CN1246479A

CN1246479A - 早熟素杂氮硅三环修饰物及其制备方法

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Publication number: CN1246479A
Application number: CN 99116110
Authority: CN
Inventors: 孔垂华; 黄寿山; 芦永辉; 胡飞; 骆世明
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-03-08
Anticipated expiration: 2019-04-02
Also published as: CN1074415C

Abstract

早熟素杂氮硅修饰物其化学结构式为右式,其制备方法:使用7位取代的6－甲酰基－2,2－二甲基－2H苯并吡喃和r－胺丙基杂氮硅三环反应得到,或者使用7位取代的6－甲酰基－2,2－二甲基－2H苯并吡喃和r－胺丙基三乙氧基硅烷反应制得中间体,然后再与三乙醇胺缩合得到。

Description

早熟素杂氮硅三环修饰物及其制备方法

本发明涉及一种化合物，特别早熟素杂氮硅三环修饰物及其制备方法。

早熟素杂氮硅三环修饰物又称为含杂氮硅三环基团的2H-苯并吡喃类化合物。

1976年Bowers W.S.首先从胜红蓟属(Ageratum)植物中发现2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物早熟素I和早熟素II(Science 1976，193：524)具有使昆虫早熟变态的功能，揭示了植物和昆虫之间存在的交互化学作用。随后Sharma G.P.发现这类化合物也具有抗菌作用(Sci.Cult.1979，45：327)，本发明人最近证明这类化合物能显著地抑制植物的生长发育(应用生态学报1997，8：304；1998，9：257)。一些国外专利也分别报道各种各样的2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物的提取、制备及防治病虫害的活性物质。例如1986年9月公开的印度第158，187号专利公开了2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类衍生物作为杀虫和杀线虫剂使用。1987年4月公开的美国第4,656,189号专利公开了作为昆虫抗保幼激素的二烷氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物的制备和从熊耳草(Ageratumhoustonianam)分离提取的方法。但是关于含有杂氮硅三环基团的2H-苯并吡喃类化合物未见有任何文献涉及。

本发明的目的是提供一种化合物：6-亚甲胺丙基杂硅三环-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物及其前体6-甲酰基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物和制备方法，进一步的目的是提供应用这一类化合物作为病虫害防治的活性物质。

本发明的含杂氮硅三环基团的2H-苯并吡喃类化合物，其化学结构为：

R为氢、羟基和甲氧基。

其中6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基2H-苯并吡喃，其化学结构式为：

本发明提供的含杂氮硅三环基团的2H-苯并吡喃类化合物用下列两种方法制备。方法I

使用7位取代的6-甲酰基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和r-胺丙基杂氮硅三环在有机溶剂中直接脱水制备得到这类化合物。

其中：R代表氢、羟基和甲氧基方法II

使用7位取代的6-甲酰基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和r-胺丙基三乙氧基硅烷在有机溶剂中脱水制得中间体化学结构式C，然后再与三乙醇胺缩合得到这类化合物。

R为氢、羟基和甲氧基。

上述所说脱水反应可以在芳香烃，烷烃等有机溶剂中进行，像苯，甲苯和石油醚这样的溶剂是比较理想的。这一反应均在20℃到50℃的温度范围内进行。上述说的三乙醇胺的缩合反应则不需要溶剂，在80-120℃加热回流进行。

上述所说的制备方法中所使用的前体r-胺丙基三乙氧基硅烷和三乙醇胺均为市售商品，工业级和试剂纯商品均可方便地从市场购入。r-胺丙基杂氮硅三环可按一般的方法制备，如丁齐柱等人(《高等化学学报》，198910：369)的一般步骤，用r-胺丙基三乙氧基硅烷和三乙醇胺缩合制备如下：

上述所说的制备方法中所使用的另一类前体，7位取代的6-甲酰基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物是通过对7位取代的2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物进行甲酰化反应制备的：R为氢、羟基和甲氧基。

