專利名稱：含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物及生物活性的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物及除草活性。
氰基丙烯酸酯是一類光合作用光系統(tǒng)II(PSII)電子傳遞抑制劑，近年來的研究頗為活躍。已有的研究主要圍繞結構(I)的化合物展開(Huppatz J.L，McFadden H.G.，Huber Marie-Luise，etal，Synthesis And Chemisrty of Agrochemicals II，187，1992)，結構(I)中只含有苯環(huán)，還沒有含其它雜環(huán)的報道。
R1烷基，烷氧烷基；R2H，烷基R3烷基，鹵素，烷氧基等。
(I)本發(fā)明的目的是提供一種含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物(II)以及制備方法和應用，本發(fā)明是以新煙堿類殺蟲劑Nitenpyram為模擬結構，進而將活性基團吡啶甲胺基引入氰基丙烯酸酯中，合成了含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物(II)。生物活性測定結果表明化合物(II)對闊葉雜草及禾本科雜草有很高的除草活性，而且對作物表現(xiàn)出優(yōu)良的選擇性，對玉米生長安全。
本發(fā)明是下述通式(II)化合物
其中，R1CN、COOX(X烷基、烷氧烷基、烷氧烷氧烷基、烷硫烷基、烷胺烷基)、CONY(Y烷氧烷基)；R2烷基、芐基、或SR2＝H、芳基、烯基、鹵代烷基。
本發(fā)明化合物(II)合成路線如下
本發(fā)明的具體合成路線詳細敘述如下氰基乙酸酯或丙二腈與二硫化碳、氫氧化鉀(摩爾比1∶1∶2～2.1)在二氧六環(huán)或無水乙腈溶劑中，0～10℃下反應0.5～3小時。在4～20℃加入鹵代烷(X＝Cl，Br，I)或硫酸二甲酯(僅用于甲基化)(摩爾比1∶2～2.1)，在20～60℃下反應6～10小時。冰水浴冷卻析出固體，或在反應體系中加入水析出油狀物，即為中間體2-氰基-3，3-二烴硫基丙烯酸酯或丙烯腈。
2-氯-5-氯甲基吡啶與六次甲基四銨、碘化鈉(摩爾比1∶1～1.1∶1)混合，在無水乙醇中室溫攪拌20～24小時，得到白色固體，為2-氯-5-吡啶甲基與六次甲基四銨的碘鹽。該碘鹽與無水乙醇、36～38％的鹽酸(摩爾比1∶30～40∶30～40)混合，加熱回流6～12小時，蒸出過量的乙醇及生成的縮醛。剩余物中加入氯仿，以25％的NaOH水溶液調至PH＝11。分液，萃取水層，干燥，脫去溶劑，即得到2-氯-5-吡啶甲胺。
2-氰基-3，3-二烴硫基丙烯酸酯或丙烯腈與2-氯-5-吡啶甲胺(摩爾比1∶1.1～1.2)在無水乙醇或四氫呋喃或氯仿溶劑中反應，回流8～12小時，濃縮。如得到固體，以乙酸乙酯-石油醚重結晶即可；若得到油狀物，以快速柱層析分離提純，即可得到目標產(chǎn)物。
化合物(II)在20～100克/畝劑量下，可作為玉米田中的油菜、反枝莧等闊葉雜草及稗草、馬唐等禾本科雜草的除草劑。
本發(fā)明的實質性的特點可從下述的實施例得以體現(xiàn)，但它不應視為是對本發(fā)明作任何限制。
實施例12-氰基-3，3-二乙硫基丙烯酸乙酯的合成250ml三口瓶中，加入17.1克研細的氫氧化鉀粉末(0.25mol)，100ml二氧六環(huán)。冷卻至10℃，劇烈攪拌下滴加14.14克氰基乙酸乙酯(0.125mol)、9.5克二硫化碳(0.125mol)與60ml二氧六環(huán)的混合液，約45min滴完。室溫攪拌30min，有黃色固體產(chǎn)生，靜置，傾出上層二氧六環(huán)，加入冷丙酮50ml，過濾，干燥，得固體32克，收率96.6％。
