CN87100812A - 萘啶衍生物、它们的制备方法和作为除草剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明叙述新的咪唑啉基萘啶衍生物和它们的制备方法。衍生物通式为其中D、E、F或G之一是氮原子,其它的是被Y取代的碳原子,Y中X、A、B、R1和R2在说明书中给出定义。本发明的化合物用作除草剂并且表现出高选择性。
Description
本发明涉及新的咪唑啉基萘啶衍生物、它们的制备方法和它们作为除草剂的应用。
具有除草活性的咪唑啉已为人们所知(DE-OS2833274和DE-OS3121736中已有描述)。这类化合物在重要农作物上的活性和对作物的适应性一直不太满意和/或存在相应的除草选择性问题。
本发明的目的是制备一种新的化合物,这种化合物克服了已知化合物的不足并且改进了生物特性。
现已发现,通式Ⅰ的萘啶衍生物显示出人意料的较大活性和/或改进的选择性。
其中D、E、F或G中的一个是氮原子,其它的是被Y取代的碳原子,其中Y是氢、卤素、氨基、硝基、氰基、C3-8环烷基、C3-8的环烯基、C3-8的环烷氧基、C3-8的环烯羰基、C1-8的烷氧基、C1-8的烷氧羰基、C1-8的烷硫基、C3-8的环烷硫基、苄硫基、四氢化糖基羰基、可任意被卤素、C1-4烷基或C1-4烷氧基取代的苯基、可任意被C1-4烷基、卤代烷基或硝基取代的苯氧基、C1-4烷基氨基、二-C1-4烷基氨基或C3-6环烷基氨基,或C1-8烷基、C3-8烷烯基或C3-8炔基,以上每个基团都可任意地被一个或多个选自卤素、氰基、硝基、氨基或C1-4烷氧基的基团取代;
X是氢、硝基、C1-3烷氧基、C1-3卤代烷基或C1-3烷基;
R1是C1-4的烷基;
R2是C1-6的烷基或C3-6的环烷基;或者
R1和R2与相邻的碳原子一起形成可任意被甲基取代的C3-6环烷基;
W是O或S;
A是CH2OH、COOR3或CONR4R5、其中R3是可任意被一个或多个O或S原子间隔的C1-12烷基、可任意被C1-3烷氧基、卤素、羟基、C3-6环烷基、呋喃基、四氢呋喃基、苯基、卤代苯基、C1-4烷基苯基、C1-4烷氧苯基、硝基苯基、氰基、羧基、C1-4烷氧羰基或C1-4烷硫基取代的C1-12的烷基、可任意被C1-3烷氧基、苯基或卤素取代的C3-8的烯基、可任意被甲基取代的C3-6环烷基、或是碱金属、碱土金属、锰、铜、铁、锌的阳离子,或是铵离子或是有机铵化合物;
R4和R5彼此独立,可以是氢、羟基、或C1-4烷基,当R4为氢时,
R5是NH2、N(CH3)2、NHCOCH3或NH-苯基
B是氢,当A是COOR3、R3不是氢时,B还可以是COR6或SO2R7其中R6为C1-8的烷基、C1-8卤代烷基或可任意被一个或多个卤素、硝基、甲基或甲氧基取代的苯基、R7为C1-6烷基、CF3、CCl3,或可任意被一个或多个卤素、硝基或C1-6烷基取代的苯基。
下面提到的卤素这一术语表示氟、氯、溴,最佳为氟或氯。
通式为Ⅰ的本发明化合物可通过下面方法来制备,其中
A)将通式为Ⅱ的化合物
其中X、D、E、F、G、R1、R2和W的定义与通式Ⅰ相同,在碱性条件下环化,得到式Ⅰ的化合物,其中A为COOH、B为氢;
B)将通式为Ⅲ的化合物
其中X、D、E、F、G、R1、R2、R3(除氢之外)和W除去R3不是氢之外定义与式Ⅰ相同,用磷酰氯和五氯化磷混合物处理,得到式Ⅰ的化合物,其中A为COOR3(R3≠H)B为氢;