上式甲酰化方法是在三氯氧磷和N，N-二甲基甲酰胺共同作用下进行的Vind K.等人在《化学工业》(Chemistry and Industry，1982(6)：369)杂志报道过这一方法，但本发明对该文献方法进行了改进，N，N-二甲基甲酰胺在反应中既作甲酰化试剂又作为反应的溶剂，反应温度在10℃到50℃范围内进行，改进的制备方法使得这一反应变得更加简单和易于掌握。对于7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃化合物可按Bowers在美国第4,656,189)专利中所描述的方法制备或从熊耳草(Agertaum houstoniauan)中分离提取得到，也可以从发明人在《应用生态学报》(1998，9(3)：257)和《植物生态学报》(1998，22(5)：403)杂志上所描述的方法从南中国重要杂草胜红蓟(Agertaum conyzoides)中提取得到。7-羟基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和2，2-二甲基-2H-苯并吡喃可完全按照文献(V.K.Ahluwaliaet al Indian J Chem 1982 21(B)：629；1990 29(B)：757)的方法制备。

6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃化合物可用6-甲酰基-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和无水苯，在20-25℃下溶解后加入r-胺丙基杂氮硅三环，搅拌反应后除去苯和水而得到。

本发明中所提出的早熟素杂氮硅三环修饰物，化学结构式A是一类可按照技术熟练人员已知的方法用作对病虫害防治中的活性物质，通常与载体混合在一起使用达到防治目的。适用的载体可以是液体，也可以是固体，包括水、石油馏出物或其它含或不含表面活性剂的液体。液体浓缩物可按如下方法配制：将一种化学式A的化合物用非植物毒性的溶剂如丙酮或N，N-二甲基甲酰胺溶解，并借助于适当的表面活性乳化剂和分散剂把这类活性物质分散在水中。分散剂和乳化剂的选择及用量取决于它们促进这类活性物质分散的能力，一般来说，分散剂和乳化剂用量最好尽可能地少。

在使用固体作为这类活性物质的载体时，将活性组分分散在适当粉碎的固体载体中，这些固体载体包括粘土、膨润土、硅藻土和酸性白土等。

可施用所需量的本发明提出的活性物质，一般来讲，应保证这类活性物质对病虫害的作用浓度在100μg.g^-1至1000μg.g^-1范围。

本发明提出的这类活性物质，在对病虫害防治中的作用和传统的农药有所区别，它们对病虫害的防治效果不一定是直接的毒杀作用，而是通过抑制、驱避和影响害虫的产卵和生长发育行为这类缓慢和温和的方法来达到目的。这样，除了用传统的校正死亡率来评价这类活性物质对病虫害的效果，更客观可靠的是用生命表的方法(黄寿山《华南农业大学学报》，1995，15(3)：45)，全面评价这类物质对害虫实验种群的控制作用。

下列实例是制备本发明中间体和化合物所用方法的说明。对于核磁共振氢谱分析、化学位移的报告值以200兆赫超导核磁场的百万分之几来表示。实例1

下面对含杂氮硅三环基团的2H-苯并吡喃类化合物及其前体的制备方法作进一步的说明：

6-甲酰基-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃的制备：

在装有回流冷凝管和氯化钙干燥管的500ml三口反应瓶中，加入6.9克7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃(36mmol)和15ml N，N-二甲基甲酰胺，搅拌条件下，在低于20℃的温度下，用注射器加入4.5ml(48mmol)三氯氧磷，在18-22℃维持反应1小时，然后用水浴升温在50±2℃继续反应5小时后结束反应。降温至10℃以下，加入15g碎冰于反应瓶中进行水解，然后再加5N氢氧化钠溶液将水解液调至中性。乙醚萃取三次反应水解液，合并萃取液加无水硫酸钠干燥24小时后除去溶剂得粗产品。粗产品用苯加石油醚混合溶剂重结晶，苯加石油醚混合剂的体积比为1∶4，得6-甲酰基-7-甲氧基2，2-二甲基-2H-苯并吡喃的浅黄色晶体，产品熔点71-72℃。′H-核磁共振谱(CDCl₃)：10.22(s，1H，CHO)，7.46-7.24(m，2H，Ph)，6.29-5.55(m，2H，CH＝CH)，3.85(s，3H，OCH₃)，1.42(s，6H，2CH₃)。证实此物质的结构。

6-甲酰基-7-羟基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和6-甲酰基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃按上述同样方法制备。′H-核磁共振谱表征分别为：11.34(s，1H，OH)，9.69(s，1H，CHO)，7.18-6.28(m，2H，Ph)，6.05-5.43(m，2H，CH＝CH)，1.45(s，6H，2CH₃)和10.62(s，1H，CHO)，7.07-6.80(m，3H，Ph)，6.28-5.57(m，2H，CH＝CH)，1.41(s，6H，2CH₃)。

图1为6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃红外光谱图图2为6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃核′H-磁共振谱图。

实例2

方法I，6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡哺的制备。在装有回流冷凝管和氯化钙干燥管的150ml的反应瓶中加入6.6克(30mmol)6-甲酰基-7甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和60ml无水苯，在20-25℃下搅拌溶解后加入7.5克r-胺丙基杂氮硅三环(33mmol)20-25℃下搅拌反应1小时后升温至50℃反应3小时。除去苯及生成的水，得浅黄色固体粗品，加入甲醇与乙醚混合溶剂重结晶得黄色固体，混合溶剂的体积比为：甲醇∶乙醚为2∶1，结晶固体的熔点164-165℃。元素分析：C₂₂H₃₂N₂O₅Si。计算值：C，60.81％；H，7.39％；N，6.38％。实测值：C，60.99％；H，7.14％；N，6.23％。红外光谱(溴化钾压片)：V(cm^-1)579.0(m，Si←N)，1127.1(s，Si-O)，1296.8(s，C-O)，1636.0(s，CH＝N)，¹H-核磁共振谱(CDCl₃)：7.50(m，2H，Ph)，6.43-5.59(m，2H，CH＝CH)，3.78-3.31(m，12H，CH₂CH₂)，2.77-2.71(m，4H，NCH₂CH₂)，2.51(s，3H，OCH₃)，1.37(s，6H，2CH₃)，1.32(m，2H，CH₂-Si)。其红外光谱和¹H-核磁共振谱参见附图。按照上述同样方法可得到化学式A中所表示的R为氢和羟基的衍生物。其′H-核磁共振谱表征分别为：7.51-7.32(m，2H，Ph)，6.05-5.43(m，2H，CH₂CH)，3.31-3.09(m，12H，3CH₂CH₂O)，2.56-2.31(m，9H，NCH₂CH₂)，1.55(s，OH，2CH₃)，1.29(m，2H，CH₂-Si)和8.81(s，1H，OH)，7.41-7.19(m，3H，Ph)，6.23-5.85(m，2H，CH＝CH)，3.19-3.01(m，12H，3CH₂CH₂O)，2.66-2.60(m，4H，NCH₂CH₂)，1.41(s，6H，2CH₃)，1.23(m，2H，SiCH₂)。实例3

方法II，6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃的制备。

在装有回流冷凝管和氯化钙干燥管的150ml反应瓶中加入5.6克(30mmol)6-甲酰基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和60ml无水苯，在20-25℃的温度内搅拌后加入6.8克(30mmol)r-胺丙基三乙氧基硅烷，搅拌反应1小时后升温至50℃，加入6克(40mmol)三乙醇胺，升温至80℃回流反应3小时，蒸去溶剂苯和反应生成的乙醇后冷却至20-25℃，用乙醇重结晶得浅黄色晶体9.7克，收率79％，熔点131-132℃，′H-核磁共振谱同实例2中所描述的一致，同样方法可以制备化学式A所表示的R为甲氧基和羟基的衍生物。