取該鉀鹽7.95克(30mmol)，加入24ml 95％乙醇，4ml水。室溫滴加6.54克溴乙烷(60mmol)與6ml乙醇的混合液。加熱至60℃反應7小時。體系中加入100ml水，攪拌，有紅棕色油狀物析出。分出此油狀物，即為產(chǎn)物。水層再以2×20ml環(huán)己烷萃取，又可得部分產(chǎn)物，共得6.69克產(chǎn)物，其結構經(jīng)1HNMR驗證，H1NMR1.29～1.40(m，9H，3CH3)，3.11～3.25(dq，4H，2SCH2)，4.24～4.27(q，2H，CO2CH2)。粗收率91.1％。
實施例2.2-氰基-3，3-二甲硫基丙烯酸甲氧基乙酯的合成100ml三口瓶中，加入2.74克研細的氫氧化鉀粉末(0.04mol)，及12ml無水乙腈。冷卻至5℃后，滴加2.86克氰基乙酸甲氧基乙酯(0.02mol)，1.5克二硫化碳(0.02mol)與5ml無水乙腈的混合液，約10min滴完。室溫攪拌3h，反應體系為黃色固液混合物。冷卻至4℃，滴加5.04克重蒸的硫酸二甲酯(0.04mol)，反應溫度會自動升高。室溫攪拌約6h，TLC顯示反應完全，加入50ml水，分出生成的紅色油狀物，即為產(chǎn)物，3.7g，收率74.9％。
實施例3.2-氰基-3，3-二芐硫基丙烯腈的合成250ml三口瓶中，加入17.1克研細的氫氧化鉀粉末(0.25mol)，100ml二氧六環(huán)。冷卻至10℃，劇烈攪拌下滴加8.25克丙二腈(0.125mol)、9.5克二硫化碳(0.125mol)與60ml二氧六環(huán)的混合液，約45min滴完。室溫攪拌30min，有黃色固體產(chǎn)生，靜置，傾出上層二氧六環(huán)，加入冷丙酮50ml，過濾，干燥，得固體27克，收率99％。
取該鉀鹽6.54克(30mmol)，加入24ml 95％乙醇，4ml水。冷卻至5℃，滴加7.6克氯化芐(60mmol)與6ml乙醇的混合液，加熱至60℃反應7小時。停止加熱，冰水浴充分冷卻，攪拌，有黃色固體析出，過濾，以80％乙醇洗滌，得黃色固體8.42克，m.p.83～85℃，收率87.1％。
實施例4.2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯的合成100ml三口瓶中，加入113克氰基乙酸乙酯(0.1mol)，17克原甲酸三乙酯(0.12mol)，21克醋酸酐(0.22mol)。加熱攪拌回流，最后在100℃保持穩(wěn)定，反應8h。水泵濃縮，除去部分原料，濃縮物放入冰箱。有大量固體析出，過濾，無水乙醚洗滌，得白色晶體8.9克，m.p50.5-52℃，收率52.6％。
實施例5.2-氯-5-吡啶甲胺(2)的合成100ml四口瓶中，加入4.49克碘化鈉(0.03mol)，4.2克六次甲基四銨(0.03mol)和30ml無水乙醇。滴加4.86克2-氯-5-氯甲基吡啶(0.03mol)溶于10ml乙醇的溶液，室溫攪拌24小時，得到大量白色固體。過濾，用無水乙醚洗滌，干燥，得10.7克白色固體。取此固體9.8克(0.025mol)加入50ml無水乙醇，30ml濃鹽酸，加熱回流7小時，然后蒸出過量的乙醇及生成的縮醛，蒸至內溫約90℃為止。剩余物冷卻后加入20ml氯仿，滴加25％NaOH水溶液，調PH值至11。分出有機層，水層以3×10ml氯仿萃取，合并，干燥，濃縮，得淺黃色液體2.7克，GC分析含量為95.6％，放入冰箱內成為淺黃色晶體，收率72.4％。
實施例6.2氰基-3-(2-氯-5-吡啶)甲胺基-丙烯酸乙酯(h)的合成25ml三口瓶中，加入0.845克2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯(5mmol)，0.79克2-氯-5-吡啶甲胺(5.5mmol)，在12ml無水乙醇中回流反應11小時。濃縮，得到黃色油狀物，放置固化。用無水乙醇重結晶，得到淺黃色固體1.16克，m.p.112～114℃，收率87.4％。
實施例7.2-氰基-3-甲硫基-3-(2-氯-5-吡啶)甲胺基-丙烯酸乙氧基乙酯(k)的合成25ml三口瓶中，加入1.30克2-氰基-3，3-二甲硫基丙烯酸乙氧基乙酯(5mmol)，0.86克2-氯-5-吡啶甲胺(6mmol)，12ml無水乙醇，加熱回流12小時，濃縮，得到紅棕色粘稠物，快速柱層析分離，(乙酸乙酯∶石油醚v∶v＝1∶2)得到產(chǎn)物，為白色晶體1.22克，收率73.6％，m.p60-61℃。
實施例8.2-氰基-3-乙硫基-3-(2-氯-5-吡啶)甲胺基-丙烯腈(r)的合成25ml三口瓶中，加入0.99克2-氰基-3，3-二乙硫基丙烯腈(5mmol)，0.86克2-氯-5-吡啶甲胺(6mmol)，12ml無水四氫呋喃，加熱回流10小時，濃縮，放置固化為紅棕色固體，過濾，用乙酸乙酯洗滌，得黃色固體0.89克，收率64％，乙酸乙酯-石油醚重結晶，得淺黃色晶體，m.p127～129℃。
用類似方法合成化合物(II)。具體結果見表1，表2。表1化合物(II)的物化數(shù)據(jù)及元素分析值
*—為油狀物；**取代基為H，不含S表2化合物(II)的核磁數(shù)據(jù)表
實施例9.
除草活性的初篩測定采用盆栽法測定部分化合物(II)的活體除草活性以油菜和稗草為試材，播后苗前土壤處理和苗后1-1.5葉期莖葉處理，藥劑兌水50升(畝)噴霧處理，處理后10天測定結果，計算鮮重抑制率。結果見表3。
表3部分化合物(II)的除草活性抑制率(％)(劑量100克/畝)
結果表明該類化合物表現(xiàn)出較好的除草活性，其藥效癥狀為處理后雜草生長受到明顯抑制，新(心)葉不再生長，褪綠、發(fā)黃、干枯、慢慢死亡，作用時間長，與其它光合作用除草劑癥狀一致；莖葉處理活性明顯高于土壤處理；對闊葉油菜的活性高于對禾本科稗草。
實施例10.
對活性突出的化合物i，j，k，l降低劑量進行復篩測定測定方法同實施例7，結果見表4表4部分化合物(II)的除草活性復篩結果(抑制率％)編號 劑量(g/mu) 稗草 馬唐 反枝莧 油菜 苜蓿50 77.3 96.0 100.0 100.0 96.4i 20 43.2 44.0 85.3 85.5 69.110 27.3 36.0 38.2 58.4 29.150 79.5 88.0 85.3 86.4 96.4j 20 17.0 44.0 35.3 59.8 87.310 0 36.0 23.5 50.0 27.350 83.0 96.8 100.0 100.0 100.0k 20 43.2 52.0 85.3 97.7 38.210 20.5 36.0 64.7 85.0 29.150 90.0 100.0 100.0 100.0 100.0l 20 42.0 56.0 94.1 98.1 89.110 11.3 48.0 76.5 87.4 30.9結果表明劑量為20g/mu時，化合物仍有很好的活性，k，l對油菜的抑制率可達97％以上；劑量降至10g/mu時，l對油菜的抑制率仍達87.4％。
對以上4個化合物進行Hill反應離體生物活性測定，結果表明化合物的Hill反應活性均很高，其PI50值分別達到7.42，7.27，7.60，7.55。
實施例11.
對作物生長安全性測定選取活性最高的化合物k，l在畝用有效劑量下，進行對玉米、小麥的作物生長安全性測定盆內種植萌芽的玉米(唐抗五號)、小麥。待玉米、小麥2-3葉期進行處理。畝兌水量50升進行噴霧處理，處理后8-10天測定藥劑對作物生長的影響、除草效果等。觀察藥害癥狀，統(tǒng)計計算處理株與未施藥株生長差異顯著性。測定結果見表5。
表5對玉米、小麥生長安全性測定
*為抑制顯著，**為抑制極顯著。
結果表明化合物k，l在20克/畝時，對玉米生長安全；50克/畝時，處理10天測定對鮮重有一些抑制，但對玉米的葉齡、葉色無影響?；衔飇，l在有效劑量下莖葉處理對小麥不安全，對小麥鮮重有明顯抑制。
權利要求
1.一種含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物，其特征在于它是通式為(II)的化合物
其中，R1CN、COOX(X烷基、烷氧烷基、烷氧烷氧烷基、烷硫烷基、烷胺烷基)、CONY(Y烷氧烷基)；R2烷基、芐基、或SR2＝H、芳基、烯基、鹵代烷基。
2.權利要求1含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物的制備方法，其特征在于它是經(jīng)過下述步驟(1)將氰基乙酸酯或丙二腈與二硫化碳、氫氧化鉀(摩爾比1∶1∶2～2.1)放入二氧六環(huán)或無水乙腈溶劑中，在0～10℃下反應0.5～3小時；在4～20℃加入鹵代烷或硫酸二甲酯(僅用于甲基化)(摩爾比1∶2～2.1)，于20～60℃下反應6～10小時；冰水浴冷卻析出固體，或在反應體系中加入水析出油狀物，即為中間體2-氰基-3，3-二烴硫基丙烯酸酯或丙烯腈。(2)把2-氯-5-氯甲基吡啶與六次甲基四銨、碘化鈉(摩爾比1∶1～1.1∶1)混合，在無水乙醇中室溫攪拌20～24小時，得到2-氯-5-吡啶甲基與六次甲基四銨的碘鹽；該碘鹽與無水乙醇、36～38％的鹽酸(摩爾比1∶30～40∶30～40)混合，加熱回流6～12小時后，蒸出過量的乙醇及生成的縮醛；剩余物中加入氯仿，以25％的NaOH水溶液調至PH＝11，分液，萃取水層，干燥，脫去溶劑，即得到2-氯-5-吡啶甲胺。(3)令2-氰基-3，3-二烴硫基丙烯酸酯或丙烯腈與2-氯-5-吡啶甲胺(摩爾比1∶1.1～1.2)在無水乙醇或四氫呋喃或氯仿溶劑中反應，回流8～12小時，濃縮；如得到固體，以乙酸乙酯-石油醚重結晶即可；若得到油狀物，以快速柱層析分離提純，即可得到最終產(chǎn)物。
3.權利要求1含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物的應用，其特征在于它可作為玉米田中的油菜、反枝莧闊葉雜草及稗草、馬唐禾本科雜草的除草劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及含烴硫基吡啶甲胺基的氰基丙烯酸酯類化合物及除草活性?；衔?Ⅱ)具有很高的Hill反應活性及除草活性,而且對作物表現(xiàn)出優(yōu)良的選擇性。它在20～100克/畝劑量下,可作為玉米田中的油菜、反枝莧闊葉雜草及稗草、馬唐禾本科等雜草的除草劑。其中,R
文檔編號C07D213/61GK1246474SQ98117840
公開日2000年3月8日 申請日期1998年8月28日 優(yōu)先權日1998年8月28日
發(fā)明者黃潤秋, 程慕如, 劉昕, 趙毅剛, 李慧英 申請人:南開大學