CN1203054C - 苯甲酰基脲类化合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种苯甲酰基脲类化合物及其应用。其特征在于用化合物异氰酸酯与化合物百菌清衍生物反应制备得下述苯甲酰基脲类衍生物：新型苯甲酰基脲类衍生物的结构通式为见右式：其中基团R1、R2、R5可为氟原子或氯原子；R3可为氟原子或氨基；R4可为氢、氯原子或氟原子。与已知的类似化合物相比，具有更高的杀虫杀卵作用；又由于对鱼类和哺乳动物有极度低的毒性而减少了对环境的危害，因此它可以有效地根除或阻止家庭害虫、动植物寄生害虫及森林害虫。
Description
技术领域
本发明涉及用化合物异氰酸酯与化合物百菌清衍生物制备苯甲酰基脲类化合物，以及该新型化合物用于控制小菜蛾。
背景技术
在现有的苯甲酰基脲类化合物中，人们通过大量实验已经证明了基本结构为N-取代苯甲基-N-取代苯甲酰基脲的一类化合物对害虫有较高的杀虫活性，并且对有益的水生甲壳纲有较高的安全性。但由于大多数苯甲酰基脲化合物的取代苯基部分结构复杂，较难合成，从而增加了总体合成难度。并且尚未具体地通过化合物(II)与化合物(IV)反应合成出化合物(I)来。
即：
发明内容
本发明的目的是提供一种原料易得，合成路线简洁的苯甲酰基脲类化合物及其应用。
本发明所述及的苯甲酰基脲类的衍生物由下面的结构通式(I)表示：
其中：R1、R2、R5为氟原子或氯原子；R3为氟原子或氨基；R4为氢、氯原子或氟原子。
这是一类具有独特作用机制、极高的环境安全性和高效杀虫活性的化合物。本发明将述及此类化合物的合成工艺以及它们对小菜蛾的室内防效测试结果。
本发明人在广泛深入地研究了一个具有高效杀虫作用的化合物之后，成功地合成了如式(I)所示的一类新颖的苯甲酰基脲类的衍生物。即：用化合物(异氰酸酯)
与化合物(百菌清衍生物)
反应制备得下述苯甲酰基脲类衍生物：
其中基团R1、R2、R5为氟原子或氯原子；R3为氟原子或氨基R4为氢、氯原子或氟原子。
另外还进一步地研制了式(I)所表示的化合物，对农田害虫小菜蛾幼虫具有明显的杀虫和拒食活性。
以下进一步地描述：
(1)苯甲酰基脲类衍生物(I)
(2)制备苯甲酰基脲类衍生物(I)的方法之一。此方法包括了化合物(II)与化合物(IV)之间的反应。
(3)苯甲酰基脲类衍生物中令人满意的例子或者说是本发明的产品是下列的一些化合物。
当R1为F，R2为Cl，R3为F时，R4为F，R5为F(I-1)；
当R1为F，R2为Cl，R3为F时，R4为Cl，R5为Cl(I-2)；
当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为Cl，R5为H(I-3)；
当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为F，R5为F(I-4)；
当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为Cl，R5为H(I-5)；
当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为F，R5为F(I-6)；
当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为Cl，R5为Cl(I-7)。
其中特别令人满意的例子是：
当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为Cl，R5为H；
当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为F，R5为F；
当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为Cl，R5为Cl。
本发明制备苯甲酰基脲类衍生物(I)的方法涉及以下步骤：
中间体(II-1)：2-氯-苯甲酰异氰酸酯的制备
将15.5克(0.1mol)2-氯苯甲酰胺溶于配有搅拌器，氯化钙干燥管，和氯化氢气体吸收装置的回流冷凝管，干燥新蒸1，2-二氯乙烷的三颈瓶中，然后慢慢加入14.5ml新蒸的草酰氯，待反应放热结束后，加热沸腾1小时使悬浮固体全部澄清且无氯化氢放出为止，最后将反应液减压蒸馏除去过量的1，2-二氯乙烷及草酰氯，得到浅黄色油状液体17.4克，产率96.0％，无须进一步提纯，密封备用，或立即用于下一步反应。
中间体(II-2)2，6-二氟-苯甲酰异氰酸酯的制备
将11.8克(0.1mol)2，6-二氟苯甲酰胺溶于配有搅拌器，干燥管，干燥新蒸1，2-二氯乙烷的三颈瓶中，然后慢慢加入9.5ml新蒸的草酰氯，待反应放热结束后，加热沸腾过夜使悬浮固体全部澄清，最后将反应液减压蒸馏除去过量的1，2-二氯乙烷及草酰氯，得到浅黄色油状液体11.6克，产率87.0％，无须进一步提纯，密封备用，或立即用于下一步反应。
bp[29]：54℃(0.05mmHg)。
1HNMR(CDCl3)：7.01(t，J＝8.3hz，2H)，7.48-7.58(m，1H)。
中间体(II-3) 2，6-二氯-苯甲酰异氰酸酯的制备
制备方法同(II-2)，回流时间为18～20h，反应结束标志是悬浮固体全部澄清，产率65.0％。
中间体(III-1)5-氯-2，4，6-三氟-1，3-苯二腈的制备
在250毫升三颈瓶中，加入150毫升干燥过的N，N-二甲基甲酰胺，再加入经干燥处理的百菌清26.6克(0.1mol)，在机械搅拌下，升温至70℃使其完全溶解，快速加入20.0克无水氟化钾(0.345mol)，并在旁边一侧的管口上安装一干燥管，然后升温至110℃，反应3小时后，冷却至室温，过滤除去沉淀(KF+KCl)，并用30毫升N，N-二甲基甲酰胺洗涤2-3次上述沉淀(沉淀重约24.9克)，合并滤液，将滤液倒入500毫升水中，磁力搅拌2小时，抽滤得沉淀11.5克-18.7克，干燥后，用环己烷重结晶，得白色针状晶体，约重10.4克-17.5克(收率48％-81％)，熔点107-108℃。
中间体(III-2)2，4，5，6-四氟-1，3-苯二腈的制备
在250毫升三颈瓶中，加入150毫升干燥的环丁砜，再加入经干燥处理的百菌清26.6克，在机械搅拌下，升温至70℃使其完全溶解，快速加入25.0克无水氟化钾，0.5克18-冠醚-6作相转移催化剂，并在旁边一侧的管口上安装一干燥管，然后控温在160-180℃之间反应8小时后，冷却至室温，过滤除去沉淀(KF+KCl)，并用20毫升环丁砜洗涤2-3次上述沉淀(沉淀重约24.9克)合并滤液，将滤液倒入500毫升水中，磁力搅拌2小时，抽滤得沉淀17.6克，干燥后，选择环己烷进行重结晶，得白色针状结晶，约重16.4克(收率70.7％)。mp：102-104℃.
中间体(III-3)2，5-二氯-4，6-二氟-1，3-苯二腈的制备
操作基本同(III-1)的合成，只是所用KF的量减少为12.0克(0.207mol)，反应时间缩为1小时，柱分离得白色针状结晶10.2克(收率50.1％)。mp：144-147℃.
中间体(IV-1)6-氨基-5-氯-2，4-二氟-1，3-苯二腈的制备
将40克(0.185mol)5-氯-2，4，6-三氟-1，3-苯二腈(III-1)溶于150克1，2-甲氧基乙烷，1小时内搅拌下缓缓加入30克d为0.880g/cm2 25-28％氨水，之后将反应液加热至60℃反应30分钟，冷却后将上述反应液倒入300克水中充分搅拌，抽滤得到白色固体，水洗后真空干燥得28.6克(产率72.4％)。
中间体(IV-2)4，6-二氨基-5-氯-2-氟-1，3-苯二腈的制备
将21.6(0.1mol)克5-氯-2，4，6-三氟-1，3-苯二腈溶于150克1，2-甲氧基乙烷，10分钟内搅拌下将氨气鼓入至溶液中。用TLC检测至反应完毕后，冷却至20℃，冷却后将反应液倒入150克水中充分搅拌，抽滤得到白色固体，水洗后真空干燥得14.6.克(产率68.0％)。
IR：3386，3327，3218，2247，1635，1520，1489，1376，1134，965
MS：210(100)，191(8)，175(36)，148(50)，121(37)
中间体(IV-3)6-氨基-2，4，5-三氟-1，3-苯二腈的制备
将20克(0.lmol)2，4，5，6-四氟-1，3-苯二腈溶于120克1，2-甲氧基乙烷，1小时内搅拌下缓缓加入20克d为0.880g/cm2 25-28％氨水，之后将反应液加热至45℃反应2小时，冷却后将上述反应液倒入150克水中充分搅拌，抽滤得到白色固体，水洗后真空干燥得10.6克(产率54.2％)。
IR：3346，3226，2255，1615，1523，1348，1267，959.