评价了三个新型含杂氮硅三环基团的2，2-二甲基-2H-苯并吡喃化合物对一些代表性植物、真菌和昆虫的生物活性，所用的测试方法均按典型的农药生物测定方法进行(陈万春，《农药生物测定技术》，1991，北京：北京农业大学出版社)测定结果列于下表中。6-亚甲胺丙基杂氢硅三环-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃类化合物的

生物活性(抑制百分率)化合式A化合物浓度 R＝氢 R＝羟基 R＝甲氧基

(μg.g^-1)

稗草^* 1667 0/0 5.4/0 10.8/6.9(Echinochloa ctusgalli)

油菜^* 1667 8.8/15.7 10.1/0 15.8/4.8(Brassica rapus)

反枝苋^* 1667 0/0 10.3/7.7 21.1/0(Armaranthus retroflexus L.)

拟谷盗 100 100 100 100(Tribolimn confusum)

粘虫^** 1000 30 35 60(Mythimna separata)

水稻纹枯病 500 57.1 83.9 83.5(Rhixoctonia solani)

黄瓜灰霉病 500 22.1 7.2 8.9(Botrytis cinerea)

油菜菌核病 500 0 0 38.1(Sclrotinia sclerotiorum)^*茎叶处理/土壤处理：^**所有样品均使粘虫拒食并延迟蜕皮1天。上述生物活性测定结果表明化学式A所示的含杂氮硅三环苯并吡喃类化合物对植物一般不具有毒性，对致病真菌的抑制活性较强，对昆虫有一定的致死作用，但使昆虫拒食和延迟蜕皮，表明这类物质影响昆虫的发育进程。用生命表方法评价了代表性化合物6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃对重要害虫小菜蛾(Plutella xylostella(L.))的实验种群控制作用，研究方法和结果如下：

方法1 6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃对小菜蛾成虫的产卵忌避作用

于5ml的小安瓶中培育菜心苗(Brassica campestris L.Var.utilis)(80天菜心)，待苗高约3cm，子叶全部展开时选取长势均匀的作试验。每瓶保留6-8株小苗。

用6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃丙酮溶液加水稀释成为100μg·g^-1、250μg·g^-1、350μg·g^-1、400μg·g^-1、500μg·g^-1的水溶液(6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃丙酮溶液、吐温-80和水的重量比约为1∶1∶18)处理小菜苗。将小苗上部完全浸入不同浓度的处理液中3秒后取出，小心沥干附于其上的处理液液滴，以免处理液流至根部，晾干后置于已预先放入约100头羽化24小时的小菜蛾成虫的养虫笼内(45×45×100cm³)。每处理设5个重复，对照用清水处理。一次性处理全部预计所需之菜苗，每隔24小时更换一次，并记录24小时内的落卵量，直至对照与处理差异不显著为止。产卵忌避率按以下公式计算：

方法2 6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃处理小菜蛾卵的种群控制作用

将新鲜的菜心叶放入保鲜袋内，并在保鲜袋上扎孔，以利菜叶气味的释放，引诱小菜蛾产卵。将放有菜叶的保鲜袋放入养虫笼内让成虫产卵，12小时后取出。将带卵的保鲜袋剪成小片，每片带卵10-20粒，经12小时后以不同浓度的6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃溶液处理。采用浸渍法，将带卵小片放入上述溶液中浸3秒后取出，展开并晾干后放入垫有湿润滤纸的直径为9cm的培养皿内，用打了孔的保鲜膜封口。设5个处理，处理浓度为500μg·g^-1、800μg·g^-1、1100μg·g^-1、1400μg·g^-1、1700μg·g^-1、2000μg·g^-1，每个处理5个重复，对照以丙酮处理。每日观察卵的孵化情况并滴入适量的清水以保持湿度。卵孵化后放入新鲜的甘蓝叶片饲喂，每1-2天更换新鲜的叶片一次。每日观察其生长发育情况及存活情况，直至全部羽化出成虫。待蛹羽化出成虫后配对，置于直径为3cm，高为15cm，一端以铜网封口的玻璃筒内，筒内罩一瓶菜心小苗供其产卵，以棉花沾10％的蜂蜜溶液放入筒内作为成虫的补充营养。每日更换菜苗，并记录雌虫逐日产卵量，直至成虫全部死亡。根据实验记录编制小菜蛾实验种群生命表，并进行统计分析。