C)将通式Ⅳ的化合物
其中X、D、E、F、G、W、R1的定义与式Ⅰ中的定义相同,用C1)、C2)、C3)步骤处理:
C1)分子式为R3-OH的醇,其中R3的定义与式Ⅰ中的相同,但不为氢,在任意溶剂存在下和相应的碱金属醇盐反应,或者
C2)分子式为HNR4R5的胺,其中R4和R5的定义与式Ⅰ中的相同,在任意溶剂存在下反应,或者
C3)一种还原剂,象氢硼化钠,反应得到式Ⅰ的化合物,其中A为COOR3(R3≠H),CONR4R5或CH2OH并且B=氢;
将式Ⅰ的化合物,其中A是COOH,与等当量的碱反应将生成盐得到A为COOR3的式Ⅰ的化合物,R3是生成离子的盐。或将式Ⅰ的化合物,其中A为CO2R3(R3≠H),用酰基卤、酸酐、磺酰卤处理得到式Ⅰ的化合物、其中B是COR6或SO2R7。
在整个持续间隔,如0.5到20小时,温度范围20到100℃、用碱金属氢氧化物的水或醇水溶液,象氢氧化钠或氢氧化钾处理分子式Ⅱ的化合物适宜进行方法A),根据式Ⅱ起始原料计量的氢氧化钠量是2到10摩尔当量,然后冷却反应混合物并用强无机酸如硫酸或盐酸酸化。
用作起始原料的式Ⅱ的酰胺可按下面的反应制备:
例如用草酸二乙酯Ⅵ处理式Ⅴ的化合物,其中D、E、F、G、X的定义与式Ⅰ相同,得到萘啶二羧酸二乙酯Ⅶ。式Ⅶ的二酯可用强碱,如氢氧化钠或氢氧化钾处理,水解成式Ⅷ的萘啶二羧酸。
将式Ⅷ的萘啶羧酸用乙酸酐处理制得式Ⅸ的酸酐。
式Ⅸ的酸酐与化学式Ⅹ的氨基酸酰胺反应,其中R1和R2定义与化学式Ⅰ中的定义相同,得到式Ⅱ的化合物。
制备式Ⅱ的化合物可在有机溶剂存在下,在20到100℃下进行反应。有机溶剂可以是二乙醚、四氢呋喃、乙酰腈、乙酸乙酯或卤化物如二氯甲烷、氯仿。反应中生成少量的萘啶羧酸异构体通过重结晶或色谱分离很容易除去。
用五氯化磷和磷酰氯混合物在室温下直接处理式Ⅲ的化合物适宜进行方法B),反应可以在对反应物是惰性的溶剂存在下进行,如甲苯、二甲苯或氯仿,反应温度为0到100℃,以常规方法例如使用碳酸钠或碳酸氢钠从反应生成的氢氯化物中分离出游离碱。
式Ⅲ的起始原料,用已知方法,将式Ⅱ的化合物与分子式R3-OH的相应醇酯化制得,其中R3的定义与化学式Ⅰ中的相同。
式Ⅳ的起始原料与一种碱金属氢化物如氢化钠和分子式为R3-OH的相应醇在0.5到5小时内反应,其中除去H外R3的定义与化学式Ⅰ中的相同,能进行方法C1),醇既作为反应物又作为溶剂,反应温度从室温到反应混合物沸点的范围。反应中也能用另外的溶剂,如四氢呋喃、二噁烷或其它惰性溶剂。
式Ⅳ的起始原料,在20到100℃温度下,在任意溶剂如二甲基甲酰胺、四氢呋喃或二噁烷存在下,同式为HNR4R5的伯胺或仲胺反应能进行方法C2),其中R4、R5的定义与式Ⅰ中的相同。
用还原剂,如氢硼化钠处理式Ⅳ的起始原料,在-10~30℃的温度、合适的溶剂或溶剂混合物如乙醇/四氢呋喃中能进行方法C3)。
式Ⅰ的化合物,其中A为COOH,B为氢,用二环己基碳二亚胺(DCCL)处理能得到分子式Ⅳ的起始原料。在惰性溶剂,在20~60℃的温度下用等摩尔量的碳二亚胺进行反应。适用于该反应的惰性溶剂可以是卤代烃,如卤仿或二氯甲烷,以及环醚,如二噁烷或四氢呋喃。
从方法B)或C)中得到的分子式Ⅰ的化合物用过量的通式为R6-CO-CL的酰基卤、通式为R6-CO-O-CO-R6的酸酐,或通式为ClSO2R7的磺酰卤在任意溶剂存在下,如吡啶或甲苯,在50~130℃温度下处理,制备式Ⅰ的化合物。其中B为COR6或SO2R7、A为COOR3,其中除了X和Y不是烷基氨基、羟基或羟烷基之外,X、D、E、F、G、R1、R2和R3的定义与式Ⅰ的定义相同。
通过这些方法制得的本发明的化合物能用常规方法分离。例如把反应混合物倒入冰水中,用合适的溶剂萃取或过滤,分离产物。
通常本发明的化合物是晶状或粘性物质。它们在卤代烃如氯仿、亚砜如二甲基亚砜或酯如乙酸乙酯中溶解度高。
本发明的化合物对于经济上重要的单子叶和双子叶一年生杂草具有高的广谱性除草活性,用在重要作物播种前、芽前和芽后处理有很高的选择性。
如果本发明的化合物施用到芽前土壤的表层,将充分地阻止杂草出土,杂草生长直到苗叶期就停止,最后枯死。
本发明的化合物可用于去除以下植物种类:
麻属、菊属、芸苔属、向日葵属、薄荷属、欧白芥属、独行菜属、猪殃殃属、繁缕属、春黄菊属、藜属、滨藜属、千里光属、马齿苋属、蕃薯属、母菊属、牛膝菊属、荨麻属、苋属、施花属、蓼属、田菁属、豚草属、蓟属、飞廉属、苦苣菜属、茄属、焊菜属、野芝麻属、婆婆钠属、曼陀罗属、堇菜属、矢车菊属、鼬瓣花属等双子叶杂草。燕麦属、看麦娘属、稗属、狗毛草属、黍属、马唐属、早熟禾属、蟋蟀草属、臂形草属、毒麦属、雀麦属、莎草属、冰草属、慈姑属、狗牙根属、雨久花属、飘拂草属、荸荠属、Ischaemum和Apera等单子叶杂草。
这些化合物可用于重要的农作物上,象棉花、大豆、水稻、玉米、小麦、大麦、燕麦、高梁、甜菜等。
使用本发明的化合物不只限于上述杂草和农作物,而且也可以用类似方法用于其它作物上。
本发明的化合物根据它们的浓度用于各处的杂草控制。如工业上、铁路设置、公路和边界上。本发明化合物还可用于多年生作物,如森林、林地、果园、藤本植物、柑桔类、坚果、香蕉、咖啡、茶叶、橡胶树、油棕、可可树、浆果树、蛇麻。
除了本发明化合物以相对较低的使用量表明植物生长调节特性外,这些化合物也能对作物本身作用,调节作物代谢,而不引起作物死亡,以至这些化合物可用于一般防治和抑制不良营养生长和预防褥草。
化合物的使用量能在一个很宽的范围内变化,通常据所需作用性质而定。一般使用量每公顷有效成分在0.01到5公斤之间,如防治杂草每公顷有效成分最佳量在0.1和0.5公斤之间。
根据需要能在芽前或芽后使用本发明的化合物,它也能混入土壤。
当需要扩大活性范围时,也能加另外的除草剂。适于这种活性混合物包括《杂草文摘》Vol34 No3 1985中例举的活性剂。其标题是“杂草摘要中用于目前使用的除草剂和植物生长调节剂的普通名称和缩写一览表”。
一些没有药害的材料如表面活性剂、乳化剂、溶剂和油状物质也可以和除草剂和/或植物生长调节剂混合,增加活性。
适于混合物质包括磷脂例如磷脂酰胆碱、水合磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、N-酰基-磷脂乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氮酸、溶血卵磷脂或磷脂酰甘油。
本发明的有效成分适于用作粉剂、微粉剂、颗粒剂、溶液、乳液或悬浮液。其中加入液体和/或固体载体和/或稀释剂和任何润湿剂和增稠剂。