MS：197(100)，178(14)，170(65)，155(43)，139(57).
中间体(IV-4)4，6-三氨基-2，5-二氟-1，3-苯二腈的制备
将20克(0.1mol)2，4，5，6-四氟-1，3-苯二腈溶于150克1，2-甲氧基乙烷，10分钟内搅拌下将氨气鼓入至溶液中。用TLC检测至反应完毕后，冷却至20℃，冷却后将反应液倒入150克水中充分搅拌，抽滤得到白色固体，水洗后真空干燥得17.2克(产率89.0％)。
IR：3392，3320，3224，2239，1638，1518，1488，1382，1291，1007，799
MS：194(47)，140(16)，64(100)
中间体(IV-5)6-氨基-4-氟-2，5-二氯-1，3-苯二腈的制备
制备方法同IV-1，产率84.0％。
IR：3328，3235，2240，1665，1520，1489，1339，1298，942，896
MS：229(100)，213(50)，194(23)，178(8)，167(25)，158(13)，147(17).
中间体(IV-6)4，6-二氨基-2，5-二氯-1，3-苯二腈的制备
制备方法同IV-2，产率52.0％。
IR：3340，3328，3216，2246，1628，1517，1493，1380，968
MS：226(47)，210(100)，175(35)，148(50)，121(37).
本发明的化合物的制备
化合物(I)的通用制备方法：称取适量刚制备的苯甲酰异氰酸酯(II)，用干燥1，2-二氯乙烷使其溶解稀释在配有搅拌器的烧瓶中；另称取稍过量的苯胺衍生物(IV)，也用干燥的1，2-二氯乙烷使其充分溶解制成溶液，然后搅拌下缓缓滴到上述用冰块冷却的反应瓶，立即析出白色固体，待放热完毕后，继续反应24小时，抽滤所得固体，用TLC监测，若过量的苯胺较少，可用乙酸乙酯-石油醚＝1∶1重结晶得白色针状结晶(I)；如果过量的苯胺还不少，用乙酸乙酯-石油醚＝7∶3柱层析得目标化合物。产率几乎定量。
本发明选用以一种云南易得的原料百菌清(2，4，5，6-四氯-1，3-苯二腈)作为苯基部分的起始原料，对其结构进行修饰合成，得到一系列全新骨架的苯甲酰基脲类衍生物。由于苯甲酰基脲类衍生物引入了杀菌剂百菌清作为母体，因此，与已知的类似化合物相比，具有更高的杀虫杀卵作用；又由于对鱼类和哺乳动物有极度低的毒性而减少了对环境的危害，因此它可以有效地根除或阻止家庭害虫、动植物寄生害虫及森林害虫，实验证明它具有高效的杀虫作用，特别是对幼虫的蜕皮抑制作用和拒食作用更为有效，其方法是使害虫直接接触或吸收本发明的化合物即可。在整个过程中，具有原料易得、结构新颖、合成路线简洁、操作简便、产率高的优点，大大降低民生产成本，特别适合工业化开发。
具体实施方案
实施例1：
N-(2-氯苯甲酰基)-N’-(2，4-二腈-3，5，6-三氟苯基)脲称取0.1摩尔刚制备的苯甲酰异氰酸酯II-1，用干燥1，2-二氯乙烷使其溶解稀释在配有搅拌器的烧瓶中；另称取0.11摩尔的苯胺衍生物IV-3，也用干燥的1，2-二氯乙烷使其充分溶解制成溶液，然后搅拌下缓缓滴到上述用冰块冷却的反应瓶，立即析出白色固体，待放热完毕后，继续反应24小时，抽滤所得固体。重结晶得白色针状结晶N-(2-氯苯甲酰基)-N’-(2，4-二腈-3，5，6-三氟苯基)脲(I-3)37克，产率92％。
实施例2：
N-(2，6-二氟苯甲酰基)-N’-(2，4-二腈-3，5，6-三氟苯基)脲称取0.1摩尔刚制备的苯甲酰异氰酸酯II-2，用干燥1，2-二氯乙烷使其溶解稀释在配有搅拌器的烧瓶中；另称取0.12摩尔的苯胺衍生物IV-3，也用干燥的1，2-二氯乙烷使其充分溶解制成溶液，然后搅拌下缓缓滴到上述用冰块冷却的反应瓶，立即析出白色固体，待放热完毕后，继续反应24小时，抽滤所得固体。重结晶得白色针状结晶N-(2，6-二氟苯甲酰基)-N’-(2，4-二腈-3，5，6-三氟苯基)脲(I-4)36克，产率94％。
实施例3：
N-(2，6-二氟苯甲酰基)-N’-(2，4-二腈-3，6-二氟-5-氨基苯基)脲称取0.1摩尔刚制备的苯甲酰异氰酸酯II-2，用干燥1，2-二氯乙烷使其溶解稀释在配有搅拌器的烧瓶中；另称取0.13摩尔的苯胺衍生物IV-4，也用干燥的1，2-二氯乙烷使其充分溶解制成溶液，然后搅拌下缓缓滴到上述用冰块冷却的反应瓶，立即析出白色固体，待放热完毕后，继续反应24小时，抽滤所得固体。重结晶得白色针状结晶N-(2，6-二氟苯甲酰基)-N’-(2，4-二腈-3，6-二氟-5-氨基苯基)脲(I-7)35克，产率90％。
下面以含有苯甲酰基脲类衍生物的制剂的室内杀虫药效实例说明苯甲酰基脲类衍生物制剂的杀虫效果。
苯甲酰基脲类衍生物对小菜蛾幼虫的毒杀和拒食作用
实施例1：
将含有44％的苯甲酰基脲类衍生物(I-1)制剂分别稀释成500倍、1000倍、2000倍作浓度处理，对象作物为团棵期的甘蓝，供试虫源为小菜蛾1～2龄幼虫，采用叶碟法，在药后24h、48h、72h分别调查小菜蛾幼虫存活数；并于72h调查取食面积。药效结果表明：含有44％的苯甲酰基脲类衍生物(I-1)500倍施药后24h～72h，校正死亡率在35.0％～75.0％之间，72h后拒食率为72.3％；1000倍施药后24h～72h，校正死亡率在37.5％～70.0％之间，72h后拒食率为54.3％；2000倍施药后24h～72h，校正死亡率在20.0％～55.0％之间，72h后拒食率为43.9％。
实施例2：
将含有54％的苯甲酰基脲类衍生物(I-2)制剂分别稀释成500倍、1000倍、2000倍作浓度处理，对象作物为团棵期的甘蓝，供试虫源为小菜蛾1～2龄幼虫，采用叶碟法，在药后24h、48h、72h分别调查小菜蛾幼虫存活数；并于72h调查取食面积。药效结果表明：含有54％的苯甲酰基脲类衍生物(I-2)500倍施药后24h～72h，校正死亡率在50.0％～77.5％之间，72h后拒食率为85.2％；1000倍施药后24h～72h，校正死亡率在52.5％～67.5％之间，72h后拒食率为76.4％；2000倍施药后24h～72h，校正死亡率在40.0％～60.0％之间，72h后拒食率为67.3％。
实施例3：
将含有65％的苯甲酰基脲类衍生物(I-3)制剂分别稀释成500倍、1000倍、2000倍作浓度处理，对象作物为团棵期的甘蓝，供试虫源为小菜蛾1～2龄幼虫，采用叶碟法，在药后24h、48h、72h分别调查小菜蛾幼虫存活数；并于72h调查取食面积。药效结果表明：含有65％的苯甲酰基脲类衍生物(I-3)500倍施药后24h～72h，校正死亡率在60.0％～72.5％之间，72h后拒食率为87.3％；1000倍施药后24h～72h，校正死亡率在35.0％～65.0％之间，72h后拒食率为71.2％；2000倍施药后24h～72h，校正死亡率在17.5％～57.5％之间，72h后拒食率为51.7％。
实施例4：
将含有79％的苯甲酰基脲类衍生物(I-4)制剂分别稀释成500倍、1000倍、2000倍作浓度处理，对象作物为团棵期的甘蓝，供试虫源为小菜蛾1～2龄幼虫，采用叶碟法，在药后24h、48h、72h分别调查小菜蛾幼虫存活数；并于72h调查取食面积。药效结果表明：含有65％的苯甲酰基脲类衍生物(I-4)500倍施药后24h～72h，校正死亡率在57.5％～85.0％之间，72h后拒食率为92.2％；1000倍施药后24h～72h，校正死亡率在47.5％～72.5％之间，72h后拒食率为81.2％；2000倍施药后24h～72h，校正死亡率在35.0％～62.5％之间，72h后拒食率为63.0％。
实施例5：