方法3 6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃处理小菜蛾1龄幼虫的种群控制作用

以前述方法收集的小菜蛾卵，待孵化后24小时内取1龄幼虫处理。将甘蓝叶片撕成小片放入直径为9cm的垫有湿润滤纸的培养皿内，置于Potter喷雾塔下喷一次处理液后，翻转叶片并接上初孵幼虫20头(喷处理液后检查实际接虫数，并以此时的虫数为准)，再喷一次，每次喷施量为1ml。每隔12小时检查其生长发育情况及存活情况，直至全部羽化出成虫。成虫处理方法同方法1和方法2。设5个处理，处理浓度为100μg·g^-1、200μg·g^-1、300μg·g^-1、400μg·g^-1、500μg·g^-1，每处理5个重复，对照为丙酮。

全部试验均在25±2℃的温室内进行。

上述方法试验结果表明：6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃具有抑制小菜蛾生长发育的作用，处理后其幼虫的发育历期显著延长。6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H-苯并吡喃对小菜蛾实验种群具有较强的产卵忌避作用，100μg·g^-1的水溶液对成虫的产卵忌避率达43.05％。500μg·g^-1处理小菜蛾卵及其1龄幼虫，其种群干扰控制指数(Interference Index of Population Control，IIPC)分别为0.1592和0.2023，加上其对成虫产卵忌避的综合作用，则IIPC为0.0842和0.1070。

虽然用前面所述的实例说明了本发明，但不能推论它局限于这里所用的材料，相反，本发明包括上述公开的一般领域，所做出的各种改变和具体化并没有背离它的精神和范围。

Claims

1.一种早熟素杂氮硅三环修饰物，其特征在于这类修饰物的化学结构式为：

其中R代表氢、羟基和甲氧基。

2.根据权利要求1所说的修饰物，其特征在于这类修饰物中的其中一种化合物为：6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲基-2H苯并吡喃化合物，其化学结构式为：

3.一种早熟素杂氮硅三环修饰物的制备方法，其特征在于使用7位取代的6-甲酰基2，2-二甲基-2H-苯并吡喃和r-胺丙基杂氮硅三环在有机溶剂中脱水得到。

R为氢、羟基、甲氧基。

4.根据权利要求3所说的修饰物制备方法，其特征在于使用7位取代的6-甲酰基-，2-二甲基-2-2H苯并吡喃和r-胺丙基三乙氧基硅烷在有机溶剂中脱水得中间体，然后再与三乙醇胺缩合得到。R代表氢、羟基和甲氧基。

5.据权利要求2所说的修饰物，6-亚甲胺丙基杂氮硅三环-7-甲氧基-2，2-二甲-2H-苯并吡喃化合物的制备方法，其特征在于使用6-甲酰基-7-甲氧基-2，2-二甲基-2-2H-苯并吡喃和无水苯，在20-25℃下溶解后加入r-胺丙基杂氮硅三环得到。

6.根据权利要求3和4所说的制备方法，其特征在于所说的有机溶剂可选用芳香烃、烷烃、苯、甲苯和石油醚。

7.根据权利要求3和4所说的制备方法，其特征在于所说的脱水反应是在20-50℃的温度范围内进行。

8.根据权利要求4所说的化合物，其特征在于所说的中间体与三乙醇胺缩合反应是在80-120℃的温度下进行。