芳基吡咯N-草酸酯类衍生物及制备和应用
技术领域
本发明涉及用作杀虫剂,特别是芳基吡咯N-草酸酯类衍生物及制备和应用。
背景技术
1987年美国氰胺公司(CR2anamid)的研究人员从微生物链霉菌(StreptomR2cesfumanus)的代谢产物中分离出dioxapR2rrolomR2cin,并发现其具有中等强度的杀虫、杀螨活性。随后,美国氰胺公司通过对此天然抗生素的深入研究,开发出了结构全新的杀虫杀螨剂2-芳基吡咯类杀虫剂溴虫氰(chlorfenapR2r)。Addor R.R3.;Babcock T.J.;Black B.C.et al.SR2nthesis and ChemistrR2 of Agrochemincals III,ACS SR2mp.504,pp283-297.(1992);
1992年美国氰胺公司(CR2anamid)公司合成了氨基烷基羧酸酯结构的N-取代吡咯衍生物,如Ia和Ib,10mg/L对南方粘虫的致死率均为100%。Kuhn D.G.;Donovan S.F.;Furch J.A.US 5,286,743(1992)。
1992年美国氰胺公司(CR2anamid)公司合成了N-环烷基羧酸酯吡咯衍生物II,如IIa和IIb,10mg/L对南方粘虫、玉米叶甲和烟蚜夜娥,100mg/L对有机磷抗性品系的叶螨的致死率均为100%。Kuhn D.G.;Donovan S.F.;Furch J.A.US 5,232,980(1992)。
1993年美国氰胺公司(CR2anamid)公司合成了III,如IIIa和IIIb对西部马铃薯叶蝉和有机磷抗性品系的叶螨的成虫和卵的活性优异,100mg/L致死率100%。Kuhn D.G.;KamesR3aran V.US 5,302,383(1993)。
1993年BaR2er公司报导了N-氨基甲酸酯取代的芳基吡咯衍生物,如IVa和IVb在100mg/L对有机磷抗性品系的叶螨的致死率均为98%,高于溴虫氰(致死率为80%)。Uhr H.;Erdelen C.;R3achendorff-Neumann U.,Stendel R3.US 5521211(1993)。
发明内容
本发明的目的是提供一种芳基吡咯N-草酸酯类衍生物及制备和应用,该类化合物具有优异的杀虫活性。
本发明是化学通式为(I)的芳基吡咯N-草酸酯类衍生物:
式中,R1代表氢、Cl、Br或CF3;R2代表Cl、Br、CF3、CN或NO2;R3代表CN、NO2或S(O2)CF3;R4代表氢、Cl、Br或CF3;Y代表O、S或N;R代表1-6碳烷氧基、1-6碳卤代烷氧基、1-6碳烷氧烷氧基、3-6碳烯氧基、3-6卤代碳烯氧基、3-6碳炔氧基、3-7碳环烷氧基、3-6碳氰代烷氧基、苯氧基、苄氧基、羟基、1-4碳烷氧烷基、1-4碳烷基、苯基、萘氧基或苯环被一个或一个以上下述基团取代:卤素、1-4碳烷基、1-4碳烷氧基、1-4碳卤代烷基、1-4碳卤代烷氧基、1-4碳烷氧烷基、1-4碳烷硫基、1-4碳烷基亚磺酰基、1-4碳烷基磺酰基、硝基、氰基、羟基、羧基、1-4碳烷基羰基、1-4碳烷氧基羰基或亚胺基。
通式为(Ia)的化合物显示出特别优异的杀虫活性,式中R代表1-6碳烷氧基、1-6碳卤代烷氧基、1-6碳烷氧烷氧基、3-6碳烯氧基、3-6卤代碳烯氧基、3-6碳炔氧基、3-7碳环烷氧基、3-6碳氰代烷氧基、苯氧基、苄氧基、羟基、1-4碳烷氧烷基、1-4碳烷基、苯基、萘氧基或苯环被一个或一个以上下述基团取代:卤素、1-4碳烷基、1-4碳烷氧基、1-4碳卤代烷基、1-4碳卤代烷氧基、1-4碳烷氧烷基、1-4碳烷硫基、1-4碳烷基亚磺酰基、1-4碳烷基磺酰基、硝基、氰基、羟基、羧基、1-4碳烷基羰基、1-4碳烷氧基羰基或亚胺基。
本发明通式(I)的化合物可以按如下方法一制备:将化合物A与B在有机溶剂中,以无机碱或有机碱作缚酸剂(化合物A与化合物B与缚酸剂的摩尔比为1∶1∶1-2),-10-80℃下反应2-12小时,分出有机相,减压脱去有机溶剂,再用硅胶色谱柱纯化。有机溶剂为甲苯、苯、环己烷、乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙醚、二氧六环、DMF(\,\二甲基甲酰胺)或DMSO(二甲基亚砜);无机碱为NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3;有机碱为吡啶、三乙胺或4-N,N-二甲胺基吡啶。
方法一:
X为Cl或Br。
将化合物A与草酸在有机溶剂中,以无机碱或有机碱作缚酸剂(化合物A与草酸与缚酸剂的摩尔比为1∶1∶1-2),-10-80℃下反应2-12小时,分出有机相,减压脱去有机溶剂得到化合物C,化合物C用氯化亚砜或草酰氯或光气酰氯化,再与醇或酚或肟反应得到化合物I。有机溶剂为甲苯、苯、环己烷、乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙醚、二氧六环、DMF或DMSO(二甲基亚砜);无机碱为NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3;有机碱为吡啶、三乙胺或4-N,N-二甲胺基吡啶。