适宜的液体载体可以是水、甲醇、乙醇、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。适宜的固体载体包括无机土例如皂土、硅胶、滑石、高岑土。在此,提到的表面活性剂是阳离子、阴离子和非离子表面活性剂,如木素磺酸钙、聚氧乙烯烷基苯基醚,萘磺酸或它的盐、苯磺酸和它的盐、甲醛缩合物、脂肪醇的硫酸酯以及取代的苯磺酸和它们的盐。
有效成分在各种制剂中的百分率可以在一较宽的范围内变化。例如组合物能含有10%重量到90%重量有效成分和90%到10%(重量)的液体或固体载体以及任意地20%(重量)以上的表面活性剂。
该制剂可用常规方法使用。例如以水作为载体每公顷喷洒混合物容量约100到1000升。
该制剂可以低容量或超低容量喷雾技术或以微粒的形式施用。
这些制剂可用已知方法制备,例如:碾磨和混合方法,任意的个别组分使用前用罐混的方法将它们混合在一起。
例如由以下各组分制成各种制剂。
A)可湿性粉末
a)80%(重量计)有效成分
25%(重量计)无机粘土
20%(重量计)硅酸
15%(重量计)以木素磺酸钙和烷基酚聚乙二醇醚的混合物为主的表面活性剂
b)25%(重量计)有效成分
60%(重量计)高岑土
10%(重量计)胶体硅胶
5%(重量计)以N-甲基-N-油酰氨基二磺酸钠盐和木素磺酸钙为主的表面活性剂。
B)膏剂
45%(重量计)有效成分
5%(重量计)硅铝酸钠
15%(重量计)带有8摩尔环氧乙烷的十六烷基聚乙二醇醚
5%(重量计)硅铝酸钠
2%(重量计)锭子油
10%(重量计)聚乙二醇
23%(重量计)水
C)乳油
25%(重量计)有效成分
15%(重量计)环己酮
55%(重量计)二甲苯
5%(重量计)壬酚聚氧乙烯和十二烷基苯磺酸钙结合的乳化剂。
下面的实施例说明本发明化合物的制备。
实施例1(方法A)
2-(4-异丙基-4-甲基-5-羰基-2-咪唑啉-1,8-萘啶-3-羧酸
将5.20克(0.026摩尔)的1.8-萘啶-2,3-二羧酸酐分散在150毫升的乙腈中,并用5.12克(0.039摩尔)的2-甲基缬氨酰胺处理,然后在室温下搅拌该混合物过夜。得到的溶液被浓缩至干燥,用144毫升水中含有14.4克(0.36摩尔)的氢氧化钠水溶液处理生成的产物2-(N-1-氨基甲酰基-1,2-二甲基丙基)-1,8-萘啶-3-羧酸,并在80℃下搅拌2小时,然后,在室温下用浓盐酸酸化使PH值到3,用二氯甲烷萃取该产物。在硫酸镁上干燥萃取物,浓缩后得到晶状最终产物。
收率:3.83克(理论值的47.17%)
熔点:219℃(分解)
其原料制备如下:
1,8-萘啶-2,3-二羧酸二乙酯
用分子筛(3A)处理5.65克(0.03摩尔)苯乙酸乙酯,3.11克(0.025摩尔)的2-氨基-3-甲酰吡啶,5毫升
啶和20毫升无水乙醇的混合物,在室温下搅拌1小时,随之在60℃下搅拌12小时,然后将混合物浓缩至干燥,该残余物溶解在乙醇里,过滤并再次浓缩至干燥。用薄层色谱提纯残余物(硅胶-乙烷/醋酸乙酯1∶2)
收率:1.18克(理论值的14.34%)
熔点:87-88℃
1,8-萘啶-2,3-二羧酸
13.18克(0.048摩尔)的1.8-萘啶-2,3-二羧酸二乙酯、6.0克(0.15摩尔)氢氧化钠和20毫升水的混合物,在60℃下搅拌20小时,随之用水稀释,用浓盐酸酸化和过滤生成的沉淀。
收率:7.68克(理论值的73.34%)
熔点:>250℃
1.8-萘啶-2,3-二羧酸酐
0.68克(0.003摩尔)的1.8-萘啶-2.3-二羧酸和6毫升的乙酐在140℃上搅拌3小时,然后,该混合物浓缩至干燥,这个产物可直接用于下一步。
收率:0.58克(理论值的99%)
实施例2(方法C)
2-(4-异丙基-4-甲基-5-羰基-2-咪唑啉-2-基)-1,8-萘啶-3-羧酸甲酯
1.23克(0.0042摩尔)的2-异丙基-2-甲基-5H-咪唑并-〔1′2′:1,2〕吡啶并〔3,4-b〕-〔1,8〕萘啶-3(2H)-5-二酮,50毫克的氢化钠和12毫升的甲醇混合物在室温下搅拌过夜。然后,蒸出溶剂并用薄层色谱(硅胶-乙醚)提纯剩余物。
收率:0.86克(理论值的62.75%)
熔点:227-228℃(从二异丙醚)
原料制备如下:
2-异丙基-2-甲基-5H-咪唑并〔1′2′∶1,2〕吡咯并〔3,4-b〕-〔1,8〕-萘啶-3(2H)-5-二酮将1.83克(0.006摩尔)的2-(4-异丙基-4-甲基-5-羰基-2-咪唑啉-2-基)-1,8-萘啶-3-羧酸和1.34克(0.006摩尔)的N,N-二环己基羧酸二胺溶解在150毫升的二氯甲烷中,在室温下搅拌4小时,放置过夜。过滤反应混合物、浓缩滤渣。
收率:1.23克(理论值的70.84%)
熔点:>250℃
实施例3
2-(4-异丙基-4-甲基-5-羰基-2-咪唑啉-2-基)-1,8-萘啶-3-羧酸异丙铵盘
将0.25克(0.0043摩尔)的异丙胺加入到100毫升四氢呋喃中含有1.35克(0.0043摩尔)的2-(4-异丙基-4-甲基-5-羰基-2-咪唑啉-2-基)-1,8-萘啶-3-羧酸的溶液中,分离生成的沉淀并干燥。
收率:1.16克(理论值的72.63%)
熔点:230℃
下表中的化合物用类似于上面这些实施例的方法制备:
实施例编号 D E F G A 熔点(℃)
4 CH N CH CH COOH 261(分解)
5 CH N CH CH COOH×NH3151(分解)
6 CH N CH CH COOCH3203(分解)
7 N CH CH CH COOH 229(分解)
8 N CH CH CH COOH×NH3226(分解)
下面的实施例说明了按上述方法制备的本发明化合物的应用。
实施例A
在温室中,每公顷含有效化合物3.0公斤、用100升水乳化了了的本发明化合物喷洒在芽前芽后用作试验作物的甘兰属和茄子属上,经过处理后三周,用下面的数值评价其处理的结果。
0=无活性
1=微弱活性或植物生长弱的抑制作用
2=中等活性或植物生长抑制作用
3=全部生长抑制作用
4=全部作物摧毁作用。
在这种试验中,实施例1到8的化合物表明可引起作物100%的摧毁作用(=4)
实施例B
在温室中,每公顷含本发明有效化合物1公斤,芽前处理表1中的作物。为了使该化合物均匀地喷洒在作物上,用500升水配制成悬浮液或乳化液,处理后三周,可以看出本发明在高梁、麦子、大豆和玉米等除草活性上具有很高的选择性。其比较物“Scepter”只有很小的选择性。
0=无活性
1=微弱活性或植物生长弱的抑制作用
2=中等活性或植物生长抑制作用
3=全部生长抑制作用
4=全部作物摧毁作用。
实施例B
在温室中,用每公顷1公斤本发明有效的化合物,芽后处理表2中中的化合物。为了使该化合物均匀地喷洒在作物上,用500升水配制成悬浮液或乳化液,处理后三周,可以看出本发明化合物在高梁、麦子、大豆和玉米等除草活性上具有很高的选择性。比较物“Scepter”只有很小的选择性。
0=无活性