将含有55％的苯甲酰基脲类衍生物(I-5)制剂分别稀释成500倍、1000倍、2000倍作浓度处理，对象作物为团棵期的甘蓝，供试虫源为小菜蛾1～2龄幼虫，采用叶碟法，在药后24h、48h、72h分别调查小菜蛾幼虫存活数；并于72h调查取食面积。药效结果表明：含有65％的苯甲酰基脲类衍生物(I-5)500倍施药后24h～72h，校正死亡率在45.0％～72.5％之间，72h后拒食率为78.7％；1000倍施药后24h～72h，校正死亡率在35.0％～62.5％之间，72h后拒食率为62.9％；2000倍施药后24h～72h，校正死亡率在17.5％～47.5％之间，72h后拒食率为45.3％。
实施例6：
将含有76％的苯甲酰基脲类衍生物(I-6)制剂分别稀释成500倍、1000倍、2000倍作浓度处理，对象作物为团棵期的甘蓝，供试虫源为小菜蛾1～2龄幼虫，采用叶碟法，在药后24h、48h、72h分别调查小菜蛾幼虫存活数；并于72h调查取食面积。药效结果表明：含有76％的苯甲酰基脲类衍生物(I-6)500倍施药后24h～72h，校正死亡率在52.5％～70.0％之间，72h后拒食率为74.8％；1000倍施药后24h～72h，校正死亡率在60.0％～57.5％之间，72h后拒食率为48.5％；2000倍施药后24h～72h，校正死亡率在25.0％～47.5％之间，72h后拒食率为41.2％。
实施例7：
将含有88.9％的苯甲酰基脲类衍生物(I-7)制剂分别稀释成500倍、1000倍、2000倍作浓度处理，对象作物为团棵期的甘蓝，供试虫源为小菜蛾1～2龄幼虫，采用叶碟法，在药后24h、48h、72h分别调查小菜蛾幼虫存活数；并于72h调查取食面积。药效结果表明：含有76％的苯甲酰基脲类衍生物(I-7)500倍施药后24h～72h，校正死亡率在55.0％～80.0％之间，72h后拒食率为84.9％；1000倍施药后24h～72h，校正死亡率在40.0％～67.5％之间，72h后拒食率为73.4％；2000倍施药后24h～72h，校正死亡率在25.0％～55.0％之间，72h后拒食率为63.8％。
Claims (3)
1、苯甲酰基脲类化合物，其特征在于用化合物
与化合物
反应制备得下述苯甲酰基脲类衍生物：
上述两个化合物的用量为1∶1.1～1∶1.3，其中基团R1、R2、R5为氟原子或氯原子；R3为氟原子或氨基；R4为氢、氯原子或氟原子。
2、根据权利要求1所述的化合物，其特征在于结构通式为
的化合物如下：
(a)当R1为F，R2为Cl，R3为F时，R4为F，R5为F；
(b)当R1为F，R2为Cl，R3为F时，R4为Cl，R5为Cl；
(c)当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为Cl，R5为H；
(d)当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为F，R5为F；
(e)当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为Cl，R5为H；
(f)当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为F，R5为F；
(g)当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为Cl，R5为Cl。
3、根据权利要求2所述的化合物，其特征在于上述结构通式的化合物为：
当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为Cl，R5为H；
当R1为F，R2为F，R3为F时，R4为F，R5为F；
当R1为F，R2为F，R3为NH2时，R4为Cl，R5为Cl。
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