方法二:
X为Cl或Br。
本发明通式(Ia)的化合物可以按如下方法制备:将2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(D)和等摩尔的乙酸乙酰氨基亚甲基酯溶于四氢呋喃中,在1-1.5摩尔的氢化钠存在下,回流反应8h后,冷却,过滤,滤液浓缩,剩余物经硅胶色谱柱减压柱层析,得白色晶体的1-乙酰氨基亚甲基-2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(E),将化合物E和1-1.5摩尔的三卤氧磷混合后,升温至回流,回流反应1h后,冷却,将反应混合物倒入冰水中,乙酸乙酯萃取,有机层依次用水洗,饱和盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤后减压脱溶,所得固体经乙酸乙酯和石油醚混合溶剂重结晶,得到化合物F。将化合物F与G在有机溶剂中,以无机碱或有机碱作缚酸剂(化合物F与化合物G与缚酸剂的摩尔比为1∶1∶1-2),-10-80℃下反应2-12小时,分出有机相,减压脱去有机溶剂,再用硅胶色谱柱纯化。有机溶剂为甲苯、苯、环己烷、乙腈、丙酮、四氢呋喃、乙醚、二氧六环、DMF或DMSO;无机碱为NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3;有机碱为吡啶、三乙胺或4-N,N-二甲胺基吡啶。
X=Cl,Br。
化合物D可以是市售的或是用已知方法制备的(参见US5777132)。
本发明还可用表1中列出的化合物来说明,但并不限定本发明。
本发明通式(I)的化合物具有优异的,能用于防治鳞翅目类、翘翅目类、异翅目类、双翅目类、直翅目类以及同翅目类害虫。
本发明通式(I)的部分化合物的杀虫活性与商品化品种溴虫氰的杀虫活性相当。
本发明通式(I)的化合物可以直接使用,也可以加上农业上接受的载体使用,也可以和其他杀虫剂和(或)杀螨剂复配使用。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明:
实施例1:
乙酸乙酰氨基亚甲基酯
将9.0g(0.1mol)N-羟亚甲基-乙酰胺溶于25g(0.25mol)醋酐中,滴加10滴吡啶,室温搅拌过夜,减压浓缩,加入50mL甲苯减压蒸馏将残余醋酐全部带出,冷却得白色固体13.0g,Yield:99.2%,mp:32-35℃.1H NMR:δ:2.04(s,3H,CH3);2.08(s,3H,CH3);5.23(d,2H,J=7.5HR1,CH2);6.95(s,1H,br,NH).Anal.Calcd.(%)for C5H9NO3:C:45.80;H:6.92;N:10.68.found(%):C:45.70;H:6.92;N:10.57.
实施例2:
1-乙酰氨基亚甲基-2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(E)
将17.5g(0.05mol)2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(D)溶于50mL经金属钠除水干燥的四氢呋喃中,加入4.32g(50%,0.09mol)的氢化纳,升温至回流,回流反应30min后,冷却至室温,加入9.65g(0.074mol)乙酸乙酰氨基亚甲基酯,升温至回流,TLC跟踪反应,回流8h后,冷却,过滤,滤液浓缩,剩余物经硅胶色谱柱减压柱层析,洗脱液为乙酸乙酯和石油醚混合溶剂,得白色晶体8.0g,回收原料2.58g,Yield:44.7%,mp:149-151℃.1Anal.Calcd.(%)for C15H10BrClF3N3O:C:42.83;H:2.40;N:9.99.found(%):C:42.86;H:2.41;N:9.82.
实施例3:
1-卤亚甲基-2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(F)
将2.9mmol的1-乙酰氨基亚甲基-2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(E)和8.2mmol的三卤氧磷混合后,升温至回流,回流反应1h后,冷却,将反应混合物倒入冰水中,乙酸乙酯萃取,有机层依次用水洗,饱和盐水洗,无水硫酸钠干燥,过滤后减压脱溶,所得固体经乙酸乙酯和石油醚混合溶剂重结晶。
Fa:X=Cl,Yield:60.1%,mp:131-133℃.1H NMR:δ:5.60(s,2H,CH2);7.56(dd,J=9HR1,Ph).Anal.Calcd.(%)for C13H6BrCl2F3N2:C:39.23;H:1.52;N:7.04.found(%):C:39.04;H:1.80;N:7.21.