1=微弱活性或植物生长弱的抑制作用
2=中等活性或植物生长抑制作用
3=全部生长抑制作用
4=全部作物摧毁作用。
Claims (1)
1、一种制备通式Ⅰ萘啶衍生物的方法,
其中D、E、F或G中的一个是氮原子,其它的是被Y取代了的碳原子其中Y是氢、卤素、氨基、硝基、氰基、C3-8环烷基、C3-8环烯基、C3-8环烷氧基、C3-8环烯羰基、C1-8烷氧基、C1-8烷氧羰基、C1-8烷硫基、C3-8环烷硫基、苄硫基、四氢化糠基羰基、任意被卤素、C1-4烷基或烷氧基取代的苯基、任意被C1-4烷基、卤代烷基或硝基取代了的苯氧基、C1-4烷基氨基、二C1-4烷基氨基、C3-6环烷基氨基或C1-8烷基、C3-8烷烯基或C3-8炔基,其中的每一个基团可以被一个或多个选自卤素、氰基、硝基、氨基或C1-4烷氧基的基团取代,
X是氢、硝基、C1-3烷氧基、C1-3卤代烷基或C1-3烷基,
R1是C1-4烷基,
R2是C1-6烷基或C3-6环烷基,或R1和R2与相邻的碳原子一起形成一个任意被甲基取代C3-6环烷基团,
W是氧或硫,
A是CH2OH、COOR3或CONR4R5、其中R3是任意被一个或多个氧原子或硫原子间隔的C1-12烷基和任意被C1-3烷氧基、卤素、羟基、C3-6环烷基、呋喃基、四氢呋喃基、苯基、卤代苯基、C1-4烷基苯基、C1-4烷氧苯基、硝基苯基、氰基、羰基、C1-4烷氧羰基或C1-4烷硫基取代的C1-12烷基;任意被C1-3烷氧基、苯基或卤素取代的C3-8炔基,任意被甲基取代的C3-6环烷基或是碱金属、碱土金属、锰、铜、铁、锌的阴离子或是铵离子或一种有机铵化合物,
R4和R5彼此是独立的,可以是氢、羟基、或C1-4烷基,而当R4是氢时,R5是NH2、N(CH3)2、NHCOCH3或NH-苯基,
B是氢,并且当A是COOR3、R3不是氢时,B可以是COR6或SO2R7、其中R6是C1-8烷基,C1-8卤烷基或被一个或多个卤素、硝基、甲基或甲氧基取代的苯基、R7是C1-6烷基、CF3、CCL3或任意被一个或多个卤素、硝基或C1-6烷基取代了的苯基,
其特征是:
A)通式Ⅱ化合物
其中X、D、E、F、G、R1、R2和W与式Ⅰ具有相同的意义,
在碱性条件下环化得到式Ⅰ化合物,其中A=COOH,B=H,
B)通式Ⅲ化合物
其中X、D、E、F、G、R1、R2、R3(除去氢)和W与式Ⅰ具有相同的意义,式Ⅰ中R3不是氢,用磷酰氯和五氯化磷混合物处理,得到式Ⅰ化合物,其中A=COOR3(R3≠H),B=H,
C)通式Ⅳ的化合物
其中X、D、E、F、G、W、R1和R2与式Ⅰ具有相同的意义
C1)在任意溶剂存在下,用分子式R3-OH的醇和对应的碱金属醇盐进行处理、R3与式Ⅰ具有相同意义,但不是H
C2)在任意溶剂存在下,用分子式为HNR4R5的胺,其中R4和R5具有与式Ⅰ相同的意义处理,或者
C3)用一种还原剂,如硼氢化钠处理,可以得到式Ⅰ化合物的方法,其中A=COOR3,(R3≠H),CONR4R5或CH2OH、B=H;任意的式Ⅰ的化合物,其中A是COOH,用当量的碱反应后生成式Ⅰ的化合物,其中A是COOR3和R3是形成阳离子的盐,或任意的式Ⅰ化合物,其中A是CO2R3(R3=H)用酰基卤、酸酐、磺酰卤处理,得到式Ⅰ化合物,其中B=COR6或SO2R7。
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