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩得到粗样品。粗样品经乙醇重结晶得产物293mg，收率84.3％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J＝1.6Hz,1H),8.00(d,J＝1.6Hz,1H),7.56(dd,J＝6.8,4.0Hz,1H),6.51(dd,J＝6.4,1.6Hz,1H),7.11(td,J＝6.4,1.6Hz,1H).HRMS:C13H6ClF4N2OS[M+H]+。计算值：348.9825，实测值：348.9830。
2)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-硝基苯并噻唑-2(3H)-酮(V-1)的制备
在100mL三口瓶中依次加入348mg(1.0mmol)化合物(VI-1)，2mL干燥的二氯甲烷溶液，待样品溶解后，加入2mL浓硫酸，冷却到-10℃，缓慢滴加0.2mL浓硫酸/68％硝酸(1:1)混合溶液，冰浴搅拌30min后，将反应液倒入冰水中，继续搅拌10min，抽滤、干燥后得终产物389mg，收率99％。无需纯化，直接进行下一步反应。
3)5-氨基-3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟苯并噻唑-2(3H)-酮(IV-1)的制备
在5％乙酸水溶液(1.5mL)中加入280mg铁粉(5.0mmol)，将悬浮液加热至80℃后，加入393mg(1.0mmol)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-硝基苯并噻唑-2(3H)-酮(V-1)的1.0mL乙酸/乙酸乙酯溶液，随后在60-80℃回流搅拌3h。冷却后，向所得混合物中加入水和乙酸乙酯，然后过滤。滤液用乙酸乙酯萃取，有机相用水和碳酸氢钠溶液洗涤，干燥，浓缩得终产物345mg，收率95％。无需纯化，直接进行下一步反应。
4)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-异氰酸基苯并噻唑-2(3H)-酮(III-1)的制备
将5.0mL含化合物(IV-1)363mg(1.0mmol)的甲苯溶液缓慢加入到1M光气/甲苯溶液中，90～95℃下搅拌1.0h，随后减压下浓缩，石油醚重结晶得到中间体化合物(III-1)330.1mg，收率84.8％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:8.91(d,J＝1.2Hz,1H),8.02(d,J＝1.6Hz,1H),7.75(d,J＝4.4Hz,1H),7.70(d,J＝6.4Hz,1H).HRMS:C14H5ClF4N3O2S[M+H]+。计算值：389.9727，实测值：389.9732。
(2)2-(3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并噻唑-5-基)-四氢咪唑并[1,5-a]吡啶-1,3(2H,5H)-二酮的制备(No.01)
在100mL反应瓶中依次加入389mg(1.0mmol)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-异氰酸基苯并噻唑-2(3H)-酮(III-1)和220mg(1.4mmol)2-哌啶甲酸乙酯，5.0mL干燥的甲苯。随后，加入催化量的三乙胺，室温搅拌12h。反应液用水稀释，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。有机层用饱和碳酸氢钠(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，硅胶柱层析纯化得目标产物291mg，收率58.3％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J＝1.6Hz,1H),7.98-8.00(m,2H),7.73(d,J＝6.4Hz,1H),4.44(t,J＝4.0Hz,1H),3.74-3.77(m,1H),3.42-3.47(m,1H),1.86-2.02(m,2H),1.59-1.75(m,4H).HRMS:C20H14ClF4N4O3S[M+H]+。计算值：501.0411，实测值：501.0405。
(3)2-(3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并噻唑-5-基)四氢-1H-[1,2,4]三唑并[1,2-a]哒嗪-1,3(2H)-dione的制备(No.03)
在100mL反应瓶中依次加入389mg(1.0mmol)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-异氰酸基苯并噻唑-2(3H)-酮(III-1)和158mg(1.0mmol)六氢哒嗪-1-甲酸乙酯，5.0mL干燥的甲苯。随后，加入催化量的三乙胺，室温搅拌12h。反应液用水稀释，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。有机层用饱和碳酸氢钠(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩得中间体2-(3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并噻唑-隆-5-基氨基羰基)-六氢哒嗪-1-甲酸乙酯。中间体用5.0mL甲醇溶解后，加入54mg(1.0mmol)甲醇钠，回流搅拌1.5h。冷却后，反应液用水稀释，乙酸乙酯(3×20mL)萃取，有机层用饱和碳酸氢钠(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，硅胶柱层析纯化得目标产物271mg，收率54.3％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:8.74(d,J＝1.6Hz,1H),8.04(d,J＝4.0Hz,1H),7.99(d,J＝1.6Hz,1H),7.74(d,J＝6.4Hz,1H),3.74-3.86(m,4H),1.88-1.93(m,4H).HRMS:C19H13ClF4N5O3S[M+H]+。计算值：502.0364，实测值：502.0370。
(4)3-(3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并噻唑-5-基)-5-(异亚丙基)恶唑烷-2,4-二酮的制备(No.06)
在100mL反应瓶中依次加入389mg(1.0mmol)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-异氰酸基苯并噻唑-2(3H)-酮(III-1)和144mg(1.0mmol)2-羟基-丁烯-3-酸乙酯，5.0mL干燥的苯。随后，加入50mg(0.5mmol)三乙胺，回流搅拌1.5h。冷却后，反应液用水稀释，乙酸乙酯(3×20mL)萃取。有机层用饱和碳酸氢钠(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，硅胶柱层析纯化得中间体2-(3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并噻唑-5-基氨基甲酰基氧基)-3-甲基-3-丁烯酸乙酯。中间体用5.0mL甲苯溶解后，加入54mg(1.0mmol)甲醇钠，回流搅拌3.0h。冷却后，反应液用水稀释，乙酸乙酯(3×20mL)萃取，有机层用饱和碳酸氢钠(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，硅胶柱层析纯化得目标产物240mg，收率49.2％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:8.73(d,1.6Hz,1H),8.07(d,J＝4.0Hz,1H),7.99(d,J＝1.6Hz,1H),7.57(d,J＝6.4Hz,1H),2.05(s,6H).HRMS:C19H11ClF4N3O4S[M+H]+。计算值：488.0095，实测值：488.0089。
(5)3-(3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并噻唑-5-亚胺基)四氢-[1,3,4]噻二唑并[3,4-a]哒嗪-1(3H)-酮的制备(No.07)
在100mL反应瓶中加入86mg(1.0mmol)六氢哒嗪，5.0mL无水乙醇，冷却至10℃，缓慢滴加10mL含405mg(1.0mmol)3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-5-异硫氰酸基苯并噻唑-2(3H)-酮(III-2)的二氯甲烷溶液，滴加完毕，室温搅拌4h。用二氯甲烷稀释，饱和氯化钠(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩得中间体N-(3-(3-氯-5-(三氟甲基)吡啶-2-基)-6-氟-2-氧-2,3-二氢苯并噻唑-5-基)六氢哒嗪-1-碳硫酰胺。室温下，将该中间体溶于5.0mL甲苯中，缓慢滴加1.0mL含20％光气的甲苯溶液。继续搅拌12h，加甲苯稀释，饱和氯化钠(3×20mL)洗涤，无水硫酸钠干燥，减压浓缩，硅胶柱层析纯化得目标产物300mg，收率58.1％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:8.74(d,1.6Hz,1H),7.99(d,J＝1.6Hz,1H),7.68(d,J＝4.0Hz,1H),7.59(d,J＝6.4Hz,1H),3.83-3.99(m,4H),1.82-1.92(m,4H).HRMS:C19H13ClF4N5O2S2[M+H]+。计算值：518.0135，实测值：518.0130。
本发明给出了所述N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的合成路线。其中，化合物(III)是合成N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物重要的中间体。实施例1对中间体(III)的制备方法进行了详细的说明，以竭力消除本领域技术人员对本发明所示合成方法理解的障碍。实施例2给出了部分N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的制备方法。鉴于本实施例不能穷举本发明通式(I)的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物或其盐的合成方法，上述实施例1和实施例2不应作为对所述N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物及其制备方法的限制。本领域技术人员基于实施例1和实施例2的技术启示，结合常规技术手段以制得更多的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物或其盐。
实施例3
本实施例提供将N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物制成乳油、悬浮剂、可分散油悬浮剂和可湿性粉剂的具体制剂配方。
(1)除草组合物—乳油
本实施例制备一种剂型为乳油的除草组合物，各组分的加入量均为重量百分含量，活性化合物(No.01)折百后计量加入。
配方：
(2)除草组合物—悬浮剂
本实施例制备一种剂型为悬浮剂的除草组合物，各组分的加入量均为重量百分含量，活性化合物No.03折百后计量加入。
配方：
(3)除草组合物—可分散油悬浮剂
本实施例制备一种剂型为可分散油悬浮剂的除草组合物，各组分的加入量均为重量百分含量，活性化合物(No.07)折百后计量加入。
配方：
(4)除草组合物—可湿性粉剂
本实施例制备一种剂型为可湿性粉剂的除草组合物，各组分的加入量均为重量百分含量，活性化合物(No.08)折百后计量加入。
配方：
对于除草组合物的剂型，如乳油、悬浮剂、可分散油悬浮剂和可湿性粉剂，本发明并不做特别的限定。针对不同结构的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物或其盐，本领域技术人员结合常规技术手段，不难制备出适宜农业使用且发挥N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物药效的制剂剂型，在此不予详述。
实施例4
本实施例提供了对N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的杂草防除活性测试。
表2：实施例中的(部分)供试杂草品种
中文名称 拉丁学名 词头缩写
反枝苋 Amaranthus retroflexus AMA
苘麻 Abutilon theophrasti ABU
藜 Chenopodium album CHE
马齿苋 Portulaca oleracea POR
婆婆纳 Veronica polita VER
野老鹳草 Geranium carolinianum GER
稗草 Echinochloa crusgalli ECH
狗尾草 Setaria viridis SET
本实施例中药效的调查方法：参照NY/T 1155.3-2006和NY/T 1155.4-2006的目测法。根据供试杂草受害症状和严重程度，以1～9级评价药剂的除草活性。
1级：全部死亡；2级：相当于空白对照区杂草的0～2.5％；3级：相当于空白对照区杂草的2.6～5％；4级：相当于空白对照区杂草的5.1～10％；5级：相当于空白对照区杂草的10.1～15％；6级：相当于空白对照区杂草的15.1～25％；7级：相当于空白对照区杂草的25.1～35％；8级：相当于空白对照区杂草的35.1～67.5％；9级：相当于空白对照区杂草的67.6～100％。
(1)苗前杂草防除试验
参照NY/T 1155.3-2006的方法，评价了部分N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的苗前除草活性。各供试的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物按照实施例3所示的配方制成10％乳油。于杂草播种1天后进行土壤喷雾，处理后21天调查除草效果。调查结果见表3。
表3：盆栽除草实验(土壤处理)
由表3可知，在4.5～9.0g/ha的施药量下，本发明提供的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物对反枝苋、苘麻、藜、马齿苋、婆婆纳、野老鹳草、稗草、狗尾草均表现出较好的苗前除草效果。
(2)苗后杂草防除试验
参照NY/T 1155.4-2006的方法，评价了部分N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的苗后除草活性。各供试的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物按照实施例3所示的配方制成10％乳油。于禾本科杂草2～3叶期、阔叶草3～4叶期喷雾，处理后21天调查结果，参见表4。
表4：盆栽除草实验(茎叶喷雾)
由表4可知，在1.5～4.5g/ha的施药量下，本发明提供的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物对反枝苋、苘麻、藜、马齿苋、婆婆纳、野老鹳草、稗草、狗尾草均表现出较好的苗后除草效果。
(3)作物安全性评价试验
供试的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物的药害评价参照NY/T 1965.2-2010中的方法进行。根据供试作物的鲜重生长抑制率进行评价，具体指标为：
安全，无药害：抑制率为0；
轻微药害：抑制率为1％～10％；
中度药害：抑制率为11％～30％；
较重药害：抑制率为31％～50％；
严重药害：抑制率＞50％。
分别以冬小麦、水稻、玉米和大豆为供试作物，参照NY/T 1965.2-2010中的方法进行作物安全性评价。供试的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物按照实施例3所示的配方制成10％乳油，设4.5g/ha，9.0g/ha和15g/ha三个剂量进行施药处理。对作物安全性评价结果见表5。
表5：安全性实验
从表5可以看出，在施药剂量为4.5～15g/ha的施药方式下，本发明提供的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物对冬小麦、水稻和玉米的生长无明显影响；但高剂量(15g/ha)时，供试化合物对大豆有轻微抑制作用。由此可知，供试的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物对常见大田作物冬小麦、水稻和玉米具有较好的作物安全性。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有除草活性的化合物，其特征在于，所述化合物为化学结构如式(I)所示的N-吡啶基苯并噻唑杂环衍生物，
其中，取代基Q选自Q1～Q3中任一基团，
所述Q1中W选自CH、N；
Y选自O、S；
Z选自O、CH2、N-R6中的一种，所述N-R6中的R6选自H、C1～C6烷基、C3～C7链烯基、C3～C7炔基、C2～C6卤代烷基或C1～C6烷氧羰基甲基；
R1选自H或卤素；
R2选自H或卤素；
R3选自卤素、C1～C4烷基、C1～C4卤代烷基、C1～C4烷氧基、C1～C4卤代烷氧基、NO2；
R4选自氢或C1～C6烷基；
R5选自氢或C1～C6烷基。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述W选自CH，所述Y选自O，所述Z选自O。
3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述R1选自F；所述R2选自Cl或F；所述R3选自F、Cl、CF3、NO2；所述R4选自CH3；所述R5选自H。
4.权利要求1～3任一项所述化合物的制备方法，其特征在于，以式(Ⅲ)所示化合物为合成原料，选用制备路线A、B、C、D、E中的任一种；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述式(Ⅲ)所示化合物的制备方法为：
6.权利要求1～3任一项所述化合物在杂草防除方面的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述化合物用于禾本科杂草和/或阔叶杂草的防除。
8.一种除草剂，其除草活性成分包含权利要求1～3任一项所述化合物或其盐。
9.一种除草剂组合物，其特征在于，所述除草剂组合物包含权利要求1～3任一项所述化合物或其盐。
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