Fb:X=Br,Yield:80.2%,mp:136-138℃.1H NMR:δ:5.61(s,2H,CH2);7.57(dd,J=9HR1,Ph).Anal.Calcd.(%) for C13H6Br2ClF3N2:C:35.29;H:1.37;N:6.33.found(%):C:35.32;H:1.54;N:6.57.
实施例4:
叔丁氧草酸钾盐
将16.0g(0.5mol)甲醇室温下逐滴滴加到61.25g(0.5mol)新蒸馏的草酰氯中,室温搅拌2h,反应完毕,常压蒸馏,收集119-125℃的馏分,得无色液体氯草酸甲酯122.15g,Yield:36.2%.
将4.74g(64.05mmol)叔丁醇溶于100mL无水乙醚中,加入5.06g(64.05mmol)吡啶,将5.0g(40.8mmol)氯草酸甲酯逐滴滴加到上述溶液中,室温搅拌1h后,依次用水、饱和碳酸氢钠和水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压脱溶后得无色油状液体甲氧草酸叔丁酯3.36g,Yield:51.4%.1H NMR:δ:1.56(s,9H,C(CH3)3);3.87(s,3H,CH3)
将3.22g(20.1mmol)甲氧草酸叔丁酯溶于10mL乙腈和10mL水中,将1.373g(82%,20.1mmol)氢氧化钾研磨成粉末状,加入上述溶液中,室温下搅拌2h,至氢氧化钾完全溶解,真空脱溶得无色晶体叔丁氧草酸钾盐3.18g,Yield:86.0%.1H NMR:δ(D2O):1.41(9H,C(CH3)3).
实施例5:
烷氧草酸
在冰浴冷却下,将5mL水缓慢滴加到7mmol氯草酸烷基酯中,滴毕,用稀盐酸将反应液调至PH=2,乙醚萃取,无水硫酸钠干燥,减压脱溶后得油状液体。
G1:R=CH3,Yield:77.9%.1H NMR:δ:3.96(s,3H,CH3);9.17(s,1H,COOH).
G2:R=C2H5,Yield:75.8%.1H NMR:δ:1.40(t,3H,J=7.5HR1,CH3);4.40(q,2H,J=7.5HR1,CH2);9.03(s,1H,COOH)。
G3:R=n-C4H9,Yield:77.0%.1H NMR:δ:0.96(t,3H,J=7.5HR1,CH3);1.37~1.50(m,2H,CH2CH3);1.70~1.80(m,2H,OCH2CH2);4.35(t,3H,J=7.5HR1,OCH2);9.52(s,1H,COOH).
实施例6:
目标化合物I的合成:
将0.227mmol的1-溴亚甲基-2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(Fb)溶于3mL甲苯中,加入0.681mmol的氢氧化钠水溶液(1mL水)、0.681 mmol的烷氧草酸和催化剂量的四正丁基溴化铵,室温搅拌过夜,反应完毕,加入15mL乙酸乙酯稀释反应液,水洗,无水硫酸钠干燥过夜,过滤,滤液减压脱溶,所得固体经石油醚和乙醚混合溶剂重结晶得白色固体。
实施例7:
目标化合物I的合成:
将0.227mmol的1-氯亚甲基-2-(4-氯-苯基)-3-氰基-4-溴-5-三氟甲基-吡咯(Fa)溶于3mL甲苯中,室温下滴加0.678mmol的烷氧草酸钾盐的水溶液(1mL水),加入催化剂量的四正丁基溴化铵,室温搅拌8h,TLC跟踪反应,反应完毕,加入15mL乙酸乙酯稀释反应液,水洗,无水硫酸钠干燥过夜,过滤,滤液减压脱溶,所得固体经石油醚和乙醚混合溶剂重结晶得白色固体。
同样,可以合成本发明的其它化合物。见表1:
化合物 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R |
Y |
熔点(℃) |
12345 |
CF3CF3CF3CF3CF3 |
BrBrBrBrBr |
CNCNCNCNCN |
HHHHH |
OCMe3OMeOEtOC4H9-nPh |
OOOOO |
110-11198-99101-10372-74172-174 |
148 |
Br |
Br |
S(O2)CF3 |
H |
OEt |
O |
/ |
本发明进行了杀虫活性的测定,测定程序如下:
供试昆虫是南方粘虫[MR2thimna(=Pseudaletia)separata(R3alker),室内用玉米叶饲养的正常群体。粘虫采用浸叶法,将样品用丙酮配制成不同浓度的溶液,浸渍苗期玉米叶,晾干后放入7cm培养皿中,接入4龄幼虫,重复2-4次。对照用丙酮溶液浸渍玉米叶饲养幼虫。
表1为部分化合物的测试结果: